植物源油脂包膜控釋肥養(yǎng)分釋放動力學和熱力學特性研究.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)分釋放動力學、熱力學特性，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)分釋放的機理和預測預報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CRFA、CRFB、CRFC各批次間養(yǎng)分釋放率的相關系數(shù)分別介于0.989～1.000、0.983～1.000、0.999～1.000，40℃時其相關系數(shù)更高。

3、　　2）25℃時高氮（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包膜厚度達到110g/m2時為“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，如25℃下包膜厚度由70g/m2增至110g/m2時，HN、HK、HPK的肥效期分別延長100d、130d、

4、70d。包膜厚度相同時，常溫條件下核芯氮磷鉀比例對肥效期的影響無明顯規(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“擴散機制”。常溫、包膜厚度較小時養(yǎng)分釋放速率第二峰值小于第一峰值，高溫時，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，而HK、HPK的則呈指數(shù)增

5、長。
　　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，如包膜厚度由70g/m2增至130g/m2時，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，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)分釋放動力學特征，其次為一級動力學方程、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方程中最大累計釋放率N0在80%～100%之間，HPK的N0值最接近實測的最大累積釋放率；形狀參數(shù)d

7、>-1時，控釋肥養(yǎng)分釋放特征曲線為“S”型，當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ti變大，溫度升高拐點減??；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 k值的影響無明顯規(guī)律，而高溫下的k值核芯間均表現(xiàn)出 HN>HK>HPK。Richard方程計算的肥效期與實測肥效期相差、相對相差最大變幅范圍分別為0.03d～

8、9.0d、0.30%～5.23%，計算的肥效期與實測的肥效期比較接近，Richard方程可較好地預測預報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，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；高溫區(qū)間LQ15至HQ15HN核芯呈現(xiàn)下降趨勢，而HK、HPK核芯則呈現(xiàn)上升趨勢。25℃至75℃范圍內(nèi)，HN養(yǎng)分釋放對溫度變化最為敏感，但當膜材受到高溫嚴重破壞時HN對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，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。25～75℃范圍內(nèi)，控釋肥養(yǎng)分釋放過程中的吉布斯自由能變ΔG<0、焓變ΔH<0、熵變ΔS>0。包膜厚度增加時，ΔG、ΔH、ΔS均減少。ΔG、ΔH、ΔS各種核芯均呈現(xiàn)HN>HK>HPK。包膜控釋