用于緩/控釋肥料的復(fù)合型緩/控釋外包裹材料研究成果

1  技術(shù)的先進性和成熟性描述

緩/控釋肥料能改變傳統(tǒng)的施肥方式，在多種作物上可實現(xiàn)一次性施肥，不用追肥，簡化施肥程序，使播種與施肥同步進行，從而大大降低了農(nóng)業(yè)勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。它具有緩釋長效作用，可大幅度提高肥料利用率，在同種作物同等產(chǎn)量水平上可節(jié)約資源，減少肥料施用量，降低成本，增加農(nóng)民收益。

20世紀70年代以后，國外經(jīng)過大量研究，已推出了數(shù)十種緩釋、控釋肥料，這種肥料高新技術(shù)可以較好控制肥料養(yǎng)分釋放速度，氮素利用率高達60％至70％，而且不受土壤類型等復(fù)雜因素的影響，被稱為是“21世紀的肥料”。目前世界緩釋和控釋肥的消耗總量大約是65萬t/a，美國是Zui大的消費國，約占世界總用量的70%，日本和歐洲各占15%左右。在日本，大多數(shù)控釋和緩釋肥用在農(nóng)業(yè)上，主要是種植蔬菜、水稻和水果，僅一小部分用于草坪和觀賞園藝。在美國和歐洲，約占總量的90%是用于高爾夫球場、苗圃、專業(yè)草坪和景觀園藝，僅有10%用于農(nóng)業(yè)，如蔬菜、瓜果、草莓、柑桔和其它水果上。用在農(nóng)業(yè)上的大多數(shù)是包膜控釋肥(約占65%～75%)，包膜控釋肥的應(yīng)用有明顯穩(wěn)定增長的趨勢，包膜肥料的比例在過去的10年中不斷增加。控制釋放表現(xiàn)好的包膜控釋肥(價格也較高)被越來越多地用在農(nóng)業(yè)市場上，這表明消費者已意識到包膜控釋肥在提高農(nóng)業(yè)效益上勝過其它緩釋肥。

控釋和緩釋肥在美國、日本等國家已進行了幾十年的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用，我國控釋肥的研究和開發(fā)尚處在起步階段。目前我國也有一些緩效肥料的生產(chǎn)，如涂層尿素、長效碳銨、氫醌尿素、非溶性磷肥包裹尿素、沸石尿素等，但這些肥料多是延緩肥料運輸貯存中的養(yǎng)份損失或養(yǎng)份在土壤中的轉(zhuǎn)化過程。我國目前生產(chǎn)的緩釋肥料品種不能解決肥料釋放與作物所需相吻合的難題，達不到自控緩釋指標(biāo)，技術(shù)含量低，故一直未在生產(chǎn)中推開。在我國，隨著化肥用量的不斷增加，在農(nóng)產(chǎn)品追求產(chǎn)量與質(zhì)量并重，以及環(huán)境友好的多重目標(biāo)要求下，肥料的改性問題就顯得更為重要。開發(fā)緩釋、控釋肥料，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染，是簡單易行的措施，特別適合中國的國情。

本項目的研究人員經(jīng)過多年的研究，研制出以高分子材料為主體的復(fù)合型膜材料作為化肥的包裹材料，這種包裹材料既有緩/控釋的效果，又具光熱可降解與生物可降解的特點。項目的核心技術(shù)是復(fù)合型膜材料及相應(yīng)的添加劑，通過調(diào)整配方可以設(shè)定膜上孔的數(shù)量、大小等控制養(yǎng)分的釋放?？梢罁?jù)作物營養(yǎng)規(guī)律，設(shè)計對應(yīng)的控釋參數(shù)(初期溶出率、微分溶出率、釋放期)，通過膜材料與包膜工藝的優(yōu)化，生產(chǎn)出低成本的各種包膜型緩/控釋肥料。

使用該項目所提供的復(fù)合型膜材料作為化肥的包裹材料生產(chǎn)緩/控釋肥料，可使化肥企業(yè)脫離原有同類產(chǎn)品在市場上擁擠造成的各種困境，擺脫市場壓力。其緩/控釋肥料產(chǎn)品有獨特的市場空間，該產(chǎn)品養(yǎng)分利用率高，一次性施用，可滿足作物整個生長期所需養(yǎng)分的需求，無需追肥，體現(xiàn)企業(yè)品牌的知名度。

