化肥对于我国粮食的丰收增产起到了40%以上的作用，但是我国的肥料利用率平均仅约为30%，远低于国际水平。

粮食增产及农业绿色发展的需求与传统化肥的矛盾，需要新型化肥产品来解决。

通过研发新型缓控释肥相关技术和产品，解决化肥发展过程中遇到的问题，将会是肥料研发重点之一。

什么是新型缓控释肥？

传统的缓控释肥主要是通过降低养分释放速度实现化肥养分的长效供应。

新型缓控释肥首先可以实现肥料的养分释放速率与作物养分吸收同步，通过新型包膜材料或者纳米技术，实现养分释放速度的可控性；其次，通过添加信号物质，实现植物和化肥的互动，缓控释肥可以识别植物释放的养分需求信号，从而实现养分供应。

所以，新型缓控释肥应该是将化肥制造和植物营养有机结合，将植物养分需求规律作为主导因素，采用新型的技术手段实现养分的按需供给，从而提高肥料利用率和施用效果的新型肥料。

新型缓控释肥有哪些？

目前产业化应用较多的缓控释肥包括脲醛类缓释肥、硫包膜肥和聚合物包膜肥等。

近些年随着技术的进步，越来越多的新型材料和技术被用于缓控增效肥产品。

1  新型包膜缓控增效肥

包膜缓控释肥是以颗粒化肥为核心，利用各种包膜材料，采用物理或者化学的方法给肥料打造一个微囊，延长肥料养分释放时间。

（1）新型无机包膜材料

无机包膜材料是研究历史最长，也是目前应用较为广泛的包膜材料，以美国的包硫尿素为代表。

目前，硫包衣在缓控释肥中仍占据重要地位，它为作物缓慢释放养分含量的同时，可以补充硫元素，还可以起到杀菌等作用。但是硫包衣可能会在土壤中转化成硫酸，造成土壤酸化。如果在水田使用，还可能在厌氧环境中转化成硫化氢等有害物质。

可以作为新型包膜材料的物质，应用最多的是孔隙度大和表面活性高的天然物质，如硅藻土、沸石、竹炭和高分子聚合物、高表面活性矿物膨润土、松香、羧甲基纤维素钠等物质都曾被用于新型包膜材料。

“肥包肥”是一种新型的包膜形式，是由郑州大学许秀成教授首先开发研究的，通过这种方式可以有效地减缓氨的挥发，增加碳铵肥料的利用率。钙镁磷肥、酸化磷矿和金属磷酸铵钾盐都被成功作为包膜材料，并应用于生产。

（2）新型有机包膜材料

采用有机物作为包膜材料，可以较好地控制膜层，目前有机包膜材料主要可以分为天然和人工合成两大类。

可以作为有机包膜材料的天然物质包括：瓜尔胶、木质素、阿拉伯胶、壳聚糖、腐植酸、明胶、植物油、海藻酸钠、天然橡胶、纤维素和淀粉等，具有来源广、稳定、无毒、成膜性好等优点，但是也存在容易被生物降解，影响控释效果的问题，一般需要改性后再使用。

合成有机包膜材料又分为半合成和合成两大类：

半合成是指各种天然聚合物经过石化反应产品结合等措施，改性后形成的一类聚合物，以纤维素的衍生物为主，具有黏度大、成膜性良好和易水解的优点。

合成有机包膜材料包括：三聚酞胺、环氧聚酷、聚苯乙烯、聚乙烯、有机硅聚合物、尿醛树脂、聚酞胺、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、合成橡胶等。合成有机包膜材料薄而均匀，韧性好，适用于机械化施肥，同时可以实现养分释放的可控性。但是，也存在包膜材料在土壤中降解缓慢，价格偏高等问题。

（3）可降解新型包膜材料

包膜肥料在养分释放完以后，包膜材料如果残留在土壤中，不容易降解，日积月累，将会对农业环境、土壤造成严重的影响，因此可降解新型包膜材料逐渐成为研究热点。

天然可降解的材料有很多，包括淀粉、纤维素、木质素、甲壳素、壳聚糖、糖聚合物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、藻朊酸盐等。

