肥料在目前的农业生产之中占有非常重要的地位,然而,如今化肥的施用存在利用率低,施用不合理造成的环境污染等问题,因此,如何减轻环境污染、提高肥料利用率、发展可持续农业是研究者们共同关注的热点问题,而解决该问题的有效途径之一是研制缓控释肥。纤维素是地球上蕴藏最丰富的天然聚合物,由于其具有来源广泛、价廉、无毒和生物相容性好且可再生等优点,故以纤维素为基材制备缓控释肥的包膜材料具有广阔的应用前景。本论文以纤维素为基材,与单体丙烯酸、丙烯酰胺通过接枝共聚的方法合成高吸水树脂,在合成过程中加入了一定量的改性膨润土,用于提高该树脂的凝胶强度以及吸附性。并且对该树脂进行了一系列的性能表征,如吸水性、保水性、凝胶强度、降解性、对pH的缓冲作用以及对生化抑制剂的吸附作用。为了提高肥料的使用效率以及减少对环境的负面影响,本课题以加入聚乙烯吡咯烷酮的乙基纤维素为内膜,以吸附生化抑制剂的高吸水树脂为外膜,制备了一种具有抗硝化功能的保水型纤维素基双层缓控释肥,并研究了该肥料的缓释效果和对硝化酶的抑制效果。具体研究和结论如下:(1)首先对原材料纤维素、天然膨润土分别进行了酸化改性和CTAB改性,并对产品进行了红外、X射线衍射、扫描电镜表征。结果表明酸化改性后的纤维素更易于发生接枝反应,膨润土经过CTAB改性后使得层间距有所增大。采用水溶液聚合法将上述处理好的纤维素、丙烯酸和丙烯酰胺接枝共聚形成纤维素-g-聚(丙稀酸-co-丙烯酰胺),同时将纤维素-g-聚(丙稀酸-co-丙烯酰胺)与改性膨润土进行湿法混合制得高吸水树脂,并对其结构及其性质进行表征。红外光谱和核磁共振碳谱的表征结果证明了丙烯酸和丙烯酰胺成功地接枝到纤维素上,热重表征结果表明纤维素经过预处理后,由于削弱了氢键的作用,耐热性降低,而高吸水树脂与纤维素相比,耐热性能显著提高;扫描电镜表征结果则说明高吸水树脂的三维网状结构,以及表面的凹凸和沟壑,使其具有良好的吸水性。并以吸水倍率为指标,对工艺及配方进行了优化。最终得到最优的吸水倍率为486g/g。(2)采用以吸水倍率为指标最优实验方案所制备的高吸水树脂作为实验测试的材料,对高吸水树脂的性能进行探究。通过测定树脂的重复吸水能力,发现树脂的吸水倍率随着脱吸水次数的增加逐渐下降,第五次脱吸水后的吸水率还能保持最初吸水率的86%;通过测试树脂对土壤的保水率,结果表明,树脂可有效提高土壤的保水率;通过测试树脂的凝胶强度,发现添加改性膨润土可以有效地提高树脂的凝胶强度;通过测试高吸水树脂的降解性,结果表明,高吸水树脂的降解损失率随着时间快速增加,在第50天降解损失率达到77.2%,表明其具有较好的降解性;通过测试树脂对不同pH的水溶液的缓冲作用,发现树脂可以使酸性溶液的pH增大,使碱性溶液的pH减小。通过研究高吸水树脂对生化抑制剂双氰胺和硫脲的吸附作用,发现树脂吸附双氰胺的动力学过程符合准二级动力学方程,热力学过程既符合Langmuir模型也符合Freundlich模型。树脂吸附硫脲的动力学过程既符合准一级动力学模型,也符合准二级动力学方程拟合,热力学过程符合Langmuir方程。(3)用乙基纤维素作为膜材料,通过添加聚乙烯吡咯烷酮作为致孔剂,对该膜进行了扫描电镜、接触角表征。结果表明聚乙烯吡咯烷酮具有较好的致孔性,该膜具有较强的疏水性。将该膜作为尿素颗粒的内膜,吸附生化抑制剂的高吸水树脂作为肥料的外膜对肥料颗粒进行包裹,制成纤维素基双层多功能型缓控释肥,采用水中溶出率法研究了 PVP含量、包膜比率、内外膜材比、温度对养分释放的影响。采用土壤培养法研究了该缓控释肥在土壤中的释放,也探究了该生化抑制剂对氮硝化的抑制作用。结果表明,成功制备了一种具有保水性、抗硝化性、且可调控释放速率的多功能肥。