仿生型水基共聚物包膜尿素改性机理及其养分释放特征

来源：中国土壤与肥料杂志2022年第10期北京时间：

作者：陈春羽，陈松岭，韩艳玉，毕润学，邹洪涛，张玉龙

单位：(沈阳农业大学土地与环境学院，农业农村部东北耕地保育重点实验室，土肥资源高效利用国家工程实验室，辽宁 沈阳 110866)

摘要：水基共聚物包膜尿素控释期较短，通过仿生改性技术提升水基共聚物包膜尿素养分控释期并明确其养分释放特征是实现其在农业生产中应用的重要影响因素。为了探究仿生型水基共聚物包膜尿素的改性机理及养分释放特征，本研究采用壳聚糖、淀粉和聚乙烯醇合成的水基共聚物膜材料为原料，通过纳米二氧化硅和1H，1H，2H，2H-全氟癸基三甲氧基硅烷对其进行仿生改性并制备仿生型水基共聚物包膜尿素。探究不同温度和土壤水分条件下仿生型水基共聚物包膜尿素养分释放的动力学和热力学特性，并结合扫描电镜、能谱分析、热稳定性分析、原子力电子显微镜，探究其养分释放机理。试验结果表明，仿生改性后水基共聚物包膜尿素的缓释效果显著提升，42 d氮素累积释放率比水基共聚物包膜尿素降低了7.23%。此外，通过一级动力学方程探讨了仿生型水基共聚物包膜尿素的动力学和热力学释放特性，结果表明:随着土壤含水量的增高，活化能Ea逐渐减小；吉布斯自由能变量.G>0、熵变.S>0、焓变.H<0表示包膜尿素在土壤中的释放不是一个独立的系统，与土壤环境发生了热量交换，并明确了土壤温度和含水量与养分释放间的关系。此外，还通过仿生改性前后膜材官能团结构特征、表面微观结构、表面元素变化及热重分析等手段明确了其养分释放机制。

关键词：仿生改性;包膜控释肥;养分释放特性;动力学特性;热力学特性

基金资助：基金项目:国家自然科学基金(32072677)；辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1905010)；辽宁省教育厅重点项目(LSNZD202001)；辽宁省重点研发计划项目(2019JH2/10200004)。