本课题利用有机—无机(矿物)控释材料对氮肥、磷肥、钾肥和微肥进行改性,制取控释肥料。本研究课题属于土壤肥料学、粘土矿物学、农业平衡施肥原理与化工控释技术交叉结合的前沿课题。利用有机—无机(矿物)控释材料研制控释肥料不仅对农业的持续发展,而且对环境保和资源的高效利用等均具有重大战略意义,具有广阔的应用前景和推广开发价值。本文从有机和无机(矿物)材料的结构性能入手,利用现代谱学分析测试技术从化学作用和“键”的水平来研究和阐明其控释机理。为控释肥的制造、推广、普及提供科学依据。 本文得出如下主要结论: (1) 缓释氮肥方面: 应用改性后的粘土矿物处理碳酸氢铵和尿素,在实验室制取了一批缓释碳铵和缓释尿素。盆栽试验结果显示,缓释碳铵和缓释尿素比普通氮肥有较大幅度的增产。对缓释碳铵和缓释尿素的结构分析和谱学特征研究表明,改性后,碳铵或尿素的分子可以进行粘土矿物的层间域或通道中,与粘土矿物结构层表面形成强于氢键的弱共价键,这种弱共价键增加了碳铵的稳定性,从而使之具有控释性能,并提高氮素的利用率。 (2) 促释磷肥方面: 应用有机—无机(矿物)控释材料对磷矿粉进行化学改性,在实验室制取了一批促释磷肥。盆栽试验结果表明,促释磷肥比过磷酸钙对玉米幼苗增产达30%以上。运用现代谱学分析测试技术对改性磷肥的结构及其促释机理进行了研究,发现改性磷肥的结构发生较大的变化,其晶体结构中存在几种与过磷酸钙形态完全不同的有效磷,使促释磷肥抵抗土壤固磷的能力增强,这些不同形态有效磷的配合构成较好的“纵向平衡”,更好地适应作物的需要而提高磷肥的利用率。深入研究这些有效成分的性质、特点以及适当的制造条件,对于开发新型高效磷肥,提高磷肥的利用率具有重大的理论和实际意义。