全 文 ：第 l0卷 第 3期
2 0 0 2年 9月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VOl 10 NO 3
Sept．， 2002
控释肥料的研究进展
赵先贵 肖 玲
(陕西 师 范大 学旅 游 与环 境学 院 西安 710062)
摘 要 化肥 利 用率 低和 污 染严 重 的 主要 根源 是 因肥 料释 放 的养 分 与作 物 需 求 闾不 平 衡 所 致。 控 释 肥 料 能 依据
作 物 营养特 性 ，调 控 各 种养 分供 应 强度 与容量 ，达到 供 肥 缓 急 与作 物 需 求 相 一 致 ，提 高肥 料 利 用 率 ，减 少 肥 料 对环
境 的 污染 。筒 述 了国 内外 研 制控 释 肥料 的 背景 与研 究现状 、控 释 肥 料研 制 的 目标 与关键 及 其发 展 前 景。
关键 词 控释 肥 料 平衡 施 肥 化 肥 污染
Current research on controlled release fertilizers．ZHA0 Xian—Gui．XIAO Ling(College Of Tourism and Environmental
Sciences，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062)，CJEA ，2002，10(3)：95～97
Abstract The reasons of low use efficiency of fertilizer and serious pollution are the imbalance between fertilizer releasing
nutrient and crop requirement．Control of fertilizer release can adjust the intensity and capacity of nutrient supply accord—
ing to the crop nutrient characteristics and keep the balance between fertilizer release and crop requirement，thus increas—
ing t he use efficiency of fertilizer and reducing the environment polution．The background，status，goals，and prospect of
studying the control of fertilizers release in many countries are stated in this paper．
Key words Controlled release fertilizers，Balance fertilization，Fertilizer pollution
1 研 制控释肥料的背景
世界化肥的生产和施用经历 了3个阶段，20世纪 60年代以前为第一阶段 ，生产和使用的化肥为单质低
浓度化肥 ，如硫酸铵、氯化铵 、过磷酸钙等；60～70年代为第二阶段 ，发达国家发展高浓度化肥和复合肥 ，如
尿素 、重过磷酸钙 、磷酸一铵 、磷酸二铵 、聚磷酸铵等 ，并生产和使用 N、P、K三元复合肥 ；80年代以后为第三
阶段 ，生产 和使用复混肥 ，发 达 国家 的化 肥 消费 量 中有 25％ ～50％的氮 (N)、70％～90％的磷 (P，O )和钾
(K，O)是 以复混肥的方式 提供的 ，日本和西 欧化肥 总量 中的复混 肥 占 50％～80％，我 国约 占 10％。20世 纪
90年代 以后新剂 型肥 料—— 控 释肥料成 为国 内外研究 的热点 。 目前化肥施 用 中存 在 的主要 问题 一是 化
肥用量 大 ，利 用率低 ；二是 化肥施用不合理 而造成环境 污染 ，农 产品 品质 降低 ，出现严重 的食 物安全 问题 。长
期 以来施用化肥 是提高农业生产 力 的一个 极其重要 的措 施 ，据 统计化肥 对我 国农作 物增 产 的作 用 占 30％～
40％，化肥投 资在农 民生 产总投 资中所 占的比例 最大 ，化肥支 出约 占其全部 生产 性支 出的 50％ ，施 用化肥 尤
其对提高中低产田单产的作用很大。半个世纪以来我 国化肥施用量大幅度增长 ，20世纪 60年代～80年代
末 肥用 量约增加 了 15倍 ，P肥用量约 增加 了 9倍 ，而同期 粮食 总产量 仅增 加 了 2倍 。随着化肥 施用量 的
