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化学肥料的利用率低下和对环境的污染问题已为世界所重视。采用包膜技术制备缓/控释尿素(Slowed/Controlled Release Urea)是提高尿素及各种化肥的肥效利用率最有效的增效手段之一。寻求可行性包膜材料制备缓释肥主要考虑其兼有一般化肥的速效、保肥、无二次污染以及减少肥份流失,制备工艺简单,价格便宜等效果。本论文以普通尿素为基质,阴离子高分子聚合物 γ-聚谷氨酸(γ-PGA)、烯丙基硫脲(Allyl thiourea)改性淀粉、烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖(KGM)的主要缓释剂,采用室内模拟评价试验和室外作物栽培试验对研制的天然高分子聚合物包膜尿素的缓释效果、肥分释放机理、作物对养分的吸收利用等方面进行了较系统性研究。主要研究结果如下：
(1) 以普通尿素为基质,阴离子高分子聚合物 γ-聚谷氨酸(γ-PGA)为缓释添加剂,采用整体法制备了3类不同类型的缓释尿素,即阻溶剂型缓释尿素(PCU/PC)、抑制剂型缓释尿素(CPU/EI)、阻溶剂、抑制剂混合型缓释尿素(PCU/PC/EI)；利用水培和土柱淋溶试验测定并优化了三类缓释尿素各组分最佳配量的缓释效果。结果表明：PCU/PC-2,CPU/EI-8和PCU/PC/EI-2养分累积溶出较缓慢,符合国际缓释肥评价标准,其淋溶曲线分别呈倒“L”、“M”、“S”型。将三类缓释尿素应用于西红柿栽培并检测土壤氮含量变化,结果表明,γ-PGA缓释尿素有利于促进西红柿生长期叶绿素的合成；生长期间γ-PGA缓释尿素土壤铵态氮均高于尿素处理,0~60cm土层土壤硝态氮含量低于尿素含量近50%,有效提高了肥料的利用率。
(2) 在 pH 为 9 的弱碱性条件下,以 Fe2+/H2O2为引发剂,十二烷基苯磺酸钠(Sodium dodecyl-benzenesulfonate)为交联剂,烯丙基硫脲(Allyl thiourea)为接枝单体,制备淀粉-烯丙基硫脲接枝共聚物,检验并分析不同接枝率对共聚物的吸水性、耐盐性的影响。结果表明：当接枝率为55%时,包膜缓释材料的吸水率及吸盐率达到最大。将其应用于包膜尿素,在不同温度及不同含水量下,缓释肥肥分累积溶出率表现为65℃>40℃>25℃,60%>30%>10%。为期120天的土柱淋溶实验结果表明氮素累计溶出率的曲线呈先缓慢增大,后迅速增大,再缓慢增大的形态,具有典型的缓释肥溶出特征,有效提高包膜缓释肥肥分利用率。
(3) N2保护条件下,80℃,以魔芋葡甘聚糖(KGM)为基础性组剂,烯丙基硫脲为接枝单体,80%乙醇为溶剂,Fe2+/H2O2为引发剂,制备了魔芋-烯丙基硫脲接枝共聚物,检验并分析不同接枝率对共聚物的吸水性、保肥性的影响。在接枝率为35~45%时,通过SEM看出改性材料的成膜性明显优于魔芋,其中吸水量高达794g·g-1。应用该接枝共聚物包膜尿素,分析了土壤中不同含水量对肥分溶出率的影响,结果表明在土壤含水量为30%时,80天,肥分累积溶出率为80%。土柱淋溶实验结果表明该包膜缓释肥肥分溶出曲线呈典型的“L”形。将缓释尿素应用于白菜的栽培并针对养分缓释进行评价,发现白菜的叶绿素含量和土壤铵态氮含量显著高于施用尿素区。