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包膜尿素及其复合肥料的制备与养分释放特征

杨天悦  
【摘要】:氮肥作为植物生长最重要的肥料之一,对我国的粮食增长做出了巨大的贡献,不过,我国的氮肥当季利用率只有30%~35%,明显低于国际平均水平。如何减少氮肥损失,提高氮肥利用率已成为农田氮素管理的关键问题。本文通过对尿素进行包膜及复合的方式延缓养分释放,缓解施肥初期土壤中养分的供应强度,延长肥效时间,增加土壤有效养分含量,提高氮肥利用率。由于复合过程中采用畜禽粪便作为原料,不仅不会产生残留物质的二次污染,而且能够解决畜禽粪便对农村的面源污染问题,发掘出了畜禽废弃物新的可利用价值点。 本研究第一部分以尿素为氮肥载体,采用廉价易得并且无污染的废弃玉米、无机沸石为包膜材料,探索了最适宜的制备条件,试制出两种包膜尿素(FU和YU)。利用牛粪混合草炭作为有机原料,与普通尿素、自制包膜尿素采用不同复合方式制备出复合缓释产品。 本研究第二部分通过“静态吸收法”和“土柱淋溶”法研究了两种包膜尿素的氨气挥发规律及养分释放特征。又将自制包膜尿素与不同废弃物混施,通过测定土壤中的团聚体含量,选择最适合培肥土壤的废弃物作为复合肥料的包被层,以加强氮肥释放结束后复合肥料对土壤的培肥作用。通过室内土柱淋洗法研究了不同复合方式下复合肥料施入土壤后对尿素氮行为的影响。采用同一规格装置进行土柱栽培实验,在植物不同生长期取样分析其在土壤中的养分释放特征。同时,将复合缓释产品施入玉米大田研究其在实际应用中的效果。主要研究结果如下: (1)以普通颗粒尿素和废弃玉米、无机沸石为原料,利用聚乙烯醇(PVA)制备出粘结剂,制得了两种环境友好型包膜尿素(YU和FU)。以牛粪混合草炭、普通颗粒尿素、自制玉米包膜尿素为原料,采用均匀混合复合和夹心复合两种方式,制成牛粪混合尿素肥和牛粪夹心尿素肥,另将尿素、自制包膜尿素、市售BB肥直接压块。 (2)通过不同施氮量下的氨挥发和土柱淋溶实验表明:在低施氮量和高施氮量条件下两种肥料处理都能不同程度的减少氨气挥发损失和氮素淋溶损失,与Ur(普通尿素)相比FU(沸石包膜尿素)和YU(玉米包膜尿素)两种处理氨挥发量最高减少21.22%和38.00%。两种肥料在pH和EC上均有明显差异,FU和YU的氮素初期溶出率较Ur在高施氮量下减少9.39%和15.6%,在低施氮量下减少4.65%和7.12%。在淋溶第一天YU铵态氮的淋溶速率较FU低,在第8,9天开始出现硝态氮最大淋溶速率,在淋溶后期包膜尿素的铵态氮,硝态氮的淋溶速率均有所增加。 (3)牛粪与不同废弃物配施后土壤中>0.25mm的机械稳定性团聚体含量均有大幅度的提高,表现为草炭酸化沸石玉米秸秆树叶CK,并且能有效地增加土壤中大于0.25~0.5mm,1mm水稳性团聚体含量,其中草炭处理达到了显著水平,从土壤团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)来看,也以草炭效果最好,整体来说,施用牛粪混合草炭能够有效培肥土壤且效果显著。以此为依据选择牛粪混合草炭作为复合肥料的包被层。 (4)复合肥料的土柱淋溶实验表明:经过复合后的尿素(Ur-S)、自制包膜尿素(YU-S)、BB肥(BB-S)能均够减少氮素的溶出,降低pH和EC的波动幅度,且以自制包膜尿素(YU-S)效果最好。采用不同方式对牛粪与尿素进行复合与普通牛粪,尿素配施相比,在养分溶出时间和养份释放量方面均有明显差异,将牛粪和氮肥复合形成肥料能够至少延迟养分溶出时间4~5天,减少氮肥在前期的溶出率,降低氮肥释放量10%左右,且以CWY-S(牛粪夹心包膜尿素复合肥料)降低多达29.14%,效果最佳。通过土柱不同层次土壤中的氮素含量发现,YU-S较Ur-D存留于土壤中的速效氮含量最多提高58.83%。而在牛粪与氮肥复合肥料处理中,CWY-S也明显优于其他处理。 (5)复合肥料的土柱栽培实验表明:在植物各生长期,YU-S处理的土壤速效氮及无机态氮平均含量显著大于其他处理,且波动幅度较小,氮素释放较为均匀。以牛粪复合氮肥的处理中,CWY-S(牛粪夹心包膜尿素复合肥料)与CWU-S(牛粪夹心尿素复合肥料)由于采用夹心复合的方式,土壤无机氮含量显著高于其他处理,CWY-S较CWU-S处理速效氮含量高,差异显著。各处理对土壤有机质几乎无影响。 (6)复合肥料的田间实验表明:复合肥料的实际应用效果较为理想,经过包膜及夹心复合处理使CWY-S土壤速效氮、无机氮含量最高,施用效果最好。


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