|本期目录/Table of Contents|

[1]邱月,张辉.包膜氮肥、保水剂和生物炭在控制农田土壤氮素损失方面的应用综述[J].江苏农业科学,2015,43(10):417-422.
　Qiu Yue,et al.Application of coated fertilizer， water retention agent and biochar in controlling nitrogen loss in agricultural soil：a review[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(10):417-422.
点击复制

包膜氮肥、保水剂和生物炭
在控制农田土壤氮素损失方面的应用综述(PDF)
分享到：

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第43卷
期数:
2015年10期
页码:
417-422
栏目:
资源与环境
出版日期:
2015-10-25

文章信息/Info

Title:
Application of coated fertilizer， water retention agent and biochar in controlling nitrogen loss in agricultural soil：a review
作者:
邱月;  张辉
上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240
Author(s):
Qiu Yue; et al
关键词:
肥料; 氮素损失; 包膜氮肥; 保水剂; 生物炭; 农田; 土壤氮素损失
Keywords:
-
分类号:
S156.2
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
氮肥中的氮素损失是限制农业生产中肥料利用率的最主要因素，损失的氮素威胁着大气、水、土壤环境安全和人体健康。选取包膜氮肥、保水剂和生物炭3种用于控制土壤氮素损失的材料，分析了各自的作用机理、应用情况和存在的问题。结果表明：包膜氮肥利用膜材料阻隔肥料与土壤接触，从而控制养分释放，被应用到包膜上的材料有无机材料、有机聚合物和易降解的生物质材料；保水剂是一种吸水力极强的树脂，通过吸附土壤水分和养分、改变土壤理化性质影响氮的迁移转化，在与肥料结合制成凝胶、混合聚合物和包膜氮肥后能有效减少氮素损失；生物炭富含独特的微孔结构和多种养分，能有效吸附氮素并影响微生物对氮素的转化，其作用机理和效果目前还存在争议。由于这3种材料在控制氮素损失方面潜力巨大，文章最后给出了未来发展需要注意的问题。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］张卫峰，马林，黄高强，等. 中国氮肥发展、贡献和挑战［J］. 中国农业科学，2013，46(15)：3161-3171.
［2］Roy R，Blair F A，Blair G J. Plant nutrition for food security：A guide for integrated nutrient management［R］. Rome：FAO，2006.
［3］Ansari A A，Gill S S，Khan F A. Eutrophication：causes，consequences and control［M］. Berlin：Springer Netherlands，2011：66-72.
［4］Clark C M，Tilman D. Loss of plant species after chronic low-level nitrogen deposition to prairie grasslands［J］. Nature，2008，451(7179)：712-715.
［5］Ravishankara A R，Daniel J S，Portmann R W. Nitrous oxide (N2O)：the dominant ozone-depleting substance emitted in the 21st century［J］. Science，2009，326(5949)：123-125.
［6］杜建军，毋永龙，田吉林，等. 控/缓释肥料减少氨挥发和氮淋溶的效果研究［J］. 水土保持学报，2007，21(2)：49-52.
［7］Azeem B，KuShaari K Z，Man Z B，et al. Review on materials & methods to produce controlled release coated urea fertilizer［J］. Journal of Controlled Release，2014，181：11-21.
［8］Wu L，Liu M Z. Preparation and properties of chitosan-coated NPK compound fertilizer with controlled-release and water-retention［J］. Carbohydrate Polymers，2008，72(2)：240-247.
［9］孙红帅. 微水溶性胶结包膜肥料在褐土上的氮素溶出转化机制及生物效应研究［D］. 临汾：山西师范大学，2012.
［10］陈贤友，吴良欢，韩科峰，等. 包膜尿素和普通尿素不同掺混比例对水稻产量与氮肥利用率的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2010，16(4)：918-923.
［11］李红光. 包裹型控释肥的养分释放特征及其在主要农作物上的肥效研究［D］. 泰安：山东农业大学，2006.
［12］Liu Y H，Wang T J，Qin L，et al. Urea particle coating for controlled release by using DCPD modified sulfur［J］. Powder Technology，2008，183(1)：88-93.
