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1. 研究目的与意义

我国是农业大国，农业是国民经济发展的基础，而肥料则是农业生产中最重要的生产资料之一。自从1840年德国化学家李比希提出植物矿质营养理沦后，经过半个多世纪，化学肥料已发展为比较完善的技术系统和产业休系，成为推动世界农业生产发展的强大力量。目前，肥料工业面临着一场如何提高其产品效率的持久性挑战：或是通过改进已在使用中的肥料，或是通过新的特殊肥料类型的开发米实现这一目的。对中国这样一个生态压力巨大的国家，尤需如此。化肥的合理投入是提高现代农业生产力的重要物质保证，而缓控释肥料不仅可以有效提高肥料利用率，而且也可以减轻肥料对环境造成的污染。因此，研制高效、环保的新型缓控释肥料是当前肥料科技创新的重要任务。

2. 国内外研究现状分析

一、国内研究概况

我国控缓释肥料的研究与开发起步较晚。1973年南京土壤研究所成功研制出钙镁磷肥包衣的长效碳酸氢铵，这是我国最早的缓释肥料。20世纪80年代，南京土壤研究所、郑州工业大学开发了磷酸盐包衣尿素，制成了以复合肥包裹肥料的缓释肥。20世纪90年代，郑州工业大学开发出了缓效多营养包硫尿素，肥效期为90～120天；沈阳生态研究所研制出长效碳铵、长效尿素和包衣尿素。90年代末期沈阳农业大学研制了以聚乙烯醇与淀粉为主成分的包衣材料，用于玉米等专用肥包衣；之后南京林业大学、中国农科院土肥料所、西北农林科技大学、山东农业大学、中国农业大学、北京农林科学院、山东金正大公司等单位相继进行了控缓释肥的研究。1998年浙江农业大学开发了高分子聚合物包衣肥，湖南省土肥所研制了水稻专用缓释肥。2004年樊小林以水溶性树脂包裹氮磷钾复合肥研制了包衣型控释肥，但因水溶性树脂溶于水，难以达到养分控释效果；邢礼军等通过合成方法制备尿醛控释肥料，虽然控释效果较好，但工艺复杂、且使用甲醛等有毒溶剂，对人体有危害。2005年湖南农业大学用自研包衣型缓释复合肥在水稻上应用表明，包衣复合肥在减少施用量40%的情况下，仍比施用正常量但未包衣的复合肥增产5%以上。2007年王海波等以非金属矿物、乙烯类不饱和单体、引发剂、交联剂、肥料、保水剂等，通过物理混合、化学合成和包衣三个阶段，研制出了保水缓控释肥，其生产工艺复杂、能耗大、成本高。

二、国外研究概况

3. 研究的基本内容与计划

研究内容包括：（1）水环境中制备缓释肥料。在水中，将木质素、粘土、尿素按一定比例混合，搅拌加热，混合均匀后放入烘箱将其烘干制得木质素/粘土缓释尿素。在制备过程中加入硫酸铜，可制得木质素/含铜粘土缓释尿素。加入PVA可制得PVA包膜型木质素/粘土缓释尿素。将样品进行淋溶实验，测量吸水性，复合材料对脲酶活性的抑制性能实验来评价样品控缓释性能的优劣。（2）熔融制备缓释肥料。国外研究木质素尿素复合缓释肥料也才起步，近年有国外专利文献报道将木质素磺酸盐与尿素混合后加热到熔融状态制得复合缓释尿素。此方法可以使木质素和一些无机盐包覆在尿素的表面来达到缓释的效果。经过淋溶实验等实验验证缓释效果良好。

计划：目前在进行各个配比的木质素/粘土缓释尿素的淋溶实验、脲酶活性实验，下面将用软件进行分子模拟。

4. 研究创新点

本课程设计应用熔融的方法制备木质素/粘土缓释尿素，并且用分子模拟的手段检验其结构以及效果。