[00658213]植物源油脂包膜肥料控释技术创建与应用

针对中国化肥滥用、肥料利用率低以及控释肥料包膜材料和控释技术有待创新的实际问题，经过近20年的研究，在植物源油脂包膜控释材料、包膜控释关键技术及其应用方面取得了突破，主要创新性成果如下：1.创制的植物源油脂包膜控释材料具有环境友好、包膜肥料控释期长两大优点，在理论上揭示了其控制养分释放和供应的机理。创制的蓖麻油和大豆油聚合生成的植物源油脂包膜控释材料，具有控释期长、膜材可降解等优点。膜材在培养土中28天降解8.8%;包膜控释期可达11个月。该包膜材料控制养分释放和供应的机理是：减少膜材羟基数可显著延长肥料控释期：羟基数减少20%,控释期延长30天。增加包膜厚度对延长肥料控释期有重要作用：厚度大释放速度常数k小，表观活化能Ea大，控释期长；厚度由50g膜材/m<'2>增至95g膜材/m<'2>时，k值减小了64%, Ea增加了29 KJ/mol,控释期延长120天。温度影响控释期：提高温度养分动能增加，k值增大，控释期缩短。控释期与核芯肥料有关：氮磷钾均衡的控释期比高钾型的长3个月；同批包膜肥中小颗粒的释放速度仅为大颗粒的46%,控释期长。提高包膜技术和工艺水平可改变控释期：密封延长控释期，致孔缩短控释期，复式包膜改变养分释放曲线模式。2.首创了“密封延释、致孔促释”技术、改变养分释放曲线的“表面反应、复式包膜”工艺，实现了包膜肥养分释放与作物需求相匹配。密封延释技术是以膜材8％～10%的烷烃与包膜材料聚合，增加膜材分子链，提高韧性和延展性，辅以物理化学修饰使肥料表面平整，达到包膜均匀、抗裂，控释期延长了60天。致孔促释技术是以淀粉或碳酸镁为致孔剂，采用共聚嵌段或物理包埋技术在膜上形成养分释放通道，提高养分释放率。添加膜材1％-5%的致孔剂,养分释放率增加6%-28%, 8个月肥效期的控释期缩短了70天，表面反应技术使聚合在肥料表面完成，膜材不自聚，包膜均匀，控释期延长；复式包膜工艺改变膜的结构使养分释放曲线呈抛物线、类直线或S型，实现与作物生长需求相匹配。3.创建了包膜控释肥料技术体系,研制养分释放与作物需求匹配的控释肥料新产品，实现了控释技术产业化和控释肥料的大田大规模应用。研制与植物源油脂包膜材料、控释技术和工艺相匹配的包膜装备，创建了以包膜装备融合包膜材料、控释技术、包膜工艺、控释肥产品的技术体系。确定了控释配方肥中控释氮最佳控释期为3～6个月、掺混比例为10％-40％。该技术已被国内7个大型化肥企业采用并投产，技术产品获得中国首个缓释肥料正式登记证，已在20个省(自治区)推广应用，近3年施用面积达5080万亩，平均增产5%～31%,氮肥利用率平均提高10～20个百分点，亩平均增收43～315元，省工50%以上。共获得国家授权发明专利9件、实用新型专利2件、受理发明专利申请2件，制定化工行业标准和企业标准各1项，发表论文52篇，引领了中国控释肥料产业发展，产生了显著的社会、经济和生态效益。先后获得教育部科技进步奖一等奖(2009)、全国工商联科技进步奖一等奖(2011)、广东省科学技术奖(2012)—等奖。