［13］邹洪涛，高艺伟，韩艳玉，等. 包膜尿素对水田土壤排放NH3、NO1x、CO2影响的研究［J］. 生态环境学报，2011，20(12)：1940-1944.
［14］Hyatt C R，Venterea R T，Rosen C J，et al. Polymer-coated urea maintains potato yields and reduces nitrous oxide emissions in a Minnesota loamy sand［J］. Soil Science Society of America Journal，2010，74(2)：419-428.
［15］Wilson M L，Rosen C J，Moncrief J F. Effects of polymer-coated urea on nitrate leaching and nitrogen uptake by potato［J］. Journal of Environmental Quality，2010，39(2)：492-499.
［16］董亮，张玉凤，于淑芳，等. 包膜尿素减量化施用对大白菜产量品质及土壤硝酸盐含量的影响［J］. 农业环境科学学报，2011，30(2)：316-321.
［17］Okiel K，El-Sayed M，El-Kady M Y. Treatment of oil-water emulsions by adsorption onto activated carbon，bentonite and deposited Carbon［J］. Egyptian Journal of Petroleum，2011，20(2)：9-15.
［18］Huang H M，Xiao D A，Pang R，et al. Simultaneous removal of nutrients from simulated swine wastewater by adsorption of modified zeolite combined with struvite crystallization［J］. Chemical Engineering Journal，2014，256(0)：431-438.
［19］牟林，韩晓日，于成广，等. 不同无机矿物应用于包膜复合肥的氮素释放特征及其评价［J］. 植物营养与肥料学报，2009，15(5)：1179-1188.
［20］刘学周，蔺海明，王蒂，等. 坡缕石包膜对尿素氮行为的影响［J］. 中国生态农业学报，2009，17(3)：443-447.
［21］Ni B，Liu M，Lü S，et al. Environmentally friendly slow-release nitrogen fertilizer［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59(18)：10169-10175.
［22］Riyajan S A，Sasithornsonti Y，Phinyocheep P. Green natural rubber-g-modified starch for controlling urea release［J］. Carbohydrate Polymers，2012，89(1)：251-258.
［23］Niu Y S，Li H C. Controlled release of urea encapsulated by starch-g-poly(vinyl acetate)［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research，2012，51(38)：12173-12177.
［24］Chen L，Xie Z G，Zhuang X L，et al. Controlled release of urea encapsulated by starch-g-poly(L-lactide)［J］. Carbohydrate Polymers，2008，72(2)：342-348.
［25］Han X Z，Chen S S，Hu X. Controlled-release fertilizer encapsulated by starch/polyvinyl alcohol coating［J］. Desalination，2009，240(1/2/3)：21-26.
［26］Fernández-Pérez M， Garrido-Herrera F J， González-Pradas E，et al. Lignin and ethylcellulose as polymers in controlled release formulations of urea［J］. Journal of Applied Polymer Science，2008，108(6)：3796-3803.
［27］纪锐琳，朱义年，佟小薇，等. 竹炭包膜尿素氮释放特性的影响因素研究［J］. 农业环境科学学报，2008，27(2)：654-659.
［28］杜加银，茹美，田莉，等. 植物油脂包膜尿素的氮素释放及其对黑麦草养分吸收利用的影响［J］. 水土保持学报，2013，27(1)：102-106.
［29］Kabiri K，Omidian H，Zohuriaan-Mehr M J，et al. Superabsorbent hydrogel composites and nanocomposites：a review［J］. Polymer Composites，2011，32(2)：277-289.
［30］李世坤，毛小云，廖宗文. 复合保水剂的水肥调控模拟及其肥效研究［J］. 水土保持学报，2007，21(4)：112-116.
［31］黄震，黄占斌，李文颖，等. 不同保水剂对土壤水分和氮素保持的比较研究［J］. 中国生态农业学报，2010，18(2)：245-249.
［32］廖人宽，杨培岭，任树梅. 高吸水树脂保水剂提高肥效及减少农业面源污染［J］. 农业工程学报，2012，28(17)：1-10.
［33］Kazanskii K S，Dubrovskii S A. Chemistry and physics of water-storing agricultural polyacrylamides［J］. Journal of Science and Food Agriculture，1992，36：789-793.
