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国内外控释肥品牌介绍
作者:扑克王  来源:扑克王app  时间:2020-09-22 08:59  点击:

  国内外控释肥品牌介绍_农学_农林牧渔_专业资料。缓控释肥料的发展历程与前瞻 控释肥料是以包膜、包裹的方式达到延长水溶性肥料的肥效期,提高肥料利用率,减轻施肥过量对环境的污染,日益受到各国专 家的重视。 氮肥因受到脱氮(denitrification

  缓控释肥料的发展历程与前瞻 控释肥料是以包膜、包裹的方式达到延长水溶性肥料的肥效期,提高肥料利用率,减轻施肥过量对环境的污染,日益受到各国专 家的重视。 氮肥因受到脱氮(denitrification)、挥散(volatilization)、淋溶(leaching)、土壤固定(soil fixation)以及土壤表面径流 (surface runoff)等作用之影响,氮素损失高达 50%以上,尤其在高温多雨气候下,施用方法不当如表土施肥不覆盖,以及排水不良 或水田不排水等情况下施肥,氮肥利用率可能更低。钾肥亦同样因淋溶、表面径流、土壤固定等作用而容易损失。 以提高作物对营养要素回收的立场观之,控释肥有下列三个主要的优点: 1. 减少要素因淋溶与表面径流所造成之损失; 2. 减少土壤中之化学性与微生物性的固定作用; 3. 对氮素而言,减慢硝化作用及减少因氨挥散与脱氮之损失; 另外尚有下列各项优点: 4. 减少因局部聚积高浓度之盐分与大量施肥所造成之种子与幼苗之肥伤与叶面灼伤; 5. 以稳定的速率供应营养成分,可以改善作物之质量; 6. 对饲料作物而言,施用控释肥可以获致较佳的生长,使其季节性之分配较佳,配合牲畜之需求; 7. 获得较高的经济效益及节省施肥次数。 控释肥的研究已有多年历史先后研制的有尿素甲醛(Ureaform, UF)、尿素乙醛(Crotonylidene diurea, CDU)、异丁醛二尿素 (Isobutylidene diurea, IBDU 或 IB)、胍脲盐(Guanylurea salt)、乙二酰二胺(Oxamide)、被覆肥料(Coated fertilizers)与浆状 肥料(Paste fertilizer)等。 一、控释肥料的基本概念、测定标准及制程简介 1、基本概念 包膜肥料:根据《中国农业百科全书》定义,包膜肥料为在肥料颗粒表面涂覆其它物质制成的一类缓释肥料,用于成膜的物质有天然 产品和人工合成的多聚体如聚氨基甲酸乙酯、聚乙烯、石蜡、油脂、沥青和硫磺等,它们成膜后具有减少肥料与外界的直接接触、控 制水溶性肥料粒子中养分的释放速率、改善肥料理化性能等作用。基本上包膜材料除硫磺外,大多为非植物营养物质,因此,包膜层 不允许太厚。但为了形成完整的密封层,也不能太薄(因肥料颗粒表面并非完全圆润光滑,而是存在凹陷与凸起)。通常包膜层重量为 肥料总重量的 10%一 30%。 包裹肥料(肥包肥):包裹肥料是包裹型复合肥料的简称。据中国包裹型肥料制造联合体技术数据定义:包裹型复合肥料是一种或多种植 物营养物质包裹另一种植物营养物质,而形成的植物营养复合体,虽然符合此定义的肥料早已发明如美国的裹硫尿素(sulfur-coated urea, SCU),但是此定义是郑州工业大学许秀成等 1987 年的发明专利中提出的。 包裹肥料与包膜肥料的共同点均为通过包覆,使肥料达到缓释的目的,而其主要区别在于,包裹肥料是以肥料包裹肥料,因此,包裹 层的重量可占肥料总重量的 30%-80%。 此外还有涂层肥料等等能够控制核心肥料不会在短时间内释放的肥料。 2、控释肥料测定标准 对于控释肥料的测定标准,目前还没有国际标准,世界各地有主导的几种测定方法: (1)目前在美国生产与销售的缓释/控释肥料中的缓释氮均由 AOAC970.04 (1990)方法测定。