涂层缓控释掺混肥研究与应用

点击次数:   更新时间:2020-07-31 01:04     来源:老哥论坛

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  研究论文J劳■ ~,.、- 涂层缓(控)释掺混肥研究与应用 阎宗彪 乔 生 (中国科学院石家庄农业现代化研究所 石家庄 050021) 摘 要:涂层缓(控)释掺混肥(也称为可控缓 表现在: (1)工艺设备简单,能耗少,加 释掺混肥或长效BB肥、涂层掺混肥),以控氮为 核心,分别采用与N、P、K肥料表面具有较强亲 和能力和成膜特性的涂层材料,分别涂布在不同 肥料颗粒表面形成一层或多层包膜,使之成为具 有“控氮缓释、促磷增效、防钾淋失”特点的单 质改性肥料品种。 关键词:涂层缓(控)释 掺混肥 研究 应用 工成本低。掺混肥料的生产仅需要称重、混 合、计量包装几个步骤。在生产复混肥的四 种工艺中,掺混肥料的生产投资最少,生产 成本最低。散装掺混、挤压造粒、蒸汽团 粒、化学料浆法四种工艺的投资比例为1:2.7: 3.2:5.1,生产成本比例为l:1.02:1.05:1.14[2】。可 见,掺混肥料更益于节约资金,降低成本。 掺混肥料是用机械混拌的方法,将两 种或两种以上养分的肥料按照预定的养分 比例加工成的多养分混合肥料品种。在美 国常以散装的形式销售,所以又称做散装 掺混肥料(Bulk_blending Fertilizer),简 (2)配肥灵活,针对性强。掺混肥可以根据 不同土壤、不同作物制定相应的配方,科 学便捷地混成肥料,避免某种养分的不足 或过剩导致的浪费,提高肥料的利用率。 配方施肥是农业数字化的开端,在土壤调 称BB肥。 掺混肥料较早兴起于美国,一般装置 生产能力3~5千t/a,销售服务半径50英 里。在20世纪80年代美国约有5000套装 置,年产散装掺混肥料达2000万t,约占 美国肥料总销售量的42%,占复肥总销售 量的61%。到20世纪90年代,装置数上 查数据的基础上,建立起计算机施肥系 统,为特定土壤条件下作物专用肥的施用 提供技术支撑,是现代农业精准施肥的重 要标志。掺混肥料成为承载配方施肥理念 的首选。(3)养分浓度高,肥效显著。一般掺 混肥的N、P、K总养分可以达到50%以上, 属高浓度肥料,肥效显著。据广州农科院 土肥所在1989~1990年的试验,各种作物 专用掺混肥与通用型复合肥的肥效比较: 升到约8000套,产量占美国复合肥料总产 量的70%。在世界其他地区亦得到迅速推 广,1983年马来西亚的掺混肥用量已达化 肥总用量的70%,1986年巴西掺混肥用量 达约70%,日本约80%【110 掺混肥料能够迅速推广应用的主要优势 水稻掺混肥增产4.1%,香蕉掺混肥增产2% ~11.2%,柑桔掺混肥增产9.2%~11.2%,叶 菜掺?昆肥增产11.5%。 可以说,掺混肥料具有投资少、成本 9 万方数据 J,■ -~、 饼究论文 “极有 低、无污染、养分利用率高的特点, 堆的分离状况,如图1。 减少颗粒肥料分离现象的基本方法是 可能成为我国复混肥的主流”【3】。但就掺混肥 料自身和在我国的实际应用来看,还存在 一些亟待解决的问题。一是基础原料的化 学相容性。多数肥料原料混合后,由于临 界相对湿度下降或化学反应,造成吸湿结 选用粒重、粒径均匀和粒型相似的基础肥 料,减少粉状物质的掺人,才能混合均匀。 (4)是农化服务相对薄弱。优质高效的农化 服务是掺混肥料发展的前提,也是掺}昆肥 产业链中的重要一环。国外掺混肥配肥站 能够提供测土、配方、生产、储运、施肥、监控 全程服务。而目前,我们大多肥料企业只注 块,甚至养分损失,所以产成品不宜久 存,而我国多数地方尚不具备散装即施的 条件。一般掺混肥只能选择尿素、磷酸二 铵、氯化钾为主要原料,而长期施用就可 能造成土壤硫、钙等中量元素的亏缺。二 重抓生产、促销售,忽略了农化服务,这样掺 混肥料作为“地域专用”的优势就不能发挥。 