脲甲醛缓释肥料详细介绍(整理版)
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1、定义广义上讲缓控释肥料是指肥料养分释放速率缓慢,释放期较长,在作物的整个生长期都可以满足作物生长需的肥料。
美国作物营养协会(AAPFCO)对缓释和控制释放肥料的定义为:所含养分形式在施肥后能延缓被作物吸收与利用,其所含养分比速效肥具有更长肥效的肥料。
但狭义上对缓释肥和控释肥来说又有其各自不同的定义。
缓释肥(Slow Release Fertilizers,SRFs)又称长效肥料,主要指施入土壤后转变为植物有效养分的速度比普通肥料缓慢的肥料。
其释放速率、方式和持续时间不能很好地控制,受施肥方式和环境条件的影响较大。
缓释肥的高级形式为控释肥(Controlled Availability Fertilizers,CAFS),是指通过各种机制措施预先设定肥料在作物生长季节的释放模式,使其养分释放规律与作物养分吸收基本同步,从而达到提高肥效目的的一类肥料。
2、绶控释肥标准在25℃下①肥料中的养分在24h内的释放率(即肥料的化学物质形态转变为植物可利用的有效形态)不超过15%;②在28d之内的养分释放率不超过75%;③在规定时间内,养分释放率不低于75%;④专用控释肥的养分释放曲线与相应作物的养分吸收曲线相吻合。
3、缓控释肥分类缓控释肥分为四种类型:一是合成缓释肥有机蛋白;二是合成缓释肥的无机蛋白;三是包膜缓释;四是生产抑制剂改良。
4、缓释肥与控释肥的区别缓释肥料是指能延缓或控制养分释放速度的新型肥料。
相对于速效肥,有以下一些优点: 1.在水中的溶解度小,营养元素在土壤中释放缓慢,减少了营养元素的损失。
2.肥效长期、稳定,能源源不断地供给植物在整个生产期对养分的需求。
3.由于肥料释放缓慢,一次大量施用不会导致土壤盐分过高而“烧苗”。
4.减少了施肥的数量和次数,节约成本。
广义上的缓释肥料包括了缓释肥与控释肥两大类型。
缓释肥:通过化学的和生物的因素使肥料中的养分释放速率变慢。
主要为缓效氮肥,也叫长效氮肥,一般在水中的溶解度很小。
缓释/控释肥的研究应用现状及进展摘要:本文简要阐述我国氮、磷、钾肥高消费、低利用率的现状以及造成的一些相关问题,引出缓控释肥这种新型的肥料,并对缓控释肥的分类进行了介绍和总结,重点论述了应用缓控释肥的优点及国内缓控释肥的产业化发展前景和方向。
关键词:缓释肥;控释肥;优点;前景和方向中国是农业大国,同时也是当今世界最大的化肥生产国和消费国。
化学肥料是农业生产中最大的物质投入,据联合国粮农组织的统计资料表明,在提高单产中,化肥对增产所起的作用占40%一60%[1]。
但是生产实践表明,由于化学肥料本身性质和土壤环境条件及农业措施等综合影响,化学肥料利用率很低。
中国因肥料养分利用率低所造成的养分资源浪费是十分惊人的。
据统计中国每年生产、施用的氮肥量(以纯氮计,下同)约为2千万t,其肥料的当季利用率只有30%-50%,累计利用率为45%-60%,因氮肥利用率低造成的直接经济损失折合人民币达239.4亿元[2]。
如何提高化学肥料的利用率、减小因施肥不当造成的环境污染问题,可持续发展高效农业已成为世界各国共同关注的问题。
自从20世纪70年代以来,缓释和控释肥(slow and controlled release fertilizers,简称SRFS和CRFS)的研制和应用为解决这个问题提出了新的思路。
