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  為滿足植物精準高效地吸收養分，能夠響應土壤-植物系統養分需求信息，并主動調節養分供應模式的智能型肥料，是現代農業種植對化肥高質量發展提出的新要求。在肥料養分形態、配方配伍科學，具備專用性和功能性的基礎上，智能肥料還必須能夠自主感知植物養分需求信息，并且能夠自主響應供給植物礦質養分。溫度是影響作物生長的關鍵環境因素，而且作物生長與養分吸收具有高度一致性。如果使用溫敏材料作為控釋膜材，則可以開發一種智能型控釋肥料：當地溫升高到某一閾值，植物進入快速生長期，養分需求驟然增加；溫敏控釋膜材能夠準確的感受到這一溫度閾值，材料理化性能也隨之改變，從而調控養分的釋放速率，響應植物生長和養分需求。溫敏材料和肥料控釋技術的長足發展，為溫敏型智能肥料開發奠定了基礎。擺在科研人員面前的難題是：如何突破環境響應材料應用于肥料控釋，開發具有實際應用價值的智能肥料。

  近日, 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所肥料及施肥技術創新團隊研制開發出一種養分釋放與環境溫度響應的溫敏性聚氨酯包膜肥料，實現了養分響應溫度變化的智能釋放。該智能控釋肥料以具有溫敏特征的聚己內酯二醇（PCL）為包膜材料，采用原位反應法與二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）通過流化床反應制備而成。此類新型智能控釋肥料的研制開發，可為實現肥料精準釋放、提高肥料利用率、減肥增產提供理論依據，也為新型肥料的創制提供了新思路。相關研究成果發表在材料科學領域的旗艦雜志《materials today》系列子刊、化學領域TOP期刊《materials today chemistry》上。 該研究將溫敏材料與控釋技術相結合，首次實現了肥料響應溫度變化的智能控釋，具有產業開發和農田應用價值。該溫敏型智能肥料的制備思路，為肥料釋放更加精準的智能肥料開發提供了借鑒。調整溫敏復合膜材的結晶峰，能夠開發適用于不同地區作物生長與地溫變化的溫敏性智能控釋肥料。為了實現2030年碳達峰目標，中國正在推行新型綠色肥料研發計劃, 其中化肥精準和智能化釋放，也是控釋肥料研發的新熱點。利用作物生長受到土壤溫度、pH值等環境因素的影響的特定關系，開發溫度、pH值響應型的智能控釋肥料，可使控釋肥料養分釋放速率與環境因素變化相匹配，達到精準釋放。

Figure 11 溫敏聚合物控制養分釋放的分子機制及響應原理

  溫敏型聚氨酯（Temperature-sensitive polyurethane ，TSPU）是常見的溫敏聚合物，廣泛用于藥物遞送系統，控制藥物的釋放。而直接將其用于制備包膜控釋肥料，人為調控養分釋放速率的工作，目前還未見報道。本研究以廣泛用作溫敏聚氨酯原料、且可生物降解的聚己內酯二醇（PCL）為包膜材料，以一定比例與聚丙二醇（PPG）復混，采用原位反應法通過流化床制備出溫敏聚氨酯控釋包膜肥料（Fig.11-Ⅰ）。變溫實驗表明，此類溫敏性包膜控釋肥料養分釋放率在33℃發生突變，單位小時養分釋放率增加了22.3倍，與普通聚氨酯包膜控釋肥料相比養分釋放率增加了1.4倍，具有溫度敏感性；且控釋期可達到30天以上，符合控釋肥料ISO國際標準（ISO 18644）。PCL作為一種可生物降解材料，該智能溫敏包膜控釋肥料的創制為生物降解控釋肥料的開發提供了新的工藝方案。

  原文鏈接： https://authors.elsevier.com/a/1g3WS8nHhtHGun