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低分子量聚乳酸包膜尿素的研制与缓释性能评价

作　者: 吕静
导　师: 倪吾钟
学　校: 浙江大学
专　业: 植物营养学
关键词: 低分子量聚乳酸包膜尿素硝化抑制剂脲酶抑制剂氮素释放氨挥发氮利用效率
分类号: S145.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

化学氮肥作为农业重要的输入资料,对农业的可持续发展和粮食安全起着不可替代的作用。但是,作物对氮肥的当季利用率普遍较低,我国主要作物对氮肥的当季利用率约为30%-35%。化学氮肥施入农田后的损失途径主要有氨挥发、硝化-反硝化、淋溶和径流等,其中氨挥发损失可高达施氮量的40%-50%。化学氮肥施入农田后的大量损失不仅造成能源的巨大浪费、农业经济效益的降低,而且对环境带来前所未有的潜在危机和一系列的不良效应。选择适宜的材料,研制和应用包膜肥料,延缓氮肥养分的释放,减少氮素损失,提高氮肥利用率,对我国农业的可持续发展具有重要的现实意义。目前采用较多的高分子聚合物包膜材料易产生二次污染,且价格较贵,难以推广应用,研发绿色、廉价的材料包膜而成的缓／控释肥料时十分必要的。本文从聚乳酸良好的环境相容性出发,以低分子量聚乳酸作为主要包膜材料,采用流化喷涂法制备系列包膜尿素,通过扫描电镜观察包膜结构、采用土柱间歇淋溶的方法研究不同肥料施入土壤后氮素的释放、室内培养试验观测氨挥发、并通过盆栽试验得出提高氮素利用率的效应,得出以下结果：1.采用相对分子质量为5000和10000的聚乳酸单独包膜及石蜡封闭处理或在膜层添加硝化抑制剂DMPP(3,4-甲基吡唑磷酸盐)、脲酶抑制剂NBPT (N-丁基硫代磷酰三胺)等方法制备了PLAUⅠ, PLAUⅡ, PLAUⅢ, PLAUⅣ, PLUAⅤ, PLUAⅥ, PLUAⅦ7种不同的包膜尿素,为观察膜结构、评价缓释特性、减少氨挥发和提高氮素表观利用率等方面的研究奠定基础。2.扫描电镜观测结果表明,低分子量聚乳酸均能在肥料表面成膜。用电镜在放大1000倍的条件下观察到相对分子量为5000聚乳酸形成的包膜有小不一的空隙,相对分子量10000的聚乳酸形成的包膜空隙较少,孔径也较小,膜的结构更为致密,两种膜层经石蜡封闭后已观察不到明显的孔隙。低分子量聚乳酸包膜对养分释放能起到物理阻隔作用。3.等氮量条件下,土柱淋溶试验的第一次淋溶,PLAUⅠ、PLAUⅡ、PLAUⅢ、PLAUⅣ4低分子量聚乳酸包膜尿素处理的氮素溶出率依次为19.2%、15.1%、17.1%、14.0%,显著低于普通尿素处理(27.3%)。PLAUⅠ、PLAUⅡ、PLAUⅢ、PLAUⅣ4个处理氮素累积释放量比普通尿素处理分别降低了12.7%、19.5%、17.5%、19.7%。PLAUⅠ、PLAUⅡ、PLAUⅢ、PLAUⅣ4个处理的累积氨挥发量显著地小于普通尿素处理,分别减少了45.8%、53.7%、58.5%、63.2%,说明聚乳酸包膜尿素能有效地减少尿素施入土壤后的氨挥发损失。4.土柱淋溶试验还表明,UREA+N(普通尿素配施NBPT处理)、UREA+D+N(普通尿素配施DMPP和NBPT处理)、PLUAⅤ、PLUAⅥ、PLUAⅦ5个处理氮素累积释放量显著小于普通尿素处理,分别减少了11.8%、19.9%、18.0%、19.2%、19.5%,UREA+D(普通尿素配施DMPP处理)处理与UREA处理间没有显著差异。在氨挥发试验中,UREA+N、UREA+D+N、PLUAV、PLUAⅥ、PLUAⅦ5处理的氨累积挥发量显著低于普通尿素处理。5.盆栽试验结果表明,与不施肥处理相比,施肥处理黑麦草长势良好,且两次刈割的地上部干重,以及地上部的氮含量均显著高于不施肥处理。在尿素中添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂或对尿素进行包膜的处理,其地上部生物量显著高于普通施肥处理。同时还可看出,UREA+D、UREA+N、UREA+N+D、PLAUⅠ、PLAUⅡ、PLAUⅢ、PLAUⅣ, PLAUⅤ、PLAUVⅠ、PLAUVⅦ10个处理的氮、磷、钾吸收量和表观利用率均显著高于普通施肥UREA处理,这说明在尿素中配施脲酶抑制剂、硝化抑制剂,或对尿素进行包膜处理不仅可以提高氮的表观利用率,同时还提高了磷、钾的表观利用率。