增加 ，单 位化 肥 用量 的粮食 增 长量 却不 断减少 ，如 20世 纪 60年 代每 kg化肥 增 产粮食 为 N肥 9．5kg、P肥
35．5kg，到 80年代降为 N肥 5．5kg、P肥 15．5kg。近 10年来 我 国化肥 使用量增加 了 90％ ，而粮食 总产量 增
加则 不足 6．5％，每 kg化肥增产 的粮食不及世 界平均水平 的 1／2，美 国平 均水平 的 1／3。 。我 国化肥 的当季
利用率 约为 30％～35％，P约为 10％～20％ ，K约 为 35％～50％ ，其 中 N肥 的损 失特别严重 ，旱地损 失约
为 35％～40％ ，水 田可达 50％。 由于化 肥用量 大 、利 用率 低 ，约有 40％～60％的化 肥流 入环 境 中引起生 态
环境恶 化 。据研究 ，施入 土壤 中的化学 N肥约有 1／3进 入 空气 囤 ，其 中 的 N：O破坏 臭 氧层 ，产 生温 室效应 ；
肥料 约有 1／3经 土壤淋溶进 入水 囤 ，导致水 资源 的富营养 化 。大量施 用化学 N肥使地 下水 中的 NO；一N浓度
增加 ，且使我 国大部分地 区食物 中(尤其蔬 菜 )NO2-一N 含量严 重 超标 ，NO2一N 在人 畜体 内形 成致 癌物 质——
亚硝胺 ，如我 国山西省 阳城 、河南省林 县一带地下 水含硝酸盐 过高 ，致 使食管 癌高发 。
平衡施肥 除考虑不 同营养元素数 量 、比例 的平衡 ，即横 向平衡 外 ，还必 须 重视作 物生 育期 不 同营养 阶段
* 国家 自然科学基金资助项 目和陕西省 自然科学基金资助项 目
收稿 日期 ：2001—08—01 改 回 日期 ：2001—10—14
维普资讯 http://www.cqvip.com
中 国 生 态 农 业 学 报 第 l0卷
供肥强 度的变化与作 物需求 的平衡 ，即纵 向平衡 ，这就 是现代平衡 施肥原理 。在平衡施肥理论 的指导下近 年
来提出了三维平衡施肥技术，即保持作物养分间平衡 、供需时间平衡 、作物需求与生态环境 间的平衡施肥
：
目前化肥利 用率低和污 染严重 的主要根源是肥 料释放 的养分 与作 物需求 间 的不平 衡所 致 ，而现 有的平 衡施
肥技术难 以被农 民广泛 掌握和实施 的原 因在 于缺 乏科学 施肥技术载 体 。控释肥 料(CRF～c。 tr。1ed Release
Fertilizers)是 以速效化 肥为基体 ，依据平 衡施肥 的理论 ，用 物理 、化 学 、物理 化学 及生物 化学 的手段 调节 与控
制养分缓 释和促释 ，通过工业 制造生产 包容平衡施肥 原理 和技 术等农艺措 施 的科学施肥 技术载体 ，其控释效
果能依据作物营养阶段性、连续性等营养特性 ，调控各种养分供应强度与容量 ，使缓释和促释相协调 ，达到供
肥缓急 与作 物的需求 相一致 ，提高肥料 利用率 ，减少肥料 对环境 的污染 。
2 控释肥料研 究现状与发展前景
2．1 控释肥料研究现状
国内肥效 控制的研究 始于 20世纪 60年代末 ～70年代初 ，在李庆 逵先生 主持下 由中国科学 院南京 土壤
研究所和南 京化工研究 所合作研制 成长效包膜碳 酸氢铵 ；90年 代以来 由浙 江农业 大学研 究用 塑料包裹 常规
复肥 ，以减少肥料挥 发与淋 失 。1995年 由郑 州工 学院研 制 出包裹 型复合 肥 (CCF-Coated Compound Fer—
tilizer，其商标 Luxecote、Luxacote分 别在 中国和美 国注册 ，商 品名 为“乐 喜施”)，该 肥料 以粒状 速效肥料 为核
心(如尿素、硝酸铵 、重过磷酸钙 、K肥等)，以枸溶性钙镁磷肥为包裹层 ，根据不同作物的需要 ，在包裹层中加
人 K肥 、微肥及螫合剂 、N肥增效剂、农药等，以无机酸复合物 、缓溶剂为粘结剂包裹而成的一种植物营养复
合体，调节其包裹层的组成 、厚度和粘结剂，可制成适于多种作物的专用型复合肥。该肥料特点是所用各种
原料均提供作 物所需 的有效养分 ，不带 入无 效而价高 的包 膜物 质 ，肥料 成本与一 般 复合 肥相 当 ，易于在 农业
生产 中大 面积施用 。试验 表 明，“乐喜 施”在 表施和侧施 条件下小 麦对 N 的利用 率较 磷酸铵 分别提高 10，6％
和 14．6％ 由郑 州工学院新 近推 出的包 裹型草坪专 用肥 已分别在 中国和美 国申请发 明专利 。。
国外在肥 效控制方 面的研究起步 较早 ，主要是 日本 、美 国 、英 国 、法 国、以色列 、德 国、荷兰 、西 班牙等发达
