缓控释肥种类及实用技术.ppt

缓控释肥的发展及应用李子双德州市农业科学研究院2015年5月 引言1 肥料的地位与作用 中国是世界上人口最多的国家 也是最大的农业国家 改革开发30年多来 中国农业取得了举世瞩目的成就 粮食 棉花 油菜 蔬菜 水果等主要农作物生产总量均居世界首位 我们用占世界9 的土地养活了占世界22 的人口 肥料是农作物的粮食 其对农作物增产的贡献率达40 50 左右 改革开放30年粮食生产情况 化肥用量与粮食产量的历史变化 引言2 施肥的问题与后果 利用效率较低 我国消费了占世界35 的化肥 单位耕地面积的化肥用量为世界平均的3倍多 利用效率为35 左右 仅为发达国家的一半 我国农业施肥每年损失氮肥1400万吨 相当于损失3000多万吨尿素 直接经济损失500多亿元 环境污染较重 土壤盐碱化 酸化 结构变差 水体副营养化 空气污染等 我国农业投入品使用情况 湖泊富营养化 土壤盐碱化 酸化 结构变差 生物多样性下降 经济 社会和环境环境质量下降 工业污染 影响农村发展 肥料利用效率低的后果 提高肥料利用率势在必行 改进施肥技术 开展测土配方施肥等 改进肥料类型 开发缓控释肥料等 缓控释肥的概念与特点 概念 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 通常说的缓 控释肥料即为缓释肥料和控释肥料 二者为并列关系 特点 到养分释放与作物吸收同步 施肥技术简化 可实现一次性施肥满足作物整个生长期的需要 肥料损失少 利用率高 环境友好 水溶性对比 脲醛 缓控释肥的发展 1970 1980年 开始探索研究并开发长效碳铵等缓释肥产品 研究出了钙镁磷肥包膜的碳酸氢铵 脲甲醛肥料 UF 等 1980 2000年 开始初步发展 并开始了小规模产业化生产 产品类型增多 磷酸盐包膜尿素 缓效多营养包硫尿素 沸石包衣尿素 可控缓释树脂包衣尿素 多营养缓释氮肥等 2001年至今 进入快速发展阶段 国家列入863计划 并成立国家缓控释肥工程技术研究中心等 多种缓控释肥产品实现了相当规模的产业化 如树脂包衣缓释肥料 硫包衣缓释肥料 合成型微溶态脲荃类肥料 包裹型肥料等 到2009年底 全国缓控释肥料产能近250万吨 消费量占世界的1 3 已成为世界上缓控释肥料生产和使用的重要国家之一 国际发展趋势国内发展需求行业发展方向 缓控释肥的发展前景 国际发展趋势 绿色发展 低碳经济等 绿色消费 回归自然等 绿色农业 绿色农产品等 绿色肥料 缓控释肥料等 国内发展需求 转变发展方式 从数量型转向质量型 发展现代农业 高产 优质 高效 生态 安全 建设二型农业 资源节约 环境友好 推行科学施肥 减量施肥 提高效率 产业发展方向 聚集化发展 提高产业聚集化程度 做强 做大骨干企业 使其成为创新和国际竞争的主体 科技化提升 强化原始创新 集成创新 以及引进 消化 吸收再创新 产业化推广 官 产 学 研一体 规范化管理 制订相关法规 法则 标准 规程 严格市场监管 缓控释肥的种类 包膜肥料 树脂包衣肥料 硫包衣肥料 肥料包裹肥料等 脲醛类肥料 脲甲醛 脲乙醛等 生化抑制型肥料 长效碳酸氢铵 长效缓释尿素 长效缓释复合肥 生基质复合与非树脂包膜肥料 有机无机复合缓释复合肥等 目前缓控释肥研制技术 吸收国外技术 树脂包膜技术 硫包衣技术 脲醛类肥料生产技术等 自主创新技术 最有代表性的是Luxacote系列肥料包裹肥料技术 其它如废弃物改性技术 化成材料包膜技术 水溶性混聚物技术 保水型缓释尿素技术 内质型缓释肥料技术 胶结型缓释肥料技术 缓释BB肥技术 缓释钾肥技术等 缓控释肥的系列标准 缓控释肥行业标准 硫包衣尿素标准 缓释肥料 国家标准 稳定性肥料行业标准 近期将由工业和信息化部颁布 缓控释肥的应用 2000年 全球缓释肥料消费100万吨 