该条目包括两种方法:方法一为水浸出 法,在室温下,以去离子水按 1:20 比例浸泡肥料 8 小时后,测定未溶解的氮;方法二为淋洗法,在专门设计的装置内测定所淋洗出的 氮,从而计算“修正控制释放氮”,这种方法测得的未被淋出的氮,可认为是控释氮。 (2)日本的包膜肥料中的养分溶出率,是以水中恒温静置法测得,分为初期溶出率(12.5g 试样,在 30℃ 250ml 水中,静置 7 天), 这种方法是由美国田那西流域管理局(Tennessee Valley Authority,TVA)的伦特(Rindt)等人,于 1968 年提出,用以评价裹硫尿素的 氮素溶出率。1971 年为日本采用,1977 年作为法定方法。日本对包膜肥料采用初期溶出率与微分溶出率来测定肥料缓释率。所谓初期 溶出率为称取试样 12.5g,加入 250ml 水,在 30℃的恒温箱中放置 25 小时后,测定养分溶出率;而微分溶出率是由测定在 30℃下恒 温 7 天后的溶出率通过计算求出第 2 天至第 7 天之间的每天平均溶出率。初期溶出率是反映那些包膜不完整的肥料粒子数量,显然, 包膜不完善的粒子越多,初期溶出率越大,而初期溶出率高的包膜肥料,有可能引起作物烧苗或初期徒长。通常要求初期溶出率不大 于 40%;微分溶出率是评判包衣完整的肥料粒子,平均每天释放总养分百分率,大多数包膜的缓释肥料微分溶出率为每天 0.25% -2.5%。 (3)欧洲标准委员会(European Committee for Standardization, CEN),对评判缓释肥料(TC 260/WG 4/TFsrf)作了如下说明:若 营养释放在 25℃,能满足下列三条件,则该料肥可称为缓释肥料,24 小时释放不大于 15%;28 天释放不超过 75%;在规定的时间内, 至少有 75%被释放。 通常以肥料在水中的溶出率来评价肥料的缓释性。另一类测定包膜肥料养分释放速率的方法为土壤溶出率,此方法操作较复杂,但是 测定结果比较接近肥料在土壤中的释放规律,此方法多用于研究机构进行控释肥料的研究工作。一般,控释肥料在土壤中的溶出率会 比在水中的溶出率小。所以,常用的测定方法还是利用去离子水溶出率法评价控释肥料。 3、各种缓释/控释肥料的制程简介 聚合物包膜肥料,将聚合物溶于水或有机易挥发溶剂中,然后喷涂于流化的颗粒肥料中,在热空气流的作用下,溶剂迅速挥发,在肥 料颗粒外表形成均匀的外膜壳。目前主要有沥青、石蜡、聚烯烃类树脂及其衍生物、淀粉及其衍生物、纤维素及其衍生物、聚氨酯类 树脂和醇酸类树脂等,该类肥料具有控释功能。 包裹肥料,采用盘式造粒(pan granulator)或滚桶造粒(drum granulator)制程,在添加一定量固体物质的同时喷洒黏结剂(binder) 滚动包裹而成,所采用的固体物质可以是有机物料、黏土矿物和矿质肥料。 SCU 是用熔融的硫磺包裹被预先加热的尿素颗粒制成。尿素包膜后,用密封剂(3%熔融蜡和 2%煤焦油混合物)喷涂包住膜上的裂缝,以 减少硫包膜的生物降解(bio-degradation)。最后用硅藻土作为调节剂,形成第三层膜。该产品含 31%-38%的氮和 17%的硫。 尿素甲醛(Ureaform) 是尿素与甲醛缩合制成的缓释氮肥,是目前应用的主要缓释肥之一,有很长的研究应用和生产历史。尿素甲醛含 氮量 33%-38%,其中 50%-60%以上溶于水。 二、控释肥料的发展历史 1、美国: 1961 年美国开展了裹硫尿素(SCU)试制,并将 SCU 称为控制释放肥料。1951 年美国 ADM 公司以二聚环戊二烯和丙三醇酯共聚生产包膜 复合物,商品名 Osmocote。