由于淀粉等这些天然物质分子中大多含有羟基及其他极性基团，容易形成氢键，造成难溶，耐水性、柔韧性差等问题；所以，利用这些天然可降解的材料与不可降解的包膜材料进行合成改性，可达到良好的降解效果。

2 纳米缓控增效肥

在2002年，由中国农业科学院土壤肥料研究所张夫道研究员首先提出了纳米肥料概念，并提出了纳米肥料的制备工艺。

根据肥料结构和效应，将纳米肥料主要分为4大类。

（1）纳米结构肥料

纳米结构肥料是指采用纳米技术将普通的氮肥和磷肥制备成纳米级肥料，或者是将土壤中难溶解的磷矿石等天然营养矿石，采用高能球磨或液相沉淀法技术做成纳米结构肥料。

纳米结构的尺寸在50～80 nm，肥料复合组分和养分均达到纳米级标准。

纳米肥料的小尺寸效应，使其具有带磁效应，促进养分被作物吸收；纳米肥料的表面效应，增大肥料的表面能，也可以提高肥料的施用效果。

（2）纳米胶结包膜肥料

纳米胶结包膜肥料是指使用腐植酸、纳米高岭土、纳米蒙脱土、纳米沸石、纳米风化煤、高分子树脂、淀粉等纳米材料，制备胶结包膜，将颗粒肥包裹。

促进养分的吸收利用的同时纳米胶结包膜剂具有较高的胶体稳定性和优异的吸附性能，可以促进作物持续吸收养分；纳米材料独特的物理化学特性，还可以有效刺激植物，促进作物代谢，改善其生长环境，可以有效解决普通缓控释肥养分释放速度过快，不能与作物养分吸收利用规律一致,肥料容易固定、挥发，包膜材料难降解等问题。

（3）纳米碳增效肥料

纳米碳为低燃点和绝缘的改性碳，为多孔圆球形结构，特性与石墨相近，拥有大表面积，有快速吸水功能，遇水后变成超导体，可以有效提高土壤中无机营养元素的迁移速率，提高肥料利用效率，达到增产、节肥的目的。

（4）纳米生物复合肥料

纳米生物复合肥料是指以植物营养学、植物学和生物学为理论依据，在普通肥料中添加生物有益菌种、中微量元素和营养组分的新型肥料。

纳米生物复合肥料养分稳定，作物吸收利用效率高，可以提高作物的抗逆性，促进生长，改良土壤。

目前市场中纳米生物肥产品较少，与之相关的试验报道有限。

3 添加类缓控增效肥

（1）新型生化缓控施肥

新型生化缓控释肥主要是针对尿素的改性，尿素在土壤中容易分解成氨气挥发，在肥料中添加脲酶抑制剂类物质，通过对脲酶催化过程中的疏基产生影响，减缓尿素水解，延长肥效时间，提高作物对氮元素的吸收利用。

（2）新型离子交换肥料

离子交换肥料将矿物元素和离子交换剂混合，使肥料带负电荷，当土壤中的特定养分被作物吸收利用后，肥料可以缓慢进行养分释放,，提高肥料利用效率。

新型缓控增效肥发展趋势和展望

缓控释肥料的出现为提高肥料利用效率提供了新思路，而新型缓控释肥料将植物营养与纳米技术、包膜新材料和生化技术等有机结合，让缓控释变得更加科学、更加智能，可以有效地解决我国面临的化肥生产原材料煤、气和矿石资源有限的尴尬现状，同时可以缓解肥料所造成的农业面源污染问题。

