缓/控释肥料由于可以显著提高传统肥料的利用率、减少环境污染、提高作物产量和品质受到了研究人员的广泛关注。生产和施用缓/控释肥料已经成为目前化肥工业发展的主要趋势之一,也是发展绿色农业的必然要求。目前市场上为数不多的缓/控释肥料以脲甲醛缓/控释肥料为主,但是脲甲醛缓/控释肥料的养分释放周期长、无法实现养分控释。可降解高分子聚合物缓/控释肥料不仅可以调节养分的释放速率,而且在土壤中不造成二次污染。本学位论文着眼于开发高效、环保型缓/控释肥料,以聚乳酸(PLA)、淀粉及腐植酸等原料制备包膜材料,设计了新型分段式流化床包膜装置,并制备了聚乳酸包膜缓/控释肥料;测试计算了包膜材料的渗透系数,建立了基于温差分段模拟的Shaviv模型预测包膜缓/控释肥料田间释放性能;分别研究了聚乳酸包膜肥料在水中和土壤中的缓释行为,考察了聚乳酸包膜肥料的应用效果。具体内容如下:(1)制备了PLA、PLA/PS、PLA/HA复合薄膜,测定了288K、298K和308K温度和不同膜材料条件下尿素、磷酸二氢钠、氯化钾饱和溶液中水蒸气和氮磷钾养分的渗透系数,并讨论了包膜材料的厚度和成膜温度对水蒸气和养分渗透性能的影响。(2)通过Novezyme435催化的淀粉酯化反应,成功合成了葵酸酯淀粉、月桂酸酯淀粉和棕榈酸酯淀粉。添加PEG-400可以提高DES的取代度,最佳酯化温度为338K。与原始淀粉相比,改性后淀粉的溶解、糊化、再结晶和酯化程度较小。随着脂肪酸中碳链长度的增加,淀粉颗粒间的聚集率提高,结晶度降低;同时研究了淀粉的成膜性能。(3)设计了覆膜段与成膜段分开的流化包膜工艺及装置。覆膜段采用全封闭带气流循环的伍斯特流化床,在常温下操作;成膜段采用沸腾流化床,在高温下操作。覆膜段与成膜段间物料的输送采用气力输送方式,可以减少颗粒之间的接触几率与接触时间,从而减少包膜颗粒之间的粘连。提高了包膜材料的利用率和包膜的均匀性。(4)制备了聚乳酸包膜尿素颗粒,测定计算了氮养分和水蒸气的渗透系数。优化了Shaviv等数学模型模拟条件,研究建立了以温差为依据的分段数学模拟方法,能较好地预测包膜尿素氮养分累积释放性能。分段数学模拟预测结果与田间试验结果相比,平均绝对偏差为1.74,平均相对偏差为3.01%。采用Shaviv等提出的数学模型并分段模拟的方法可较好地预测包膜肥料养分释放特征。(5)根据前面研究成果,针对棉花选择了合理的包膜材料,制备了聚乳酸包膜缓/控释尿素,通过对聚乳酸包膜缓/控释尿素和普通尿素对比试验,研究了两种尿素对棉花产量、N素利用率和环境的影响结果表明聚乳酸包膜缓/控释尿素能有效提高氮素利用率,减少面源污染。