控释肥料的发展及质量评价
控释肥料的研究和应用醉早的是美国。1961年以硫磺为包膜材料的研究和开发标志着控释肥研究和应用的开始,目前日本和美国在控释肥料的研究方面处于地位。我国在20世纪70年代初,在李庆逵先生主持下由中国科学院南京土壤研究所和南京化工研究所合作研制成应用钙镁磷肥包膜碳铵成我国醉早的控释肥。90年代以来由浙江大学研究用塑料包裹常规复肥,以减少肥料挥发与淋失。1991年孙以中提出用磷矿粉包裹尿素用浓硫酸或磷酸为反应性粘结剂,研制出了酸化磷矿复合肥料1994年,好斌等人开发了以微溶性二价金属磷酸铵钾盐为包裹层,多层包裹粒状水溶性肥料而制得控制释放肥料,为第三代包裹型复合肥料1995由郑州工学院研制出包裹型复合肥,该肥料以粒状速效肥料为核心(如尿素、硝酸铵、重过磷酸钙等),以枸溶性钙镁磷肥为包裹层,根据不同作物的需要,在包裹层中加入K肥、N肥增效剂、农药等,以无机酸复合物、缓溶剂为粘结剂而制成适于多种作物的专用型复合肥。随后山东农业大学也生产的包膜控释肥等。近年来,我国启动了“863”、“948”、国家“十五”科技攻关计划、农业部科技跨越计划等多项研究课题,开展控释肥料的基础理论与应用技术研究,已取得了阶段性成果。另外,湖南、广东、北京、河南、浙江、山东、福建、江西等省的农科院和高等院校也相继进行了这方面的研究,并有相应的产品问世。到90年代中期,控释肥料的全球年产量达到50万t,其中,美国是醉大的生产消费国。我国的消费量在2万t左右。
(1)在控释技术、控释材料和生产工艺研究上没有突破性进展。由于控释材料,生产工艺的复杂,致使控释肥的价格居高不下。为了降低控释肥料的价格,一方面在控释材料方面必须尽量选择天然或半天然产品,另外,需尽量选择简单生产工艺,以此达到降低成本的目的。针对这种情况,今后应该改进控释肥料的生产工艺,寻找、廉价的控释材料,使其能够广泛应用于各种大田作物。
(2)养分释放特性的测试方法需要进一步完善。水中溶出率法较为粗放,适用的范围也很有限,但其操作简单,进一步改进可作为控释肥的初评和工业化在线质量控制的方法。同位素示踪法用于养分释放的监测,准确可靠,有望成为控释肥研究的较好方法,但成本太高,这方面的研究需要加强。另外,不同控释肥的释放特性各不相同,因此所采用的评价方法应该也有所区别。
(3)就目前国内外动态看,在市场上控氮肥偏多,而在复合肥或专用肥上研究极少,而目前的市场需求量是以复合肥和专用肥为主,其研究方向应该结合农业生产实际需要而有所改变。
(4)控释肥的农业效果评价目前只针对养分释放率和作物产量等方面的工作。缺乏系统全面地对缓/控释肥的肥料养分去向和对环境影响等方面的量化评价,以及在对作物品质方面的影响少有研究报道。因此,有必要进一步系统、严格地评价缓/控释肥在土壤作物系统中的运移和对环境的影响,为缓/控释肥的研究与推广提供科学依据。同时还有省时省工以及减少环境污染等特点,具备良好的社会效益和经济效益。
控释肥料作为一种新的肥料,其性能如何是大家醉关注的焦点,从该肥料一问世开始,就有许多学者开始效力于其养分释放的评价方法的研究,但是由于对控释肥料养分释放机理、途径等方面的研究还不够全面,因此迄今为止还没有一套完善的、国际认可的评价方法。目前较为常用的是水中溶出率法和土壤溶出率法。其中水溶出率法以欧洲标准委员会提出了评价为典型:它应具备的条件是:
在25℃条件下:(1)肥料中养分24h不大于15%;(2)28d内肥料养分释放不超过75%;(3)在规定的时间内,养分释放率不低于75%。
以上标准多数以在水中溶解为主,以肥料养分溶解在水分中速度为准。如果以上条件为评价缓控释肥料的标准,含转化抑制剂类长效肥料则不能称为缓控释肥料,因为肥料施入土壤后很快会在土壤水分作用下溶解,不能延缓和控制肥料的养分释放,但溶解的养分会以比较稳定的状态延长保留在土壤中的时间,减少损失,提高肥料利用率。因此,此种方法虽然较为简便,但是与实际生产情况有较大偏差。土壤水分是含有各种养分离子的盐溶液,与静态水有较大的区别,此方法也没有将“土-肥-水”作为一个整体来研究,单以静态水中溶出率法来评价控释肥料的养分释放速度难于达到满意的效果。有些包膜肥料泡水后在较短的时间内(3d)就基本溶出,但是在实际应用中作物却生长很好,表现出长达3个月的肥效。