是基础原料粒度和粒型。目前市场上有大 颗粒尿素和球型颗粒磷酸二铵、球型颗粒 重过磷酸钙等,缺少与之相匹配的球型颗 加入WTO后,国外价廉质优的单质肥料、复 合肥料会给我国的肥料企业带来冲击,但也 给我们以农化服务为纽带的区域性掺混肥 料生产带来新的发展契机。(5)一般的掺混 肥所选择的基础肥料大都属速效肥料,不具 备缓(控)释的特性,不能实现一茬作物一次 施肥,难以适应机械化施肥、规模化经营的 粒氯化钾和硫酸钾颗粒。因此一般掺混肥 在储运、施用(特别是机械施用)的过程 中,较容易发生不同肥料颗粒组分不均匀 离散现象,导致田间肥效差异,影响施肥 的均一性。据巴斯夫(BASF)公司的测 现代农业发展的新趋势。 当前,伴随着农业结构调整,绿色环 保、优质高效的特色农业和机械化、标准 化为特征的规模经营新模式逐步形成,这 定,对由尿素、磷酸二铵、氯化钾为原料 生产的13一13—21掺混肥,倒出后成肥料 为以平衡施肥为理念的掺混肥料的发展提 供了难得的发展机遇。但是简单机械混拌 的掺混肥已经不能够适应现代农业对肥料 需求,需要全面提升掺混肥料的科技水平, 着力开发以植物营养学为基础,以提高肥 料利用率为目标,集成肥料研究和生产的 高新技术,生产效益和生态效益相统一的 适合我国国情特点的绿色环保肥料。 中国科学院石家庄农业现代化研究所 多年来一直致力于新型肥料的研究与开 图1掺混肥倒出后成肥堆的分离状况 发,从90年代初即与原广州氮肥厂合作研 10 万方数据 针究论文●,■ 制、开发、推广涂层尿素技术。“八五”、“九 五”期间相继完成了“涂层尿素的研制与生 产”、“涂层尿素的应用技术研究与开发” ~、.、- 状,不易吸潮,便于施用,减少对环境的污 染。大量示范试验证明,涂层尿素比普通尿 素氮素利用率平均提高6个百分点,作物产 量提高10%左右。多年来,我们就涂层尿素 的缓释机理进行了深人系统的研究,在土壤 和“可控缓释肥料研究与应用”三项科研任 务。相继荣获中国科学院科技进步二等奖、 国家科技进步三等奖、联合国中国分部发 明之星奖、列入“九五”国家科技成果“重 中之重”推广项目。1 997年经国务院批准 为当前国家重点鼓励发展的产业、产品。 吸附、氨挥发、脲酶活性、矿化、氮回收率 等方面都取得了详实科学的数据,为缓 (控)释氮肥的研究提供了依据。摘录部分 数据见表l一2圈。 表1 土壤对尿素氮吸附的测试 1998年取得“涂层肥料及其涂覆方法与制 造涂层肥料的设备”中国发明专利(专利证 号:ZL96105688.6)。 新一代掺混肥料产品——涂层缓(控) 释掺混肥(也称为可控缓释掺混肥或长效 BB肥、涂层掺混肥),以控氮为核心,分别 采用与N、P、K肥料表面具有较强亲和能 力和成膜特性的涂层材料,分别涂布在不同 肥料颗粒表面形成一层或多层包膜,使之成 在同一浓度情况下,土壤对涂层尿素的 吸附量较普通尿素多,在浓度为200毫克 氮/升的涂层尿素被吸附量比普通尿素多1 倍以上。 表2脲酶活性的比较 为具有“控氮缓释、促磷增效、防钾淋失” 特点的单质改性肥料品种,采取掺混工艺组 配可控缓释的掺混肥产品。涂层缓(控)释 掺混肥具有以下几个主要特点: 一、可控缓释。肥料的缓(控)释主要 指的是对氮素的控制。我们最早开发的涂层 尿素就是一种缓释氮肥,在普通尿素的表面 喷涂一层特殊的溶液,经干固氧化而成。涂 由表2数据可见,涂层尿素的脲酶活性 明显降低,降幅为25.1%~26.6%。脲酶活性 层尿素的包膜是由有机物质和少量的氮、 钾、镁、锌、锰、铁、硼等营养元素合成的 胶态物质,喷涂尿素表面形成相当于尿素直 的降低,意味着涂层尿素施入土壤后分解转 化速度减慢,即起到缓释、长效的作用。 在涂层尿素的基础上,我们又研发出涂 层大颗粒尿素。大颗粒尿素属于物理方法生 产的限制溶解性质的缓释尿素,具有氮素损 径1/12~l/20的金黄色包膜,包膜仅为尿素 重量的0.2%~O.3%,涂层尿素含氮量基本不 变。