美国是世界包膜肥的发源地,目前 SCU,Osmocote 仍为世界上最有影响力的包膜肥料。1978 年在美建成 10 吨/小时 SCU 的示范生产厂,从试制到建厂历时 17 载,这是因为要使尿素成为控释肥并非易事。SCU 的包膜层是由包硫层、密封层 (石蜡+煤焦油或聚乙烯+重油)、扑粉层(硅藻土粉以防粘结)所组成。SCU 典型组成为:尿素 77.5%一 79.5%、硫磺 16%- 18%、密封剂 2.0%-2.1%、 抗结块剂 2.3%-2.5%, 总氮量 36%,7 天中尿素溶出率 15%-25%。 7 天后微分溶出率 0.5 一 1%/天。 总体密度 0.72 一 0.77 kg/L。 在裹硫尿素方面,包硫层外再加聚合物层,以改善 SCU 的释放特性。这种改进了的 SCU 称为 PolyS.在美国使用很普遍,售价比聚合物 包膜肥料便宜。在聚合物包膜肥料方面,有用甲苯和硫酸处理松香树脂所得蜡状物质包膜,用乙烯甲基丙烯酸共聚物锌盐,用水分散 的乙基纤维素,用醇酸树脂与不饱和油共聚包膜,以及对称、非对称聚脲-氨基甲酸酯包膜,或异氰酸酯包膜等专利技术。 2、日本 日本从 60 年代开始研究包膜肥料研究初期学习美国技术。 据报导,1965 年昭和电工将复合肥料送给美国 ADM 公司(Osmocote 制造商)包膜,1970 年昭和电工注册了一种热固型树脂包膜肥 CSR; 三井东压在美国 TVA 公开 SCU 的技术基础上,1975 年生产并注册了三井东压的 SCU 及裹硫复合肥料。随后,日本多家公司开发具有日 本特色的热塑性树脂包膜肥料。窒素(氮)公司注册的热塑性树脂聚烯烃包膜肥料在国际市场称为 Nutricote,与美国的 Osmocote 同 为国际知名品牌。后来旭化成与窒素(氮)公司合并后,成为口本最有实力的包膜肥公司。80 年代日本包膜肥呈现百花齐放的局面。 3、欧洲 欧洲传统使用微溶性含氮化合物缓释肥料。德国的巴斯夫 BASF AG 公司是制造缓释肥料的先驱,1924 年取得第一个制造尿素醛类肥料 的专利,并于 1955 年工业化。 在早期的德国专利中,有用草炭包裹无机肥料制得具有腐植酸效应的控释肥料,它们代表了缓释/控释肥料的初级阶段。1990 年以前, 德国的包膜控释肥大多是由设在荷兰的 Scotts Europe 供应(Scotts 为美国公司)。1990 年德国 Aglukon 以自己的专利技术生产包膜肥 Plantcote 以及 Plantcote mix,后者是聚合物包膜肥与甲叉脲缓释肥的混合物;德国 BASF AG 公司的子公司 COMPO,近年来积极实施 新发明的制程,1998 年将一系列新的包膜肥以 Nitrophoska Top, Basatop Sport 以及 Basacote plus 的商品名在欧洲销售。据称这 是一类以弹性聚合物包膜的肥料,它可控制释放或适时释放养分,因此,与作物对养分的需求有较好的匹配。 西班牙的控释肥料主要还是进行研究工作,没有生产。英国、法国情况也类似,都有进行控释肥料包膜材料的研究,但是没有进行工 业化的生产。在西欧国家中,最主要的就是设在荷兰的 Scotts Europe 公司,是西欧聚合物包膜肥的最重要供货商。欧洲各国的缓释/ 控释肥料研究呈现多样性,都是根据不同国家的特点,研发适合本国的肥料品种。 以色列海法(Haifa)化学品公司最早以金属脂肪酸盐及石蜡包膜 KNO3,1988 年取得欧州专利。 1990 年输入美国, 商品名 Multicote。 1993 年改为聚合物包膜,由美国田纳西州 Cedar 化学公司代理在美销售。现在 Haifa 公司已发展成为品种齐全的聚合物包膜尿素、NPK 及 KNO3 的控释肥料世界供货商,大量出口美国、西欧及日本市场。