控释尿素的形成背景及其作用机理

我国是一个人口多而耕地少的国家，农业增产主要依靠提高单产，未来我国人口增加，粮食需求扩大，化肥在农业生产中仍占主导地位。但是，长期以来，我国农村盲目施肥（尤其是氮肥中的尿素）现象严重，表现在：①肥料的养分利用率低，如在水稻上，尿素利用率为30%～41%；②能源浪费大，因为现代农业是“石油农业”，化肥依靠煤或天然气生产，煤或天然气是几亿年前动植物躯体沉积形成的，是不可再生的，化肥浪费即是能源浪费；③导致人类赖以生存的物质基础和最基本生态环境条件——土壤功能和质量下降；④使地下水和湖泊富营养化，如武汉市周边，湖泊密布，均不同程度受到了污染，其中，污染源的60%～70%来自农业，而农业污染源头又主要是来自化肥；⑤化肥在土壤中的反硝化过程产生N2O等，其温室效应远大于CO2；⑥硝态氮（NO3-）积累带来食品安全等问题。

因此，人类为不断提高粮食产量而不断加大对土壤中化学肥料的投入，但是过度的施肥不仅造成上述资源浪费，而且同时导致环境污染。为了协调解决粮食—资源—环境三者间的矛盾，20世纪50年代发达国家开展了控释肥的研究——即一种可随心所欲地调控其养分释放并使其能最大限度地满足作物对养分需求的高科技肥料，这项技术已成功地应用于农业，它同基因工程技术一道被西方称作“第三次绿色革命”。因此，控释肥代表了21世纪世界肥料的发展方向，为解决人类共同面临的粮食生产——资源节约——环境可持续发展问题找到了答案。控释肥依据种类一般包括：控释尿素、控释钾和控释复合肥等。其中，控释尿素通过高分子膜实现养分调控，它具有用量大、控释性好、科技含量高、产业链条长、市场前景广阔的优点，在世界高科技肥料领域竞争最激烈，所以本书重点讨论控释尿素的专利问题。

控释尿素在土壤中有3个过程，即吸水、溶解和释放，它的成分经过作物吸收，利用率理论值可达100%。其胞衣成分经过耕耘过程发生物理性细化，再经过土壤中的微生物分解和太阳紫外线的照射，最终转化为CO2和水，因此，它是一种迄今人类开发出的对环境十分友好的高科技肥料之一。该肥料受土壤物理因子（如水分、酸碱度和土壤种类）的影响小，受土壤温度影响大，依据这些特性可以进行电脑模拟配方，从而实现养分的精细调控。