包膜核心：农业用控释肥

50多年前，ICL（以化）奥绿^®控释肥（CRF）系列第一款聚合物包膜肥在美国推出，它是有机树脂包膜的氮磷钾颗粒肥，能够保证一次施肥就能持续供应养分，开创了控释肥使用的新篇章。这种概念最初是为种植高价值的盆栽花卉而开发的，因为养分的流失会直接影响植物的质量。由于能够提高施肥效率和简便性，控释肥很快被用于草莓和果树等其它高价值作物。

控释肥在园艺和农业作物中的应用还不够广泛，主要是因为控释肥和传统肥料价格有差距。在过去的10-15年里，新技术的发展使控释肥产品更经济、更高效，为在农业中推广控释肥创造了机会。

2050年前，全球人口预计还会继续增长，而可耕地却在减少，农民必须更高效地利用手中的土地资源。同时，面对全球压力和气候变化，农民也需要更明智地施用肥料和采用技术，减轻农业对全球环境的影响。

 

养分利用效率高

控释肥是养分利用效率很高的肥料技术。人们普遍认为，矿物肥（包括控释肥）帮助为全球一半的人口提供了食物。传统肥料一旦施入土壤就会迅速溶解，只能短暂供给养分。要满足作物的养分需求，就需要多次施肥。但对于大型农场来说，多次施肥很不方便，不仅成本高昂，而且根据最近的研究，多次施肥还会加剧土壤板结的问题。

由于有特殊的包膜层，控释肥颗粒能够在较长时间逐渐释放养分。肥效可以持续数周，甚至数月。

控释肥能够提高养分利用效率，因为能够减少养分的环境流失，还能采用穴施等新的施肥方法。

根据作物的养分需求调整控释肥的养分释放，可以提高养分利用效率，不仅能促进作物的优质增产，还能减少养分的淋洗、挥发、反硝化和流失。

控释肥总养分投入低，但作物产量高——例如，这在一些已经开始限制总氮元素投入的地区是重大利好。

控释肥能够减少施肥次数：这对于人工成本高或者由于地形陡峭或基础设施差而很难实现机械化和肥料运输的（热带）地区是个主要优势。

根据种植的具体情况，控释肥可以显著降低：

• 总肥料用量：可降低20%，甚至50%；
• 淋洗：可降低55%；
• 反硝化：可平均降低40%；
• 挥发：可降低40%。

（以上数据基于对ICL（以化）控释肥技术的独立研究）

 

什么是控释肥？

需要注意的是，并非所有的控释肥都是一样的，而且往往控释肥这个术语被错误地用来指代缓释肥（SRF）。我们来看看这两种类型肥料的官方定义：

控释肥：“一种肥料，养分释放受到控制，能够在特定温度下按照一定速率和时间释放养分。”（ISO 8157:2015）

缓释肥：“一种肥料，含有的植物养分不会一次性释放，而是通过水解、生物降解和/或有限溶解长期逐步释放，与其它常见肥料（例如硫酸铵、硝酸铵和尿素）相比，更能适应植物的营养需求。”（ISO 8517:2015）

因此，这两种肥料的养分释放机制完全不同。缓释肥是需要一定时间溶解或释放养分的矿物质。控释肥需要高质量的包膜和一致的制造流程。缓释肥的养分释放受温度、水分、土壤pH值和微生物的影响，而控释肥的养分释放只受温度和水分的影响。

 

控释技术

包膜的制造材料也并不相同。重要的是要了解有这些差异，并且这些差异直接影响养分释放效率。一种高效的包膜技术是最近开发的聚合物包膜。这种技术能够很好控制养分释放，从而满足植物的需求，而不会出现养分释放高峰或低谷。

 

技术	包膜类型	释放机制	优势	劣势
硫包膜尿素 (SCU)	硫	液态水通过微裂缝扩散	低温敏感性	释放难以控制
聚合物硫包膜尿素	硫 +聚合物	液态水通过微裂缝扩散	低温敏感性	释放控制更好
聚合物包膜尿素/氮磷钾	聚合物	水（蒸汽）通过包膜扩散	卓越的释放控制	成本更高
来源： Terlingen, J.G.A.、Radersma, S.、 Out, G.J.J.、 Hernández-Martínez, J.、 Ramaekers-Franken, P.C. (2016)，《控释肥当前的发展》（Current developments in controlled-release fertilisers），国际肥料学会（International Fertiliser Society）第781期期刊，第6页。

