近日，山东农业大学资源与环境学院杨越超教授团队在《Chemical Engineering Journal》在线发表了题为“Self-repairing bio-based controlled-release fertilizer for enhanced quality and nutrient utilization efficiency and reveal their healing mechanisms”的研究论文。山东农业大学为完成该论文的唯一单位，硕士研究生王泽坤为该论文的第一作者，杨越超教授为该论文的通讯作者。
使用传统的生物基材料制备控释肥膜壳，降低了生产成本，而且最大限度的减少了对环境的影响。但是生物基膜壳的耐用性较差，并且在生产、运输和使用过程中容易受到碰撞、摩擦和划痕等外部因素的损伤，会导致营养物质提前释放，造成环境污染和资源浪费，降低了养分释放的精准性和稳定性。开发具有优异抗损伤性和自我修复能力的生物基膜壳是提高膜涂层控释肥料质量和功效的有效策略。本研究提出了一种简单实用的方法，将动态二硫键和氢键掺入聚氨酯中，制备出了一种自修复生物基包膜控释肥（SBPCRF），同时比较了其与普通生物基控释肥（BPCRF）的控释性能、抗损伤性能、修复性能、肥料颗粒强度、应用效率。
研究结果表明，动态二硫键和氢键的可逆重组，促进了破损膜壳的自我修复。制备的 SBPCRF 表现出优异的抗损伤性和自我修复能力（92.2%），能够承受了超过110 N的压力而不破裂。膜壳发生损伤后，BPCRF在第2天即完全释放，而 SBPCRF的控释期可延长至35天（控释期恢复70%以上）。此外，SBPCRF膜表现出优异的控释性能，能够延长肥料控释期超过50%。考虑到这些优异的特性，我们在玉米上进行了应用实验。我们发现，施用SBPCRF塑造了独特的细菌群落，且表现出较高的养分利用效率（60%）。
这一试验证明了SBPCRF的潜在实用价值。这项研究为开发具有精准和稳定养分输送能力的新型控释膜材提供了宝贵的见解。并为推进可持续农业提供了一种新策略。
该研究工作得到了得到了国家自然基金、国家重点研发计划、泰山学者计划的资助。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158852
来源：山东农业大学