国家发展 的缓 释肥 ，以求 用人工 方法控制速 效氮肥 的释 放速效 ，达到 长期 供肥 的 目的和提高化肥 利用率 的效
果。脲甲醛是缩合法生产的有机微溶性 N肥的主要代表，20世纪 30年代开始研究，40年代中期完成中试 ，
50年代投人商品生产，主要用作牧草施肥，而对大田作物效果较差 ，以等 N量计对当季作物(棉花、小麦 、玉
米等 )产量及 N 的吸 收量不及尿素 、硝 酸铵 和硫酸铵 。异 丁叉二脲是在脲 甲醛 基础上 发展而 成 ，日本三菱 化
工株式会社 于 1961～1962年 获得 专 利 ，1964年 开始 销 售 ，其 在 水 中溶 解 度很 低 ，主要 用 于绿 肥和 牧 草 。
美 国于 1961年开 发出包硫尿 素 ，包 硫量 一般 占肥 料重 量 的 16．5％，密封剂 占 2％ ，调 节剂 占 2．4％，成本 比
尿素高 30％，局限于 园林 、经济作物施用 。聚合物包膜肥 料是较 新一代产 品，典型商 品有 美国的 Os—
mocote、日本 的 Nutricote和法 国的 Platacote，如 日本的 Nutricote控制 N素 释放速度在 100～360d，N素 释放
量 80％，还 有 20％未释放 ，N素 利用率 60％～70％ ，这类肥料 成本高 于普 通肥 料的 3～9倍 ，仅施用 于草地 、
花卉 、苗 圃和高档经 济作物 。国外 在研究 开发和利用 天然有机物包 膜物质 方面做 了不少工作 ，如英 国和马
来西亚学 者 1983年 研究用橡胶 包裹尿素 ，1995年 朝鲜学 者研究用松脂 包膜尿素 ，1996年 日本研 究以淀粉作
粘结剂用稻 米壳粉包裹硫 酸铵 ，1997年斯里 兰卡学者 用橡 胶和椰 子壳粉包膜 N肥 ，1997年西班牙 研究
用木质素包 膜尿素 ，以亚麻籽油 为封剂 ，在盆栽黑 麦草试验包 膜肥处理 比无包膜 的尿素 的吸 N 量 高 ，其 淋溶
损失 N 占 34％～68％，未包膜尿素则 在 74％以上 。 ，该类 研究为有可 能寻找 到天然 的无 污染 的包膜材 料提
供 了新途径 。 日本在控 释肥料 的研制 和应 用方 面位 于世 界前列 ，日本化 工部 门新 近研制 了一 系列具 有不 同
释放速率 的包膜肥料 ，如 100d释放 80％N素 的包膜缓 效 氮肥 (LP一100)；140d释放 80％N 素的包 膜缓效 氮
肥(LP—l40)；施 肥 后 40d之 内 N 不 释 放 ，40d后 在 100d内释 放 80％N 素 的养 分 为 14—14一l4包 膜 复 合 肥
(LPSS一100)；由速效氮肥 、70d、120d释放 80％N素的 3种肥料混合成 15—15—15包膜复混肥(UCK—LL555)；
根据水稻 生长期需肥 曲线 ，将 不 同释放 速率包膜肥科 学组合 为“肥 效调节性肥 料”，一次性施肥 能满足水稻整
个生育期对肥料的需要 ，N肥利用率最高可达 79％，施肥量减少 40％～50％，费用降低 40％，目前已在 日本
许 多县推广 了这种 “一 次性 全量基肥施 用法” 。
2．2 控释肥料发展前景
目前控释肥料 的研究仍 处于起步 阶段 ，大 多数产 品属 于缓 释或长 效肥 的范 畴。现 有产 品 的主要缺 点一
是成本高 ，不利于推 广应用 ；二是 纵 向平衡控 制技术 尚不成熟 ，只强调 缓释 ，而 忽视 了促 释 ，肥 料 释放养 分 的
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 赵 先 贵等 ：控释 肥料 的研 究进 展 97
速度 和时间与作物需求 问 尚不平衡 ，造成 养分流失 和环境污染 ，因而不 符合控 释肥料 的标 准 。控释肥 料研制
的 目标 主要是实现肥料 释放养分 的速率与作物 吸收速 率相一 致 ，包膜 材料 以成本 低 、取 材 广 、控 释效 果好 的
物质 为原料 ，依据平 衡施肥 的理论 ，用一定 的方法 和手段 调节 养分促 释和缓 释 ，通 过工 业制 造生 产包 含 三维
平衡施肥技 术的科学施 肥技术载 体—— 控释肥 料 ，并通 过控 释肥 料施用效 果的鉴定 ，不断完 善控释肥料 生产
技 术 ，通 过控释肥 料的制造 和使 用 ，使 三维平衡施 肥理论 能顺 利地应 用于 生产 实践 ，从 而有 效地 提高 肥料 利
用率 ，减少环境 污染 。控释 肥料研制 的关 键是从理论 、材料 、工艺 上解决肥料 养分 的调 控问题 ，其理论关键 是