北美 美国 加拿大 60 日本20 以色列15 其它国家5 中国几乎没有地位 2009年 全球包膜缓释肥料消费180万吨 中国占到1 3 约60万吨 主要品种为包裹肥料 树脂包衣肥料 硫包衣肥料 脲醛和稳定肥料 我国缓释肥产能240万吨 2009 我国缓释肥产量60万吨 2009 缓控释的应用效果 A经济效益提高B社会效益明显C生态效益初显 A经济效益提高 节肥 等产量节肥15 20 增产 与农民习惯施肥相比 缓控释肥在所有作物上均增产 同肥量可增产10 15 最高达40 以上 增效 平均每亩幅度120元左右 缓控肥 一般肥 不施氮 一炮轰 缓控释专用肥 不同施肥方法效果比较 B社会效益明显 作用 省工 省力 免追 意义 促进劳动力向城市的转移 C生态效益初显 直接作用 降低肥料养分的淋溶损失和分解损失 提高肥料利用率10 15 从而减少施肥量 减轻对环境的污染 间接作用 减少化肥生产量 节能减排 从而减少资源消耗和环境污染 4存在问题 4 1认识不够到位4 2产品不够优异4 3技术不够配套4 4管理不够规范4 5支持不够有力 4 1认识不够到位 政府推动不够 业界引领不够 公众了解不够 社会认知不够 舆论宣传不够 4 2产品不够优异 工艺引进的多 自行设计的少 技术模仿的多 自主创新的少 产品类型较多 有突破性的少 4 3技术不够配套 技术体系不完善 技术模式不规范 技术标准不健全 施肥器械不配套 4 4管理不够规范 法规法则不太健全 行业标准不太完善 监管手段不太配套 市场管理不太到位 4 5支持不够有力 国际 美国农部自然资源保护局2008年农业法案设立CSP项目 通过补贴方式鼓励农民使用缓释肥料 补贴标准30 55美元 公顷 每个农户每年补贴高限达4万美元 5年可达20万美元 国内 产业发展 科技创新 金融支持 财政补贴 减免税等方面的政策均不完善 甚至空白 5对策措施 5 1指导思想5 2目标任务5 3关键对策5 4工作重点5 5保障措施 5 1指导思想 原则 抓住机遇 加快发展 因地制宜 准确定位 强化创新 着力推广 总体规划 稳步推进 思路 围绕 一个 中心 现代农业可持续发展 服务 两型 农业 资源节约 环境友好 推进 三大 创新 技术产品 技术模式 推广机制 实现 四化 发展 聚集化 科技化 产业化 规范化 5 2目标任务 中长期目标 2020 实施质量替代数量发展战略 化肥供应量力争控制在5000万吨左右 在不增加化肥用量的前提下 通过提高效率 保证我国粮食安全和主要农产品有效供给 近期目标 2015 主攻大宗农作物 兼顾园艺特色作物 通过推广缓控释肥 提高肥料利用效率3 5 缓控释肥产能达到500万吨 施用量达到300万吨 初步建成中国特色的缓释肥研究 生产 使用 评价和监管体系 5 3关键对策 战略层面 产品专用化 技术标准化 推广产业化 经营品牌化 操作层面 行政技术连动 工艺农艺结合 良肥良法配套 高产高效并举 5 4工作重点 加强产品研发 复合 高效 持效 绿色 价廉 加强技术集成 以作物为主线 以区域或土壤类型为单元 以缓控释肥为核心组装配套技术模式 加强标准建设 利用标准规范行业发展和市场发育 加强指导服务 网络化展示 个性化培训等 加强推广创新 政府主导 技术主推 企业主力 合作组织主体 5 5保障措施 A加强组织领导B强化规划指导C多方争取支持D着力市场监管E注重宣传引导 A加强组织领导 产业联盟 以主要企业为核心组建性缓控释肥产业联盟 协作网 利用已有的肥料推广工作网络 或与中国农业技术推广协会为依托建立全国性缓控释肥协作网 B加强规划引导 国家层面 纳入 十二五 规划 部门层面 纳入 十二五 计划 并出台指导意见 技术层面 出台实施方案 C多方争取支持 计划项目 高新技术创新及其产业化 成果转化等 财政项目 公益性行业专项 