該項緩/控釋肥料技術(shù)生產(chǎn)工藝方便，并無需添加其他設(shè)備，可使產(chǎn)品更新?lián)Q代，可提高了產(chǎn)品在市場的知名度。在原有的固定生產(chǎn)成本（水、電、工時等）的基礎(chǔ)上，可生產(chǎn)出新型產(chǎn)品，擴寬了市場銷路，從而可提高產(chǎn)品的附加值及利潤空間，極大地提高化肥企業(yè)在國內(nèi)外的市場競爭力。

該項目研制的以高分子材料為主體的復(fù)合型膜材料作為化肥的包裹材料，是其他緩釋材料無法比擬的，具有可控的緩釋功能，操作方便，適用廣泛，在土壤中能緩慢分解或降解，完全溶于水，無毒無害，對種子發(fā)芽及作物生長無任何影響，不產(chǎn)生殘留，在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。

使用該項目提供的復(fù)合型膜材料作為化肥的包裹材料，通過調(diào)整配方設(shè)定膜上孔的數(shù)量、大小等控制養(yǎng)分的釋放，通過膜材料與包膜工藝的優(yōu)化，可使承接項目的企業(yè)生產(chǎn)出各種復(fù)合肥外包裹緩/控釋劑系列產(chǎn)品、復(fù)混肥外包裹緩/控釋劑系列產(chǎn)品、尿素外包裹緩/控釋劑系列產(chǎn)品，也可生產(chǎn)出各種蔬菜、草坪、花卉、玉米專用型包膜緩/控釋劑。

2　項目技術(shù)指標(biāo)及與國內(nèi)外已有的同類技術(shù)全面綜合對比情況

近年來國內(nèi)外研究人員已經(jīng)研制出一些涂層肥料，即用一種有機材料或無機材料將顆粒狀的化學(xué)肥料緩慢溶出，達到提高肥料的利用率。如有報道用硫、蠟或低分子量聚合物涂層顆?；瘜W(xué)肥料，但是此種涂層材料用量大．溶出速度調(diào)節(jié)較差；還有報道用聚烯烴樹脂或聚二氯乙烯共聚物等高聚物涂層顆粒化學(xué)肥料，這種涂層材料用量較小，比較容易調(diào)節(jié)溶出速度，但是這些高聚物難以被分解，可能對環(huán)境造成不利的影響。su l784616公開了一種涂層礦物肥料顆粒的混合物，該混合物含有聚乙烯醇、甲基丙烯酸酯、腐泥和水。cs 8601153公開了用鹵素甲醛縮合產(chǎn)物改性的聚乙烯醇涂層的化學(xué)肥料,但這些現(xiàn)有技術(shù)在加工和生產(chǎn)成本方面都存在一些不可克服的缺陷。

本項目研制的用于緩/控釋化肥生產(chǎn)的復(fù)合型緩釋外包裹材料是一種環(huán)境友好型肥料，也是國際新型肥料研制領(lǐng)域的熱點與焦點，本項目與國內(nèi)外已有的同類技術(shù)相比有如下特點：

（1）依據(jù)作物營養(yǎng)規(guī)律，設(shè)計對應(yīng)的控釋參數(shù)(初期溶出率、微分溶出率、釋放期)，通過膜材料與包膜工藝的優(yōu)化，研制出高分子材料為主體的復(fù)合型膜材料，既有控釋的效果，又具光熱可降解與生物可降解的特點。

（2）項目的核心技術(shù)是復(fù)合型膜材料及相應(yīng)的添加劑，通過調(diào)整配方可以設(shè)定膜上孔的數(shù)量、大小等控制養(yǎng)分的釋放?？梢罁?jù)作物營養(yǎng)規(guī)律，設(shè)計對應(yīng)的控釋參數(shù)(初期溶出率、微分溶出率、釋放期)，通過膜材料與包膜工藝的優(yōu)化，生產(chǎn)出低成本的蔬菜、草坪、花卉、玉米專用型包膜緩/控釋肥料。

（3）在研究包膜肥料的商品性狀、土壤農(nóng)化性狀、農(nóng)學(xué)性狀、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，建立了緩／控釋肥料的綜合評價體系，為該類肥料生產(chǎn)質(zhì)量控制和產(chǎn)品質(zhì)量評價提供了科學(xué)依據(jù)。

3　項目背景

本項目的負責(zé)人是北京理工大學(xué)的趙天波教授，他領(lǐng)導(dǎo)的研究人員已在化肥產(chǎn)品添加劑領(lǐng)域取得多項成果，其中研制的磷肥活化疏松劑、液態(tài)復(fù)合肥防結(jié)塊劑和化肥染色劑在國內(nèi)外處于領(lǐng)先水平，上述科研成果已成功進入市場并取得很好的應(yīng)用效果。