保水缓释肥料研究现状与展望

汪 硕 汪 洋

（西北民族大学化工学院，甘肃兰州730030）

化学肥料利用率低造成的环境污染与资源浪费等问题是制约我国农业发展的两个主要问题。 自20 世纪60 年代以来，缓释肥料生产技术为解决化肥利用率低和化肥污染问题开辟了新的思路和更有效的途径。近年来，将保水剂与缓释肥料在材料与功能上复合一体化，研究和开发具有保水功能、养分可缓慢缓释放的保水缓释肥料，对于旱地占3/4 的中国农业尤具重要意义，保水缓释肥料已经成为一个重要的研究领域与肥料革新的阶段。

1 我国保水缓释肥料研究进展

20 世纪60 年代末，中国科学院南京土壤研究所最早开始了缓释肥料的研究，先后研制成功了碳酸氢铵粒肥和缓释尿素。此后，上海化工研究院和沈阳应用生态研究所、郑州工业大学等研究院与高校相继展开了对长效氮肥的研究，并去得了一定成果。

如今，缓释肥料已引起世界各国的广泛关注，尽管缓释肥料在我国产业兴起的时间并不长，但其发展极为迅速。 随着具有抗旱保墒与缓释功能的保水缓释肥料研究报道相继增多，我国的能源发展战略做出调整，农业部将保水缓释肥料作为主推技术，这标志着保水缓释肥产业发展已上升到国家战略高度，并将在“十二五”期间全面提速。

2 保水缓释肥料制备方法

保水缓释肥料按照保水剂与肥料结合方式不同，一般分为吸附工艺型、掺混工艺型、包膜工艺型和化学工艺型四种。

吸附工艺型：是指将保水剂置于一定浓度的水溶性肥料溶液中浸泡，吸收溶液形成溶胶或水溶胶，干燥、粉碎后即可制成吸附型保水缓释肥料。 罗学刚[1]等人研究了N、P、K 肥对高吸水性树脂吸水率的影响，研究表明：肥料浓度与高吸水性树脂吸水率、肥料吸附率间存在显著影响。 詹发禄[2]等人研究了用淀粉接枝丙烯酸/丙烯酸盐树脂吸收Na2HPO4、尿素，制得一种N、P 二组分的保水缓释肥料，吸去离子水可达325g/g，28d 时N、P 释放率分别约为56%和84%。陈双基[3]等研究了聚乙烯接枝丙烯酸盐球状树脂对稀土的吸附与淋洗实验， 结果表明：该材料不仅可以吸附大量的稀土，且可长期有效释地放稀土，避免高浓度稀土对植物生长的抑制作用，是一种高效的保水缓释肥料。

掺混工艺型：是将保水剂和普通肥料混合后通过造粒机制成保水缓释肥料混合颗粒。 熊又升[4]等以微量元素、N、P、K 肥与保水剂混合制备成抗旱保墒的保水缓释肥料。 叶云[5]用吸水率大于400 倍的淀粉接枝丙烯酸钠，将保水剂与尿素、微量元素混合制备了保水长效复合肥，并通过盆栽蔬菜与水果为研究对象，对肥料的抗旱剂作用期进行了研究。 周斌[6]将粘合剂与尿素、吸水性树脂、微量元素和扑粉混合均匀后加到入造粒机中制粒，研究表明：制备的保水缓释复合肥其保水、缓释功能在大田作物实验上具有理想的增产效果。

包膜工艺型：是指将保水剂通过物理或化学方法包裹到肥料颗粒表面的包膜工艺。 何绪生[7]等研究了利用化学聚合反应在尿素表面直接成膜制成保水包膜尿素的创新工艺，使这种肥料具有较高的保水功能，其N 含量在30%以上，实验表明：该保水剂包膜尿素具有良好地工艺性与生物学效应。柳明珠[8]等人将丙烯酸、丙烯酰胺、羧甲基淀粉、尿素为主要原料，制备一种常压下吸自来水80g/g、含氮量26.74%的具有保水功能的缓释氮肥颗粒。 何佺[9]等研究了亲水性乙丙三元胶磺酸型聚合物为包膜材料对尿素缓释性及机理。

化学工艺型：是指通过化学反应在保水剂的大分子骨架结构上键合肥料养分基团，提高养分的缓释效果。 王莉莉[10]等人用玉米淀粉与丙烯酸钠/钾进行自由基接枝共聚， 制得具有优越保水性能的高吸水性树脂，吸自来水240-250g/g，去离子水720g/g，0.19%NaCl 溶液50-55g/g。马涛[11]等人将木质素进行磺化，制成水溶性木质素磺酸钠，然后与Zn2+反应制得木质素螯合锌肥。穆环珍[12]等人以木质素、尿素为主要原料，制得一种含氮41%的氮肥，实验表明：木质素尿素对土壤脲酶有一定的抑制作用，脲酶的活性降低致使尿素的水解速率被延缓，后期供氮水平比普通尿素高24%-200%，说明木质素具有缓释长效的特点。

3 保水缓释肥料应用效果

3.1 提高农作物产量

保水缓释肥料对农作物的生长发育具有显著地促进作用，利用其保水与缓释功能，可做植物生育、生长促进剂、苗木移植保水等用途，并可增加植物体内叶绿素含量、 植物叶片面积从而提高农作物产量。张树清[13]等在春小麦（Triticum spp.）上研究S（NPK 养分混配肥料，兰州）、Field(磷酸铵钾盐包膜肥，兰州)和Triabon(聚合物包膜肥、德国)，3种肥料的施用与对照相比均有不同浓度的增产，S 为27.4%，Field 为31.3%，Triabon 的增产幅度最大为42.5%。 陈光[14]等人研究用15N 包膜尿素施用玉米显著提高玉米产量，增幅为14.7%-20%。

3.2 提高肥料利用率

研究表明，保水缓释肥料能提高肥料利用率，减少肥料的使用量。许多田间实验表明，各种类型的保水缓释肥料，都不同程度的提高肥料利用率。 黄占斌[15]等人研究的保水剂与尿素磷肥混合使用，玉米对尿素和磷肥利用效率提高了18.72%和27.06%。 周斌[6]等人研究的保水长效肥复合肥可延长灌水间隔期，使养分释放充分，保蓄养分，促进植物增产。

3.3 保护生态环境

普通化肥中氮淋溶的损失是造成氮肥大量浪费的主要原因，不仅增加农业生产成本还导致水体的污染， 影响水体生物的正常发育，使用保水缓释肥料可有效地降低淋溶的发生。 徐超[16]等应用德国生产的肥料ASN+DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)研究的菜园土壤铵态氮与硝态氮含量，研究表明ASN+DMPP 处理与NH4HCO3、Urea、ASN 相比，小白菜的NO3—-N 含量明显降低，分别降低了15.8%20.9%和19.1%。 熊又升[17]等人研究得包膜尿素氮含量在土壤中高于普通尿素32.0%-37.3%。

4 保水缓释肥料研究展望

综上所述，目前随着化肥用量的不断增加，如何提高肥料利用率、减少环境污染、改善土壤的物理性状，是未来农业生产发展亟待解决的问题。 在追求农产品产量与质量及环境友好等多重目标要求下，肥料的改性就显得更为重要。开发吸水倍率高、缓释效果强、制作工艺简单、成本低、价格低廉的保水缓释肥料是农业发展的主要途径。尽管保水缓释肥在研究方面尚存在诸多问题，但由于该类肥料具有省时省力、增产增效、节能环保等独特性能，相信必将随着科技的进步与政策的支持下，保水缓释肥料将会成为我国可持续农业发展计划中最具研发前景的新型肥料。

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