研究控 释肥料中养分 释放强度 、数量调控 、作 物需 肥规律 、土壤对 养分保持 能力 以及相互 之间 的平 衡关系 ；其
材料 关键 是筛选 出既能控制肥料 养分的 释放 ，又成本 低 、无污 染的 包膜材 料 ；其工 艺关 键是 实现 既能 抑制 养
分释放 ，又保证 养分供 应 ，达到肥 料释放养分 与作物 吸收利用及生 态环境之 间三维平衡 的控 释养分技术 。
由于控释肥料 可调节养分 释放速度 与作 物需肥规律基 本 同步 ，且可一 次性施用 ，从 而大幅度提高 肥料利
用率 ，节约劳 动力 ，因此 控释肥料 的研究 已成 为世界各 国的技 术研 究热点 ，控 释肥 料是 农艺 与工 艺相 结合 的
产品 ，被 国外称 为“施 肥技术 的一次革命”和“21世纪 的肥料 ” ，因而控 释肥料 的研 制 、应用 和推 广对提 高农
业资源利 用率 ，改善作物 品质 ，减 少环境污染 和农业可持 续发 展均 具有 十分重 要 的意义 ，并有广 阔 的发展 前
景 ，我们应大力 加强该领域 的研究 。
参 考 文 献
1 樊小林，廖宗文 控释肥料 与平衡施肥和提高肥料利用率 植物营养与肥料学报，1 984，4(3)：219～223
1 林 葆 中国肥 料 的跨 l￡纪展 望 植 物保 护 与植 物营 养研究 进展 北京 ：中国农 业 出版社 ，1999 453～457
3 廖兴 其 缓 释肥 料研究 动态 世界农 业 ，1994(9)：32
4 张宝 林 ，侯 翠红 提 高肥 料利 用率 研究 初报—— 包裹 型复肥 及其 应用 郑 州工学 院 学报 ，1 996，17(2)：106～113
5 Cabrera R 1 Comparative evaluation of nitrogen release patterns from controlled—release fertilizers by nitrogen leaching analysis Hort Sci—
ence，1 997，32(4)：669～673
6 (；arcia(、．Vallejo A ，Diez J A Nitrogen use efficiency with the application of controled release fertilizers coated with Kraft pine lignin
SO ll Sciencc and Plant Nutrition．1 997，43(2)：443～449
7 I．im 1)ongKyu．Chung Yee Keun．Choi DuHoi Effect of controlled release compound fertilizer on red pepper in plastic film mulched soll RDA
Journal of Agricultural Science，Soil and Fertilizer．1 995，37(1)：220～225
8 ()take —I lmai K lkeda A Single application、of【()ntrolled release fertilizers to rice in m ountainous regions Research Bulletin of the Aichi
ken Agricultural Research Center， I 997，29：39～45
9 Silva—KGK—de Controlled release of nutrients from fertilizers through membranes based on natural rubber and coir dust Symposium on agron—
only aspects of the culti~ ation of natural rubber(Hevea brasiliensis)，Beruwela，Sri Lanka，5 and 6 November 1 996 1 997 64～68
1 0 Y()k()ta Y ，Pondevida J L Preparation of slow release microcapsules containing nutrient by fluidized bed coating method Philippine—Journal—
of Science， l 996，l 25： 95～ l0l
维普资讯 http://www.cqvip.com