缓释肥和控释肥的研制已经成为世界肥料研究的热点。
一、缓释/控释肥定义和分类联合国工业发展组织(UNIDO)委托国际肥料发展中心(IFDC)编写的《肥料手册》1980年版(1984年由中国对外翻译出版公司译为中文版),第21章为控制释放肥料。
内容包括:(1) 控制释放磷肥。
主要有磷矿粉、煅烧磷酸铝矿、碱性炉渣、脱氟磷肥、熔融钙镁磷肥、雷诺尼亚磷肥、骨粉、磷酸二钙、磷酸铵镁、偏磷酸钙和偏磷酸钾。
(2) 控制释放氮肥。
主要有:1.微溶物质:脲甲醛(UF)、异丁叉二脲(IBDU)、丁烯叉二脲(CDU)、草酰胺、磷酸铵镁(Mag Amp);2.水溶性缓释肥:脒基硫脲(GUS)、脒基磷脲(GUP);3.包涂层的可溶物质:包硫尿素(SCU)、聚合物包膜肥料;4.硝化抑制剂。
控释肥料有哪些标准?4、新型肥料 缓控释长效复合肥 这种肥料具有减少养分流失、肥效长、利用率高、减少环境污染,一次性施肥代替多次追肥。
它的特点: (1)养分足。
各种营养元素科学搭配,能满足农作物生产过程对各种营养元素的需求。
含NPK及多种中微量元素。
(2)肥效持久。
缓控释长效复合肥的养分释放与农作物营养需求趋于平衡状态,使作物“吃饱不浪费”,减少了肥料淋溶、迳流及挥发等损失,保证农作物各生长时期对营养的需求。
(3)性能优异,沃土肥田,改善土壤结构,使板结老化的土壤恢复活力,可明显促进作物生长,增强作物的抗逆性,提高产品的质量和产量。
(4)种类齐全。
目前已投入市场的缓控释长效复合肥有大豆、玉米、水稻、白瓜、甜菜等等。
(5)肥效高。
在实际应用中比NPK15—15—15,总含量45%的复合肥及二铵+尿素+钾肥+微肥的效果好。
长效肥料的种类(施肥方式变革的起源) 普通氮肥大多为水溶性,容易流失,有些铵态氮肥还容易挥发,施用不当会引起烧苗,一次施肥量过高,不仅容易引起作物徒长、倒伏、病虫害严重,而且会造成减产,肥料利用率低下,多余的肥料还可以引发环境污染问题,而长效氮肥(国外称缓效氮肥),具有抗淋溶、损失少、肥效期长、氮素利用率高等优点,用一次性施肥可以代替多次追肥,对环境特别是水域的污染也会减轻。
因此,长效肥料的研制与开发越来越受到人们的关注。
根据生产工艺和农化性质,长效肥料可分为三大类型,即缓溶性肥料、缓释性肥料和长效肥料三大类型,现分述如下。
(一)缓溶性肥料(通过化学合成的方法,降纸肥料的溶解度,以达到长效的目的,这类肥料包括:脲甲醛、脲乙醛、异丁叉二脲、草酰胺磷酸镁铵、聚磷酸盐和偏磷酸钾等。
) 1、脲甲醛(UF)脲醛肥料是早期的长效肥品种,其中以脲甲醛为代表,它是由尿素和甲醛缩合而成,是一种白色、无味的粉状或小颗粒状固体。
含全氮38%,冷水不溶性氮28%,尿素态氮1.5%,含水量3%。
4种缓控释氮肥的养分释放特征及肥效林清火;刘海林;黄艳艳;罗微;蒋先军【摘要】水田氮肥利用率通常不到旱地的一半,施用缓控释氮肥是提高水田氮肥利用率的有效措施.以常规施肥为对照,通过动力学模拟,研究水稻田4种缓控释氮肥[植物油包膜尿素(PCU)、树脂包膜尿素(JZd)、脲甲醛(UF)、硫包衣尿素(SCU)]的养分释放特征,分析不同缓控释氮肥下水稻的氮素累积吸收量和氮肥利用率.