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致谢 6-9摘要 9-11ABSTRACT 11-131 绪论 13-25 1.1 目的和意义 13-16 1.1.1 我国化肥的施用状况及存在问题 13-16 1.1.2 化肥问题的解决途径 16 1.1.3 研究的目的和意义 16 1.2 国内外缓/控释肥的发展状况及存在问题 16-25 1.2.1 国内外缓/控释肥的类型和现状 17-23 1.2.2 缓释/控释肥料养分释放特征评价方法 23-24 1.2.3 缓/控释肥存在的问题与发展方向 24-252 低分子量聚乳酸包膜尿素的研制及膜结构的观测 25-30 2.1 低分子量聚乳酸包膜尿素的研制 25-26 2.1.1 低分子量聚乳酸包膜大颗粒尿素的材料与设备 25-26 2.1.2 试验设计 26 2.1.3 不同包膜配方处理包膜尿素的制备 26 2.2 包膜形貌的扫描电镜观察 26-30 2.2.1 试验方法 26-27 2.2.2 结果与分析 27-28 2.2.3 讨论 28-29 2.2.4 小结 29-303 低分子量聚乳酸包膜尿素的缓释特性及其减少氨挥发的作用 30-39 3.1 材料与方法 30-32 3.1.1 试验材料 30 3.1.2 试验方法 30-32 3.2 结果与分析 32-37 3.2.1 不同肥料的氮素释放 32-36 3.2.2 不同包膜肥料对氨挥发的影响 36-37 3.3 讨论 37-38 3.4 小结 38-394 复合膜包膜尿素的缓释特性及其减少氨挥发的作用 39-47 4.1 材料与方法 39-40 4.1.1 试验材料 39-40 4.1.2 试验方法 40 4.2 结果与分析 40-45 4.2.1 不同肥料的氮素释放 40-43 4.2.2 不同肥料对氨挥发的影响 43-45 4.3 讨论 45-46 4.4 小结 46-475 不同种类肥料对黑麦草生长及养分利用的影响 47-58 5.1 材料与方法 47-49 5.1.1 供试材料 47-48 5.1.2 试验设计 48 5.1.3 测定项目与分析方法 48-49 5.1.4 数据统计分祈 49 5.2 结果与分析 49-56 5.2.1 不同施肥处理对黑麦草生长的影响 49-52 5.2.2 不同施肥处理对黑麦草地上部氮吸收和表观养分利用率的影响 52-54 5.2.3 不同施肥处理对黑麦草地上部磷吸收和表观养分利用率的影响 54-55 5.2.4 不同施肥处理对黑麦草地上部钾吸收和表观养分利用率的影响 55-56 5.3 讨论 56-57 5.4 小结 57-586 全文总结 58-60参考文献 60-67彩图页 67-71

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