近日，我校資源與環(huán)境學(xué)院楊越超教授團隊在《Chemical Engineering Journal》在線發(fā)表了題為“Self-repairing bio-based controlled-release fertilizer for enhanced quality and nutrient utilization efficiency and reveal their healing mechanisms”的研究論文。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為完成該論文的唯一單位，碩士研究生王澤坤為該論文的第一作者，楊越超教授為該論文的通訊作者。

使用傳統(tǒng)的生物基材料制備控釋肥膜殼，降低了生產(chǎn)成本，而且最大限度的減少了對環(huán)境的影響。但是生物基膜殼的耐用性較差，并且在生產(chǎn)、運輸和使用過程中容易受到碰撞、摩擦和劃痕等外部因素的損傷，會導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)提前釋放，造成環(huán)境污染和資源浪費，降低了養(yǎng)分釋放的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性。開發(fā)具有優(yōu)異抗損傷性和自我修復(fù)能力的生物基膜殼是提高膜涂層控釋肥料質(zhì)量和功效的有效策略。本研究提出了一種簡單實用的方法，將動態(tài)二硫鍵和氫鍵摻入聚氨酯中，制備出了一種自修復(fù)生物基包膜控釋肥（SBPCRF），同時比較了其與普通生物基控釋肥（BPCRF）的控釋性能、抗損傷性能、修復(fù)性能、肥料顆粒強度、應(yīng)用效率。

研究結(jié)果表明，動態(tài)二硫鍵和氫鍵的可逆重組，促進了破損膜殼的自我修復(fù)。制備的 SBPCRF 表現(xiàn)出優(yōu)異的抗損傷性和自我修復(fù)能力（92.2%），能夠承受了超過110 N的壓力而不破裂。膜殼發(fā)生損傷后，BPCRF在第2天即完全釋放，而 SBPCRF的控釋期可延長至35天（控釋期恢復(fù)70%以上）。此外，SBPCRF膜表現(xiàn)出優(yōu)異的控釋性能，能夠延長肥料控釋期超過50%。考慮到這些優(yōu)異的特性，我們在玉米上進行了應(yīng)用實驗。我們發(fā)現(xiàn)，施用SBPCRF塑造了獨特的細(xì)菌群落，且表現(xiàn)出較高的養(yǎng)分利用效率（60%）。

這一試驗證明了SBPCRF的潛在實用價值。這項研究為開發(fā)具有精準(zhǔn)和穩(wěn)定養(yǎng)分輸送能力的新型控釋膜材提供了寶貴的見解。并為推進可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供了一種新策略。

該研究工作得到了得到了國家自然基金、國家重點研發(fā)計劃、泰山學(xué)者計劃的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158852

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