两种缓控释尿素缓释特性比较分析

姜德志 邓先珍 程军勇 李金柱 丁晓凤

摘要：通过静水溶出率法比较了两种缓控释尿素的缓控特性。结果表明，两种不同缓控释尿素的初期养分释放率、养分释放期以及养分释放期内日平均释放速率均存在差异。A型缓控释尿素溶解速率慢，释放周期长，其养分释放期可达43 d，其释放速率在60 d之内均呈上升趋势;B型缓控释尿素溶解速率快，释放周期短，养分释放期为28 d，其在35 d前释放速率较快，35 d已累积释放84.63%，后期尿素释放较少，释放速率趋于平缓。

关键词：缓控释肥料;初期养分释放率;养分释放期;日平均释放速率

中图分类号：S145.5         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）02-0064-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.02.014           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

化肥的施用可以使粮食增产，保障了中国的粮食安全，然而肥料利用率低，氮素损失严重，浪费了资源，降低了经济效益，同时还导致地下水污染、加剧温室效应等一系列问题[1-5]。控释肥料是近年来肥料研究的热点之一，即通过各种措施预先设定肥料在作物整个生育周期的养分释放模式，使其养分释放规律同作物吸收养分规律相同步，从而提高土壤肥料利用率[6，7]。缓控释肥料能大幅减少化肥的使用量及施肥次数，可防止供肥过剩，且肥效期长，基本上能满足作物在整个生长期对养分的需求，对解决“三农”问题和建设资源节约型、环境友好型社会具有深远影响[8]。评价缓控释肥料质量好坏的重要指标就是尿素释放期的长短，因此如何快速、准确地测定包膜缓释肥料养分释放特性及规律是亟待解决的问题[9]。

1  材料与方法

1.1  材料

美国某公司生产的缓控释尿素，标记为A型肥料。中国某公司生产的缓控释尿素，标记为B型肥料。

1.2  方法

准确称取5.000 g肥料，将其置于培养皿中，数其颗粒数量，重复3次，肥料重量除以颗粒数即为肥料单粒重。

将包膜肥料颗粒用粉碎机粉碎后，准确称取粉碎后的肥料5.000 g溶于去离子水中，并用玻璃棒研碎少许未溶解的肥料，并将溶解的肥料样液过滤，收集过滤出的肥料包膜，置于60 ℃烘箱中烘干，待干燥器冷却至室温测定其包膜质量，重复3次，计算包衣率。

参照国家标准GB/T 23348-2009[10]的规定方法，称取完好试验样品A和B两种类型缓控释尿素各12.50 g放人100目的尼龙网袋中，封口后置于25 ℃装有250 mL去离子水的塑料瓶中，于25 ℃生化恒温培养箱中静置培养。取样时间分别为1、4、7、14、21、28、35、40、45、50、55、60、65 d。每次取样将瓶上下颠倒3次，使瓶内的溶液浓度一致。然后将尼龙网袋取出，溶液摇匀后分取待测样品并保存。用水冲洗尼龙网袋3次，洗涤已释放出来、吸附在网袋和缓释肥料表面上的肥料，以免影响下一次溶液的浓度。洗涤后用纸巾将网袋及试料表面的水分吸干，再置于事先放在25 ℃装有250 mL去离子水的塑料瓶中，继续放入培养箱中至下一次取样。

采用紫外分光光度法测定紫外波长在426 nm的吸光度，制作尿素不同浓度吸光度的标准曲线，根据标准曲线计算出控释尿素浸出液中尿素含量[11]，最后根据所得数据计算初期养分释放率、养分释放期以及养分释放期内缓控释尿素的日平均释放率。

2  结果与分析

2.1  两种缓控释尿素包衣率及单粒重

从表1可知，A型缓控释尿素包衣率为3.315%，单粒重为0.033 55 g，B型缓控释尿素包衣率为4.623%，单粒重为0.025 76 g，二者存在明显差异。

2.2  缓控释尿素在水溶液中的释放特性

2.2.1  标准溶液配制  准确称取0.375 0 g尿素基准物，用去离子水溶解，溶液转移至100 mL容量瓶，定容。准确移取10.00 mL该溶液于100 mL容量瓶，定容;得到储备液，浓度为375 μg/mL。

2.2.2  标准工作曲线绘制  从储备液中分别取0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、l0.00、12.00、14.00 mL置于25 mL容量瓶中，加入显示剂10.00 mL，摇匀，用去离子水定容，得系列浓度。用去离子水作参比溶液，选择波长为426 nm测定吸光度，根据浓度和吸光度的对应关系绘制出标准工作曲线，尿素标准曲线表达式为y=193.4x+1.710 2（R2=0.999 9）。

2.3  两种缓控释尿素释放速率

通过标准曲线，根据测得的数据计算25 ℃水中尿素的释放量，并計算不同时间下的尿素释放率，绘制缓控释尿素的释放曲线，两种缓控释尿素释放量见表2，缓控尿素累积释放率。

A型缓控释尿素在25 ℃条件下，1 d内溶解释放了11.35%，4、7、14、21、28、35、40、45、50 d分别释放了19.43%、25.41%、37.06%、49.92%、62.13%、70.46%、75.18%、83.5%、88.40%，而B型缓控释尿素在1、4、7、14、21、28、35、40、45、50 d分别释放了20.36%、35.65%、45.43%、62.00%、72.59%、80.22%、84.63%、87.44%、91.08%和92.72%。从总的释放趋势可以看出，A型缓控释尿素在60 d之内均呈上升趋势，释放速率较为均一，而B型缓控释尿素在35 d之前累积释放速率较快，已累积释放84.63%，后期释放速率趋于平缓。

从表3可知，A、B两种类型缓控释尿素初期养分释放率分别为11.35%和20.36%，养分释放期分别为43和28 d，養分释放期内日平均释放速率分别为1.865%和2.865%，二者在养分释放率、养分释放期和养分释放期内日平均释放速率方面差异较大。

3  小结与讨论

本研究比较了两种缓控释尿素在水溶液中的释放速率。结果表明，A型缓控释尿素溶解速率慢，释放周期长，其养分释放期可达43 d，释放速率在60 d之内均呈上升趋势，较为均一;而B型缓控释尿素溶解速率快，释放周期短，养分释放期为28 d，其在35 d前释放速率较快，35 d已累积释放84.63%，后期尿素释放较少，释放速率趋于平缓。通过本试验探讨了缓释尿素氮素水溶出特征，为提高氮肥利用率，延长肥效，科学合理利用缓释尿素的缓释期提供理论依据，同时也为作物生长过程中缓释肥料的施用提供一定基础数据。但通过此方法测得的养分释放规律和特性与其在土壤中的释放规律有所差异，土壤是相对复杂的系统，土壤微生物、水分含量、有机质、pH、温度、土壤质地等都影响肥料的养分释放[12]。因此缓控释尿素的施用，除了要考虑土壤因素，还要考虑不同植物（如树种、农作物等）对尿素需求规律的差异。

参考文献：

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