氮素與抑制劑雙控釋尿素的制備及其對土壤供氮能力和小麥產(chǎn)量的影響

姚瑞琪，閆錦薇

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東，泰安 271000）

當(dāng)?shù)时粦?yīng)用到土壤之中后，除了被農(nóng)作物進(jìn)行吸收外，還會出現(xiàn)揮發(fā)以及淋溶的情況，氮元素呈現(xiàn)出不同的流失情況，這樣不但會導(dǎo)致肥料資源無法得到有效保障，還會對自然生態(tài)環(huán)境造成不利影響，不能滿足我國環(huán)境保護(hù)與節(jié)能政策嚴(yán)格落實的需求。因此，為了確保我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展能夠得到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，同時也是為了符合新時代背景下的綠色建設(shè)要求，需要利用較為先進(jìn)的科學(xué)手段來進(jìn)行氮肥利用率的提升，以此來確保糧食產(chǎn)量能夠滿足當(dāng)前社會需要，同時對我國社會發(fā)展而言也會帶來積極有效的影響。

1 氮素與抑制劑雙控釋尿素的制備背景

從材料領(lǐng)域上來看，樹脂有著極高的應(yīng)用前景，能夠滿足不同行業(yè)的包膜需求。李玉等發(fā)現(xiàn)，通過對硝化抑制劑的應(yīng)用，能夠?qū)δ蛩剡M(jìn)行有效地控制處理，避免其發(fā)生水解反應(yīng)，硝化效率也會得到有效控制，為了確保這一工作能夠順利開展，便要針對氮素與抑制劑雙控釋尿素

進(jìn)行制備工作，開展相應(yīng)的實驗研究，以此來強化有關(guān)尿素態(tài)氮在溶出與轉(zhuǎn)化方面的調(diào)控能力，對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展也會產(chǎn)生積極有效的作用。在實踐操作上，則需要選用熱固性環(huán)氧樹脂作為主要原料，并挑選合理的硝化抑制劑來進(jìn)行涂層包膜處理，使其成為尿素的涂層，而后利用環(huán)氧樹脂開展包膜處理，通過對新型緩控釋尿素的應(yīng)用來對膜內(nèi)溶出進(jìn)行控制作業(yè)，這樣能夠有效提高抑制劑的作用周期，滿足相應(yīng)的工作需求。在開展試驗時，則需要選用掃描電鏡手段，或者是利用靜水釋放來開展相應(yīng)的研究，通過雙控尿素本身所具備的結(jié)構(gòu)特性來對抑制劑的性能進(jìn)行深入分析，結(jié)合小麥田間試驗內(nèi)容來判斷氮素與抑制劑雙控釋尿素對土壤供氮能力和小麥產(chǎn)量所產(chǎn)生的影響，這樣不但能夠滿足國民在氮肥應(yīng)用方面的成本需求，在效果層面上也能夠?qū)崿F(xiàn)有效的保障，對于我國農(nóng)業(yè)建設(shè)與發(fā)展有著極為重要的作用。

2 氮素與抑制劑雙控釋尿素的制備

2.1 試驗材料與儀器

在肥料的選用上，為了滿足試驗的各方面需求，應(yīng)當(dāng)選用大顆粒尿素。在尺寸上要進(jìn)行粒徑數(shù)值的范圍控制，不滿足2.5-3.5mm 數(shù)值需求的尿素不能投入使用，以此來確保實驗質(zhì)量；在生化抑制劑的選擇方面需要考慮到噴灑處理，因而所選的抑制劑需要溶于水以及乙醇，在市場之中，脲酶抑制劑氫醌以及硝化抑制劑雙氰胺都能夠滿足這方面的需求，所能夠起到的效果相對良好，能夠避免在試驗過程中發(fā)生不同程度的問題；有關(guān)包膜材料的選擇過程中要根據(jù)當(dāng)前技術(shù)需求以及種植內(nèi)容進(jìn)行選擇，由于本文是對土壤的供氮能力以及小麥產(chǎn)量進(jìn)行分析，因而在進(jìn)行材料選擇的過程中，需要選用環(huán)氧樹脂固化劑以及雙酚A 型環(huán)氧樹脂，這兩種包膜材料在性能上要求相對較高，且效果比較明顯，能夠確保試驗內(nèi)容可以順利開展；對于試驗儀器的選擇而言，本文所選用的是滿足要求的BY-300型號圓盤包衣機(jī)，并準(zhǔn)備好質(zhì)量符合需求的恒溫水浴鍋，溫度監(jiān)控裝置以及噴霧設(shè)備。

2.2 氮素與抑制劑雙控釋尿素的制備工藝

在開展實驗時，先準(zhǔn)備好手動噴霧器，并將純氮進(jìn)行質(zhì)量的檢測，滿足0.8%要求后，便將其與DCD（4%含量）進(jìn)行融合處理，而后在另一邊對HQ以及DCD進(jìn)行通量管理，并進(jìn)行融合。

