肥料及施肥技术团队研制开发出一种温敏型智能控释肥料

近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术创新团队结合温敏材料与控释技术相结合，研制开发出一种养分释放与环境温度响应的温敏性聚氨酯包膜肥料，实现了养分响应温度变化的智能控释，可为实现肥料精准释放、提高肥料利用率、减肥增产提供理论依据，也为新型肥料的创制提供了新思路。相关研究成果发表在材料化学领域TOP期刊《Materials Today Chemistry》上。

为力争实现2030年前碳达峰目标，中国正在稳步推出新型绿色肥料研发计划，其中化肥精准和智能化释放，也是控释肥料研发的新热点。利用作物生长受到土壤温度、pH值等环境因素影响的特定关系，开发温度、pH值响应型的智能控释肥料，可使控释肥料养分释放速率与环境因素变化相匹配，达到精准释放。温敏型聚氨酯（TSPU）是常见的温敏聚合物，广泛用于药物递送系统，控制药物的释放。而直接将其用于制备包膜控释肥料，人为调控养分释放速率的工作，目前还未见报道。

该研究以广泛用作温敏聚氨酯原料、且可生物降解的聚己内酯二醇（PCL）为包膜材料，以一定比例与聚丙二醇（PPG）复混，采用原位反应法通过流化床制备出温敏聚氨酯包膜控释肥料。变温实验表明，此类温敏型包膜控释肥料养分释放率在33℃发生突变，单位小时养分释放率增加了22.3倍，与普通聚氨酯包膜控释肥料相比养分释放率增加了1.4倍，具有温度敏感性；且控释期可达到30天以上，符合控释肥料ISO国际标准（ISO 18644）。PCL作为一种可生物降解材料，该智能型温敏包膜控释肥料的创制为生物降解控释肥料的开发提供了新的工艺方案，可通过调整温敏复合膜材的结晶峰，开发适用于不同地区作物生长与地温变化的温敏型智能控释肥料，具有产业开发和农田应用价值。

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所硕士生乔丹与李娟副研究员为该文共同第一作者，杨相东副研究员与张树清研究员为该文通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目资助。