膨润土载体缓释钾肥的制备及其缓释性能研究

论文摘要

据有关研究发现，我国化肥的当季利用率非常低，氮肥约为30%～35%；磷肥约为10%20%；钾肥约为35%～50%[1]。低利用率不仅造成资源浪费，还会因肥料流失，带来严重的面源污染。为解决这个问题，各国都竞相研究开发各种缓控释肥料，但大部分研究都集中在氮、磷肥上，研究钾肥的极少[2]。在农作物生长所必需的17种元素中钾元素位居第三，它参与植物体内各种重要的生理活动，辅助40多种酶的合成，促进植物的呼吸及核酸和蛋白质的形成，并影响糖类的合成和运输[3]。缺钾会使植物蛋白质解体、叶片细胞失水和叶绿素破坏，影响其对N、P等的吸收，从而抑制植物的生长，导致对化肥的利用率降低[4]。据我国农业发展规划，进入21世纪全国至少年需钾肥532万t（K2O），而我国钾肥的实际产量却只能满足需求量的50％[5]，N、P、K施用比例长期失调，尤其是钾肥，从而致使对缓控释钾肥重视不够，研究较少。本论文以天然廉价的多孔矿物膨润土作为钾肥原料硫酸钾的载体，再加入脲醛树脂胶粘剂予以混合、压片固化制成膨润土载体缓释钾肥，并通过水中溶出率法、沙柱淋溶法、土柱淋溶法及盆栽作物试验对自制缓释钾肥的缓释作用作了初步研究，主要得到了如下结论：（1）以水中溶出率法、沙柱淋溶法、土柱淋溶法中一段时期内钾素的累积释放率为考察指标，从单因素分析的角度，探讨了膨润土类型、脲醛树脂用量、土肥比对制备的缓释钾肥片养分释放性能的影响：①膨润土类型对缓释肥片的养分释放性能有一定的影响，无论是水中溶出率法、沙柱淋溶法还是土柱淋溶法，均表现为以钠基膨润土为载体的缓释钾肥的缓释性能最优，钾化膨润土次之，钙基膨润土最差，但这种差异性并不显著。②脲醛树脂用量对缓释肥片的养分释放性能的影响较大，基本趋势是钾素累积释放率随着树脂用量的增加而减小，但当树脂用量增加到一定程度时这种差异并不显著。以水中溶出率法为例，添加了5%树脂的缓释肥片28d钾素累积释放率最大，为62.13%，而含20%、25%树脂量的最小，分别为29.54%和27.85%。③随着土肥比的减小缓释肥片的钾素累积释放率呈现增大的趋势，即土占的比例越大，缓释肥片的养分缓释性能越好，养分的有效利用率就越高。水中溶出率法测试28d钾素累积释放率，土肥比10:8时最大，为45.83%，10:2时最小，为33.05%。（2）单因素影响分析得出最佳的工艺组合：膨润土类型为钠基膨润土，脲醛树脂用量为土肥总量的20%，土肥比（膨润土：硫酸钾）为10:2。在此条件下制备的膨润土载体缓释钾肥的水中初期溶出率为19.74%，28d累积养分释放率为31.63%。（3）通过缓释肥片在25℃静态水中培养、沙柱淋溶和沙柱淋溶条件下钾素释放特征的分析，探讨了自制膨润土载体缓释钾肥的养分释放机理：膨润土的空间片层结构对K+进行了物理吸附，这种吸附作用的大小取决于膨润土的阳离子交换性和吸附、粘结性，脲醛树脂胶的粘结固化使得在膨润土载体肥外形成一层层保护膜，与其接触的K就与膜材料分子间形成一定的极性吸引力，这样养分将不容易释放到外环境之中。（4）通过对不同施肥处理下番茄株高、茎围、叶片数的变化情况比较发现，自制缓释钾肥能提高番茄农艺性状（株高、茎围、叶片数），但缓释作用有待进一步地观察。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第1章 绪论
• 1.1 化学肥料的应用现状
• 1.2 缓/控释肥国内外研究现状
• 1.2.1 缓/控释肥概念区分及分类
• 1.2.2 缓/控释肥国内外研究进展
• 1.2.3 缓/控释肥生产、应用现状及存在的问题
• 1.3 矿物缓/控释肥研究现状
• 1.4 缓/控释肥评价标准及方法研究
• 1.5 本文的研究目的与意义
• 1.6 主要研究内容及技术路线
• 1.7 主要创新点
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验原料、试剂及仪器
• 2.1.1 试验膨润土
• 2.1.2 试验土壤
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要仪器
• 2.1.5 膨润土载体缓释钾肥制备
• 2.1.6 缓释肥片养分释放性能评价
• 2.1.7 测试项目及方法
• 第3章 膨润土载体缓释钾肥缓释性能研究
• 3.1 膨润土载体缓释钾肥制备的单因素影响分析
• 3.1.1 膨润土类型对膨润土载体缓释钾肥肥片养分释放性能的影响
• 3.1.2 脲醛树脂用量对膨润土载体缓释钾肥肥片养分释放性能的影响
• 3.1.3 土肥比对膨润土载体缓释钾肥肥片养分释放性能的影响
• 3.1.4 膨润土载体缓释钾肥制备的最佳工艺条件的确定
• 3.2 膨润土载体缓释钾肥养分缓释机理研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 膨润土载体缓释钾肥在盆栽番茄上的应用研究
• 4.1 试验时间和地点
• 4.2 试验作物
• 4.3 试验设计
• 4.4 试验结果与分析
• 4.4.1 不用施肥处理对番茄株高的影响
• 4.4.2 不同施肥处理对番茄茎围的影响
• 4.4.3 不同施肥处理对番茄叶片数的影响
• 4.5 不同施肥处理的盆栽番茄 40 天长势图片
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表的论文
• 致谢