尿素涂层后,不仅具有显著的缓释、长 效、高效的农化特点,而且改善了结块性 失小、氮素肥效长的特点,粒度均匀,大多 万方数据 j暑: 研究论文 J曝■1计艽论又 为2~4mm,是生产BB肥的首选原料。我 表3微区试验玉米籽粒产量(g/区) 们用特制的与大颗粒尿素表面有较强亲和 能力的涂液,经一次或多次涂层处理后, 即得到具有不同养分释放期的缓释大颗粒 尿素。涂层大颗粒尿素颜色金黄,与其他 原料肥料混配,有效地减少了结块现象, 相容性明显增强。河北省农业科学院土肥 注:冰不施肥,下同。 表4微区肥料氮的利用率测定(差减法) 所在沙培、微区和田间试验表明,涂层大 颗粒尿素的氮素利用率显著提高,增产效 果显著(见表3—5)。 通过微区和大田试验证明,涂层大粒 尿素比大粒尿素的利用率提高了4.2~4.4个 百分点,涂层大粒尿素比普通尿素的利用 率可提高5.1~7.6个百分点。涂层大颗粒尿 素具有明显的缓释、长效的特点,基本上 满足了玉米等短生育期作物全生育期的氮 表5田间试验玉米籽粒产量(kg/亩) 肥需求,可以实现一茬一次肥。对冬小麦、 棉花等较长生长期的作物,基本能够满足 前、中期的需求。 表6玉米对氮素的吸收量 对作物后期供氮的研究,是研究缓控 释肥料的重点和难点。我们摒弃了非亲水 物质包裹的做法,应用独有的涂液制备技 术,生产出不同特性的涂层涂液,采用涂 液做粘合剂,将氮肥与腐殖酸等辅料混 合,团粒法造粒,并添加隔水添加剂,研 制出缓控释氮肥。我们知道,肥料养分的 释放取决于养分的溶出速度和扩散速度, 应该从养分溶出和溶出后为土壤所吸附两 个方面来评价肥料的肥效。用非亲水物质 包裹来缓(控)释的做法,只解决控制溶 出速度的问题,而水中测得养分释放速度 并不代表肥料在土壤中对作物表现出的肥 效。涂层缓(控)氮肥在控制溶出的基础 上,更侧重增强添加辅料介质和施肥土壤 对养分的吸附能力。涂层缓(控)释氮肥 是由有机高分子聚合物和少量微量元素离 子经独特工艺加工成的胶态涂液粘着而 成,吸水膨胀后形成团絮结构,是具有交 联网络结构的自然包裹体,对肥料养分具 有较强的携载能力,具有显著的缓(控) 释效果。 运用具有不同养分释放时期的大颗粒尿 12 万方数据 1卅究论文●,■ 素、涂层大颗粒尿素、涂层缓释氮肥就可以 组配不同供氮效应、不同供氮强度的“缓控 释氮肥模型”,使肥料的供氮能力与作物需 氮要求趋于协调。 ~,.、- 率高。能有效地减少淋渗损失,提高对作 物后期生长的供钾能力,是生产缓释掺混 肥料的必需原料。用这种方法可以生产不 同养分比例的造粒钾肥,如进口氯化钾肥 颗粒(K:0≥55%);青海产氯化钾肥颗粒 二、控促分离,节约成本。在对氮进 行缓释和控释的基础上,对磷而言,主要 (K20≥40%);硫酸钾肥颗粒(K20≥ 45%)’等产品。 是解决被土壤离子固定的问题,我们在用 特制的“磷涂液”对磷酸一铵、磷酸二 铵、重过磷酸钙等进行涂层处理的同时, 由于对掺混肥原料的涂层处理,避免了 原料肥的直接接触,减少了“晶体架桥”的 结块现象。因此涂层掺混肥产品不结块、不 吸湿、不离析,更适宜机械化施肥,规模化 经营,标准化生产。 适量添加对磷具有活化作用的腐殖酸等辅 料,增强磷的“活性”,促进作物对磷的 吸收。 涂层缓(控)释掺混肥以BB肥的形式, 解决了“控制缓释”与“促进增效”的矛盾, 其核心是控氮。缓释氮肥主要作用于作物 四、养分齐全,肥效显著。涂层掺混肥 氮、磷、钾总养分含量可达到45%以上,属 高浓度掺混肥。且含有作物所必须的多种中、 生长的后期,只占肥料总量的一小部分,涂 层缓(控)释掺混肥有针对性的处理,改变 微量元素,也是一种全元素肥料。根据不同作 物、土壤进行调节,成为专用肥,一次施肥或 了一般缓(控)释肥料全包裹的做法,极大 地节约了成本,其成本仅比简单机械混拌 的掺混肥增加3%~5%(一般每吨增加成本 40~70元左右)。 三、粒度均匀。