以色列 Haifa 工业大学还不断进行控释肥料的研究,包括减少环境污 染的生物性包膜材料研究以及建立环境友善的施肥技术等等。 4、其他国家 印度开发控释肥注意结合本国资源特点。提斯浦尔大学的 Karak 介绍了利用印度栋树仁提取物及虫胶包膜尿素。圣雄甘地大学在实验 室用丙烯酰胺共聚物包膜尿素制取控释肥。还有用硝化抑制剂硫醇包膜尿素,并申请专利。大部分的印度控释肥料都是用尿素作为包 膜的核心,因为印度的尿素生产消费是世界第二位仅次于中国,而且尿素的流失造成了严重的环境污染。“韩肥”是韩国唯一生产控 释肥的公司。泰国 Mahidol 大学的 Tangboriboonrat 等人开发了尿素用天然橡胶乳液包囊制备控释肥。 综览各国发展缓释/控释肥料的历程,无不体现本国的特色。美国以包膜尿素为主;日本以聚合物包膜居多;欧洲则以发展含氮微溶性 化合物为先;以色列利用死海钾盐生产硝酸钾,所以优先发展聚合物包膜硝酸钾;埃及氮肥以硝酸铵为主,所以用丁苯橡胶包囊硝酸 铵;印度以本国特产印度栋树仁提取物及南亚虫胶包膜尿素;泰国盛产橡胶,以天然橡胶乳液包囊肥料。因此,中国发展控释肥充分 考虑了价廉,发展中国的控释肥不必刻求向那个国家学习,而应走自己的道路。 三、控释肥料发展现状 在 21 世纪,世界人口增长对粮食需求的压力仍很大。可以预见,在整个 21 世纪化学肥料的使用仍将是不可替代的农作物增产的重要 措施之一。 当前,发达国家普通化肥的消费已呈现零增长甚至负增长的趋势,但包膜化肥的消费仍以 9%-10%的年增长率得到高速发展,每年的 包膜肥料美国消费量最大,约占 70%,多用于高尔夫球场、花卉、苗圃及园艺和大型农场的现代化耕作系统。2005 年用量达 495,000 吨。日本的消费量约占世界总消费量的 20%,主要用于农业市场,其中 70%用于水稻,20%用于西红柿、胡萝卜、莲藕等蔬菜。2005 年消费 92,600 吨。西欧则消费 140,900 吨,也是大部分用在园艺作物和草坪上。总计全世界消费量为 728,600 吨,占全体肥料量的 0.5%。20 世纪 90 年代后期,缓释/控释肥料的消费总量为 56 万吨左右,仅占世界无机矿质肥料消费总量的 0.15%左右。业内人士认 为没有明显的技术性突破,缓释/控释肥料不会大量应用于粮食作物。日本的缓释/控释肥料产品(聚合物包膜肥料)由于得到政府补贴 政策和专用侧施插秧技术的配合,才应用于水稻种植,可使氮素利用率提高到 61%-82%。但是国际上由于缓释/控释肥料的生产成本 和销售成本明显高于传统肥料,使得这种肥料还是大部分用于专业园艺、苗圃、温室、高尔夫球场、家居庭院、观景园林和公园等高 价作物和非农业领域。以下为各国目前的控释肥料生产商情况: 1、美国: (1)Pursell 公司该公司在亚拉巴马州的锡拉科加(Sylacauga)Pursell 技术公司生产的缓释/控释肥料是包膜型,在生产中采用了“反 应层(RLCTM )包膜制程”,使二种反应单体于滚筒中在肥料颗粒表面产生聚合。大量的产品是以“POLYON”商标在市场销售,其品种有 POLYON 包膜尿素(PCU),POLYON 包膜硫酸钾、POLYON 包膜硝酸钾、POLYON 包膜磷酸一铵、POLYON 包膜 NPK 颗粒肥料。其它的控释肥料 以“TriKote”为商标投放市场的品种有 TriKote 聚合物/裹硫尿素、TriKote 聚合物/裹硫硫酸钾、TriKote 聚合物/裹硫磷酸一铵。 (2) Scotts 公司 该公司有 4 种树脂/聚合物包膜技术,设有生产不同商标产品的生产线。 ① 醇酸树脂包膜技术应用于下列商标产品的生产线:Osmocote, Osmocote PlusTM , Osmocote Exact, Osmocote Mini, High-N、 Sierra ,Sierrablen; ② 聚合物包膜技术应用于下列商标产品的生产线:Prokote ,ScotKote; ③ 聚合物包囊硫衣技术应用于下列商标产品的生产线:ProTurf ,ProGrow; ④ 亚甲基脲(MU)技术应用于下列商标产品的生产线:ProTurf ,ProGrow。 2、德国: (1) Aglukon Spezialdunger 公司 ① PLANTACOTE DEPOT 生产树脂包膜技术的肥料,其主要产品有: 养分 14-9-15,其肥效期为 4 个月、6 个月或 8 个月;养分 13-8-15,其肥效期为 12 个月、18 个月。 ② PLANTACOTE MIX 养分 15-10-15 十 2MgO +TE 微量元素),肥效期为 4 个月、6 个月或 8 个月;养分 14-9-15+2MgO 十 TE,肥效期为 12 个月和 18 个月。 ③压缩型 NPK Mg-TE 肥料,肥效期为 4-14 个月。 ④PLANTOSAN 是以尿素甲醛为基础的 NPK 肥料,其中含有镁和微量元素,具有控释效果。 ⑤NUTRALENE,AZOLON 和 NITROFORM 是亚甲脲和 NPK 的配方肥料,肥效期 3-16 个月。 (2) BASF Aktiengesellschaft 公司 生产和销售的控释和稳定肥料有: ① Basacote 商标的包囊 NPK 复合肥; ② 以 Isodur 商标的 IBDU 基础上的多种控释肥料,是以 Floranid 商标投入市场; ③ 以 Crotodur 商标的 CDU 基础上的控释肥料,是以 Triabon 商标投入市场; ④ 以 Nitrophoska,Nitrophos 商标的稳定肥料是掺有双氰胺(DCD)的 NPK 和 NP 复混肥料; ⑤ 以 Basammon 商标的稳定肥料是掺有双氰胺(DCD)的硝硫酸铵肥料。 3、以色列: 海法(Haifa)化学品有限公司设有一条树脂包膜肥料生产线,其制程是:颗粒肥料在加热的旋转盘式机上,用脂肪酸和金属氧化物进行 表面包膜处理,其产品有包膜 NPK 复合肥、包膜尿素、包膜硝酸钾,以商标 Multicote 投入市场。 4、日本: Chisso -Asahi 肥料有限公司 该公司以热塑树脂,如聚烯烃等为包膜材料,其产品有包膜尿素、包膜氯化钾、包膜硫酸钾等,具有 各自不同的肥效期,以商标 MEISTER 投入市场。另外,还有以聚烯烃包膜的 NP,NK 和 NPK 复合肥料,肥效期从 40 天到 360 天,以商标 Nutricote 投入市场。 5、中国: 当前,中国境内众多的科研院所、高校均在开展缓控释肥料研制。北京农林科学院、山东农业大学的聚合物包膜控释肥分别由北京首 创集团新型肥料公司、山东金正大集团实现产业化;大连汉枫集团引进加拿大裹硫尿素技术在江苏设厂生产;中科院石家庄现代化农 业研究所的涂层肥料,广东农科院土肥所、湖南农科院土肥所、中国农科院土肥所、华南农业大学开发的包膜、包囊肥料也正在或已 经实现产业化,郑州乐喜施磷复肥技术研究推广中心长期致力于开发以枸溶性磷肥包裹水溶性氮肥的缓释、控释肥料,产品已经在国 内和国外申请发明专利同时注册了产品商标 Luxecote/Luxacote,并大规模生产应用在高尔夫球场、景观草坪等,在国内产品商品名 为乐喜施。进入 21 世纪,我国正在形成缓释、控释肥的生产与使用高潮。 四、控释肥料的问题及展望 面向 21 世纪的化学肥料应该是高效(高利用率)、节能(节约资源)、复合化〔多功能复合〕的肥料。 高利用率肥料是国际公认的 21 世纪肥料发展方向之一。由于用肥过多而造成的土壤污染问题,以及其他的一些土壤理化性状的改变从 而使低污染高效率的肥料成为肥料发展的必然趋势。 