植物源油脂包膜控釋肥養(yǎng)分釋放動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性研究.pdf

1、為了探明植物源油脂包膜控釋肥的供肥性能，本文研究了不同肥效期、不同氮磷鉀比例核芯包膜控釋肥料在常溫、高溫下的養(yǎng)分釋放動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)特性，深入探討了包膜工藝穩(wěn)定性、包膜厚度、環(huán)境溫度、核芯肥料氮磷鉀比例等因素對(duì)控釋肥養(yǎng)分釋放特性的影響，以期揭示包膜控釋肥料養(yǎng)分釋放的機(jī)理和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)包膜控釋肥料的肥效期。主要的研究結(jié)果和結(jié)論如下：
　　1）包膜厚度110g/m2、催化劑用量分別為1.5‰、2‰、2.5‰的三種控釋肥CRFA、CRFB、C

2、RFC在25℃和40℃下養(yǎng)分釋放特征曲線均呈“S”型，包膜工藝一定下增加催化劑用量可改善肥料包膜完整性，常溫下（25℃）三種控釋肥料的肥效期為142d、133d、133d，高溫（40℃）時(shí)三者均為55d。三種肥料各批次包膜之間養(yǎng)分釋放模式在相同包膜工藝下趨于一致，25℃時(shí)CRFA、CRFB、CRFC各批次間養(yǎng)分釋放率的相關(guān)系數(shù)分別介于0.989～1.000、0.983～1.000、0.999～1.000，40℃時(shí)其相關(guān)系數(shù)更高。

3、　　2）25℃時(shí)高氮（HN）、高鉀（HK）、高磷鉀（HPK）三種養(yǎng)分比例不同包膜厚度的包膜控釋肥養(yǎng)分釋放特征曲線均呈“S”型；高溫（60℃～90℃）條件下，HN的幾乎全為拋物線型，HK包膜厚度達(dá)到110g/m2時(shí)為“S”型，其它包膜厚度下HK為拋物線型，HPK的均為“S”型。包膜厚度增加，肥料的包膜完整性得到改善、肥效期得到延長(zhǎng)，如25℃下包膜厚度由70g/m2增至110g/m2時(shí)，HN、HK、HPK的肥效期分別延長(zhǎng)100d、130d、

4、70d。包膜厚度相同時(shí)，常溫條件下核芯氮磷鉀比例對(duì)肥效期的影響無(wú)明顯規(guī)律，高溫條件下的肥效期核芯間均表現(xiàn)為HPK>HK>HN。
　　3）HN、HK、HPK的養(yǎng)分釋放速率隨時(shí)間變化曲線基本呈“兩峰一谷”模式，養(yǎng)分釋放符合典型的“擴(kuò)散機(jī)制”。常溫、包膜厚度較小時(shí)養(yǎng)分釋放速率第二峰值小于第一峰值，高溫時(shí)，第二峰值均顯著高于第一峰值。養(yǎng)分釋放平均速率隨溫度（25℃～90℃）變化的曲線，HN的表現(xiàn)為類“S”型增長(zhǎng)，而HK、HPK的則呈指數(shù)增

5、長(zhǎng)。
　　4）HN、HK、HPK養(yǎng)分釋放速率單位溫度增加量可分為高低溫區(qū)間（60℃/25℃、75℃/25℃、90℃/25℃）和高溫區(qū)間（75℃/60℃、90℃/60℃、90℃/75℃），兩區(qū)間的單位溫度（5℃為一個(gè)單位）養(yǎng)分釋放速率增加量均隨著包膜厚度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，如包膜厚度由70g/m2增至130g/m2時(shí)，HN60℃/25℃和90℃/75℃的單位溫度增加量分別降低了0.33％/5℃和4.61%/5℃。養(yǎng)分釋放速率單位溫度增量于

6、高溫區(qū)間90℃/75℃時(shí)，核芯間表現(xiàn)為HK>HN>HPK，其他兩溫度間的養(yǎng)分釋放單位溫度增加量核芯間均表現(xiàn)為HN>HK>HPK。
　　5）Richard方程最適于擬合HN、HK、HPK養(yǎng)分釋放動(dòng)力學(xué)特征，其次為一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、拋物線方程、Elovich方程。溫度、包膜厚度、核芯不影響Richard方程擬合養(yǎng)分釋放特性。Richard方程中最大累計(jì)釋放率N0在80%～100%之間，HPK的N0值最接近實(shí)測(cè)的最大累積釋放率；形狀參數(shù)d

7、>-1時(shí)，控釋肥養(yǎng)分釋放特征曲線為“S”型，當(dāng)d≤-1為拋物線型，包膜厚度增加d值隨之增加，溫度升高d值則降低，HPK養(yǎng)分釋放特征曲線較HK、HN更易呈“S”型；包膜厚度增加曲線拐點(diǎn)ti變大，溫度升高拐點(diǎn)減??；包膜厚度增加速率常數(shù)k值增加，溫度升高k值增大，常溫下核芯氮磷鉀比例對(duì) k值的影響無(wú)明顯規(guī)律，而高溫下的k值核芯間均表現(xiàn)出 HN>HK>HPK。Richard方程計(jì)算的肥效期與實(shí)測(cè)肥效期相差、相對(duì)相差最大變幅范圍分別為0.03d～

8、9.0d、0.30%～5.23%，計(jì)算的肥效期與實(shí)測(cè)的肥效期比較接近，Richard方程可較好地預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)植物源油脂包膜控釋肥料的養(yǎng)分釋放。
　　6）增加包膜厚度將降低包膜肥料對(duì)溫度的敏感程度，即Q值降低，如包膜厚度由70g/m2增至130g/m2時(shí)，全溫區(qū)間HN、HK、HPK的Q35（25℃下和60℃下肥料肥效期的比值）分別降低了2.6、2.3、0.8，高溫區(qū)間HN、HK、HPK的LQ15（60℃下和75℃下肥料肥效期的比值）分別

9、降低了0.3、0.6、0.5。相同包膜厚度下三核芯全溫區(qū)間Q35至Q65和高溫區(qū)間LQ15至Q30均呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)；高溫區(qū)間LQ15至HQ15HN核芯呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而HK、HPK核芯則呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。25℃至75℃范圍內(nèi)，HN養(yǎng)分釋放對(duì)溫度變化最為敏感，但當(dāng)膜材受到高溫嚴(yán)重破壞時(shí)HN對(duì)溫度的敏感性逐漸不如HK、HPK。
　　7）25℃～75℃范圍內(nèi)，三種核芯肥料控釋肥養(yǎng)分釋放活化能Ea隨著包膜厚度增加而增大，包膜厚度由70g/m2增

10、至110g/m2時(shí)，HN、HK、HPK控釋肥料活化能分別增加了17.16 KJ·mol-1、16.15 KJ·mol-1、19.42KJ·mol-1?；罨?Ea核芯間表現(xiàn)為HPK>HK>HN?；罨蹺a越大，肥料養(yǎng)分釋放所需能量越大其肥效期越長(zhǎng)。25～75℃范圍內(nèi)，控釋肥養(yǎng)分釋放過(guò)程中的吉布斯自由能變?chǔ)<0、焓變?chǔ)<0、熵變?chǔ)>0。包膜厚度增加時(shí)，ΔG、ΔH、ΔS均減少。ΔG、ΔH、ΔS各種核芯均呈現(xiàn)HN>HK>HPK。包膜控釋