结果表明:(1)4种缓控释氮素肥料28 d的养分累积释放率:JZd(94.5%)>PCU(63.5%)>SCU(52.6%)>UF(22.0%),在0~56 d,4种缓控释氮肥的养分累积释放率均迅速增加;在70 d后养分累积释放率趋于稳定;(2)4种不同缓控释氮肥氮素释放符合Elvoich方程,氮素的释放速率为:JZd>PCU>SCU>UF;(3)PCU的氮肥利用率最高,达到56.8%,比常规施肥处理高15.2%;其次是JZd,氮肥利用率最低的是UF,仅为33.7%;(4)PCU的产量最高,较常规施肥显著提高了17.4%.PCU的氮肥利用率及产量最高,对水田来说是一种较为合适的施肥方式.【期刊名称】《热带作物学报》【年(卷),期】2018(039)009【总页数】6页(P1718-1723)【关键词】缓控释氮肥;水稻土;养分释放;氮素利用效率;动力学特性【作者】林清火;刘海林;黄艳艳;罗微;蒋先军【作者单位】中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州 571737;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州 571737;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州 571737;西南大学资源环境学院,重庆 400715【正文语种】中文【中图分类】S143.1+5氮肥作为植物生长最重要的肥料之一,直接影响着农作物的产量,而我国的氮肥当季利用率只有30%~35%。
多聚甲醛与尿素高温缩聚制备脲甲醛缓释肥及其性能研究向阳;苗睿;刘亚青;赵贵哲【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2022(28)9【摘要】【目的】传统溶液缩聚法制备的脲甲醛缓释肥(SUF)通常含水率较高,产品易于粘结在设备表面,阻碍了反应装置的自动出料,难于实现连续化生产。
过高的含水率也增加了后续干燥过程的能耗,因此,本研究改进了制备工艺,以突破这一瓶颈。
【方法】多聚甲醛与尿素高温气固相缩聚工艺制备的脲甲醛缓释肥(HUF),其制备原理是:高温密闭条件下多聚甲醛解聚成甲醛气体,气体甲醛与反应釜中的尿素结合生成脲甲醛和水,少量尿素在高温下会分解产生氨气,氨气与水结合成氨水,促使缩聚反应向正向移动,形成高聚合度的脲甲醛分子链。
同时以高温气固相缩聚法和传统溶液浓缩法制备了缓释肥,分别记为HUF和SUF,每个方法均制备了尿素与甲醛摩尔比分别为2、4、6的样品。
研究了生成物的干燥时间,并采用亚硫酸盐法、凯氏定氮法、热失重(TWL)、热重(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、X 射线衍射(XRD)方法表征了脲甲醛的组成与结构。
最后,采用浸泡法测试了脲甲醛缓释肥的缓释性能。
【结果】在高温气固相缩聚反应中,反应温度越高,甲醛转化率越高,高于100℃后甲醛转化率升高幅度有限,且高于100℃后尿素分解率也会急剧上升,导致脲甲醛氮含量降低,故将100℃定为高温气固相缩聚工艺的最佳反应温度。
高温气固相缩聚工艺显著降低了反应产物的含水率,HUF含水率最高仅为11.72%,干燥时间较SUF至少缩短了1 h。
该工艺也提高了原料甲醛的转化率和脲甲醛分子的平均链长,当脲醛比为2∶1时,HUF的甲醛转化率为88.22%,比SUF增加了9.26个百分点;HUF的重均分子量可达4445,而SUF的重均分子量仅为949;HUF的缓释有效氮含量为21.05%,比SUF增加了12.48个百分点;HUF的活性系数为42.33%,比SUF增加了20.48个百分点;HUF的24 h氮释放率为49.6%,比SUF 降低了12.1个百分点;HUF的28天氮累积释放率为73.6%,比SUF增加了3.5个百分点。
