膨润土载体氮磷缓释肥制备及缓释性能研究

论文摘要

本论文从《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中推广清洁环保生产方式、治理农业面源污染和膨润土应用现状分析入手,选取具有保水特性、来源广泛，价格低廉且对土壤具有改良作用的膨润土做缓释肥载体材料，进行膨润土缓释肥料研制及其养分缓释特性上的探讨。本文将中非膨润土有限公司提供的低品位钙基膨润土原矿经过初步破碎，然后过20目筛后经过对辊粉碎机粉碎，过200目筛后进行提纯。本文探讨了钙基膨润土，钙基提纯土以及钠基土在膨润土载体缓释肥中的优劣性，实验结果也表明钙基提纯土在最优化条件下制备的载体肥具有更好的缓释效果。本文同时利用正交实验考察了膨润土制备过程中影响缓释性能的3个因素，得出缓释肥制备最主要的影响因素为土/（土+肥）配比，其次是脲醛树脂加入量和镁盐加入量，同时得出膨润土缓释肥的最佳的配比条件为A3B3C3，即土/（土+肥）为70%、脲醛树脂加入量为20%、镁盐加入量为25%。本文在最优化条件下制备了一些列的载体缓释肥，利用水浸，砂柱淋溶以及土柱淋溶法测定了自制缓释肥在静水，砂柱和土柱中的养分累积释放率，考察了其对土壤中氮、磷元素的影响。实验结果发现：缓释肥总氮和P2O5在静水中初期溶出率均较低，分别为6%和7%，其有效养分氮、磷在28天内分别只有总养分含量的70％和74%成为小分子物质扩散到溶液中，水解速度缓慢，大部分物质并未溶出。第17天以后，膨润土缓释肥养分速率释放变慢，说明层间未形成缓释体的小分子已经基本溶出，这时总氮和P2O5含量在60%和50%左右，这时膨润土缓释肥结构基本上为鸟粪石颗粒，具有更有效的缓释性能。缓释肥总氮和P2O5在砂柱中初期溶出率均较低，分别为5%和6%，有效养分氮、磷在28天内分别只有约65％和75%水解，前11天相对较慢，累积溶出率约为14%和19%，随后有个小幅度上涨，主要是膨润土缓释肥颗粒收到上层砂柱挤压表层破裂导致，以后溶出率的增长缓慢在于膨润土缓释肥结构形成，同时膨润土的防水性能得到体现。同期MAP的总氮和P2O5却一直成正比关系溶出。缓释肥总氮和P2O5在土柱中初期溶出率相比砂柱来说有所提高，分别由5%和6%升高到8%和9%，缓释肥总氮溶出率曲线为一条平缓上扬的幂指数函数，在前12天溶出速度逐步增大，第15天左右膨润土与土壤对NH4+和PO43-的吸附达到相对平衡，膨润土缓释肥养分由于负压而缓慢释放到土壤淋溶液中；同一时间段MAP总氮累积溶出率均呈上扬趋势,随淋溶时间的逐步增加而成正比增长，主要原因在于供试土壤呈略碱性，促进了MAP的水解反应像右进行，PO43-与镁盐形成微溶化合物，随着水解的逐步进行，P2O5在土壤中逐步释放。第12天以后溶出速度增大，在约第18天时略有减缓，但随着淋溶时间的增加，土壤中总氮逐步洗出，土壤对营养元素的吸附导致MAP中营养元素的快速释放，第18天左右基本释放完全，至第22天基本失去肥效。本试验继续考察了缓释肥和MAP对红果番茄处理后土壤中氮、磷元素变化曲线。MAP在第5天土壤内氮素积累最多为128mg/Kg，此后逐渐降低；膨润土缓释肥第5日仅为55.4mg/Kg，初期释放率明显低于MAP在土壤中的释放率，其释放高峰期在施肥后第25天和第65天左右，分别约为84.7mg/Kg和78.4mg/Kg，由此可可以看出膨润土缓释肥具有很好的缓释放效果。MAP在5日内速效磷累积最大，为48.5mg/Kg。膨润土缓释肥第20天时达到累积最多为34.2mg/Kg。从整个生长期上来看，MAP的土壤速效磷含量呈明显下降的趋势，即短期内大量积累了磷元素，随后又呈快速下降趋势，而膨润土缓释肥的变化曲线相对平缓，仅在植物生长期时释放量有所增大。最后本文对比MAP，在同一条件下考察了自制膨润土载体肥在盆栽中的肥效释放效果。实验结果表明：膨润土缓释肥处理相比MAP处理在植物株高和植物叶片数均能体现较明显的优势红果番茄产量增产33.9%并且红果番茄产量波动值较小。就果实中硝酸盐含量而言，差别不大，均能达到食品中硝酸盐的限量标准一级标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 绪论
• 1.1 膨润土概述
• 1.1.1 膨润土简介
• 1.1.2 膨润土资源现状
• 1.1.3 膨润土利用现状
• 1.2 缓释肥概述
• 1.2.1 缓释肥定义和分类
• 1.2.2 缓控释肥料评价方法和标准
• 1.2.3 存在的问题与发展方向
• 1.3 膨润土缓/控释肥料国内外研究现状
• 1.3.1 国内缓释肥研究现状与进展
• 1.3.2 国外缓释肥研究现状与进展
• 1.4 本研究的目的与方法
• 1.4.1 本研究的方法
• 1.4.2 本研究的目的
• 1.5 本论文的创新点
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验仪器及原料
• 2.1.1 实验仪器及试剂
• 2.1.2 实验原料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 膨润土提纯
• 2.2.2 缓释肥制备
• 2.2.3 测试方案
• 2.2.4 实验测定方法
• 第3章 膨润土载体氮磷缓释肥制备研究
• 3.1 缓释肥制备单因素影响分析
• 3.1.1 膨润土对缓释肥的单因素影响分析
• 3.1.2 土肥配比对缓释肥的单因素影响分析
• 3.1.3 脲醛树脂量对缓释肥单因素影响分析
• 3.1.4 镁盐对缓释肥单因素影响分析
• 3.2 缓释肥制备最佳工艺条件确定
• 3.2.1 正交试验
• 3.2.2 最佳工艺条件
• 3.3 缓释肥在不同环境中养分变化研究
• 3.3.1 缓释肥在静水中养分变化研究
• 3.3.2 缓释肥在沙柱中养分变化研究
• 3.3.3 缓释肥在土柱中养分变化研究
• 第4章 缓释肥在盆栽中的应用研究
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验设计与方法
• 4.2.1 施肥处理
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.3 土样的采集和处理
• 4.2.4 土壤样品的分析方法
• 4.2.5 作物生物量及生长状况的测定
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 缓释肥对盆栽红果番茄土壤有效养分的影响
• 4.3.2 不同试样对红果番茄生长状况的影响
• 4.4 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