پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 162 |
| تعداد شماره‌ها | 6,694 |
| تعداد مقالات | 72,251 |
| تعداد مشاهده مقاله | 129,281,360 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 102,140,831 |
تهیه کودهای آهسته-رهش اوره با استفاده از پوشش‌دهی توسط واکس‌های گیاهی و سنتزی | ||
| به زراعی کشاورزی | ||
| مقاله 4، دوره 27، شماره 1، اسفند 1403، صفحه 57-67 اصل مقاله (490.83 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jci.2024.367630.2863 | ||
| نویسندگان | ||
| مهیار رمضانی تازه آباد1؛ الهه معتمدی* 2 | ||
| 1بخش نانوتکنولوژی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، اموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران | ||
| 2استادیار،بخش نانوتکنولوژی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، اموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران | ||
| چکیده | ||
| هدف: اوره یکی از پرمصرف‌ترین کودهای شیمیایی مورداستفاده در کشاورزی میباشد، اما حلالیت بالای آن درآب سبب رهایش سریع و شست‌وشوی کود به خارج از خاک و عدم دسترسی به گیاه می‌شود. این مشکل باعث هدررفت کود، افزایش هزینه‌ها و آلودگی زیست‌محیطی می‌شود. یکی از مهم‌ترین روشها جهت رفع مشکل هدررفت کود اوره استفاده از مواد آلی جهت پوشش‌دهی آن به‌منظور کاهش حلالیت اوره در آب است. در این مطالعه، به‌منظور کاهش هدررفت کود، از واکس کارنوبا (به‌علت سازگاری با محیط زیست و در دسترس‌بودن) و ترکیب آن با واکس پارفین و استئاریک‌اسید، واکس پلی‌اتیلن و پارافین واکس به‌صورت مجزا برای پوشش‌دهی گرانولهای اوره استفاده شد. روش پژوهش: برای پوشش‌دهی، از روش غوطه‌وری استفاده شد. هم‌چنین برای اندازهگیری میزان رهایش اوره، مقدار مشخصی از کود پوششدار شده در 10 میلیلیتر آب مقطر قرارگرفته و طی بازه‌های زمانی مختلف از آب نمونهگیری و مقدار اوره آزادشده با دستگاه UV-VIS اندازهگیری شد. ضخامت لایه‌های پوششی توسط استریو میکروسکوپ در روز هفتم با بزرگنمایی X40 ثبت شد. یافته‌ها: مدت زمان رهایش در طول دوره 41 روز اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که گرانول پوششدهیشده با کارنوبا واکس دارای بالاترین کارایی بودند و در دوره زمانی 41 روزه 5/71 درصد اوره آزاد شد درحالی‌که اوره پوششدهیشده با کارنوبا واکس و پارافین واکس پس از 7 روز به‌صورت کامل در آب رها شد. کارنوبا واکس با قطر 504/0 میلیمتر کم‌ترین قطر را نسبت به سایر پوششها داشت و با این حال کارایی بالاتری از خود نشان داد. نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که کارنوبا واکس به‌عنوان ماده مورداستفاده برای پوشش‌دهی گرانول اوره اثربخش بوده و زمان رهایش را به شکل قابل‌ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. علاوه بر این کارنوبا واکس به‌علت غیرسمی‌بودن و بی‌خطربودن به‌عنوان پوشش برای تهیه کودهای آهسته-رهش اوره پیشنهاد می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| زیست سازگار؛ کود نیتروژن؛ لایه نشانی غوطه وری؛ موم کارنوبا؛ واکس پلی اتیلن | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Preparation of Slow-Release Urea Fertilizers via Coating by Natural and Synthetic Waxes | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mahyar Ramezani Tazehabad1؛ Elaheh Motamedi2 | ||
| 1Department of Nanotechnology, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran | ||
| 2Assistant Professor. Department of Nanotechnology, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Objective: Urea is one of the most widely used fertilizers in agricultural practices; however, its high solubility in water leads to rapid leaching from the soil before plants can effectively absorb it. This issue results in significant fertilizer losses, increased agricultural costs, and various environmental concerns. A promising approach to address this challenge is the application of organic materials to coat urea granules, thereby slowing their dissolution rate in water. In this study, to mitigate fertilizer loss and enhance efficiency, carnauba wax (CW) was selected due to its biocompatibility and abundance. Additionally, urea granules were coated separately with CW combined with paraffin wax and stearic acid, polyethylene wax, and paraffin wax to evaluate the effectiveness of these materials in reducing urea dissolution. Method: The method of dip-coating was employed as the primary technique for applying the coating onto the urea granules. To assess the release of urea over time, a specific quantity of the coated urea granules was carefully placed into 10 ml of distilled water, and the solution was monitored by collecting samples at predetermined time intervals. The concentration of urea released into the water at each interval was quantitatively determined using a UV-VIS