水肥营养缓释剂
水肥营养缓释剂，是一种正在世界范围改变农林业和园艺进程的土壤调理机。是一类具有抗旱保湿特性的高分子聚合物,被称为土壤中的"微型水库"。适于在土壤压力下保湿，优化湿度条件，蓄水涵养，功能性缓释，促进植物快速生长。它通过控制湿度释放，大大减轻植物的干旱损伤，同时增加土壤的通气与排水。它促进肥料有效利用，降低水域富养化污染，同时控制水土流失。无毒，无副作用，一般在土壤中保持活性7-10年。吸水速度1小时内达100%。小颗粒比大颗粒吸水快。pH值是中性，6.0—6.8。尽管许多实验室和野外研究结果都证明其卓越的性能，但是实际应用仍不够广泛,生产企业还是感到市场艰难，无法生存。
项目产品的主要技术内容及基础原理：水肥营养缓释剂是以合成高分子材料和天然营养材料为主要前体，制成固态颗粒。
绿宝水肥营养缓释剂是北京森林丽叶绿洲生态科技有限公司与清华大学生物系生态科学与工程研究所联合开发的新一代化肥载体。是国外新近发展起来的高分子土壤调理剂。绿宝水肥营养缓释剂可持续缓慢释放水肥营养，能保持土壤水肥营养、节水、节肥、改良土壤、提高作物产量，寿命10年。还可用于干旱、半干旱地区沙漠造林，退化生态系统恢复等，是一种正在世界范围内改变农林业进程的重要农业环境生态材料。
（1）施入土壤能有效减少水循环，保水保肥保土，明显减少灌溉费用、灌溉次数和灌溉劳动。
（2）可与化肥、营养剂、除虫剂、除草剂等可溶性添加剂一起使用，缓释控制。
（3）施入土壤能减少化肥、营养剂和农药的流失。
（4）缩短作物成熟时间，促进种子萌发，提高萌发率，使植物生长更快、更好、更丰满。
（5）改良贫瘠土壤、盐碱化土壤、沙化土壤和板结土壤，使作物和树木在极端炎热和干旱条件下正常生长，增强板结土地的通气与排水功能，增强沙化土壤的保水与发育，是退化陆地生态系统恢复的理想材料。
（6）蘸根可防止移栽植物枯萎；拌种促进种子萌发，提高萌发率；施入草坪草皮可减少浇水次数，增加通气效果，减少霉烂。
本项目所涉及到的关键技术有：
（1）按适合比例引入多微孔载体技术
这项技术主要是解决吸水树脂对水及水溶液难以复吸和释放的功能缺陷。按适当比例引入多微孔材料作为载体，实现了在高分子网状结构间形成多微孔双向通道，为吸水材料内部水分的缓释释放及外部水分的吸入提供了必要的结构模式。同时缓解使用过程对土壤产生局部板结的不良作用。
（2）高分子网状交联技术
这项技术主要是解决吸水树脂的高分子网状结构的强度和稳定性。我们采用双官能团二次交联工艺，从而获得了良好的效果。
1、应用创新
本项目产品在应用方面突破了一般保水剂和营养缓释剂的应用面较小的局限，可以广泛应用于农林业各个方面。并基于前期的研究，可以针对不同的应用领域和范围调整生产工艺，生产出针对性的产品，以达到最好的使用效果。
（1）对土壤调理
水肥应用缓释剂是一种具有很强分子吸水能力的土壤调理机，在土壤中能够极大地改变土壤孔隙持水性,增加土壤有效水贮量,应当受到应有的重视和广泛使用。不同的水肥应用缓释剂粒径与不同质地土壤的吸、失水性也有不同的效果。研究表明：0.25~0.5mm粒径水肥应用缓释剂在3种土壤中累积蒸发量最小。农田施入量为2 g/m2的处理水分蒸发量最小,保水效果最好;而随着水肥应用缓释剂用量的增加,累积蒸发量与蒸发失水比呈现先增加后减少的趋势,当水肥应用缓释剂用量超过175 g/m2后对蒸发的抑制作用开始显现。水肥应用缓释剂对典型半干旱砂性土壤的入渗和蒸发影响的研究表明:入渗速率最大降至对照的0.77(混施)和0.89(沟施);在相同初始含水率,连续蒸发条件下,土壤含水率均高于对照,其中混施6kg/亩的各层含水率是对照的1.3-39倍,其15cm处提高了42%;混施比沟施减少了6-25%的土壤蒸发量。水肥应用缓释剂使用促进农田生态系统碳循环利用效率：农业生产过程中使用水肥应用缓释剂和各种农资会产生一定的碳投入, 提高碳吸收，降低碳成本，提高碳效率，促进作物生长，提高作物干物质量。研究中60kg/hm2水肥应用缓释剂用量的碳成本最低,较对照减少了25.6%,而其碳效率和碳净汇最大,较对照分别提高了35.3%和30.6%。施用水肥应用缓释剂提高了冬小麦的水分利用效率,且以60 kg/hm2水肥应用缓释剂用量效果最佳。水分利用效率与碳吸收、碳效率和碳净汇呈显著正相关,而与碳成本呈极显著负相关。水肥应用缓释剂在改良土壤和作物抗旱节水中有良好的效果：实验表明,土壤中水肥应用缓释剂含量在0 .1% 以下时,土壤团聚体增加,土面蒸发明显降低;模拟降雨实验证明,0.1% 水肥应用缓释剂的土壤，在15% 坡度下,其水分入渗增加43 % ,土壤流失率减少54 % 。田间试验发现,土壤穴施水肥应用缓释剂使马铃薯增产52%;盆栽实验证明,土壤加入水肥应用缓释剂后的玉米和烤烟抗旱存活率增加,保苗效果好。
（2）水土保持应用
水肥应用缓释剂具有保水、保土、保肥功能，通过自身保水特性和土壤学作用机制,改善土壤结构,降低土壤密度,提高土壤抗蚀性，起到水土保持作用。已经广泛应用于各种水土保持、生态建设工程、治理水土流失、防止沙漠化等方面。研究表明：水肥应用缓释剂的吸水倍率随复合肥溶液浓度的增加而减小,与吸水时间呈明显的对数相关;0.1%和0.2%水肥应用缓释剂的时蒸发量达到0.896g。在不同时间段0.05%水肥应用缓释剂失水速率相对差异性较小;可以为种子的萌发以及植物的生长营造良好的生长环境;水肥应用缓释剂与复合肥的复配施用,通过改变水分时空分配和土壤理化性质，提高植物覆盖度。在黄土高原植被建设中，坚持“适地适树适法”原则 ,实行分类指导、合理布局 ,加大经济树种营造比重，大力采用保水集水、水肥应用缓释剂等抗旱造林技术 ,加强造林后的管理。克服黄土高原造林种草中存在的成活率低、保存率低、生长率低、延缓黄土坡地的产流时间,减小地表径流、径流系数、泥沙含量和降雨侵蚀量等问题。实现黄土高原的植被重建。未来,水肥应用缓释剂水土保持应用上有很大的开发空间，但应该选择合适的类型、应用量、应用方法、应用范围，注意及应用效果的系统分析。
（3）在林业中的应用
水肥应用缓释剂能显著促进造林树种植株的生长发育,使植株的基径、树高、侧根数、侧根长、总干重、根干重等比不用水肥应用缓释剂的对照植株明显增加,根冠比增大。需要注意的是在使用水肥应用缓释剂进行造林时,要选择适宜的剂型和造林季节,这是水肥应用缓释剂抗旱造林的关键环节。水肥应用缓释剂在育苗、造林、果树栽培、园林绿化、治理水土流失、防止沙漠化等方面有很多应用，能大大提高造林成活率。研究表明：水肥应用缓释剂处理的油松苗,与不加水肥应用缓释剂处理比,其叶片内的相对含水量明显较高,MDA的含量较低,说明添加水肥应用缓释剂使油松幼苗产生了较好的耐旱性,为干旱地区的育苗技术提供了理论基础。豫西丘陵区新型造林模式中：截干、容器苗、水肥应用缓释剂、高效节水为主的抗旱配套技术,有效地提高了造林成活率。水肥应用缓释剂和覆盖措施有效提高黑松造林效果：水肥应用缓释剂埋深在0~60cm土层内,土壤含水率比对照提高10.2~79.3个百分点。加之黑塑料地膜或锯屑、落叶覆盖，可提高造林成活率和保存率。在北京南口风沙区侧柏造林施用水肥应用缓释剂，成活率达90%以上,与浇水量高1倍的对照相差无几,施用水肥应用缓释剂后第2年春季土壤含水量比对照提高了84.7~119.4 g.kg-1，比对照提高7.78~25.56％，同时显著地提高了侧柏的初期生长量。研究中所选定的不同水肥应用缓释剂及其剂量对侧柏苗生长的影响差异并不显著。在黄条纹金刚竹育苗过程中，使用水肥应用缓释剂处理后,土壤含水量增加,水肥应用缓释剂用量越大效果越好。使用水肥应用缓释剂处理的叶片含水量下降时间能推迟3 d,苗木生长受抑制时间推后。使用水肥应用缓释剂处理的植物叶片电导率升高时间推迟,能有效延长黄条金刚竹的萎蔫点,大约能推迟5-7 d。使用水肥应用缓释剂的竹种成活率明显高于未使用水肥应用缓释剂的竹种。水肥应用缓释剂用于何首乌扦插育苗，使出苗率,苗的茎长、分枝数、叶片数、根数和最长根长等性状均较未施用水肥应用缓释剂的处理差异达极显著水平,并随着水肥应用缓释剂用量的增加而变好,但不同水肥应用缓释剂用量间差异多不显著。综合考虑,采取用量3kg/6672棵最为经济。水肥应用缓释剂还可用于稳定而有效地供给草坪植物所需水分。在冷地型草坪使用水肥应用缓释剂：草种发芽率明显提高,幼苗生长增快。干旱条件下适当浓度的水肥应用缓释剂可以提高土壤的含水量,对草坪草种子出苗及生长也有一定促进作用。小粒咖啡生产经常受到季节性干旱和土壤营养不足的制约。施入低氮、低水肥应用缓释剂处理可以获得小粒咖啡苗木的最大生长量(株高、茎粗及叶面积)。和对照(无氮处理)相比,低氮可使干物质累积量提高24.10%,而高氮减少干物质累积11.95%。和无水肥应用缓释剂处理相比,低水肥应用缓释剂提高干物质累积11.53%,而高水肥应用缓释剂抑制干物质累积8.65%。此外氮肥和水肥应用缓释剂能不同程度地降低日蒸散量,提高水分利用效率;施氮和水肥应用缓释剂可分别提高小粒咖啡水分利用效率2.72%~35.37%和8.48%~20.24%。小粒咖啡氮素累积量随着施氮量增加先增后降。过高水平水肥应用缓释剂和氮肥都会对小粒咖啡的苗木生长产生明显的抑制作用,而低氮低保处理可同时提高干物质累积和水分利用效率。施用水肥应用缓释剂与对照相比,苹果树的叶面积增大，叶片光合速率提高6.13%~17.45%，水分利用效率提高9.46%~22.44%，产量提高6.28%~7.25%，土壤含水量提高3.50%~28.96%。贵州喀斯特山区桃树栽培过程中施用水肥应用缓释剂，能提高幼苗移栽的成活率,增加根际周围土壤含水量，减少土表蒸发。另外土壤中水肥应用缓释剂含量在0.01%～0.05%范围内,土壤团粒结构增加较为明显,土面蒸发明显降低,pH值有降低的趋势(0.1～0.2),速效磷含量有所提高;每株施40g水肥应用缓释剂为最佳经济使用量;水肥应用缓释剂使猕猴桃的根冠比趋于合理,具有明显提高商品果之效应;配合微肥施用可减缓黄叶病的发病程度,提高树体抗性,改善果实品质[29]。水肥应用缓释剂处理的核桃幼树地径、新梢数量、新梢平均长度均显著高于对照，对叶片叶绿素含量无显著影响。单株雌花数大于对照。株施40~60g为适宜施用量。干旱条件下用水肥应用缓释剂丸化沙打旺种子，与对照相比,水肥应用缓释剂含量在7%和9%时,种子萌发速率分别加快了70%和63.19%;水肥应用缓释剂含量在7%时,幼苗根长、根表面积分别提高了19.36%和45.26%。沙打旺丸化添加水肥应用缓释剂适宜含量为7%~9%。在造林实践中，利用杉木屑和竹屑等与土壤(1∶200)混合(0.50%)，也有比较好的保水缓释功效。兰州市南北两山水肥应用缓释剂造林实践证明：水肥应用缓释剂造林能有效的提高根际土壤含水量、造林成活率，施水肥应用缓释剂+覆地膜效果最好；水肥应用缓释剂必须拌土埋在根系周围，上面覆土；水肥应用缓释剂的最佳用量为20g/穴。
（4）在农业中的应用
水肥应用缓释剂在农业中有非常积极广泛的应用效果。1％水肥应用缓释剂包膜涂层可促进大豆、绿豆等豆类种子出苗率,使其出苗早,苗齐苗壮,抗旱能力增强,而对小麦玉米等淀粉种子的出苗无明显作用;低浓度的水肥应用缓释剂蘸根可提高苗木的成活率,促进其生长,增强抗旱能力,而高浓度的水肥应用缓释剂蘸根则降低苗木成活率,生长下降。施用水肥应用缓释剂能明显提高麦田土壤水分含量,尤其对上层土壤水分含量的影响更为明显,同时还能增加分蘖,提高叶绿素含量和使光合速率增加,从而使干物质积累加快，90kg/hm2为适宜施入量。研究表明,灌水水平在20%~80%条件下,不施水肥应用缓释剂时,灌水量为80%时冬小麦产量达到最大值;施用水肥应用缓释剂时,灌水量为60%时冬小麦产量最高。随着灌水量的增加,土壤水分含量有所提高,施用水肥应用缓释剂后土壤水分显著提高;在冬小麦孕穗期灌水量为田间持水量的60%时,施用水肥应用缓释剂后土壤水分增加1.57倍。低灌水水平和高灌水水平均削弱水肥应用缓释剂对水分生产效率、灌水利用效率和降水利用效率的增加效应。可见,灌水的增产效应与灌水对水分生产效率、灌水利用效率、降水利用效率的提高有着密切关系。水肥应用缓释剂与氮肥配施的各种处理中,以氮肥(225kg.km-2)和水肥应用缓释剂 (60kg.hm-2)配施处理对于小麦总群体数、株高、穗长和穗粒数的提高效果最为显著,提高旗叶光合速率和光合水分利用效率,增加小麦产量。也有认为：最优处理为：,每666.7m2施纯氮20 kg结合使用粒径1.6~4.0 mm的水肥应用缓释剂0.5 kg能够改善小麦生育后期的群体状况，水肥应用缓释剂用量对裸燕麦籽粒产量有显著影响,滴灌条件下施用水肥应用缓释剂比不施水肥应用缓释剂增产2.95%~12.14%,传统灌溉条件下施用水肥应用缓释剂比不施水肥应用缓释剂增产1.1%~5.0%。60kghm-2水肥应用缓释剂有利于裸燕麦大多数品质性状的提高,以及矿质元素的吸收利用。在闽南丘陵旱地对秋植大豆施用水肥应用缓释剂，与对照相比,施用水肥应用缓释剂的大豆各生育时期都有所延长,全生育日数比对照延长了2~7天,并且提高了大豆单位面积产量与有效荚率,单株粒重增多,百粒重提高;且随施用量的增加,效果更为明显。沟施水肥应用缓释剂60 kg/hm2用量的增产增收效果最佳,可增加纯收入1503.00元/hm2,其投入产出比为1:2.67。在甘蔗施种植中，施用水肥应用缓释剂处理，在两年宿根蔗中仍表现增产,胶体型水肥应用缓释剂和颗粒型水肥应用缓释剂与对照相比,宿根第1年分别增产6.97%、8.01%,宿根第2年分别增产3.20%、3.96%。两种剂型水肥应用缓释剂在土壤中的残留后效对宿根蔗均具有增产作用,其增产效果随施入土壤时间的延长而降低。在宁夏中部半干旱偏旱区马铃薯种植中使用，穴施水肥应用缓释剂90kg/hm2的增产效果最佳(44.1%)，穴施水肥应用缓释剂60kg/hm2的商品薯率最高(20.9%)。在辣椒种植中施用水肥应用缓释剂对辣椒生长及水分利用效率有明显促进作用 ,辣椒叶面积、叶数、株高、生物量和水分利用效率均优于未施水肥应用缓释剂处理。水分控制对辣椒的影响表现为充分供水促进辣椒生长 ,水分胁迫延缓辣椒生长速度。灰色关联分析发现：施用水肥应用缓释剂处理耗水量与各性状关联度顺序依次为生物量>茎叶干物质量>根干物质量>叶数>株高>叶面积>根冠比>干物质含量，而未施用水肥应用缓释剂处理耗水量与各性状关联度顺序依次为生物量>叶数>茎叶干物质量>根干物质量>株高>叶面积>干物质含量>根冠比。在烤烟种植中水肥应用缓释剂可以增强烟叶的光合能力，施用量为45kg.hm-2的光合能力最强;延边雨季为土壤提供了充足的水分,这是烤烟成熟期没有"午休"现象的主要原因;水肥应用缓释剂主要是通过调节烟叶的气孔导度,进而影响其净光合速率。水肥应用缓释剂用量在1.0~3.0 g/株范围内,土壤蒸发明显降低,能显著促进烤烟根、茎、叶的生长;田间试验结果表明:施用水肥应用缓释剂,能促进烟株生长,提高烟叶中总糖、还原糖的含量,降低总烟碱、总氮和氯离子的含量,促进化学成分协调,改善烟叶品质;移栽时随营养土每667 m2施用3.0 kg水肥应用缓释剂,经济效益增加111.4元。施用水肥应用缓释剂,能减缓土壤水分蒸发,增加土壤的保水性能,促进烟株生长,提高烟叶产量,改善烟叶品质,增加经济效益。在黄土高原旱作春玉米施用水肥应用缓释剂，增加产量12%~33.47%,在大豆生产上增产3.9%~23.1%,产量随水肥应用缓释剂用量增加而增加,但水肥应用缓释剂施用在土壤中的增产效益较低。用水肥应用缓释剂处理种子,成苗率增加,增产效果显著,是一项有效的增产措施。
（5）其他应用
对土壤持水特性的影响：在土壤低吸力段 (0～ 80kPa)，随水肥应用缓释剂用量增加，土壤持水容量增大，增加作物可利用的有效水；在相同含水量时，土壤水能态随水肥应用缓释剂用量增大而降低；但在相同水分能态下，土壤含水量随水肥应用缓释剂的增加而明显增大，施用水肥应用缓释剂后，土壤可在较长时间内保持较高的水分含量；且随水肥应用缓释剂用量增加，土壤容重下降，总孔隙度和毛管孔隙度则呈上升趋势；土壤凋萎系数虽有增大趋势，但增幅很小，土壤有效水容量明显增大。土壤中加入 0. 5 %的聚丙烯酰胺或0 .2 5 %～ 0 .5 %的水解淀粉 ,可显著改善土壤对有效水的保持和供应。
对土壤养分的保蓄作用：水肥应用缓释剂在雨季能够吸收水分，并将水分保持于土壤中，待到旱季来临，又能够将吸持的水分缓慢释放给植物利用，从而帮助植物渡过干旱期，提高造林成活率。试验发现：水肥应用缓释剂使北美红杉和川滇桤木的氮流失量减少23.8%～65.2%，钾流失量减少19.8%～86.2%。当养分施加量一定时，养分的流失量随水肥应用缓释剂施加量的增加而减少。野外试验证明：森林土壤中施加水肥应用缓释剂后，显著提高土壤中养分(氮磷钾)含量，使土壤碱解氮量提高133.1%～295.8%，有效磷提高10.4%～43.2%，速效钾提高124.2%～220.3%。可以认为：水肥应用缓释剂不仅可以改善土壤水分状况，而且可以通过减少养分淋失。水肥应用缓释剂对尿素缓释效果研究结果表明：在玉米生长前期，水肥应用缓释剂能够吸持速效态氮,使土壤氮素不会过快地被作物吸收，生长中后期，土壤碱解氮含量比较平稳，说明水肥应用缓释剂能不断地释放氮养分，使其转化为速效态供玉米吸收，从而证明水肥应用缓释剂有水肥营养缓释的效果。
对土壤特性长效影响：施用水肥应用缓释剂可明显增加土壤微团粒结构．增大土壤持水率和表层土壤pH。水肥应用缓释剂施用1～5年期间．表层土壤(0～10cm)中0.05～0.01mm粒径质量分数增加0.81%～7.74%，0.01～0.005mm粒径质量分数减少；施用水肥应用缓释剂第3年时表层土壤0.05～0.01mm粒径质量分数提高最显著，且水肥应用缓释剂施用后第3年土壤的控水能力最强。施用水肥应用缓释剂0～10、10～20、20～40cm土层土壤持水率比对照增加6.54%、6.22%、8.50%，饱和含水率分别比对照增加1.3%～30.7%、2.4%～28.7%和0.8%～21.7%，水肥应用缓释剂连续施用第3年性能最佳。在黄绵土、南方赤红壤理等不同土壤中表现稳定。
2、技术创新
本项目整合应用各种技术，项目主要的技术创新体现在：
双官能团二次交联工艺技术
独创的符合农业生态规律的实用方法。
独创的生产工艺。
独创的海外销售发展模式。
首次在国际上提出绿宝水肥营养缓释剂(Lϋbao Slow-Release Water-Fertilizer-Nutrition Agent)的产品。见下面文献(EI)。
Huang Daming, Zhang Wenkui, Shen Ziwei and Xi Baoshu. Applied Ecotechnical Research on Lϋbao Slow-Release Water-Fertilizer-Nutrition Agent. Tsinghua Science and Technology,2004, 9(1):108-115.
3、结构创新
高分子结构示意图
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4、模式创新
主要是原料采购模式以及产品销售的循环发展模式。公司与国内众多企业、合作社、种养殖大户、家庭农场战略合作，互相达成原料采购、产品销售协议。经过长期努力，公司为中国现代农业提供切实可行的解决方案。该技术集安全、优质、抗逆、调节、改土等功能于一体，系统地解决了目前农业生产中遇到的肥料成本越来越高、作物产量越来越低、生理性病害越来越多、连作障碍问题日趋加剧、农残和重金属超标、农产品品质下降 、土壤和生态环境恶化等难题。并拥有产品的售后跟踪服务团队，作到规范化精准管理，以确保作物营养生长和生殖生长期对生长环境和养分的特别需求，帮助作物顺利完成其基本代谢和次生代谢的全过程，这样的精准管理才能使最终的农产品含有丰富的矿物质和营养素，实现为社会提供优质健康农产品，也实现对农产品产地土壤改良和对环境的零污染和零排放。
在研发、试验示范和推广工作中，公司与国内的多所高等科研机构及专家建立了长期、稳定的合作关系，并形成了有效、共赢的合作机制，这是公司最核心的无形资产之一。绿宝水肥营养缓释剂是北京森林丽叶绿洲生态科技有限公司与清华大学生物系生态科学与工程研究所联合开发的新一代化肥载体。是国外新近发展起来的高分子土壤调理剂。
发布时间：2019-01-09 16:35
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