解决掺混肥离析的问 少次施肥即可满足作物营养需要,实现了简 化栽培。几年来的试验示范表明:涂层复混 肥比一般复合肥氮素利用率提高8~10个百 分点,比同养分普通复合肥的增产率为:小 麦7%~13%、玉米lO%、棉花8%一15%,在西 题,目前主要是开发与球型大颗粒尿素、 磷铵相匹配的钾肥颗粒。我国钾肥资源相 对匮乏,大量进口,有专家预测我国最终 将形成150~180万t的大颗粒钾肥的生产 能力,才能满足市场需求。目前,在掺混 肥生产中主要以分筛钾粒为主,其粒型不 够规则,与球型大颗粒尿素,磷铵比配的 掺混肥(BB肥)很容易发生离析,不适 宜机械化施肥。我们采用特制涂液做粘合 剂,进行粉状钾肥造粒,成粒迅速,粒度 均匀,抗压强度高,耐水性好,钾素利用 瓜、桃、芹菜、草莓、甘蓝、枣等上试验均表现 增产,并明显改善作物品质,据初步测定,施 用涂层缓释复混肥可使玉米籽粒氨基酸增 加3%;明显提高瓜果Vc含量。在亩产小麦 450kg,玉米500kg,棉花75kg的产量水平下, 均可实现一茬作物施一次肥。以下摘录中科 院南皮试验站2001~2002年棉花试验的一组 数据(见表7、8,同养分对比试验,三次重复, N:P205:K20=18:7:15)。 表8所列田间试验实际亩产皮棉分别 为109.69kg和95.99kg,与计算产量所显 13 万方数据 J,■ -~,, 研究论文 表7 2001年棉花涂层掺混肥微区试验产量结构及产量调查表 示的增产幅度一致。棉花涂层掺混肥田间 试验在河北辛集、桃城、藁城、威县等地已 提高农产品质量、减少施肥对生态的污染, 又要质优价廉、简单方便适宜农民使用。 “一次肥”的创新方向是实现农田机械化施 肥、农业规模化经营的技术保证,实现农业 可持续发展的技术支撑。涂层掺混肥的问 世是肥料创新的有益探索,具有广阔开发 应用前景。 参考文献 [1]方天翰主编《复混肥料生产技术手册》 [2]冯元琦《散装复混肥的发展趋势》 经连续4年,参试单位和农户反映,涂层掺 混肥一次全部底施,既省工又解决了地膜覆 盖追肥受限制的问题,棉花施用涂层掺混 肥,生长旺盛,与同养分普通肥料分期施 用,生育进程基本一致,但涂层掺混肥肥效 长,后劲大,后期生长明显优于普通肥料, 平均增产13.5%,亩增收益一百多元。 我国人多地少,复种指数高。现阶段我 国肥料的研究方向应该是“一茬作物施一 茬肥”,既要平衡施肥,又要简化工序;既要 14 [3]奚振邦编著《现代化学肥料学》 [4]阎宗彪主编《涂层尿素及农业应用》 万方数据 涂层缓(控)释掺混肥研究与应用 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 阎宗彪, 乔生, Yan zongbiao, Qiao sheng 中国科学院石家庄农业现代化研究所,石家庄,050021 腐植酸 HUMIC ACID 2003,(6) 1次 参考文献(4条) 1.方天翰 复混肥料生产技术手册 2.冯元琦 散装复混肥的发展趋势 3.奚振邦 现代化学肥料学 4.阎宗彪 涂层尿素及农业应用 相似文献(1条) 1.会议论文 阎宗彪.乔生 涂层缓(控)释掺混肥研究与应用 2003 掺混肥料是用机械混拌的方法,将两种或两种以上养分的肥料按照预制的养分比例,加工成的多养分混合肥料品种。在美国常以散装的形式销售 ,所以又称做散装掺混肥料(Bulk-Bleding Fertilizer)简称BB肥。本文介绍了涂层缓(控)释掺混肥具有的几个主要特点。 引证文献(1条) 1.徐培智.陈建生.古幸福.张发宝.唐拴虎.黄旭 广东BB肥的生产现状及发展前景[期刊论文]-广东农业科学 2005(3) 本文链接:授权使用:颜蕴(wfzgnky11),授权号:a0fa2232-069c-468c-a009-9e390165b4bf 下载时间:2010年11月25日

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