肥料是农业生产中最重要的生产资料之一,随着经济的不断发展,缓/控释肥料以其施用方便,肥效期长等优点,倍受国内外专家学者重视。本文一改大多数缓释肥料研究的包膜工艺,以农业生产废弃物玉米的变质陈粮为原料,将其与尿素按4:6比例混合,采用挤压膨化技术工艺制备新型缓释肥料,并对其缓释性能、结构、缓释机理等进行了探讨。该缓释肥料制备工艺简单、价格低廉、生物降解性能好,不造成二次污染,为生产可供大田作物施用的缓/控释肥料奠定了基础。主要研究结果如下:1)研究挤压膨化技术工艺过程及其工艺参数发现,模孔结构显著影响肥料膨化效果。分别采用相同条件下2-6 mm模孔半径的模头制备膨化肥料,以糊化度表征物料膨化性能,结果显示:随着模孔半径变大,肥料糊化度从95 %降至70 %,膨化效果显著下降。2)自制淋溶柱,相同条件下,253 h内对普通尿素与缓释尿素9次淋溶,绘制养分释放率与时间作用曲线,结果显示:经过46 h淋溶,普通尿素养分释放率达到90 %以上,此时缓释氮肥仅有约1/3养分溶出;70 h尿素养分完全释放,缓释尿素养分释放延长至253 h;达到92 %相同的养分溶出率时,尿素用时46 h,缓释氮肥需要229 h,与普通尿素相比延长了近5倍。3)采用扫描电镜对其膨化结构及其降解结构观察发现,物料膨化后形成均匀的三维多孔网架结构;经一段时间拟自然条件培养,电镜下可观察到颗粒降解后结构变化。4)基于包膜肥料缓释机理,建立了膨化缓释肥料养分释放机理。膨化缓释肥料养分释放分为两个阶段,第一阶段由于多孔网架结构限制水分进入及其养分释放实现缓释,第二阶段膨化的三维网架结构将尿素包裹束缚其中,进一步达到后期的缓释效果。5)建立了缓释尿素养分释放动力学模型。基于费克第一定律的扩散理论,进行了部分假设,将养分释放过程分两个阶段建立养分释放动力学模型。与普通尿素相比,膨化的多孔三维网架结构有明显的缓释作用。相比于大多数包膜工艺,挤压膨化技术简单、工艺参数易控;膨化原料采用工农业废料,有利于循环经济,且可自然条件下被环境微生物降解,不造成二次污染,是有利于可持续发展的经济环保型缓释肥料。肥料结构及其制备工艺参数的初步研究,为进一步研究适用于不同作物生长养分需求的系列膨化缓释肥料提供了数据支持;膨化缓释理论与养分释放动力模型建立,对系列膨化缓释肥料的研究有指导性意义。