調(diào)配好符合要求的乙醇溶液，將乙基纖維素與之進(jìn)行粘結(jié)處理。將準(zhǔn)備好的兩種融合藥劑分別與其進(jìn)行混合，將水浴溫度控制在85℃，以此來對溶液進(jìn)行加熱處理，等到最后再將其放置到手動噴霧器之中。

將準(zhǔn)備好的BY-300型號圓盤包衣機(jī)拿出，并對其轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，確保工作狀態(tài)下包衣機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠滿足40r/min的需求。對大顆粒尿素進(jìn)行篩選，確保其顆粒質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，而后將其放置到圓盤包衣機(jī)之中，工作溫度進(jìn)行預(yù)熱化處理，使其滿足85℃的需求，啟動后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋光，時間控制在5min，并利用手動噴霧器將其內(nèi)部的混合溶劑進(jìn)行噴涂處理，使得尿素顆粒的外表面能夠被均勻調(diào)整。魏永富通過實驗證明，在溫度不變的情況下，等到尿素處于干燥狀態(tài)，便會獲得具有三種涂層特性的尿素肥核。

最后階段是對樹脂包膜尿素以及各種涂層進(jìn)行制作，在進(jìn)行實際操作的過程中，仍然要選用到包衣機(jī)，將準(zhǔn)備好的大顆粒尿素以及肥核進(jìn)行放置，轉(zhuǎn)速方面仍然要滿足40r/min的需求，不過，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱的過程中，溫度環(huán)境需要控制在75℃。之后，利用雙酚A 型環(huán)氧樹脂來進(jìn)行合理的數(shù)值對比，通常情況下，該樹脂與固化劑之間的質(zhì)量配比應(yīng)當(dāng)滿足10∶1的需求，并且在噴灑的過程中要均勻的覆蓋到肥料顆粒上，正常情況下，尿素和包膜材料之間所具備的質(zhì)量數(shù)值比例在100∶1，環(huán)境溫度不變的前提下，包膜工作至少需要5次，這樣才能夠確保后續(xù)的工作。通過一系列的操作，便會獲得樹脂包膜；DCD涂層；組合涂層（HQ+DCD）；HQ涂層共四種物質(zhì)。

根據(jù)所查閱資料可總結(jié)出：在進(jìn)行包膜緩控釋尿素的應(yīng)用過程中，要對不同材料在肥料中的整體占比數(shù)值進(jìn)行分析，結(jié)合實際情況進(jìn)行深入分析，其中膜材料本身的應(yīng)用質(zhì)量占比為整體的4.68%；CU 的氮含量數(shù)值占比為整體的42.00%；HQ 的含量占比為0.35%，有關(guān)CRU1的氮含量占比控制在39.10%；DCD的含量占比為1.68%，有關(guān)CPU2的氮含量占比控制在39.10%；HQ與DCD的含量占比分別為0.36%、1.62%，有關(guān)CPU3的氮含量占比控制在39.10%。

2.3 測定項目及方法

在進(jìn)行測定的過程中，要選擇符合要求的氮素與抑制劑雙控釋尿素，并對其開展微結(jié)構(gòu)分析工作，確認(rèn)無誤后將其放置到實驗臺上，確保顆粒處于與桌面處于平行狀態(tài)，而后將解剖刀呈現(xiàn)為垂直的狀態(tài)，直接切下，使得肥料顆粒從球形呈現(xiàn)為半球形。為了確保后續(xù)工作能夠順利開展，在進(jìn)行樣品管理的過程中，要將其放置到真空離子噴鍍裝置上，通過離子噴鍍技術(shù)來開展噴金處理，之后再利用掃描電鏡來開展表面的拍照工作，其中包括肥料的表層結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)。

在進(jìn)行氮素與抑制劑雙控釋尿素的測定過程中需要對氮素與抑制劑進(jìn)行控制，并完成緩釋速率的測定工作，以此來確保測定有關(guān)尿素的養(yǎng)分釋放質(zhì)量能夠得到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這一過程中需要結(jié)合實際情況對不同的抑制劑內(nèi)容進(jìn)行測定與分析，比如在面對氮元素時要選用凱氏定氮方法進(jìn)行檢測工作，在應(yīng)對HQ時需要選用堿氧化比色法來進(jìn)行測定操作，以聯(lián)二酮分光光度法來對DCD 的結(jié)果進(jìn)行呈現(xiàn)與分析。

對田間樣品進(jìn)行測定與分析的過程中要從不同周期進(jìn)行分析，正常情況下，有關(guān)小麥的生長周期大體可以分為四部分，苗期、節(jié)期、花期、成熟期，在12月時，便要對小麥開展苗期的數(shù)據(jù)采集與測定，等到4月時對其節(jié)期進(jìn)行詳細(xì)分析，5月份時進(jìn)行花期數(shù)據(jù)的收集，在此之后，還要對灌漿期進(jìn)行觀察，并獲取相應(yīng)的信息內(nèi)容，在6月成熟期完成這一部分的樣品收集工作后，便可以進(jìn)行同一戶的產(chǎn)量測定，并對其構(gòu)成因素進(jìn)行深層次的分析，以此來為后續(xù)工作奠定良好的理論基礎(chǔ)。