文件编号:2015-7-2脲甲醛缓释肥料脲甲醛又称脲醛肥料,1955年最先由BASF生产,是第一个商品化生产的缓释氮肥。
它由尿素与甲醛缩合而成,为白色,无味粉末或颗粒状。
典型的脲甲醛产品含N37%~40%。
一、肥料特点:1、缓释:所含营养元素按速效、中效、长效三级释放,满足整个植物生长期的氮素养分需求。
2、高效:迅速转为胶体并牢牢吸附到土壤颗粒,促进土壤团粒结构形成。
3、环保:养分向环境散失少,无残留,对环境友好。
4、安全:较低盐份指数,不会烧苗、伤根。
5、经济:较常规施肥可减少用量,节肥、节约劳动力,提高产量。
脲甲醛缓释氮肥的基本优点,在土壤中释放慢,可减少氮的挥发、淋失和固定;在集约化农业生产中,可以一次大量施用不致引起烧苗,即使在砂质土壤和多雨地区也不会造成氮素损失,保持有后效。
二、生产工艺根据尿素与甲醛的摩尔比不同,可以制成不同缩合度(释放期)的脲醛肥料。
脲甲醛是在控制pH值、温度、尿素与甲醛的比例和反应时间的条件下通过甲醛与过量尿素反应而制得。
产品是由分子量不等的单羟甲基脲、二羟甲基脲、甲叉尿素等的二聚物和低聚体组成的混合物。
在这些混合物中加酸则产生缩合链较长、水溶性较低的低聚体,链越长氮的释放就越慢。
尿素与甲醛反应可生成不同链长的缩合物分布,其通式为NH2CO(NHCH2NHCO)n NH2,式中n在1~8之间。
尿素(U)/甲醛(F)摩尔比和反应条件(如PH、温度和时间)是决定缩合物分布的重要因素。
一般较高的U/F比生成短链的缩合物分布,而较低的U/F比例生成分子量较高的缩合物分布。
因此严格控制U/F摩尔比可获得最佳的甲叉脲缩合物分布。
脲甲醛肥料(UF)是尿素与甲醛的反应物,随尿素与甲醛的摩尔比[n(U)/n(F)]不同,可以制得缩合度不同的脲甲醛肥料。
以UH表示尿素,U代表NH2CONH-, U'表示NHCONH- 当n(U)/n(F)>1时,尿素与甲醛反应可以生成多种化合物:序号反应物名称化学式总氮含量1 一羟甲基脲U-CH2OH 31.11%2 亚甲基二脲(MDU) U-CH2-U 42.41%3 二亚甲基三脲(DMTU) U-CH2-U-CH2-U 41.17%4 三亚甲基四脲(TMTU) U-(CH2-U')2-CH2-U 40.57%5 四亚甲基五脲(TMPU) U-(CH2-U')3-CH2-U 40.22%缩合度越高,分子链越长,在水中的溶解度越小,缓释期越长。
一羟甲基脲U-CH2OH 是水溶性脲甲醛化合物,冷水中可溶性氮。
若以1g样品溶于250ml,(25+-2)℃下的冷水中测得可溶性氮,并以CWS表示,则未反应的尿素,一羟甲基脲,MDU,及部分DMTU中的氮,在冷水中可溶,它代表速效氮或几周内有效氮的含量。
三亚甲基四脲(TMTU)认为是最有用的组分与四亚甲基五脲(TMPU)中的氮构成冷水中不溶的氮(CWIN)。
它代表释放期可达几个月的缓释氮。
TMTU TMPU是中链脲甲醛,可被土壤中微生物降解,逐渐变成水溶性氮。
美国法定肥料术语及定义给出了多种脲甲醛肥料的定义。
*N-25脲甲醛类产品(微溶性)是尿素与甲醛的反应物。
w(N)不少于35%,大部分是不溶性的氮为缓释有效形态,它的总氮中应有一定量脲甲醛氮(例如20%脲甲醛N)。
水不溶性氮(AOAC国际方法945.01测定)应不少于总氮的60%。