［34］刘瑞凤，张俊平，郑欣，等. PAM-atta复合保水剂对土壤物理性质的影响［J］. 土壤，2006，38(1)：86-91.
［35］Zhang R B，Qiu Z X，Qiu H X，et al. Frontal polymerization of superabsorbent nanocomposites based on montmorillonite and polyacrylic acid with enhanced soil properties［J］. Journal of Applied Polymer Science，2014，131(3)：39825.
［36］李兴，蒋进，宋春武，等. 不同粒径保水剂吸水特性及其对土壤物理性能的影响［J］. 干旱区研究，2012，29(4)：609-614.
［37］Islam M R，Mao S，Xue X，et al. A lysimeter study of nitrate leaching，optimum fertilisation rate and growth responses of corn (Zea mays L.) following soil amendment with water-saving super-absorbent polymer［J］. Journal of the Science of Food and Agriculture，2011，91(11)：1990-1997.
［38］杜建军，苟春林，崔英德，等. 保水剂对氮肥氨挥发和氮磷钾养分淋溶损失的影响［J］. 农业环境科学学报，2007，26(4)：1296-1301.
［39］Zhou B，Liao R K，Li Y K，et al. Water-absorption characteristics of organic-inorganic composite superabsorbent polymers and its effect on summer maize root growth［J］. Journal of Applied Polymer Science，2012，126(2)：423-435.
［40］庄文化，吴普特，冯浩，等. 土壤中施用聚丙烯酸钠保水剂对冬小麦生长及产量影响［J］. 农业工程学报，2008，24(5)：37-41.
［41］张富仓，李继成，雷艳，等. 保水剂对土壤保水持肥特性的影响研究［J］. 应用基础与工程科学学报，2010，18(1)：120-128.
［42］Karada E，züm  B，Saraydin D，et al. Dynamic swelling behavior of γ-radiation induced polyelectrolyte poly(AAm-co-CA) hydrogels in urea solutions［J］. International Journal of Pharmaceutics，2005，301(1/2)：102-111.
［43］Liang R，Yuan H B，Xi G X，et al. Synthesis of wheat straw-g-poly(acrylic acid) superabsorbent composites and release of urea from it［J］. Carbohydrate Polymers，2009，77(2)：181-187.
［44］覃莉莉，万涛，熊磊，等. 改性玉米秸秆复合高吸水树脂的尿素吸收及缓释性能［J］. 农业工程学报，2013(21)：188-193.
［45］Zheng T，Liang Y H，Ye S H，et al. Superabsorbent hydrogels as carriers for the controlled-release of urea：Experiments and a mathematical model describing the release rate［J］. Biosystems Engineering，2009，102(1)：44-50.
［46］Rahman M H，Das B K，Miah M A J，et al. Fixation of urea to polyacrylic acid and nitrogen release behavior of the product (polyurea)：a comparison with urea and control(without nitrogen fertilizer)［J］. Asian Journal of Crop Science，2009，1(1)：6-14.
［47］Guo M Y，Liu M Z，Hu Z，et al. Preparation and properties of a slow release NP compound fertilizer with superabsorbent and moisture preservation［J］. Journal of Applied Polymer Science，2005，96(6)：2132-2138.
［48］Teodorescu M，Lungu A，Stanescu P O，et al. Preparation and properties of novel slow-release NPK agrochemical formulations based on poly(acrylic acid) hydrogels and liquid fertilizers［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research，2009，48(14)：6527-6534.
［49］Rashidzadeh A，Olad A. Slow-released NPK fertilizer encapsulated by NaAlg-g-poly(AA-co-AAm)/MMT superabsorbent nanocomposite［J］. Carbohydrate Polymers，2014，114：269-278.
［50］杜建军，廖宗文，王新爱，等. 高吸水性树脂包膜尿素的结构特征及养分控/缓释性能［J］. 中国农业科学，2007，40(7)：1447-1455.
［51］Wang Y F，Liu M Z，Ni B L，et al. κ-carrageenan-sodium alginate beads and superabsorbent coated nitrogen fertilizer with slow-release，water-retention，and anticompaction properties［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research，2012，51(3)：1413-1422.
［52］肖强，王甲辰，左强，等. 有机-无机复合材料胶结包膜肥料的研制及评价［J］. 应用生态学报，2010，21(1)：115-120.
