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本研究以高氮型(20-9.11)、均衡型(15-15-15)、高钾型(13-10-21)和尿素(含氮量46％)为核芯肥料,采用原位表面反应成膜技术生产系列不同包膜厚度供试标准控释肥料,在常温(25℃)和高温(40℃、60℃、80℃)静水培养条件下深入系统的研究了各控释肥料养分释放率及其释放特征。采用Richards方程分别拟合各控释肥料不同温度下的养分累积释放率与释放时间之间的函数关系,用二次曲线拟合方程描述常温与高温下达相同养分累积释放率所需时间的关系,预测控释肥料的肥效期。通过对肥效期预测值的拟合度检验,判断控释肥料快速检测结果的可靠性,据此选择最佳培养温度、测定方法和预测方法。同时以国内外具代表性的商品控释肥料产品进行方法验证,以期建立控释肥料释放率及释放期的快速检测方法,从而为规范控释肥料市场、推进控释肥料产业的发展提供保障。主要研究结果如下:
1)相同核芯不同包膜厚度的高氮型、均衡型和高钾型控释肥料,当包膜厚度从50g/m2到60g/m2时,增加包膜厚度不改变控释肥料养分释放特征,养分累积释放曲线均为抛物线型,只起到延长肥效期的作用;继续增加包膜厚度至80g/m2时,不仅起到延长肥效期的作用,同时改变了控释肥料养分累积释放特征,即养分累积释放曲线由抛物线型转向“S”型。
2)当温度从25℃升高至80℃时,随着培养温度的升高,明显加快高氮型、均衡型、高钾型控释肥料、控释尿素和各种商品控释肥料的养分累积释放率,即显著缩短了达80%养分累积释放率所需的时间,同时高温不改变控释肥料养分累积释放模式和规律。因此,完全可以通过升高温度实现控释肥料释放期的快速检测。即25℃达80%养分累积释放率所需的时间最长,80℃下所需的时间最短,因此可以说升温培养是实现快速检测包膜控释肥料肥效期的必要条件。80℃高温是控释肥料肥效期快速检测的最佳温度。
3)无论是常温(25℃)还是高温(40℃、60℃和80℃)条件下,均可用Richards方程拟合各种肥效期控释肥料养分累积释放率与释放时间之间的关系,拟合方程的相关系数均达极显著水平(分别高于0.9969**,0.9946**,0.9972**和0.9971**),拟合准确度高(S.E.很小)。Richards方程可作为准确预测控释肥料达一定养分累积释放率所需时间的数学方程。
4)通过Richards方程可计算常温、高温下控释肥料养分累积释放率达一定量所需的时间。高温(40℃、60℃和80℃)下控释肥料达一定养分累积释放率(快速测定释放率)所需的时间与常温下该控释肥料达到相同养分累积释放率(实测释放率)所需时间的关系可用二次曲线方程描述,拟合方程的相关系数大误差小,拟合度高。因此二次曲线方程可作为高温培养快速检测控释肥料肥效期的预测预报方程。
5)无论是高氮型、均衡型和高钾型控释肥料、控释尿素还是商品控释肥料,80℃均为快速预测控释肥料肥效期的最佳培养温度,在此温度下,控释肥料释放率最快,达释放期所需时间最短,结合释放率Richards方程和释放时间的二次曲线方程即可快速、准确的预测预报控释肥料的肥效期。