1、李延福建农林大学资源与环境学院l一、问题的提出l二、缓释肥、控释肥的概念l三、缓释肥、控释肥的类型l四、缓释、控释材料l五、研究现状与展望l 化肥是农业生产中最大的物质投资，化肥是农业生产中最大的物质投资，约占其全部生产性支出的约占其全部生产性支出的50%。据。据FAO估计，发展中国家粮食的增产中，其估计，发展中国家粮食的增产中，其55%来自化肥的作用。来自化肥的作用。因此，在一定意因此，在一定意义上可以认为，肥料问题就是粮食问题。义上可以认为，肥料问题就是粮食问题。要解决中国的粮食问题，首先应该解决要解决中国的粮食问题，首先应该解决肥料生产及应用中存在的问题。肥料生产及应用中存在的问题。肥料
2、施用量肥料施用量(万吨）万吨）1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化粮食总产（万吨）、单产（kg/10hm2） 肥料利用率低是化肥使用上普遍存在的问肥料利用率低是化肥使用上普遍存在的问题。目前我国化肥的当季利用率较低：氮为题。目前我国化肥的当季利用率较低：氮为30%35%，磷为，磷为10%20%，钾为，钾为30%35%。其原因主要为，我国化肥生产品种单一，其原因主要为，我国化肥生产品种单一，以低浓度单质速溶化肥为主，氮肥中碳酸氢铵以低浓度单质速溶化肥为主，氮肥中碳酸氢铵仍占仍占48%左右，高浓度尿素占左右，高浓度尿素占43%左右，效果左右，效果较好
3、的复混肥只占化肥总产量的较好的复混肥只占化肥总产量的10%左右。而左右。而且这些肥料的养分释放速度不能人为控制，释且这些肥料的养分释放速度不能人为控制，释放速度太快，作物来不及吸收，损失严重。放速度太快，作物来不及吸收，损失严重。 肥料利用率低，尤其是氮、磷的损失特别严肥料利用率低，尤其是氮、磷的损失特别严重，不仅造成了直接的经济损失，而且部分地区重，不仅造成了直接的经济损失，而且部分地区因施肥不当已引起环境污染，出现地表富营养化、因施肥不当已引起环境污染，出现地表富营养化、地下水和蔬菜硝态氮含量超标、氧化亚氮排放量地下水和蔬菜硝态氮含量超标、氧化亚氮排放量增加等问题。增加等问题。资料表明：我
4、国资料表明：我国130多个大型湖泊多个大型湖泊中已有中已有60多个遭到包括富营养化在内的严重污染，多个遭到包括富营养化在内的严重污染，其中云南滇池的污染最为严重：京、津、唐地区其中云南滇池的污染最为严重：京、津、唐地区69个乡镇地下水、饮用水中硝酸盐含量有半数以个乡镇地下水、饮用水中硝酸盐含量有半数以上超标。上超标。 项目项目BOD(mg/L)细菌细菌(个个ml)磷磷(mg/L)氮氮(mg/L)恶臭恶臭着色着色死鱼死鱼贫营养贫营养11000.0010.1前期中营养前期中营养131001万万0.0010.0050.10.2+ +后期中营养后期中营养310110万万0.0050.010.20.3+
5、 + + +富营养富营养1010万万0.010.3+ + + + + + + 水体富营养化作用及影响水体富营养化作用及影响滇池的水体富营养化现象滇池的水体富营养化现象海洋赤潮海洋赤潮 频频发生频频发生中国近中国近2020年沿海危害较严重的赤潮事件年沿海危害较严重的赤潮事件 因此，提高化肥利用率，减少因施肥而因此，提高化肥利用率，减少因施肥而造成的污染，发展可持续高效农业已成为世造成的污染，发展可持续高效农业已成为世界共同关注的问题。界共同关注的问题。 从从20世纪世纪60年代开始，美国、日本等国年代开始，美国、日本等国就着手研究和改进化肥的制作技术，力求从就着手研究和改进化肥的制作技术，力求从
6、改变化肥本身的特性来提高肥料的利用率，改变化肥本身的特性来提高肥料的利用率，相继研制并推出缓释和控释肥料系列产品，相继研制并推出缓释和控释肥料系列产品，使化肥的利用率得以大幅度提高。控释肥料使化肥的利用率得以大幅度提高。控释肥料这一高新技术为解决化肥利用率低的问题提这一高新技术为解决化肥利用率低的问题提出了新的思路和途径。出了新的思路和途径。 如日本的如日本的“Nutricote” 控释肥和控释肥和“Meister” 控释肥可控释氮素控释肥可控释氮素l00-360天，控天，控释量占释量占80%，氮素利用率达，氮素利用率达60%-70%，具有，具有特定温度一释放速度变化规律，其氮素释放特定温度一
7、释放速度变化规律，其氮素释放不受土壤类型、含水率、酸碱度、微生物等不受土壤类型、含水率、酸碱度、微生物等环境因素影响。在多种作物上试验表明，一环境因素影响。在多种作物上试验表明，一次底施，平均较尿素次底施，平均较尿素4次施用的增产幅度还高。次施用的增产幅度还高。 20世纪世纪80年代以来控释和缓释肥料已成年代以来控释和缓释肥料已成为化肥革新和研究的热点。为化肥革新和研究的热点。被誉为肥料工业被誉为肥料工业的一次革命，并被称为是的一次革命，并被称为是“21世纪的肥料世纪的肥料”。 l 目前的平衡施肥原理与技术主要集中在不同营目前的平衡施肥原理与技术主要集中在不同营养元素的数量、比例的调节，停留在
8、静态的（养分养元素的数量、比例的调节，停留在静态的（养分供应尚不能做到与作物阶段性营养需求同步）、横供应尚不能做到与作物阶段性营养需求同步）、横向的（元素种类和用量比例调节）平衡阶段。而从向的（元素种类和用量比例调节）平衡阶段。而从理论和实践两方面看，这种静态横向的平衡施肥原理论和实践两方面看，这种静态横向的平衡施肥原理与技术并不能根据作物不同生育阶段的需求调控理与技术并不能根据作物不同生育阶段的需求调控肥料中养分的释放和供应，使养分的释放和供应与肥料中养分的释放和供应，使养分的释放和供应与作物的生理需求同步。为此要有效地提高肥料利用作物的生理需求同步。为此要有效地提高肥料利用率，还必需重视作
9、物生长期不同营养阶段供肥强度率，还必需重视作物生长期不同营养阶段供肥强度的变化与作物需求的平衡，即纵向的动态平衡。这的变化与作物需求的平衡，即纵向的动态平衡。这就是横向就是横向纵向的平衡施肥原理。纵向的平衡施肥原理。 控释肥、缓释肥的定义控释肥、缓释肥的定义 缓释肥（缓释肥（SRFs)是指肥料的养份释放速率是指肥料的养份释放速率远小于速溶性肥料施入土壤后转变为植物有远小于速溶性肥料施入土壤后转变为植物有效态养份的释放速率。效态养份的释放速率。 控释肥（控释肥（CRFs)是指以各种调控机制使肥是指以各种调控机制使肥料的养份释放按照设定的释放模式料的养份释放按照设定的释放模式(释放率和释放率和释放
10、时间释放时间)与作物吸收养份的规律相一致。与作物吸收养份的规律相一致。 根据欧洲标准委员会的说明，若在根据欧洲标准委员会的说明，若在25下营养释放能满足下列下营养释放能满足下列3条件条件,则该肥则该肥料可称为缓释肥料：（料可称为缓释肥料：（1）24小时释放不小时释放不大于大于15%;（2）28天释放不超过天释放不超过75%;（3）在规定的时间内在规定的时间内,至少有至少有75%被释放。通常被释放。通常以肥料在水中的溶出率来评价肥料的缓释以肥料在水中的溶出率来评价肥料的缓释性。性。 控释肥的养份释放曲线与相应作物的控释肥的养份释放曲线与相应作物的养份吸收曲线相吻合。养份吸收曲线相吻合。 按生产方
11、法进行划分：按生产方法进行划分：合成缓溶有机氮肥，如脲甲醛（合成缓溶有机氮肥，如脲甲醛（UF）、异）、异丁叉二脲（丁叉二脲（IBDU）等；）等； 合 成 缓 溶 无 机 氮 肥 ， 如 磷 酸 铵 镁 （合 成 缓 溶 无 机 氮 肥 ， 如 磷 酸 铵 镁 （NH4MgPO4）等；）等；包膜（裹）缓释包膜（裹）缓释/控释肥料：控释肥料：美国以包膜尿美国以包膜尿素为主，日本以聚合物包膜为主，西欧以含素为主，日本以聚合物包膜为主，西欧以含氮微溶性化合物为主，泰国以天然乳胶包囊氮微溶性化合物为主，泰国以天然乳胶包囊为主；为主；抑制剂改良的缓释肥料，如长效碳铵（添抑制剂改良的缓释肥料，如长效碳铵（添
12、加改良的加改良的DCD）、长效尿素（添加）、长效尿素（添加HQ）。）。按溶解性释放方式：按溶解性释放方式：(1)物理障碍性因素控制：如包膜颗粒肥料，包物理障碍性因素控制：如包膜颗粒肥料，包膜颗料肥料又可进一步划分为有机聚合物包膜膜颗料肥料又可进一步划分为有机聚合物包膜肥料和无机包膜肥料肥料和无机包膜肥料(如硫磺、矿物质包膜如硫磺、矿物质包膜)；(2)化学障碍性因素控制：如微溶有机氮化合物化学障碍性因素控制：如微溶有机氮化合物（脲甲醛），微溶性的无机氮化合物（金属磷（脲甲醛），微溶性的无机氮化合物（金属磷铵盐）；铵盐）；(3)载体障碍性因素控制：如胶粘肥料。载体障碍性因素控制：如胶粘肥料。根据释
13、放控制方式：根据释放控制方式：（1）扩散型）扩散型（2）侵蚀或化学反应型）侵蚀或化学反应型（3）膨胀型）膨胀型微溶有机氮化合物微溶有机氮化合物 尿素与醛类的缩合尿素与醛类的缩合(尤其是与甲醛尤其是与甲醛)是缓释肥是缓释肥常用的制备方法。常用的制备方法。 脲甲醛是最常见的作为缓释脲甲醛是最常见的作为缓释氮肥的有机氮化合物。脲甲醛是在控制值、氮肥的有机氮化合物。脲甲醛是在控制值、温度、尿素与甲醛的比例和反应时间的条件下温度、尿素与甲醛的比例和反应时间的条件下通过甲醛与过量尿素反应而制得。产品是由分通过甲醛与过量尿素反应而制得。产品是由分子量不等的单羟甲基脲、二羟甲基脲、甲叉尿子量不等的单羟甲基脲、
14、二羟甲基脲、甲叉尿素等的二聚物和低聚体组成的混合物。脲醛肥素等的二聚物和低聚体组成的混合物。脲醛肥料的分解主要是由于生物的作用，氮的释放强料的分解主要是由于生物的作用，氮的释放强烈依赖于土壤性质的变化烈依赖于土壤性质的变化(如生物活性、粘粒含如生物活性、粘粒含量、量、)和外界条件和外界条件(如水份含量、干湿状况如水份含量、干湿状况和温度等和温度等)。 典型的脲甲醛产品含典型的脲甲醛产品含37%40%，有，有3种组种组份：份：冷水不溶解组份冷水不溶解组份(，25)，是除冷水溶解（尿素、二聚物和短链聚合是除冷水溶解（尿素、二聚物和短链聚合物）外的其他部分；物）外的其他部分；热水溶解组份热水溶解组份
15、(，100)为甲叉尿素和中等链长聚合物，为甲叉尿素和中等链长聚合物，该组份中的可缓慢释放到土壤中；该组份中的可缓慢释放到土壤中；热水热水不溶组份不溶组份()为甲叉尿素和长链聚合为甲叉尿素和长链聚合物，在土壤中分解极慢，该组份在土壤中物，在土壤中分解极慢，该组份在土壤中无活性。根据上述定义可确定此类化合物的无活性。根据上述定义可确定此类化合物的氮素活性指标氮素活性指标=(S-)/(S100)。提供了热水溶解组份在土。提供了热水溶解组份在土壤中的氮素释放的估计值。壤中的氮素释放的估计值。 有机氮化合物只限于作为缓释氮肥，有机氮化合物只限于作为缓释氮肥，且其缓释速度受很多因素的影响，难以控且其缓释速
16、度受很多因素的影响，难以控制。制。非有机物包膜肥料非有机物包膜肥料 硫包膜尿素已有较长的生产历史，是用熔化的硫硫包膜尿素已有较长的生产历史，是用熔化的硫磺包裹被预先加热的尿素颗粒制成。硫是中量营养元磺包裹被预先加热的尿素颗粒制成。硫是中量营养元素，在素，在156时可以熔化，可以喷涂于尿素颗粒以及其时可以熔化，可以喷涂于尿素颗粒以及其它肥料颗粒表面作为包膜，产品含有它肥料颗粒表面作为包膜，产品含有31%38%。尿素包膜后，用密封剂尿素包膜后，用密封剂(蜡蜡)喷涂封住包膜上的裂缝，喷涂封住包膜上的裂缝，以减少硫包膜的生物降解，最后是第三个涂层以减少硫包膜的生物降解，最后是第三个涂层(通常是通常是硅
17、镁土硅镁土)作为调节剂。硫包膜尿素中的释放取决于膜作为调节剂。硫包膜尿素中的释放取决于膜的质量。硫包膜尿素对土壤水份含量、干湿交替、生的质量。硫包膜尿素对土壤水份含量、干湿交替、生物活动和运输及施用过程中对膜的磨损都是非常敏感物活动和运输及施用过程中对膜的磨损都是非常敏感的，所以这种产品只能被看作是缓释肥。的，所以这种产品只能被看作是缓释肥。 中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所70-80年代研究年代研究成功了由钙镁磷肥包裹碳酸氢铵或尿素的包裹肥成功了由钙镁磷肥包裹碳酸氢铵或尿素的包裹肥料。郑州工学院磷肥与复肥研究所也开发出了料。郑州工学院磷肥与复肥研究所也开发出了3种类型的包裹型
18、复合肥，以钙镁磷肥为包裹层的种类型的包裹型复合肥，以钙镁磷肥为包裹层的第第1类产品，以部分酸化磷矿为包裹层的第类产品，以部分酸化磷矿为包裹层的第2类产类产品及以二价金属磷酸铵钾盐为包裹层的第品及以二价金属磷酸铵钾盐为包裹层的第3类产类产品。品。 无机化合物包膜肥料的养分释出速率取决于无机化合物包膜肥料的养分释出速率取决于该种肥料的性质及粒度、厚度、水分、温度等条该种肥料的性质及粒度、厚度、水分、温度等条件。因此，尽管这种肥料价格相对较低，但由于件。因此，尽管这种肥料价格相对较低，但由于影响因素太多，难以达到满意的控释效果。影响因素太多，难以达到满意的控释效果。基质复合肥料基质复合肥料 药片状、
19、钉形物或饼状的基质型缓释肥是将植物药片状、钉形物或饼状的基质型缓释肥是将植物营养物质与粘结剂混合挤压而成。在许多情况下将脲营养物质与粘结剂混合挤压而成。在许多情况下将脲甲醛或异丁烯环二脲加入到混合物中，这种产品的性甲醛或异丁烯环二脲加入到混合物中，这种产品的性质与缓释性差的肥料相似，其溶解速率主要取决于压质与缓释性差的肥料相似，其溶解速率主要取决于压缩产品的表面与体积的比率。缩产品的表面与体积的比率。 胶粘肥料胶粘肥料 近年来，美国北卡罗莱那大学的学者借鉴亲水性近年来，美国北卡罗莱那大学的学者借鉴亲水性高分子材料在医药和农药上作为控释载体的成功应用，高分子材料在医药和农药上作为控释载体的成功应
20、用，提出了以亲水性高分子材料作为养分控释载体的胶粘提出了以亲水性高分子材料作为养分控释载体的胶粘肥料新概念，此材料能被土壤微生物所降解，添加量肥料新概念，此材料能被土壤微生物所降解，添加量小、成本增加不多，解决了限制现有控释肥料推广应小、成本增加不多，解决了限制现有控释肥料推广应用的成本高，以及选用材料对环境二次污染问题，初用的成本高，以及选用材料对环境二次污染问题，初步的试验结果即被美国肥料界称为步的试验结果即被美国肥料界称为“有可能代表下世有可能代表下世纪肥料发展的新方向之一纪肥料发展的新方向之一”。 胶粘肥料胶粘肥料(Gel Ferti1izer) 具体方法如下具体方法如下(1)配制聚配
21、制聚合物系统，该聚合物系统应与肥料配方相配伍，聚合合物系统，该聚合物系统应与肥料配方相配伍，聚合物必须是可溶的并能产生粘性，一般为多糖化合物粉物必须是可溶的并能产生粘性，一般为多糖化合物粉末。末。(2)配制氮磷钾液体肥料，液体肥料的浓度及性配制氮磷钾液体肥料，液体肥料的浓度及性质因地而定。质因地而定。(3)将聚合物粉末倒入盛有液体肥料的将聚合物粉末倒入盛有液体肥料的大槽内，搅拌大槽内，搅拌5-10min，直至达粘性蜂窝状，聚合物，直至达粘性蜂窝状，聚合物粉末用量占混合物总体积的粉末用量占混合物总体积的1。有机聚合物包膜肥料有机聚合物包膜肥料 树脂包膜肥料是在制备过程中使热塑性的树脂在肥树脂包膜
22、肥料是在制备过程中使热塑性的树脂在肥料颗粒上交联形成疏水聚合物膜。养份的释放可以通过料颗粒上交联形成疏水聚合物膜。养份的释放可以通过改变膜的成份或膜的厚度来控制。养份释放过程为：水改变膜的成份或膜的厚度来控制。养份释放过程为：水份通过膜上的微孔渗透到膜内，增加了膜内的渗透压力份通过膜上的微孔渗透到膜内，增加了膜内的渗透压力而造成膜膨胀，膨胀又增大了微孔，使养份从增大的孔而造成膜膨胀，膨胀又增大了微孔，使养份从增大的孔中释放出来。树脂类包膜技术可以很好地控制膜的成份中释放出来。树脂类包膜技术可以很好地控制膜的成份和厚度，从而控制养份释放率和释放曲线，这种树脂膜和厚度，从而控制养份释放率和释放曲线
23、，这种树脂膜可以用到各种颗粒肥料产品上。养份从这种产品中的释可以用到各种颗粒肥料产品上。养份从这种产品中的释放主要依赖于温度变化，土壤水份含量、干湿交放主要依赖于温度变化，土壤水份含量、干湿交替以及土壤生物活性对释放几乎无影响。因此，容易实替以及土壤生物活性对释放几乎无影响。因此，容易实现养分释放时间和数量的控制。现养分释放时间和数量的控制。 热塑性树脂热塑性树脂 将热塑性包膜材料将热塑性包膜材料(如聚乙烯如聚乙烯)溶解于氯化烃中，溶解于氯化烃中，在流化床反应器中喷涂在肥料颗粒上。养份释放可在流化床反应器中喷涂在肥料颗粒上。养份释放可通过将透水性差的聚乙烯与透水性较强的树脂通过将透水性差的聚乙
24、烯与透水性较强的树脂(如如)加以混合来控制，也可在膜中加入一种矿加以混合来控制，也可在膜中加入一种矿物粉来改进由温度控制的养份释放。改变聚乙烯和物粉来改进由温度控制的养份释放。改变聚乙烯和的比例或改变添加矿物质粉末的量，可以提的比例或改变添加矿物质粉末的量，可以提供具有很好的养份控制释放率和释放曲线的控释肥。供具有很好的养份控制释放率和释放曲线的控释肥。l“异粒变速异粒变速”是指对肥粒实行不同包膜厚是指对肥粒实行不同包膜厚度或不同包膜材料处理度或不同包膜材料处理 ,使其获得不同释放使其获得不同释放速度的技术。速度的技术。l“异粒变速异粒变速”控释肥实际上就是一种速度控释肥实际上就是一种速度复合
25、型控释肥。即把养分释放速度不同的几复合型控释肥。即把养分释放速度不同的几种控释肥按照作物的需肥特性有机的配伍，种控释肥按照作物的需肥特性有机的配伍，形成一种可一次施肥而能保障作物全生育期形成一种可一次施肥而能保障作物全生育期有足量、适量养分的智能型控释肥。有足量、适量养分的智能型控释肥。左图是由左图是由4种供肥速度种供肥速度各异的控释肥构成的各异的控释肥构成的异粒变速控释肥异粒变速控释肥研究思路研究思路l缓释材料缓释材料l包囊材料包囊材料l载体材料载体材料la 阻滞剂阻滞剂(Retardants) 是疏水性强的脂肪类、是疏水性强的脂肪类、蜡类高分子材料。肥料在这类熔融材料中混蜡类高分子材料。肥
26、料在这类熔融材料中混悬或混溶冷却，被脂溶性材料包裹。悬或混溶冷却，被脂溶性材料包裹。l b 骨架材料骨架材料(Matrix Materials) 这种高分子这种高分子材料具有较大的分子内空间，如海藻酸钠，材料具有较大的分子内空间，如海藻酸钠，聚乳酸等，以这种高分子材料为载体，可制聚乳酸等，以这种高分子材料为载体，可制成载体肥料。成载体肥料。 lc 增粘剂增粘剂 增粘剂是一类水溶性高分子材料，增粘剂是一类水溶性高分子材料，如聚乙二醇等，通过减小养分扩散作用来控如聚乙二醇等，通过减小养分扩散作用来控制养分的释放。制养分的释放。l a 天然高分子材料天然高分子材料这类材料具有囊材要这类材料具有囊材要
27、求的多种基本特性，无毒、稳定、成膜性好、求的多种基本特性，无毒、稳定、成膜性好、价廉易得，如阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠等。价廉易得，如阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠等。l b 半合成高分子材料半合成高分子材料此类材料以纤维素此类材料以纤维素的衍生物为主，粘度大、成膜性良好、易水的衍生物为主，粘度大、成膜性良好、易水解，如羟甲基纤维素钠、乙基纤维素等。解，如羟甲基纤维素钠、乙基纤维素等。 lc 合成高分子材料合成高分子材料此类囊材化学稳定性此类囊材化学稳定性高、成膜性能优良，特别是生物可降解材料高、成膜性能优良，特别是生物可降解材料作为囊材更受到关注。但其在实用性方面还作为囊材更受到关注。但其在实用性方
28、面还需作进一步研究。需作进一步研究。la 天然载体材料，如明胶、淀粉。天然载体材料，如明胶、淀粉。l b 合成高分子载体材料，如聚酰胺、合成高分子载体材料，如聚酰胺、聚乳酸等。聚乳酸等。la 价格问题价格问题lb 环境问题环境问题lc 控释效果控释效果 价格问题价格问题 目前妨碍控释肥料在农业上广泛应用是目前妨碍控释肥料在农业上广泛应用是肥料的价格问题，这是控释肥料过高的成肥料的价格问题，这是控释肥料过高的成本使然。因此，在选择控释材料时，首先本使然。因此，在选择控释材料时，首先应考虑的是这种材料的成本。必须尽量选应考虑的是这种材料的成本。必须尽量选用价廉易得的材料，以适合当时的社会及用价廉易
29、得的材料，以适合当时的社会及经济条件。经济条件。 据了解据了解,美国市场可接受的肥料价位美国市场可接受的肥料价位(美元美元/吨吨)大致大致为为:花卉市场花卉市场1000以上以上,高尔夫球场高尔夫球场6001000,草莓种草莓种植植500600,蔬菜种植蔬菜种植350400,大田作物大田作物300以下。美以下。美国消费的缓释国消费的缓释/控制释放肥料控制释放肥料92%用于非农业市场用于非农业市场,其其中高尔夫球场占中高尔夫球场占24%、专业保养草坪、专业保养草坪19%、苗圃及温、苗圃及温室室15%,仅仅8%用于高价农作物如草莓、西红柿、坚果用于高价农作物如草莓、西红柿、坚果、蔬菜、柑桔等、蔬菜、
30、柑桔等;西欧与美国相似；日本主要用于农西欧与美国相似；日本主要用于农业市场业市场,1995年包膜肥料的年包膜肥料的70%用于水稻用于水稻,20%用于西用于西红柿、胡萝卜、莲藕等蔬菜。红柿、胡萝卜、莲藕等蔬菜。我国开发的以肥料包裹肥料的缓释我国开发的以肥料包裹肥料的缓释/控制释放肥控制释放肥料料,其价格一般高于普通肥料其价格一般高于普通肥料10%-15% 环境问题环境问题 控释肥料的目的之一是为了减轻化肥的控释肥料的目的之一是为了减轻化肥的损失对环境造成的压力，如果控释材料本损失对环境造成的压力，如果控释材料本身又对环境构成二次污染，这实际上是违身又对环境构成二次污染，这实际上是违背了控释肥料的
31、研究初衷。因此应选用对背了控释肥料的研究初衷。因此应选用对环境没有影响或影响小的材料。环境没有影响或影响小的材料。 控释效果控释效果 控释肥料必须有一定的控释效果，理想控释肥料必须有一定的控释效果，理想的控释效果是控释肥料中养分的释放和作的控释效果是控释肥料中养分的释放和作物的需求量相一致或基本相一致，兼顾肥物的需求量相一致或基本相一致，兼顾肥料效益和作物的经济效益。料效益和作物的经济效益。l经济效益评价：经济效益的评价主要是对经济效益评价：经济效益的评价主要是对控释肥料成本及其控释效果的评价。肥料控释肥料成本及其控释效果的评价。肥料成本评价、控释效果的评价（水或溶液溶成本评价、控释效果的评价
32、（水或溶液溶出率法、土壤淋洗法、扩散率法、渗透率出率法、土壤淋洗法、扩散率法、渗透率法、电超滤法和同位素示踪法等）法、电超滤法和同位素示踪法等） 。l社会效益评价：主要指控释肥料的环境评社会效益评价：主要指控释肥料的环境评价（水质，土壤肥力，作物品质等）价（水质，土壤肥力，作物品质等）控释和缓释肥的发展现状控释和缓释肥的发展现状 目前世界缓释和控释肥的消耗总量大约是目前世界缓释和控释肥的消耗总量大约是65万万/，美国、日本、西欧缓释肥料生产厂现有美国、日本、西欧缓释肥料生产厂现有39家，年产量家，年产量50万万t，相当于化肥用量的相当于化肥用量的1%左右，但是正以左右，但是正以3%5%的速度递
33、增。的速度递增。美国是最大的消费国，约占世界总用量的美国是最大的消费国，约占世界总用量的70%，日本和欧，日本和欧洲各占洲各占15%左右。在日本，大多数控释和缓释肥用在农业左右。在日本，大多数控释和缓释肥用在农业上，主要是种植蔬菜、水稻和水果，仅一小部分用于草坪上，主要是种植蔬菜、水稻和水果，仅一小部分用于草坪和观赏园艺。在美国和欧洲，约占总量的和观赏园艺。在美国和欧洲，约占总量的90%是用于高尔是用于高尔夫球场、苗圃、专业草坪和景观园艺，仅有夫球场、苗圃、专业草坪和景观园艺，仅有10%用于农业，用于农业，如蔬菜、瓜果、草莓、柑桔和其它水果上。用在农业上的如蔬菜、瓜果、草莓、柑桔和其它水果上。
34、用在农业上的大多数是包膜控释肥大多数是包膜控释肥(约占约占65%75%)，聚合物包膜控释肥，聚合物包膜控释肥的应用有明显稳定增长的趋势。的应用有明显稳定增长的趋势。 当今世界较著名化肥生产商都在从事缓释当今世界较著名化肥生产商都在从事缓释/控释肥料的生控释肥料的生产，具体的公司及产品有产，具体的公司及产品有:Sierra chemical(美国、荷兰，商美国、荷兰，商品名品名“Osmocote”)；Asahi chemical industry(日本，商品名日本，商品名“Long”、“High control”)；Chisso一一Asahi(日本，商品名日本，商品名“Lpcote”、“Nutr
35、icote”、“Meister”)；BASF、Hydro(德德国国)等。等。 日本的日本的“Nutricote” 控释肥和控释肥和“Meister” 控释肥可控释氮控释肥可控释氮素素l00-360天，氮素利用率达天，氮素利用率达60%-70%，具有特定温度一释，具有特定温度一释放速度变化规律，其氮素释放不受土壤类型、含水率、酸碱放速度变化规律，其氮素释放不受土壤类型、含水率、酸碱度、微生物等复杂环境因素影响。在多种作物上试验表明，度、微生物等复杂环境因素影响。在多种作物上试验表明，一次底施，平均较尿素一次底施，平均较尿素4次施用的增产幅度还高。次施用的增产幅度还高。 我国控释肥的研究和开发尚处
36、在起步阶段，没我国控释肥的研究和开发尚处在起步阶段，没有形成真正意义上的控释肥生产厂和商品。目前我有形成真正意义上的控释肥生产厂和商品。目前我国也有一些缓效肥料的生产，如涂层尿素、长效碳国也有一些缓效肥料的生产，如涂层尿素、长效碳铵、氢醌尿素、非溶性磷肥包裹尿素、沸石尿素等，铵、氢醌尿素、非溶性磷肥包裹尿素、沸石尿素等，但这些肥料多是延缓肥料运输贮存中的养份损失或但这些肥料多是延缓肥料运输贮存中的养份损失或养份在土壤中的转化过程。例如，包衣尿素中的包养份在土壤中的转化过程。例如，包衣尿素中的包膜材料采用氢醌类物质，实为脲酶抑制剂，通过抑膜材料采用氢醌类物质，实为脲酶抑制剂，通过抑制脲酶活性而达
37、到减缓尿素转化的目的。我国目前制脲酶活性而达到减缓尿素转化的目的。我国目前生产的缓释肥料品种不能解决肥料释放与作物所需生产的缓释肥料品种不能解决肥料释放与作物所需相吻合的难题，达不到自控缓释指标，技术含量低，相吻合的难题，达不到自控缓释指标，技术含量低，故一直未在生产中推开。故一直未在生产中推开。 近年来，我国控释肥的研究已取得了较大的进展，已近年来，我国控释肥的研究已取得了较大的进展，已研制出适合不同作物需要的控释肥系列新产品。并通研制出适合不同作物需要的控释肥系列新产品。并通过大量的室内和田间试验，表明所制作的多种控释肥过大量的室内和田间试验，表明所制作的多种控释肥品种在水中和土壤中的控释
38、时间和释放模式已达到了品种在水中和土壤中的控释时间和释放模式已达到了可控释放的具体要求和标准。其释放速率主要受温度可控释放的具体要求和标准。其释放速率主要受温度和水份条件的控制，并可根据不同作物的需要进行释和水份条件的控制，并可根据不同作物的需要进行释放高峰和施肥时间的调整。在多种作物上的盆栽和田放高峰和施肥时间的调整。在多种作物上的盆栽和田间试验均已表明，可提高氮肥利用率间试验均已表明，可提高氮肥利用率30%50%以上。以上。在作物相同产量的情况下可以减少在作物相同产量的情况下可以减少33%50%以上的以上的肥料施用量。一季作物一次施肥，省工省时，经济效肥料施用量。一季作物一次施肥，省工省时
39、，经济效益高，还减少了挥发、淋失及反硝化作用，减少了施益高，还减少了挥发、淋失及反硝化作用，减少了施肥对环境造成的污染。肥对环境造成的污染。l南京土壤研究所（钙镁磷肥包裹的长效碳铵和长效尿南京土壤研究所（钙镁磷肥包裹的长效碳铵和长效尿素）；素）；l沈阳应用生态研究所（长效碳铵、长效尿素和涂层尿沈阳应用生态研究所（长效碳铵、长效尿素和涂层尿素）；素）；l郑州工业大学磷复肥研究所（包裹型长效肥郑州工业大学磷复肥研究所（包裹型长效肥-商品名商品名:乐熹施乐熹施)；l华南农业大学（包裹型缓释华南农业大学（包裹型缓释/控释肥料）；控释肥料）；l北京农林科学院北京农林科学院 （年产（年产3000生产能力的
40、中试工厂生产能力的中试工厂 ）l山东农业大学（国家山东农业大学（国家863项目）项目）存在的问题存在的问题（1）控释肥的价格太高，是常规肥料的）控释肥的价格太高，是常规肥料的38倍，限制了倍，限制了它的应用和推广；它的应用和推广；（2）如何使控释肥的释放速率和模式与作物吸收养份模）如何使控释肥的释放速率和模式与作物吸收养份模式一致，以及影响因素的研究还较少；式一致，以及影响因素的研究还较少；（3）控释肥的肥效还缺少系统定量的评价，尤其是对控）控释肥的肥效还缺少系统定量的评价，尤其是对控释肥施入田间后的释放、形态转化、去向以及被作物吸释肥施入田间后的释放、形态转化、去向以及被作物吸收的方式等还缺
41、乏系统深入的研究；收的方式等还缺乏系统深入的研究； （4） 预测控释肥养份释放的机理、数学模型还需进一预测控释肥养份释放的机理、数学模型还需进一步研究，以提供技术人员设计控释肥的参数和依据；步研究，以提供技术人员设计控释肥的参数和依据；（5）控释肥性能及质量检验方法还没有规范的测试标准。）控释肥性能及质量检验方法还没有规范的测试标准。 发展方向发展方向(1)进一步研究控制释放速率、释放模式的机理及其影进一步研究控制释放速率、释放模式的机理及其影响释放的主要环境因子响释放的主要环境因子(如湿度、水份、微生物、酸度、如湿度、水份、微生物、酸度、土壤类型等土壤类型等)，改进控释肥养份释放及供应模式，
42、使其，改进控释肥养份释放及供应模式，使其与作物需求同步；与作物需求同步； (2)开拓新的控释材料，促进制作技术的开发和应用，开拓新的控释材料，促进制作技术的开发和应用，制作价格较低而控释效果更好的控释肥；制作价格较低而控释效果更好的控释肥；(3)施用控释肥对保护环境的效益要作出进一步预测和施用控释肥对保护环境的效益要作出进一步预测和评价；评价；(4)定量评价从减少养份流失和节省劳力所得到的实际定量评价从减少养份流失和节省劳力所得到的实际经济利益；经济利益；(5) 完善控释和缓释肥释放行为特征的检测方法。完善控释和缓释肥释放行为特征的检测方法。 控释肥料研制的关键在于：控释肥料研制的关键在于：(
43、1)控释肥料中养分供应强度、控释肥料中养分供应强度、数量的调控与土壤养分状况、作物需求的横向、纵向平衡数量的调控与土壤养分状况、作物需求的横向、纵向平衡关系。即从理论、材料和工艺上解决促释和缓释的调控问关系。即从理论、材料和工艺上解决促释和缓释的调控问题；题；(2)材料上的关健问题是筛选出既能控释，成本又低的材料上的关健问题是筛选出既能控释，成本又低的包裹材料和原料包裹材料和原料(基体基体)；(3)工艺上的关健是建立既能抑制工艺上的关健是建立既能抑制养分释放，又能促进养分供应，达到促释、缓释双向控释养分释放，又能促进养分供应，达到促释、缓释双向控释养分或供肥缓急相济效果的技术。养分或供肥缓急相济效果的技术。