在對土壤樣品開展測定的過程中，利用流動分析儀來進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，以此來確保后續(xù)的離子測定工作能夠順利開展。通常情況下，選用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法來對土壤所具備的脲酶活性進(jìn)行測定與分析，以此來獲取24h中所產(chǎn)生的鈉離子與次氯酸離子的含量。

對小麥的產(chǎn)量進(jìn)行分析時，則要對其因素進(jìn)行深層次的測定與管理。通常情況下，當(dāng)小麥處于成熟期時，需要對其進(jìn)行區(qū)域性的規(guī)范化調(diào)整，長和寬相同，且面積規(guī)劃能夠滿足調(diào)查需求，通過相關(guān)設(shè)備來開展人工收割工作，并對小麥進(jìn)行脫粒處理，等到風(fēng)干結(jié)束后再開展重量檢測工作，通過測量裝置對籽粒內(nèi)部所具備的含水量進(jìn)行分析，以此來完成產(chǎn)量方面的換算。在這一過程中，要嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實際情況選用合理的計算方法，并選用隨機(jī)選取的方式開展調(diào)查內(nèi)容，這樣不但能夠有效提高測量質(zhì)量，同時還能夠確保最終所獲調(diào)查數(shù)據(jù)在精準(zhǔn)性與可靠性方面能夠得到有效保障。

3 施用氮素與抑制劑雙控釋尿素對小麥產(chǎn)量的影響

通過開展相關(guān)試驗?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)，對樹脂包膜尿素技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大程度上提高小麥的產(chǎn)量，相較于傳統(tǒng)的尿素處理工作，通過對硝化抑制劑來對尿素進(jìn)行緩釋處理，也能夠在一定程度上提高小麥作物的產(chǎn)量。由此可見，利用包膜尿素以及抑制劑的融合處理，能夠?qū)r(nóng)作物的生產(chǎn)產(chǎn)生積極有效的影響，在產(chǎn)量方面也能夠得到有效保障。在白楊等的相關(guān)研究成果中，通過對包膜融合抑制劑的方法，能夠?qū)τ衩椎漠a(chǎn)量進(jìn)行有效調(diào)控，同樣也可以應(yīng)用在小麥作物上，因為在進(jìn)行尿素管理的過程中，抑制劑會存在于尿素的表面結(jié)構(gòu)，并通過樹脂來完成包膜處理，這樣不但能夠有效提高尿素本身所具備的疏水性能，同時還能夠滿足氮素以及抑制劑的同步緩釋需求，從而來完成對尿素溶出工作以及轉(zhuǎn)化工作的多重控制作業(yè)。在試驗過程中能夠發(fā)現(xiàn)包膜與CRU3 的結(jié)合所起到的增產(chǎn)效果更為明顯，相較于其他抑制劑，CRU3 能夠有效提高對尿素溶出工作的控制水平，在轉(zhuǎn)化質(zhì)量上也能夠得到有效保障，這樣不但能夠有效降低氮素的浪費率，同時還能夠滿足我國社會在小麥增產(chǎn)方面的需求。對于小麥而言，想要提高其自身的產(chǎn)量，需要相關(guān)人員對單位面積穗數(shù)進(jìn)行管理，明確該因素所起到的重要作用，通過開展包膜與抑制劑的結(jié)合工作，能夠有效滿足小麥作物在生長過程中所需要的營養(yǎng)需求，滿足土壤內(nèi)的營養(yǎng)因素均衡分配的需求，同時在供應(yīng)氮素層面也能夠得到有效保障，這樣不但能夠滿足小麥的分化需求，同時也會使得穗粒數(shù)得到提升，以此來實現(xiàn)對小麥產(chǎn)量的有效提升。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對熱固性環(huán)氧樹脂和脲酶硝化抑制劑的應(yīng)用，能夠有效實現(xiàn)對包膜雙控式尿素的質(zhì)量管理，確保其表面成膜具有足夠的完整性，在結(jié)構(gòu)組成方面具有嚴(yán)密性，使得薄膜層能夠被抑制劑包裹在其中，方便后續(xù)對尿素以及抑制劑的釋放進(jìn)行調(diào)控作業(yè)。同時，為了確保尿素水解效率能夠得到有效控制，還要選用硝化抑制劑來進(jìn)行大顆粒的尿素處理，選用DCD 來對樹脂包膜開展控釋工作，使土壤內(nèi)營養(yǎng)在硝化作用的發(fā)生頻率方面能夠得到有效保障，相應(yīng)的淋溶損失也能夠得到有效管控。

通過開展相應(yīng)的制備與分析，能夠發(fā)現(xiàn)，通過對雙抑制劑涂層大顆粒尿素后包膜的應(yīng)用。能夠?qū)ν寥赖爻掷m(xù)供應(yīng)能力產(chǎn)生強化作用，并提高氮素的控制釋放的效果，對于小麥產(chǎn)量也能夠得到有效保障。因此，以尿素與HQ和DCD共包膜處理的雙控釋尿素效果最優(yōu)。