复合型缓释肥的研制及缓释效果评价(2)
1.1 缓控释肥料的概念及定义
广义上讲缓/控释肥料是指肥料养分释放速率缓慢，释放期较长，在作物的整个生长期都可以满足作物生长需求的肥料。美国作物营养协会(AAPFCO)对缓释和控制释放肥料的定义为：所含养分形式在施肥后能延缓被作物吸收与利用，其所含养分比速效肥具有更好的肥料[4]。但狭义上对缓释肥和控释肥来说又有其各自不同的定义。缓释肥又称长效肥料，主要指施入土壤后转变为植物有效养分的速度比普通肥料缓慢的肥料。其释放速率、方式和持续时间不能很好地控制，受施肥方式和环境条件的影响较大[5]。缓释肥的高级形式为棒释肥，是指通过各种机制措施预先设定肥料在作物生长季节的释放模式，使其养分释放规律与作物养分吸收基本同步，从而达到提高肥效的一类肥料[6]。近年来，控释肥料被描述为在肥料制备使用过程中释放速率、方式和持续时间已知并可控制的肥料[7]。欧洲标准委员会综合了有关缓释和控释肥养分缓慢或控制释放的释放率和释放时间的研究，提出了作为缓释和控释肥应具备的几个具体标准，即在25℃下：①肥料中的养分在24h内的释放率(即肥料的化学物质形态转变为植物可利用的有效形态)不超过15％；②在28 d之内的养分释放率不超过75％；③在规定时间内，养分释放率不低下75％；④专用控释肥的养分释放曲线与相应作物的养分吸收曲线相吻合。[8]
1.2 缓/控释肥料研究与发展概况
自20世纪60年代起，美国和日本开始研究和改进肥料的生产工艺技术，尝试从改变肥料特性来提高其利用率[9]。1978年，美国TVA公司首先研制成功了硫磺包膜尿素[10]，其与尿素反应产品相比，形式更灵活，且氮素等营养物质达到了缓释效果。到目前为止，包硫肥料是包膜肥料中最主要的类别之一。近年来，缓/控释肥料在国际市场的年增长率为4.5%~5%，美国和西欧主要将其应用于非农业市场，例如园艺、高尔夫球场等，而日本则主要应用于农业市场。
我国在研发缓/控释肥料上已有30多年的历史。我国包膜材料的研究主要集中在寻求改善碳铵的挥发性，先后推出了沥青包膜碳铵、涂层尿素、钙镁磷包膜碳铵、磷酸镁铵包覆尿素等[11]，结合我国国情，需解决缓/控释肥料价格昂贵、性能不稳定以及农民对缓/控释肥料的认知度等问题。
1.3缓释/控释肥的制作方法
1.3.1包膜法
包膜肥料是指以颗粒性肥料为核心，表层涂覆一层或多层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物[12]。按其包膜材料性质不同，用于包膜缓释/控释尿素的膜材料又可分为无机包膜材料和有机包膜材料。目前，所用的包膜工艺主要有流化床、喷动床、转鼓和转盘包膜4种工艺。通过在尿素颗粒上喷涂包膜剂，然后进行干燥固化，使包膜材料包覆在颗粒表面[13]。缓释化肥按其加工过程的不同可分为物理型、化学型和物理化学型[14]。
1.3.2团粒法工艺
团粒法工艺的成粒基本原理，是一定细度的基础肥料借助盐类自身溶解产生的液相和水蒸汽把粉粒表面润湿，在适宜的液相存在条件下，通过机械搅动促使粒子不断运动，物料间相互碰撞、挤压、滚动使其紧密而成型，团聚粘附成粒。该工艺技术简单、成熟；操作和控制容易；对原料适应性相对较强、产品规格容易调整，主要用于混肥生产。缺点是成粒率低，能耗较大，颗粒外观差，对高氮比的尿基肥生产弹性较差[15]。
1.3.3内质型塔式熔体造粒法
金沂蒙集团生态肥业有限公司开发研制了一种内质型塔式熔体造粒缓/控释复合肥料，并获得了国家专利授权（CN101033158）。