［53］宋阳，吴雪平，韩效钊，等. 凹凸棒石/聚丙烯酸钾包膜材料的制备与性能研究［J］. 化工新型材料，2011，39(5)：121-123.
［54］Wu L，Liu M. Preparation and properties of a double-coated slow-release NPK compound fertilizer with superabsorbent and water-retention［J］. Bioresource Technology，2008，99(3)：547-554.
［55］Ni B L，Liu M Z，Lü S. Multifunctional slow-release urea fertilizer from ethylcellulose and superabsorbent coated formulations［J］. Chemical Engineering Journal，2009，155(3)：892-898.
［56］Xie L，Liu M，Ni B，et al. Utilization of wheat straw for the preparation of coated controlled-release fertilizer with the function of water retention［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2012，60(28)：6921-6928.
［57］武玉，徐刚，吕迎春，等. 生物炭对土壤理化性质影响的研究进展［J］. 地球科学进展，2014，29(1)：68-79.
［58］Tang J，Zhu W，Kookana R，et al. Characteristics of biochar and its application in remediation of contaminated soil［J］. Journal of Bioscience and Bioengineering，2013，116(6)：653-659.
［59］Lehmann J，Pereira Da Silva J J，Steiner C，et al. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin：fertilizer，manure and charcoal amendments［J］. Plant and Soil，2003，249(2)：343-357.
［60］Lehmann J，Joseph S M. Biochar for environmental management：science and technology［M］. London：Earthscan，2009：271-287.
［61］陈温福，张伟明，孟军. 农用生物炭研究进展与前景［J］. 中国农业科学，2013，46(16)：3324-3333.
［62］高德才，张蕾，刘强，等. 旱地土壤施用生物炭减少土壤氮损失及提高氮素利用率［J］. 农业工程学报，2014(6)：54-61.
［63］邢英，李心清，王兵，等. 生物炭对黄壤中氮淋溶影响：室内土柱模拟［J］. 生态学杂志，2011，30(11)：2483-2488.
［64］Spokas K A，Novak J M，Venterea R T. Biochars role as an alternative N-fertilizer：ammonia capture［J］. Plant and Soil，2012，350(1/2)：35-42.
［65］Sarkhot D V，Berhe A A，Ghezzehei T A. Impact of biochar enriched with dairy manure effluent on carbon and nitrogen dynamics［J］. Journal of Environmental Quality，2012，41(4)：1107-1114.
［66］Beesley L，Moreno-Jiménez E，Gomez-Eyles J L，et al. A review of biochars potential role in the remediation，revegetation and restoration of contaminated soils［J］. Environmental Pollution，2011，159(12)：3269-3282.
［67］Nelissen V，Saha B K，Ruysschaert G，et al. Effect of different biochar and fertilizer types on N2O and NO emissions［J］. Soil Biology and Biochemistry，2014，70(0)：244-255.
［68］van Zwieten L，Singh B P，Kimber S，et al. An incubation study investigating the mechanisms that impact N2O flux from soil following biochar application［J］. Agriculture Ecosystems & Environment，2014，191(0)：53-62.
［69］Knowles O A，Robinson B H，Contangelo A，et al. Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids［J］. The Science of the Total Environment，2011，409(17)：3206-3210.
［70］Nelissen V，Rütting T，Huygens D，et al. Maize biochars accelerate short-term soil nitrogen dynamics in a loamy sand soil［J］. Soil Biology and Biochemistry，2012，55(0)：20-27.
［71］Rondon M A，Lehmann J，Ramírez J，et al. Biological nitrogen fixation by common beans (Phaseolus vulgaris L.) increases with bio-char additions［J］. Biology and Fertility of Soils，2007，43(6)：699-708.
［72］周志红，李心清，邢英，等. 生物炭对土壤氮素淋失的抑制作用［J］. 地球与环境，2011，39(2)：278-284.
［73］Zheng H，Wang Z Y，Deng X，et al. Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil［J］. Geoderma，2013，206：32-39.
［74］Saarnio S，Heimonen K，Kettunen R. Biochar addition indirectly affects N2O emissions via soil moisture and plant N uptake［J］. Soil Biology and Biochemistry，2013，58(0)：99-106.