水不溶性氮的活性指数应该是:用AOAC脲甲醛产品国际方法(955.05)测定不小于40%;用AOAC碱性高锰酸盐国际方法(920.07)测定不小于50%或AOAC中性高锰酸盐国际方法(920.06)测定,不小于80%。
*N-28脲甲醛类产品(水溶性)是尿素与甲醛的反应物。
W(N)不少于30%,大部分是水溶性的,也存在少量缓释有效氮,反应产物含有不少于55%的未反应尿素,其它的尿素应是缓释甲基尿素MDU和DMTU。
*N-29亚甲基二脲(MDU)。
是由1分子甲醛与2分子尿素反应生成的水溶性缩合物。
W(N)不小于42%,是缓释有效氮的来源。
*N-30二甲基三脲(DMTU)是2分子甲醛与3分子尿素反应生成的水溶性缩合物。
W(N)不小于41%,是缓释有效氮的来源。
尿素—甲醛系缓释氮肥通常有两种生产方法;即稀溶液法和浓溶液法。
在稀溶液法中产品从脲甲醛溶液中沉淀出来,然后进行过滤,母液循环至下一工序。
该技术可制得粒度均匀的产品,并可进行严格的的工艺控制。
在浓溶液法中,甲醛与尿素浓溶液反应,在添加酸作为催化剂后,固化成脲甲醛产品。
如采用管式反应器将酸与尿素/甲醛溶液混合可进行连续化操作。
在稀溶液法中为了获得过滤性能好的固体,尿素与甲醛的摩尔比最大可达1:4。
在浓溶液法中则可采用较高的U/F摩尔比(可达3),只是水溶性的低分子量甲叉脲的数量将会增加。
由于浓溶液法的操作费用较少,产品中尿素含量,即N含量较高,因此其产品成本要低于稀溶液法。
在日本脲醛缩合物可作为复混肥料的一种组分加入造粒机;也可将甲醛溶液加到尿素溶液中进行反应生成甲叉脲的悬浮液,在加到造粒机与其它固体物料一起制成复混肥料,其中一部分氮是缓释的,同时也改善了产品的物理性质。
(产品中可能有游离的甲醛、氯化钠、盐酸等副产品。
)三、土壤中释放机理:脲醛肥料施入土地后,快速融化为胶体被土壤紧密吸附融合,从而保证养分长期毫不流失。
尿素短期内在微生物分解下即可转化为作物直接吸收的无机氮,快速的释放养分,形成脲醛肥料中的速效成分(10到40天);1亚甲基2尿素必须在微生物的一段时间内分解下,转化为作物可直接吸收的无机氮,因此形成了脲醛肥料中的中效成分(40到80天);2亚甲基3尿素必须经过微生物的长期、多次分解才能转化为作物可吸收的无机氮,于是就形成了脲醛肥料中的长效成分(80到120天)。
脲甲醛施入土壤后,有一部分化学分解作用,但主要是依靠微生物分解释放,不易淋溶损失。
可分解为甲醛和尿素,尿素再水解为二氧化碳和氨供植物吸收利用,而甲醛则留在土壤中,在它未挥发或分解之前,对作物和微生物均有副作用。
四、脲甲醛溶解度脲甲醛成份尿素(Urea)亚甲基二脲(甲叉二脲)(MDU)二亚甲基三脲(二甲叉三脲)(DMTU)三亚甲基四脲(TMTU)100克水中溶解度108克 2.18克0.14克0.018克(20℃)释放期10-40天40-80天80-120天120-360天对脲甲醛几组分的溶解度进一步相互比较,其中以3-甲基4-尿素的释放速度为脲醛缩合物中最适宜的组分。
因为,过于短的链段分解太迅速,而较其再长的链段又对分解有高抗性。
但是,在工业上要生产纯净的3-甲基4-尿素是非常困难的。
脲醛缩合物肥料不仅包含较短的链也包含较长的链,随着聚合物链段的加长肥料的溶解度降低,与此相应的是缓释期就越长。
五、脲甲醛肥料中氮素缓释性能及其表征评价脲甲醛肥料的质量要测试以下6项参数:序号参数说明1 总氮(TN)含量,% 代表总氮含量。
2 尿素氮(UN)含量,% 40℃水中溶解的尿素态氮含量。