施肥补贴 生态补偿等 科技项目 科技攻关 成果转化等 推广项目 高产创建 标准创建等 国际项目 生态保护 948等 D着力市场监管 途径 加强市场检查 质量抽查等 目的 营创公正 公平的市场竞争环境 E大力宣传引导 媒体 电视 网络 报纸 杂志 挂图 书籍等 内容 好做法 好经验 好典型 目的 形成合力推进缓控释肥产业又好又快发展的良好氛围 我国与发达国家肥料利用率的对比 缓 控释肥的定义 缓释 是指化学物质养分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分的释放速率 控释 是指以各种调控机制使养分释放按照设定的释放模式 释放率和释放时间 与作物吸收养分的规律相一致 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 缓 控释肥的优势 一 肥料养分释放速率与作物需肥规律基本吻合减少施肥次数 节约劳动成本播种前一次施用 可满足作物整个生长期的需求 减轻了农民为追肥而付出的人力 物力和财力支出 二 养分利用率高 对环境无污染与等氮 磷 钾普通肥料相比 氮肥利用率提高一倍以上 大大减少肥料养分损失 三 改善农产品品质 提高经济效益可提高农作物蛋白质 脂肪等含量 提高蔬菜 瓜果的可溶性糖 维生素C 氨基酸含量 提高糖 酸比 从而改善作物品质 提高其营养价值和经济效益 尤其是茄果类蔬菜及瓜果 表现为个大 形正 色艳 口感好 并能提前上市 缓 控释肥的分类 一 包膜型缓 控释肥料 二 合成型微溶态缓释肥料 三 化学抑制型缓效肥料 四 基质复合肥与胶粘缓释控释肥料 五 控失肥 六 无机物包膜缓释肥 一 包膜型缓 控释肥料 主要是在肥料颗粒表层包被上控制养分释放的包膜材料 调节养分释放 1 营养材料包裹 1957年 美国首先研究硫包尿素 此间 又进行了包硫氯化钾 包硫磷酸二胺的研究 国内先后研制出钙镁磷肥包裹尿素 磷矿粉部分酸化包裹尿素 二价金属磷酸铵钾盐包裹尿素 控制释放时间超过了 天2 树脂 可降解的聚合物材料 包衣 醇酸树脂包膜肥料 二 合成微溶物 1 微溶于水的合成有机氮化合物 如脲醛肥料 异丁叉二脲 丁稀叉二脲等 脲醛类控释肥料是尿素与醛类的缩合 最常见的是脲甲醛 日本三菱株式会社于 年提出了尿素和异丁醛反应生产异丁叉二脲的 2 微水溶性或柠檬酸溶性合成无机肥料 如部分酸化磷矿 二价金属磷酸铵钾盐等 肥料养分释放速度受土壤水分 微生物等因素的影响较大 三 酶学抑制 通过添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂等 调节土壤微生物的活性 减缓尿素的水解和对氨态氮的硝化作用 从而达到肥料氮素缓慢释放 土壤脲酶抑制剂 氢醌 丁基硫代磷酰三胺 邻 苯基磷酰二胺 硫代磷酰三胺 磷酸三环已胺 硝化抑制剂 双氰胺 四 基质复合与胶结控释 将肥料养分与可降低其溶解性的物质混合 通过健合 胶结等作用 制成养分缓慢释放的肥料 尤其是有机高分子聚合物 改性草炭和风化煤类 有机质等于化肥健合 胶结 改变养分的释放速率 制成缓释肥料 五 控失肥 失 与 释 的区分它的名字很特殊 叫失去的 失 我们传统的是释放的 释 就这一个字之差 这个跟传统的理解不太一样 比传统肥料氮磷的流失量能够减少7 到20 的范围 六 无机物包膜材料 硫磺钙镁磷肥磷石膏磷酸镁铵 偏磷酸钾 磷矿粉 骨粉 碱性炉渣高岭土 硅藻土 滑石粉 白云石粉 蛭石 硫磺包膜尿素 无机物包膜缓释肥料有很多的施用优势 每一粒肥料都不遗余力地发挥作用 把有效成分百分之百地全部释放给农作物的生长过程 即使到了最后包裹体空了 也起到疏松土壤的作用 目标是控制水溶性氮肥主要是尿素 或硝铵 的氨化和硝化过程 减少损失 提高氮肥利用率 技术特点是包膜肥料的取材以肥包肥 成本较低 