［75］陈琳，乔志刚，李恋卿，等. 施用生物质炭基肥对水稻产量及氮素利用的影响［J］. 生态与农村环境学报，2013，29(5)：671-675.
［76］乔志刚，付嘉英，郑金伟，等. 不同炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响［J］. 土壤通报，2014，45(1)：174-179.
［77］刘小虎，赖鸿雁，韩晓日，等. 炭基缓释花生专用肥对花生产量和土壤养分的影响［J］. 土壤通报，2013，44(3)：698-702.
［78］毕于运，高春雨，王亚静，等. 中国秸秆资源数量估算［J］. 农业工程学报，2009，25(12)：211-217.

相似文献/References:

[1]李恒锐,邱文武,马文清,等.不同类型肥料对甘蔗产量及品质的影响[J].江苏农业科学,2014,42(10):83.
　Li Hengrui,et al.Effects of different types of fertilizers on yield and quality of cane[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(10):83.
[2]徐静,梁林洲,董晓英,等.4种有机肥源的堆肥茶生物化学性质及对番茄苗期生长的影响[J].江苏农业科学,2013,41(10):289.
　Xu Jing,et al.Biochemical properties of compost teas made from four kinds of organic fertilizer and their effects on growth of tomato seedlings[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(10):289.
[3]王华,胡锦珍,胡冬南,等.不同肥料对油茶林土壤微生物及酶活性的影响[J].江苏农业科学,2016,44(06):461.
　Wang Hua,et al.Effects of different fertilization treatments on soil microorganisms and enzyme activities in Camellia oleifera forest[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(10):461.
[4]马尧,王艳玲,王伟强.不同肥料不同施肥量对玉竹有效成分的影响[J].江苏农业科学,2015,43(06):234.
　Ma Yao,et al.Effects of different fertilizer application of different fertilizers on effective constituents of Polygonatum odoratum[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(10):234.
[5]邵文奇,庄春,钟平,等.肥料施用方式对钵体毯状秧盘秧苗素质的影响[J].江苏农业科学,2014,42(07):84.
　Shao Wenqi,et al.Effect of fertilizer application methods on seedling quality of pot body and blanket shaped seedling tray[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(10):84.
[6]尚霄丽,张建鹏,李晓慧,等.不同类型肥料对西瓜叶片生长、膨瓜速度及产量的影响[J].江苏农业科学,2014,42(07):158.
　Shang Xiaoli,et al.Effects of various fertilizers on leaf growth，expansion speed，and yield of watermelon[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(10):158.
[7]陆秀娟,潘虹,李祥栋,等.氮、磷、钾肥料对紫色小麦籽粒灌浆特征及产量形成的影响[J].江苏农业科学,2016,44(07):123.
　Lu Xiujuan,et al.Effects of N，P and K fertilizer on yield formation and grain filling characteristics of purple wheat[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(10):123.
[8]张辉,张永春.肥料对甘薯营养品质影响的研究进展[J].江苏农业科学,2017,45(17):1.
　Zhang Hui,et al.Research progress on effects of fertilizers on nutritional quality of sweet potato[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(10):1.
[9]余月书,吴浩,李逸飞,等.氮磷钾肥对萱草叶枯病发生的影响[J].江苏农业科学,2017,45(04):78.
　Yu Yueshu,et al.Influences of nitrogen， phosphorus and potassium fertilizers on occurrence of Hemerocallis leaf blight[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(10):78.
[10]冀保毅,潘鹏亮,肖荣英,等.氮磷钾硼缺乏对稻茬油菜生长和养分吸收的影响[J].江苏农业科学,2017,45(24):78.
　Ji Baoyi,et al.Effects of deficiency of nitrogen，phosphorus，potassium，and boron on growth and nutrient uptake of rice stubble rape[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(10):78.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2014-10-23
作者简介：邱月(1991—)，女，山东莱芜人，硕士研究生，主要从事土壤氮素污染控制的研究。E-mail：maria_qy@163.com。
通信作者：张辉，副教授，主要从事土壤有机污染、痕量金属污染的修复研究。Tel：(021)54748942；E-mail：huizhang@sjtu.edu.cn。
更新日期/Last Update: 2015-10-25