节能不仅意味着降低成本,增强产品竞争力,更重要的是降低资源消耗,有利于待续发展。传统氮肥、磷肥生产工艺在节能及节约资 源方面均存在严重的弊端。为了 21 世纪工农业的可持续发展,应研究用生态学制程代替传统制程。生态肥料制程以能耗最低,对环境 排放量最小为目标。为此,低浓度、低能耗肥料制程的开发;低排放、零排放肥料制程的开发;在土壤中的行为接近自然肥料的缓释/ 控释肥料的开发;以及工农业废弃物、污水、污泥的无害化处理并转化为缓释肥料等均符合生态肥料制程。 关于复合化问题。20 世纪 90 年代,中国农民接受氮磷钾复混肥的程度逐渐增加。化肥企业还力图表明复混肥中除 NPK 外,还含次量、 微量营养元素。进入 21 世纪,有机-无机复混肥、有机-无机-生物肥在中国许多展览会、双交会上成为“新秀”,且有压倒氮磷钾复 混肥之势。在有机-无机复混肥中,21 世纪可能得到大规模发展的是以处理过的畜禽粪为主,配以少量化学肥料的有机-无机复混肥。 但是由于检疫问题,外国的含有动物粪便成分的有机肥料目前很难通过海关进入中国,因此所有含有动物成分有机成分的肥料,大部 分为国产肥料,中国的有机肥料资源也是非常大,而且有机肥料更有利于土壤的持续耕作,因此以后的发展趋势可能是有机-无机肥料 发展速度加快,甚至可能过渡到有机肥料为主,无机肥为辅的局面。 中国中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020 年)安排了 8 个重点领域的 27 项前沿技术及 18 个基础科学问题。作为重点领域的农 业,安排了 9 个优先主题,其中:第 6 个优先主题为环保型肥料创制和生态农业。重点研究开发环保型肥料,农药创制关键技术,专用 复合(混)型缓释、控释肥料及施肥技术与相关设备。 在世界范围内,缓控释肥料生产与消费的制约条件是产品价格。1996 年美国肥料市场价格:尿素 300 美元/吨,尿醛肥料(38-0-0)600 美元/吨,IBDU(30-0-0)900-1000 美元/吨,聚合物包膜尿素 600-1000 美元/吨、聚合物包膜复合肥料 1500-2000 美元/吨。1999 年郑 州乐喜施公司在美国协助建厂时,散装尿素批发价 140 美元/吨,聚合物包膜尿素批发价 700 美元/吨,包膜控释肥料的价格为普通尿 素价格的 5-6 倍。价格高的原因有:包膜材料比被包膜肥料的价格高几倍;为实现包膜完整,对被包膜肥料的外形及粒度有一定要求; 加工制程比普通肥料复杂及生产能力相对较小;新产品宣传、营销费用高。因此,降低生产成本是促进缓释、控释肥料发展的首要任 务。 人们对包膜控释肥料的研究和开发越来越重视,控释肥料也越来越受到消费者的认可。虽然控释肥料已经商品化,但是由于成本较高, 价格还不能被广泛接受,因此目前仅占世界肥料总消费量的 0.5%以下。要拓宽控释肥料的应用,在不断提高控释肥料的可控性和减 少环境污染问题的同时,还必须不断寻求更廉价的包膜材料,不断改进包膜工艺,才能实质性降低控释肥料的价格,更好地推广应用。 控释肥料需要逐步从园艺市场发展到大田作物,主要取决于控释肥料的成本问题。此外,控释肥料另外一个发展方向是要提高肥料的 利用率,使控释肥料的养分释放能够符合作物生长的需肥状况,在提高利用率的同时,增加产量,提高质量,还可以节省劳动力,从 而得到实际的经济效益。 此外,控释肥料的发展也需要注重环境的友好,这样才符合农业永续发展的要求。在发展肥料的同时,也需要注重施肥的其他配套设 施和方法,例如了解植物的需肥特性,制定相应的施肥方案等等,这样才能综合提高肥料的利用率,真正发挥控释肥料的作用。

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