无二次污染 优点是针对中国国情并能有效提高氮素利用率 控释肥释放原理 农业生产使用控释肥后 土壤中水分使膜内肥料颗粒吸水膨胀 并缓慢溶解 在一定的时间里持续不断地释放养分 释放速度的快慢与土壤中水分的多少 土壤温度的高低有关系 当温度升高时 植物生长加快 控释肥释放速度也随之加快 当温度降低时 植物生长变慢或休眠 释放速度变慢或停止释放 控释肥的使用能源源不断地按照农作物的生长需要供给有效的养分 而普通化肥的养分释放迅速 有是还会烧根 烧苗 控释原理图示一 控释原理图示二 水分通过膜上的微孔进入肥料颗粒 控释原理图示三 肥料颗粒内的养分逐渐溶于水分中 控释原理图示四 溶解后的养分通过膜上的微孔进入土壤 控释原理图示五 养分根据作物的生长供应养分 脲甲醛缓释原理 脲甲醛 Urea forma UF 为合成有机微溶性缓释氮肥 由尿素和甲醛在一定条件下反应缩合而成 包含亚甲基二脲 二亚甲三脲 三亚甲基四脲 四亚甲基五脲 五亚甲基六脲等缩合物 靠土壤微生物分解释放氮素 其肥效时间长短取决于组分分子链长短 分子链长的缩合物氮的肥效期长 肥效期可通过控制反应条件人为调控 控释肥的特点 优点 1 营养成分持续 稳定 均匀供给农作物生长发育的需要2 施肥方式简便 操作方便 施肥安全3 减少肥料的损失 提高肥料的利用率4 减少施肥次数 节约肥料和劳动成本 缺点 1 不适宜干旱土地及沙质土地使用 在缺少水分的情况下 养分无法有效释放 可能导致作物因无法吸收有效养分而影响长势 造成作物减产 2 包裹剂的残留有造成二次污染的可能 控释肥使用注意事项 一 肥料种类的选择 目前缓控释肥根据不同控释时期和养分含量不同有多个种类 不同控释时期主要对应于作物生育期的长短 不同养分含量主要对应不同作物的需肥量 因此施肥过程中一定要有针对性地选择施用 二 施用时期 缓控释肥一定要作基肥或前期追肥 即在作物播种时或在播种后的幼苗生长期施用 三 施用量 建议农作物单位面积缓控释肥的用量按照往年施肥量的80 进行施用 需注意的是农民朋友要根据不同目标产量和土壤条件相应适当增减 四 施用方法 施用控释肥要做到种肥隔离 沟 条 施覆土 像玉米一般要求种子和肥料的间隔距离在7 10厘米 施入土中的深度在10厘米左右 控释肥质量鉴别 1 分别将控释肥和普通复合肥放在两个盛满水的玻璃杯里 轻轻搅拌几分钟 复合肥会较快溶解 颗粒变小或完全溶解 水呈混浊状 而控释肥则不会溶解 且水质清澈 无杂质 颗粒周围有气泡冒出 2 因为控释肥的核心是氮磷钾复合肥料 所以 将剥去外壳的控释肥放在水中 会较快溶解 若剥去外壳不溶解的 是劣质肥料或是假肥料 3 不能根据颜色辨别 有些厂家仿冒控释肥的颜色 把普通肥做成与控释肥相同的颜色 如果放在水里控释肥脱色 水质浑浊且带色 说明是仿冒产品 真正的控释肥外膜是不脱色的 常用缓 控释肥代表企业 脲甲醛工艺青岛住商 鲁西化工树脂包膜工艺金正大 北京富特来肥包肥工艺济南乐喜施肥料 三门峡思念缓释肥业 玉米用控释肥应注意几点 一 种肥隔离 二 采用测土配方肥 用量合适 三 施用方法要科学 玉米控释肥的使用要领 玉米控释肥的注意事项 缓 控释肥在小麦应用上的展望 韩宝文等在河北省正定县新城铺镇新城铺村进行试验 试验地土壤肥力中等偏上 所用冬小麦品种为中麦9号 试验肥料品种为控释尿素 CRU 由金正大公司提供 控释期4个月 含N34 和普通尿素 PU 含N46 对照肥料 研究结果表明 等氮量控释尿素处理下的冬小麦尿素施用量减少30 也能达到普通尿素100 用量的产量水平 1缓控释肥对小麦产量的影响 王银福等小麦缓控释肥肥效比较试验基本情况表 2个试验均在小麦上进行 品种为 郑麦9023 所用缓控释肥由山东临沂县沃夫特复合肥有限公司生产 含N24 P2O512 K2O6 配方肥由西北农业大学配方肥厂生产 含N30 