控释肥博士后开题报告(正式-作物专用控释肥开发研究.doc

附件1 博士后研究项目 作物专用控释肥开发研究 申 请 人王利民起止时间2008.4~2010.3 指导教师：李青山教授邢广忠 教授王金铭 教授研究意义1.控缓释肥应用研究进展 化肥在农业生产中占有重要地位，是农业生产中最大的物质投资，约占其全部生产性支出的50%。据联合国粮农组织估计，发展中国家粮食的增产中，其55%来自化肥的作用。我国化肥的投入和粮食的关系也基本符合这一规律。随着高产、高效、优质农业的发展，化肥在我国农业中的地位将更为重要。农业生产实践表明，由于肥料性质与土壤环境条件的综合影响，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30%～35%，磷为10%～20%，钾为30%～35%。其中氮的损失特别严重，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、地下水和蔬菜中硝态氮含量超标、氧化亚氮排放量增加等问题。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界共同关注的问题。 控释肥、缓释肥的概念及定义 一般认为，所谓“释放”是指养份由化学物质转变成植物可直接吸收利用的有效形态的过程(如溶解、水解、降解等)；“缓释”是指化学物质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效态养份的释放速率；“控释”是指以各种调控机制使养份释放按照设定的释放模式(释放率和释放时间)与作物吸收养份的规律相一致。因此，生物或化学作用下可分解的有机氮化合物(如脲甲醛ＵＦｓ)肥料通常被称为缓释肥(ＳＲＦｓ)，而对生物和化学作用等因素不敏感的包膜肥料通常被称为控释肥(ＣＲＦｓ)。Ｔｒｅｎｋｅｌ综合了有关缓释和控释肥养份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)肥料中的养份在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28ｄ内的养份释放率不超过75%；(3)在规定时间内，养份释放率不低于75%；(4)专用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。本项研究所用的控释和缓释肥概念是指在肥料养份释放过程中，以缓慢或可控制的方式满足上述标准的一类肥料。 控释和缓释肥按照其溶解性释放方式通常分为3种类型：(1)物理障碍性因素控制的水溶性肥料，如包膜颗粒肥料和基质复合肥料，包膜颗料肥料又可进一步划分为有机聚合物包膜肥料(热塑性和树脂类)和无机包膜肥料(如硫磺、矿物质包膜)；(2)微溶有机氮化合物，可进一步划分为生物可降解的微溶有机氮化合物(如脲甲醛和其它脲醛缩合物)和主要以化学降解的化合物(如异丁烯环二脲)；(3)微溶性的无机化合物，如金属磷铵盐、部分酸化磷酸盐等。Ｆａｎ和Ｓｉｎｇｈ根据释放控制方式将控释和缓释肥划分为扩散型、侵蚀或化学反应型、膨胀型和渗透型4类在氮肥中加入生物抑制剂(如脲酶抑制剂和硝化抑制剂)已被认为是提供了某种意义上的氮素缓慢释放，特别是在阳离子交换量(ＣＥＣ)较高的土壤中。但它们在施入土壤后只是延缓了尿素水解转化成铵或抑制硝化细菌将铵离子氧化而转变成ＮＯ-2和ＮＯ-3的过程，不能称作缓释或控释肥，而被称为稳定性肥料。 美国是世界上农业发达的国家之一，其发达不仅体现在耕种的高度机械化，很大程度上也得益于长期以来对新型肥料的开发与研究。2000 年以来，美国缓控释肥料的消费量逐年递增。分析其原因，除了比普通肥料更高的利润回报以外，还有环保方面的因素，使用缓控释肥料可以减轻对土壤及地表水的污染。美国国内缓控释肥料的消费中包膜肥料逐渐占有越来越大的比例，占美国缓控释肥料总消费量的48%（折纯），其中，13% 用于农作物，主要是草莓，蔬菜和柑橘；而用于非农业领域的占87%，用于非农业领域总量中，高尔夫球场占24%、专业保养草坪占19%、苗圃及温室占15%，仅有8% 用于高价农作物如草莓、西红柿、坚果、蔬菜、柑橘等。区域上看，美国缓控释肥料在农业上的应用主要是在东南部和加利福尼亚州。东南部约占65%，加利福尼亚约占25%。　2000 年，西欧的缓释肥料消费量仅为美国的四分之一，消费量总计约为10.82 万短吨（折纯），总销售额1.35亿美元，其中60% 为缓释肥料，40% 是控释肥料。聚合物包膜肥料是西欧缓控释肥料市场的主打产品，如2000年约占西欧缓控释肥料总消费量的22%。西欧的缓控释肥料用于农作物的占8 % ，非农业生产占92 % 。日本缓控释肥料消费量大约是美国的四分之一。但与美国、西欧不同，日本有91.4 % 缓控释肥料主要用于农业市场，这是由该国对农业的特殊保护政策引起的，不属于普遍现象。1995 年包膜肥料总产量的70% 用于水稻，20% 用于西红柿、胡萝卜、莲藕等蔬菜。2000 年日本尿素和醛类缩和产品占缓控释肥料总量的