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控释材料是控释肥料生产的重要基础,开发高效低成本的控释材料是控释肥料研制的关键技术.该研究着重考虑控释材料的成本、环境效应及其控释效果方面的因素,从多种矿物材料及工农业废物中筛选具有改良土壤以及具有缓释和促释双重功能的控释材料,并根据不同材料的特性进行多种组合的筛选及其组合比例的优化.通过包膜和活化两种技术途径把功能性控释材料用于研制控释肥料,研究养分控释机理,为开发高效低成本的控释材料及在农业生产中推广控释肥料提供科学依据.采用矿物材料(麦饭石、膨润土)、工业废弃物(木质素、脱硫石膏、粉煤灰、废油改性材料)作原料,并根据其特性进行材料之间的复合处理研制控释材料.红外光谱谱学研究结果表明,适宜复合材料比相应的单一材料的峰形变化明显,强度明显增高,分子间作用力加强,揭示材料的控释性能与其结构有关.应用扫描电镜对不同控释材料包膜尿素的膜结构进行观察分析,获得了七种膜结构特征.结果表明,适宜复合材料成膜较单一材料的膜结构明显致密且孔隙数量减少,膜层厚度明显变薄,使养分释放速度减慢,故控释效果好.四种不同控释材料膜红外光谱谱学特征研究结果表明,控释材料在成膜过程中与粘结剂发生反应并紧密结合,有利于膜形成和致密坚实.采用静态吸收法模拟包膜尿素施入土壤后的氨挥发损失量.结果表明,包膜尿素处理的氨挥发总量明显低于尿素处理,减少12.5%~70.0%,麦饭石包膜尿素处理最小,与麦饭石呈碱性有关;废油改性材料包膜尿素处理最大,这主要由于废油改性材料具有疏水性,可有效地阻碍膜内尿素溶出过程所必需水分的运移补充.采用土柱淋溶法对不同控释材料包膜尿素的研究结果表明,包膜尿素的累积氮溶出率远低于尿素,且不同材料之间氮溶出率存在较大差异.在培养期间,包膜尿素处理的氮素累积溶出率比尿素降低4%~51%,麦饭石包膜尿素最低为4.3%,废油改性材料包膜尿素最高为50.7%.包膜尿素盆栽和大田小区试验结果表明,包膜尿素处理的生物量、氮肥利用率均高于等氮尿素.菜心、玉米盆栽试验表明,矿物材料及其复合材料、碱木素复合材料和废油改性材料包膜尿素处理均比等氮尿素增产,肥料利用率提高1.79%~69.6%.大田小区试验还表明,包膜尿素处理叶片叶绿素含量、叶片光合速率均比等养分i尿素处理有明显提高.玉米叶片硝酸盐含量测定结果表明,不仅调控施氮量,而且调控其释放速度亦可收到明显的降硝效果,这为施肥降硝提供了一条调控动态平衡降硝的新途径.功能性控释材料不仅具有缓释功能而且具有促释功能,控释材料活化磷矿粉及改性过磷酸钙制得活化磷肥,可显著提高磷矿粉的水溶性磷释放量,降低过磷酸钙水溶性磷释放量.活化磷肥的动态水溶性磷的累积释放量与其盆栽生物量显著相关.盆栽试验表明,活化磷肥的肥效比等重的过磷酸钙更优,而且价格低廉,又可以利用中低品位磷矿,这对磷肥新品种的开发和高效利用磷矿资源具有重大意义.