P2O512 K2O10 尿素 含N46 二铵 N16 P2O544 氯化钾 K2O60 试验表明 小麦施用缓 控释肥可改善小麦产量构成因素 与习惯施肥相比增产3 8 13 4 吴玉成等研究试验土壤为湖泥田土种 品种为扬麦12 供试肥料 山东嘉安磷化肥有限公司生产的含量为18 8 16的缓控释肥 氮肥选用尿素 含氮量为46 磷肥选用安徽铜陵市铜官山产普通过磷酸钙 取样检测P205 含量为12 2 试验按12 计算 钾肥选用中化化肥 原产俄罗斯 产氯化钾 取样检测K2O含量为60 2 试验按60 计算 研究表明 施用等量养分的缓 控释肥与单素肥料 小麦产量分别提高10 80 和26 32 缓控释肥对小麦品质的影响 肖强等试验土壤属潮土 质地为粉砂壤土 4种纳米级材料胶结包膜型缓 控释肥料 即 腐殖酸 BC208胶结包膜肥料 简称F208 废弃塑料胶结包膜肥料 简称PS 306胶结包膜肥料 简称306 和BC208胶结包膜肥料 简称BC208 养分含量均为N20 P20510 K2010 和普通氮 磷 钾化肥 简称NPK 处理 供试小麦品种为京9428 各种糖分含量与普通NPK化肥配施处理相比差异显著 306胶结包膜肥料处理葡萄糖含量与普通NPK化肥配施处理相比差异不显著 而腐殖酸 BC208胶结包膜肥料处理各种糖含量与普通NPK化肥配施处理无差别 李守芳等试验土壤为黑土 肥力中等 供试小麦品种为烟农19 研究表明 小麦施用控释肥料 有效分蘖数 穗粒重 千粒重等均有所增加 比当地习惯施用相同规格的普通复混肥料增产12 2 16 0 赵荣芳等所做实验供试作物为冬小麦 品种京冬8号 供试土壤石灰性潮土 质地为壤土 肥力较高 试验表明 在传统和优化氮素管理模式下 前者秸秆吸氮量以及总吸氮量均明显高于后者 包裹肥料处理子粒与秸秆含氮量 子粒含氮量以及总吸氮量均明显高于传统氮素管理模式和氮素优化管理模式 缓 控释肥对化肥利用率的影响 谢培才等进行包膜缓释肥和普通复合肥的养分释放速率的比较试验表明 包膜缓释肥能显著提高氮磷钾的利用率 与普通复合肥相比在N P K上分别提高9 14 17 52 8 35个百分点 同等养分含量肥料利用率在N P K上分别提高3 93 1 97 3 24个百分点 汪强等进行的试验 供试土壤为潮土 质地为轻壤质 肥力中等 供试小麦为豫麦49 所用肥料为过磷酸钙 P O16 氯化钾 K O60 尿素 N46 缓 控释肥1为ZP型缓 控释肥 20 5 0 缓 控释肥2 22 6 7 和缓 控释肥3 22 12 6 为市场销售的肥料 结果表明 缓 控释肥施用与尿素基施相比氮肥利用率提高了6 18 11 57 缓 控释肥对环境的影响 对土壤养分的影响对水体的影响对大气的影响 对土壤养分影响 缓 控释肥料除了能提高肥料利用率和提高作物产量之外 也调节了土壤供肥能力的时空变化 缓 控释肥很好的保证了土壤后期速效养分的供应 提高了小麦中后期土壤速效氮 速效磷的含量 对水体的影响 大量使用肥料会对水体造成污染 而缓 控释肥料可使养分的淋溶与挥发降低到最小程度 对环境保护有利 对大气的影响 气体排放损失是氮肥损失的重要部分之一 施用缓 控释肥可明显减少因氮肥施用直接造成的N2O气体排放 同时也能减少因氮素淋溶或随地表径流而间接造成的N2O气体排放 缓 控释肥存在的问题 缓 控释肥的市场价格当前对缓 控释肥的认识缓 控肥料规模化生产加工技术缓 控释肥的质量评价体系及标准小麦专用缓 控肥料的研制和开发 缓 控释肥的市场价格 与普通肥料相比 包膜缓 控释肥料的生产成本比常规肥料高 这是限制包膜缓 控释肥料在农业 尤其是在小麦上推广应用的主要因素 由于需要对未加工的颗粒材料进行粒径分选 包膜材料价格昂贵 生产中技术工序更为复杂等原因 使得缓 控释肥料比传统肥料价格高出2 8倍 当前对缓