随着资源节约型和环境友好型社会建设的推进，新型缓控释肥料的发展具有广阔的市场前景和潜力。

但是，目前缓控释肥料市场总额仅仅占据化肥总量的1%，新型缓控释肥则更是凤毛麟角，大部分技术的产品还处于理论研究或者试验阶段，并没有实际的产品落地。

相信随着政府政策的引导、社会资源的倾斜、科研学者的投入，新型缓控释肥未来可以真正地实现技术落地，产品商品化，造福农业生产。

化肥对于我国粮食的丰收增产起到了40%以上的作用，但是我国的肥料利用率平均仅约为30%，远低于国际水平。

粮食增产及农业绿色发展的需求与传统化肥的矛盾，需要新型化肥产品来解决。

通过研发新型缓控释肥相关技术和产品，解决化肥发展过程中遇到的问题，将会是肥料研发重点之一。

什么是新型缓控释肥？

传统的缓控释肥主要是通过降低养分释放速度实现化肥养分的长效供应。

新型缓控释肥首先可以实现肥料的养分释放速率与作物养分吸收同步，通过新型包膜材料或者纳米技术，实现养分释放速度的可控性；其次，通过添加信号物质，实现植物和化肥的互动，缓控释肥可以识别植物释放的养分需求信号，从而实现养分供应。

所以，新型缓控释肥应该是将化肥制造和植物营养有机结合，将植物养分需求规律作为主导因素，采用新型的技术手段实现养分的按需供给，从而提高肥料利用率和施用效果的新型肥料。

新型缓控释肥有哪些？

目前产业化应用较多的缓控释肥包括脲醛类缓释肥、硫包膜肥和聚合物包膜肥等。

近些年随着技术的进步，越来越多的新型材料和技术被用于缓控增效肥产品。

1  新型包膜缓控增效肥

包膜缓控释肥是以颗粒化肥为核心，利用各种包膜材料，采用物理或者化学的方法给肥料打造一个微囊，延长肥料养分释放时间。

（1）新型无机包膜材料

无机包膜材料是研究历史最长，也是目前应用较为广泛的包膜材料，以美国的包硫尿素为代表。

目前，硫包衣在缓控释肥中仍占据重要地位，它为作物缓慢释放养分含量的同时，可以补充硫元素，还可以起到杀菌等作用。但是硫包衣可能会在土壤中转化成硫酸，造成土壤酸化。如果在水田使用，还可能在厌氧环境中转化成硫化氢等有害物质。

可以作为新型包膜材料的物质，应用最多的是孔隙度大和表面活性高的天然物质，如硅藻土、沸石、竹炭和高分子聚合物、高表面活性矿物膨润土、松香、羧甲基纤维素钠等物质都曾被用于新型包膜材料。

“肥包肥”是一种新型的包膜形式，是由郑州大学许秀成教授首先开发研究的，通过这种方式可以有效地减缓氨的挥发，增加碳铵肥料的利用率。钙镁磷肥、酸化磷矿和金属磷酸铵钾盐都被成功作为包膜材料，并应用于生产。

（2）新型有机包膜材料

采用有机物作为包膜材料，可以较好地控制膜层，目前有机包膜材料主要可以分为天然和人工合成两大类。

可以作为有机包膜材料的天然物质包括：瓜尔胶、木质素、阿拉伯胶、壳聚糖、腐植酸、明胶、植物油、海藻酸钠、天然橡胶、纤维素和淀粉等，具有来源广、稳定、无毒、成膜性好等优点，但是也存在容易被生物降解，影响控释效果的问题，一般需要改性后再使用。

合成有机包膜材料又分为半合成和合成两大类：

半合成是指各种天然聚合物经过石化反应产品结合等措施，改性后形成的一类聚合物，以纤维素的衍生物为主，具有黏度大、成膜性良好和易水解的优点。

合成有机包膜材料包括：三聚酞胺、环氧聚酷、聚苯乙烯、聚乙烯、有机硅聚合物、尿醛树脂、聚酞胺、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、合成橡胶等。合成有机包膜材料薄而均匀，韧性好，适用于机械化施肥，同时可以实现养分释放的可控性。但是，也存在包膜材料在土壤中降解缓慢，价格偏高等问题。

（3）可降解新型包膜材料

包膜肥料在养分释放完以后，包膜材料如果残留在土壤中，不容易降解，日积月累，将会对农业环境、土壤造成严重的影响，因此可降解新型包膜材料逐渐成为研究热点。

天然可降解的材料有很多，包括淀粉、纤维素、木质素、甲壳素、壳聚糖、糖聚合物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、藻朊酸盐等。