 

选择控释肥时还要考虑不同的养分和养分组合，甚至是包膜水平。有些掺混肥只有10%是包膜的，虽然也叫控释肥，但与100%包膜的控释肥相比，在肥效期、效率和对植物是否安全方面都有很大差别。如果肥料施用在作物根部附近，就最好使用全包膜的控释肥。例如在林业中，肥料要放在种植穴里，然后直接种植幼树或幼苗，这时就必须施用高质量、全包膜的控释肥。

全包膜的控释肥也是减少养分流失的有效选择，而这又提高了肥料的养分利用效率，降低了向环境的排放。

 

施用控释肥，防止养分流失

氮（N）特别容易通过硝酸盐淋洗而流失，主要发生在轻质（砂质）土壤中。在热带地区，氮元素的流失量很高。控释氮肥一般要埋入土壤施用才能自动减少流失。控释氮肥有一层包膜，可以防止施肥后土壤中硝态氮含量过高，避免淋洗。

磷（P）是易沉积在土壤中的养分。这种情况在碱性或钙质土壤和富含铝和铁（水）氧化物的酸性土壤中都会发生。热带地区的许多湿润土壤都是酸性高度风化的粘土型土壤，对磷有很强的吸附能力。控释肥可以防止土壤吸附，能够控制磷在土壤中的释放速度，使土壤中的养分浓度保持在较低水平，避免与活性矿物质发生沉淀或吸附。

钾（K）是在砂质土壤和高度风化的热带土壤容易被淋洗掉的养分，尤其是在降雨量大的地区。控释肥可以防止钾的淋洗。在许多热带国家，由于基础设施复杂，减少肥料的投入和运输对于改善作物的碳足迹非常重要。

控释肥的效率高，养分流失少，农民可以减少施肥量，同时保持高产。降低施肥量可以节约总肥料成本，也可以简化施肥操作。如果施肥量相同，施用控释肥的作物每公顷产量更高。

“ICL（以化集团）利用包膜技术和丰富经验开发了特殊的肥料配方，具有不同的包膜比例和肥效期，能够提高特定作物或作物群的养分利用效率。”

农业领域的成功案例

控释肥（CRF）已在一些农作物中成功应用，这些农作物（例如香蕉、咖啡、棕榈油、水稻、甘蔗和马铃薯）对于养分利用效率、减少肥料投入和施肥方式都有很高要求。但是，并不存在能在任何作物和任何地区提高养分利用效率并增加产量的万能控释肥。因此，了解作物的需求并根据地区的种植条件选择合适的控释肥至关重要。

过去十年，ICL（以化集团）利用包膜专业技术和经验开发了具有特定包膜百分比和肥效期的特殊肥料配方，能够提高特定作物及作物群的养分利用效率。这些控释肥的效果已在我们大量试验计划和独立研究中得到验证，催生了量身定制的控释肥方案。

 

荷兰马铃薯试验。一次性施用ICL（以化）全包膜的控释肥（Agrocote Max），而不是施用传统的氮肥（普通种植方式，超过红线）三次，总产量提高了9%，额外收入增加了450欧元/公顷。

 

 

控释肥的未来？

过去十年，技术发展让更经济的控释肥成为可能，这些肥料正在改变农业实践与方法。与传统种植方法相比，控释肥能够有效减少养分流失，保持甚至提高作物产量，所需的养分投入更低或相当。

通过生命周期分析，农业生产者、贸易商和消费者可以更清楚地认识到与传统的农业肥料相比，这种技术能够提高环境效益并降低碳足迹。

关于控释肥的效率，目前还有许多独立的研究在进行，重要的是要说服政策制定者在新的立法中采用这项控释肥技术，减少施用肥料对环境的影响。

目前的硫包膜和聚合物包膜降解非常缓慢，释放完养分后在土壤中几乎无活性。它们极薄（与发丝一样）且能透水，但仍有包膜的功能：按预设时间控制养分释放。未来十年，将有一些新的法规出台（例如欧洲关于控释肥包膜生物降解性的新规定），这些法规将敦促肥料厂商开发更易降解的新型包膜技术。