【摘 要】
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与普通肥料相比,缓释肥料具有高效、低农业污染、有效提高作物产量等优点,其中包膜缓释肥料作为现阶段发展迅速的缓释肥料,被广泛研究。包膜缓释肥料具有养分含量高,适用性广等优点,但是依然存在生产工艺复杂、生产成本高、养分释放难以控制等问题,这些问题很大程度上限制了包膜缓释肥料的推广使用。本研究针对以上问题,采用植物油为原料制备了新型的包膜缓释肥料,并对其膜材料合成机理、缓释肥料养分释放性能及施用效果进行
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与普通肥料相比,缓释肥料具有高效、低农业污染、有效提高作物产量等优点,其中包膜缓释肥料作为现阶段发展迅速的缓释肥料,被广泛研究。包膜缓释肥料具有养分含量高,适用性广等优点,但是依然存在生产工艺复杂、生产成本高、养分释放难以控制等问题,这些问题很大程度上限制了包膜缓释肥料的推广使用。本研究针对以上问题,采用植物油为原料制备了新型的包膜缓释肥料,并对其膜材料合成机理、缓释肥料养分释放性能及施用效果进行了系统研究。为缓释肥料的制备提供了一种简便有效的方法,对缓释肥料的开发具有一定的指导意义,其主要研究内容如下:（1）采用廉价的蓖麻油（CO）为原料,制备了一种用于尿素包膜的新型三维网状聚合物（IPN）。针对植物油基材料力学性能差的问题,实验采用硫（S）作为改性材料,在不使用溶剂的条件下,一锅法合成了新型蓖麻油基包膜材料。膜材料结构表征结果表明,经过硫化预聚反应,硫元素被成功加成至蓖麻油分子双键上,膜材料各项性能均有明显提升:膜材料交联密度最高提升约213.3%,抗溶胀能力最高提升约46.10%,膜材料强度最大提升约455.9%,包膜肥料的表面形貌性能明显改善。通过实验证实硫化改性有利于蓖麻油基包膜材料性能提升,S与二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）两种交联材料,表现出较强的互补关系,通过硫化预聚,然后利用PMDI固化,膜材料由线性聚合物向三维网状聚合物转变。（2）对包膜量约为5.0 wt%的包膜缓释肥料进行养分释放测试,其结果表明,S与PMDI均可显著影响包膜缓释肥料养分释放。经过硫化预聚,包膜缓释肥料养分释放周期明显延长,肥料养分释放由“破裂机制”向“扩散机制”转变。当硫磺添加量为4～12 g/200 ml CO时,包膜肥料养分释放周期最长可达210天,这可能是目前报道利用植物油基材料在同等包膜量下养分释放周期最长的缓释肥料。此外,我们还建立了缓释肥料养分释放模型,为研制适合不同植物生长需求的缓释肥料提供指导。植物盆栽试验表明,不同缓释肥对植物生长促进效果不同,根据需要选择合适的缓释肥料可最大化提升肥料的养分利用效率。（3）为进一步研究硫化改性对其他植物油基包膜材料性能的影响,开发更具普适性的缓释肥料制备方法。本研究分别采用玉米油、大豆油、棉籽油、菜籽油以及废炸油为原料,首先用脂交换反应引入羟基,然后进行硫化预聚和PMDI固化,成功制备了多种植物油基包膜缓释肥料。针对大豆油基包膜材料,采用红外/拉曼光谱对其结构进行了表征。通过扫描电镜及养分释放实验证实,经过硫改性的包膜肥料表面更为光滑,养分释放性能明显提升。同时盆栽实验也表明,相较于尿素对照组,施用缓释肥料的油菜产量明显提升。实验证明,采用硫化改性植物油基制备缓释肥,是一种效果显著、工艺简单、生产成本低、环境友好的新方法,具有较强推广应用的前景。
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