为速效氮3 冷水不溶性氮(CWIN)含量,% 25℃水中不溶解的缓释氮含量100℃水中不溶解的缓释氮含量,其释放期很长,甚4热水不溶性氮(HWIN)含量,%至可达数年。
5 缓释有效氮的质量分数,% 即为(冷水不溶性氮-热水不溶性氮)6 活性系数(AI)一般要大于40%,标准是50%~70%在几项参数中,冷水溶性氮和残留尿素氮是速效性氮;热水可溶性氮是缓释性氮;热水不溶性氮是缩合度更高的脲甲醛,其释放期很长,甚至可达数年。
脲甲醛肥料的释放特性是以“氮素活度指数”来表示的。
该指数所表达的直接含义是指肥料中溶于热水的氮对不溶于冷水氮的百分率。
其计算式:氮素活度指数=(冷水不溶性氮-热水不溶性氮)×100%/冷水不溶性氮六、脲甲醛产品包装标识规定根据国家已发布的相应标准规定,脲甲醛肥料产品应在包装袋上标明总氮含量、尿素氮含量、冷水不溶性氮含量、热水不溶性氮含量,如产品为吨包装时,只需标明脲醛种类、总氮含量、尿素氮含量、冷水不溶性氮含量、热水不溶性氮含量、净含量、生产企业名称、地址。
七、脲甲醛肥料的肥料类型常见脲甲醛肥料的品种有脲甲醛缓释氮肥、脲甲醛缓释复混肥料、部分脲醛缓释掺混肥料等,既有颗粒状也有粉块状,还可配制液体肥供施用。
由于其良好的物理性,可制成产品,加工配置成掺混肥、团粒肥。
脲甲醛复合肥是尿素与甲醛在高温下反应生成1亚甲基2尿素和2亚甲基尿素两种胶体,再与磷酸一铵以及钾肥合成造粒,形成的复合肥料,属于肥料中高端产品,高效长效集合缓释和控释于一体,主要在玉米蔬菜等经济作物上。
国内领先品牌:住商、恒优。
脲甲醛复合肥生产方式1、内置脲甲醛复合肥就是说将粉状脲醛树脂加入到生产复合肥的原料中,生产出的复合肥也可以起到缓控释作用。
2、脲甲醛树脂包衣复合肥,就是将复合肥外面包一层脲醛树脂,而起到缓控释作用。
尿素—甲醛粒状产品可分为:脲甲醛(UF)、甲叉脲和甲叉二脲(MDU)/二甲叉三脲(DMTU)三种。
(1)脲甲醛(Ureaform):该产品早在上世纪50年代已开发成功。
根据美国植物养分稽察协会(AAPFCO)规定:产品中所含的冷水不溶性N至少为总N量的60%,而且其活性指数不低于40%。
脲甲醛大部分有较长链的尿素—甲醛缩合物组成,主要为四甲叉五脲(TMPU)和更长链的缩合物。
(2)甲叉脲(Methylene ureas,即亚甲基脲);该产品开发于上世纪60~70年代,其特征是具有短链的缩合物分布(主要是二甲叉三脲、三甲叉四脲和四甲叉五脲),冷水不溶性N在25%~60%之间。
(3)MDU/DMTU混合物:属最新的尿素—甲醛反应产品,在上世纪80年代开发成功。
产品中的氮至少有60%以冷水可溶的MDU和DMTU形态存在。
如以冷水不溶性N(CWIN)表示,一般低于25%。
八、应用范围在国外脲甲醛肥料的生产和施用历史已久,并不是新型肥料。
主要用于高尔夫草坪、蔬菜和园林等,在日本脲甲醛肥料用于水稻田。
九、使用方法脲甲醛缓释氮肥只适合作基肥施用,除了草坪和园林外,如果在水稻、小麦和棉花等大田作物施用时,由于脲甲醛中含冷水溶性氮较少,施在一年生作物上时,应该适当配有速效水溶性氮肥,肥效才好。
如不配速效氮肥,往往在作物前期会出现供氮不足的现象,而难以达到高产目标,还白白增加了施肥成本。
在有些情况下要酌情追施硫酸铵、尿素。
当然,任何情况下基肥也不能忽视磷钾肥的匹配,如单质过磷酸钙和氯化钾等。
十、执行标准:HG/T 4137-2010 脲醛缓释肥料十一、脲醛肥料的中国产能。