由于淀粉等这些天然物质分子中大多含有羟基及其他极性基团，容易形成氢键，造成难溶，耐水性、柔韧性差等问题；所以，利用这些天然可降解的材料与不可降解的包膜材料进行合成改性，可达到良好的降解效果。

2 纳米缓控增效肥

在2002年，由中国农业科学院土壤肥料研究所张夫道研究员首先提出了纳米肥料概念，并提出了纳米肥料的制备工艺。

根据肥料结构和效应，将纳米肥料主要分为4大类。

（1）纳米结构肥料

纳米结构肥料是指采用纳米技术将普通的氮肥和磷肥制备成纳米级肥料，或者是将土壤中难溶解的磷矿石等天然营养矿石，采用高能球磨或液相沉淀法技术做成纳米结构肥料。

纳米结构的尺寸在50～80 nm，肥料复合组分和养分均达到纳米级标准。

纳米肥料的小尺寸效应，使其具有带磁效应，促进养分被作物吸收；纳米肥料的表面效应，增大肥料的表面能，也可以提高肥料的施用效果。

（2）纳米胶结包膜肥料

纳米胶结包膜肥料是指使用腐植酸、纳米高岭土、纳米蒙脱土、纳米沸石、纳米风化煤、高分子树脂、淀粉等纳米材料，制备胶结包膜，将颗粒肥包裹。

促进养分的吸收利用的同时纳米胶结包膜剂具有较高的胶体稳定性和优异的吸附性能，可以促进作物持续吸收养分；纳米材料独特的物理化学特性，还可以有效刺激植物，促进作物代谢，改善其生长环境，可以有效解决普通缓控释肥养分释放速度过快，不能与作物养分吸收利用规律一致,肥料容易固定、挥发，包膜材料难降解等问题。

（3）纳米碳增效肥料

纳米碳为低燃点和绝缘的改性碳，为多孔圆球形结构，特性与石墨相近，拥有大表面积，有快速吸水功能，遇水后变成超导体，可以有效提高土壤中无机营养元素的迁移速率，提高肥料利用效率，达到增产、节肥的目的。

（4）纳米生物复合肥料

纳米生物复合肥料是指以植物营养学、植物学和生物学为理论依据，在普通肥料中添加生物有益菌种、中微量元素和营养组分的新型肥料。

纳米生物复合肥料养分稳定，作物吸收利用效率高，可以提高作物的抗逆性，促进生长，改良土壤。

目前市场中纳米生物肥产品较少，与之相关的试验报道有限。

3 添加类缓控增效肥

（1）新型生化缓控施肥

新型生化缓控释肥主要是针对尿素的改性，尿素在土壤中容易分解成氨气挥发，在肥料中添加脲酶抑制剂类物质，通过对脲酶催化过程中的疏基产生影响，减缓尿素水解，延长肥效时间，提高作物对氮元素的吸收利用。

（2）新型离子交换肥料

离子交换肥料将矿物元素和离子交换剂混合，使肥料带负电荷，当土壤中的特定养分被作物吸收利用后，肥料可以缓慢进行养分释放,，提高肥料利用效率。

新型缓控增效肥发展趋势和展望

缓控释肥料的出现为提高肥料利用效率提供了新思路，而新型缓控释肥料将植物营养与纳米技术、包膜新材料和生化技术等有机结合，让缓控释变得更加科学、更加智能，可以有效地解决我国面临的化肥生产原材料煤、气和矿石资源有限的尴尬现状，同时可以缓解肥料所造成的农业面源污染问题。

随着资源节约型和环境友好型社会建设的推进，新型缓控释肥料的发展具有广阔的市场前景和潜力。

但是，目前缓控释肥料市场总额仅仅占据化肥总量的1%，新型缓控释肥则更是凤毛麟角，大部分技术的产品还处于理论研究或者试验阶段，并没有实际的产品落地。

相信随着政府政策的引导、社会资源的倾斜、科研学者的投入，新型缓控释肥未来可以真正地实现技术落地，产品商品化，造福农业生产。