spectrophotometer. Additionally, the diameters of the various coatings formed on the urea granules were examined and recorded on the seventh day of the experiment using a stereo microscope equipped with 40X magnification for precise measurements. Results: The release of urea was monitored over a 41-day period, and the results revealed significant differences in the release rates based on the coating material used. Urea granules coated with carnauba wax exhibited the slowest release rate, with only 71.5% of the urea released by the end of the 41-day observation period. In contrast, granules coated with a mixture of carnauba wax and paraffin wax released their entire urea content into the water within just 7 days. Among the coatings tested, carnauba wax demonstrated the highest efficiency with a coating diameter of 0.504 mm, which also represented the smallest thickness compared to the other coating formulations. Conclusions: The study results revealed that carnauba wax serves as an efficient coating material for urea granules, significantly prolonging their release time. This wax offers numerous benefits due to its natural origin, biocompatibility, biodegradability, and non-toxic properties. Its application enhances sustainability while ensuring safety, making it a highly suitable choice for controlled-release purposes in agricultural or similar settings. These findings highlight its potential to revolutionize fertilizer usage, reducing environmental impact and improving cost efficiency. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Biocompatible, Carnauba wax, Dip-coating, Nitrogen fertilizer, Polyethylene wax | ||
| مراجع | ||
|
سلیمی، مهری؛ معتمدی، الهه؛ متشرع‌زاده، بابک؛ داودی، داریوش؛ علیخانی، حسینعلی و میر سیدحسینی، حسین (1400). تولید کود اوره کندرها با استفاده از پوشش نانوکامپوزیت پلیمری بر پایه نشاسته و بررسی اثرات آن بر رشد گیاه گوجه‌فرنگی. تحقیقات آب و خاک ایران، 52(2)، 301-312.
سلیمی، مهری؛ معتمدی، الهه؛ متشرع زاده، بابک؛ علیخانی، حسینعلی و میر سید حسینی، حسین (1401). تولید کود اوره آهسته‌رهش به سه روش پوشش‌دهی با روتاری درام، سنتز هیدروژل همزمان و دو مرحله‌ای و بررسی عملکرد آن‌ها در کشت گلخانه‌ای گوجه‌فرنگی. تحقیقات آب و خاک ایران، 53(8), 1715-1726.
سلیمی، مهری؛ معتمدی، الهه و متشرع‌زاده، بابک (1401). استفاده از لاتکس نانوکامپوزیت پلیمری بر پایه نشاسته برای پوشش‌دهی کودهای شیمیایی و بررسی اثر عوامل مختلف در کنترل رهاسازی عناصرغذایی. تحقیقات آب و خاک ایران، 53(12), 2905-2919.
ناظوری، فاطمه؛ میردهقان، سید حسین و رفیعی، آرزو (1400). تأثیر واکس کارنوبا بر کیفیت حسی و تغذیه‌ای میوه انار رقم ملس ساوه طی نگهداری در انبار سرد. تولیدات گیاهی، 44(1)، 51-64.
Beig, B., Niazi, M. B. K., Jahan, Z., Pervaiz, E., Abbas Shah, G., Ul Haq, M., Zafar, M. I., & Zia, M. (2020). Slow-release urea prills developed using organic and inorganic blends in fluidized bed coater and their effect on spinach productivity. Sustainability, 12(15), 5944. de Freitas, C. A. S., de Sousa, P. H. M., Soares, D. J., da Silva, J. Y. G., Benjamin, S. R., & Guedes, M. I. F. (2019). Carnauba wax uses in food–A review. Food Chemistry, 291, 38-48. Dubey, A., & Mailapalli, D. R. (2019). Zeolite coated urea fertilizer using different binders: Fabrication, material properties and nitrogen release studies. Environmental Technology & Innovation, 16, 100452. Eghbali Babadi, F., Yunus, R., Masoudi Soltani, S., & Shotipruk, A. (2021). Release mechanisms and kinetic models of gypsum–sulfur–zeolite-coated urea sealed with microcrystalline wax for regulated dissolution. ACS Omega, 6(17), 11144-11154. El-Sherif, D. M., Eloffy, M. G., Elmesery, A., Abouzid, M., Gad, M., El-Seedi, H. R., Brinkmann, M., Wang, K., & Al Naggar, Y. (2022). Environmental risk, toxicity, and biodegradation of polyethylene: a review. Environmental Science and Pollution Research, 29(54), 81166-81182. FAO. (2022). World Food and Agriculture–Statistical Yearbook 2022. Rome. Ge, C., Xu, X., Ma, F., Zhou, J., & Du, C. (2022). Biomimetic Modification of Water-Borne Polymer Coating with Carnauba Wax for Controlled Release of Urea. International Journal of Molecular Sciences, 23(13), 7422. Giroto, A. S., Guimaraes, G. G., Colnago, L. A., Klamczynski, A., Glenn, G., & Ribeiro, C. (2019). Controlled release of nitrogen using urea-melamine-starch composites. Journal of Cleaner P roduction, 217, 448-455. Glibert, P. M., Harrison, J., Heil, C., & Seitzinger, S. (2006). Escalating worldwide use of urea–a global change contributing to coastal eutrophication. Biogeochemistry, 77, 441-463. Hanafi, M., Eltaib, S., & Ahmad, M. (2000). Physical and chemical characteristics of controlled release compound fertiliser. European Polymer Journal, 36(10), 2081-2088. Honer, K., Pico, C., & Baltrusaitis, J. (2018). Reactive mechanosynthesis of urea ionic cocrystal fertilizer materials from abundant low solubility magnesium-and calcium-containing minerals. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6(4), 4680-4687. Ibrahim, K. R. M., Babadi, F. E., & Yunus, R. (2014). Comparative performance of different urea coating materials for slow release. Particuology, 17, 165-172. Inácio, A. G., Ítavo, C. C. B. F., Dias, A. M., dos Santos Difante, G., de Queiroz, J. F., de Oliveira, L. C. S., Dos Santos, G. T., & Ítavo, L. C. V. (2022). A new feed additive composed of urea and soluble carbohydrate coated with wax for controlled release in ruminal fluid. Scientific Reports, 12(1), 4487. Jarrell, W., & Boersma, L. (1980). Release of urea by granules of sulfur‐coated urea. Soil Science Society of America Journal, 44(2), 418-422. Jia, Y., Hu, Z., Ba, Y., & Qi, W. (2021). Application of biochar-coated urea controlled loss of fertilizer nitrogen and increased nitrogen use efficiency. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 8, 1-11. Trenkel, M. E. (2010). Slow- and Controlled-release and Stabilized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture. IFA, International Fertilizer Industry Association. (6th ed.) Paris: France. Nazoori, F., Mirdehghan, S. H., & Rafie, A. (2021). Effect of Carnuba Wax on Sensory and Nutritional Quality of Pomegranate. Plant Productions, 44(1), 51-64. (In Persian). Neto, J. F. D., Fernandes, J. V., Rodrigues, A. M., Menezes, R. R., & Neves, G. d. A. (2023). New urea controlled-release fertilizers based on bentonite and carnauba wax. Sustainability, 15(7), 6002. Ramli, R. A. (2019). Slow release fertilizer hydrogels: a review. Polymer Chemistry, 10(45), 6073-6090. Salimi, M., Motamedi, E., & Motesharezadeh, B. (2023). The use of starch-based polymer nanocomposite latex for coating chemical fertilizers and investigating various factors releasing nutrients. Iranian Journal of Soil and Water Research 53(12), 2919-2905. (In Persian). Salimi, M., Motamedi, E., Motesharezadeh, B., Alikhani, H. A., & Mir Seyed Hosseini, H. (2022). Production of Slow Release Urea Fertilizer by Three Methods of Rotary Drum Coating, Insitu and Two-Stage Hydrogel Synthesis and Evaluation Their Performance in Tomato Greenhouse Cultivation. Iranian Journal of Soil and Water Research, 53(8), 1715-1726. (In Persian). Salimi, M., Motamedi, E., Motesharezadeh, B., Davoodi, D., Alikhani, H. A., & Mir Seyed Hosseini, H. (2021). Synthesis of Slow-release Urea Fertilizer Using Starch-based Polymer Nanocomposite Coating and Investigation of Its Effect on Tomato Growth. Iranian Journal of Soil and Water Research, 52(2), 301-312. (In Persian). Singh, J. S., Kumar, A., & Singh, M. (2019). Cyanobacteria: a sustainable and commercial bio-resource in production of bio-fertilizer and bio-fuel from waste waters. Environmental and Sustainability Indicators, 3, 100008. Tian, H., Liu, Z., Zhang, M., Guo, Y., Zheng, L., & Li, Y. C. (2019). Biobased polyurethane, epoxy resin, and polyolefin wax composite coating for controlled-release fertilizer. ACS Applied Materials & Interfaces, 11(5), 5380-5392. Tinto, W., Elufioye, T., & Roach, J. (2017). Waxes. In Pharmacognosy (pp. 443-455). Elsevier. Townsend, A. R., Howarth, R. W., Bazzaz, F. A., Booth, M. S., Cleveland, C. C., Collinge, S. K., Dobson, A. P., Epstein, P. R., Holland, E. A., & Keeney, D. R. (2003). Human health effects of a changing global nitrogen cycle. Frontiers in Ecology and the Environment, 1(5), 240-246. Watt, G. W., & Chrisp, J. D. (1954). Spectrophotometric method for determination of urea. Analytical Chemistry, 26(3), 452-453. Zhang, W., Mu, Z., Dong, G., Wei, L., Bai, L., Fu, M., Zhao, X., Han, S., & Wang, S. (2020). Esterification modified starch by phosphates and urea via alcohol solvothermal route for its potential utilization for urea slow-releasing. International Journal of Biological Macromolecules, 163, 2448-2456. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 102 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 71 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب