緩効性肥料

メチレン尿素（MDU）は、最も普及している緩効性肥料の成分である。

緩効性肥料（CRF）は、粒状の肥料であり、養分を土壌中に徐々に放出する（すなわち、制御された放出期間を持つ）。緩効性肥料は、制御放出性肥料、遅効性肥料、計量放出性肥料、または遅効性肥料としても知られている。通常、CRFは窒素ベースの肥料を指す。緩効性および制御放出性肥料は、肥料市場のわずか0.15%（56万2,000トン）（1995年）を占めるにすぎない。

歴史

尿素とホルムアルデヒドを組み合わせたポリマーに由来する制御型窒素放出技術は、1936年に初めて製造され、1955年に商品化された。初期の製品は、全窒素の60%が冷水不溶性であり、未反応（速効性）のものは15%未満であった。メチレン尿素、例えばメチレンジウレアは、1960年代から1970年代にかけて商品化され、窒素の25%から60%が冷水不溶性であり、未反応の尿素窒素は15%から30%の範囲であった。

1960年代に米国で、テネシー川流域開発公社国立肥料開発センターが硫黄被覆尿素の開発を開始した。硫黄はその低コストと二次養分としての価値から、主要な被覆材として使用された。通常、完全なカプセル化のためにワックスまたはポリマーが添加される。遅効性特性は、カプセル内の二次密封材の土壌微生物による分解、および機械的欠陥（ひび割れなど）に依存する。芝生への適用では、6〜16週間の遅延放出が一般的である。硬質ポリマーが二次被覆として使用される場合、その特性は拡散制御粒子と従来の硫黄被覆の間のものとなる。

利点

緩効性肥料（CRF）の使用を促す多くの要因があり、その一つは肥料のより効率的な使用である。問題を示すと、平均して従来の窒素系肥料の16%が蒸発（NH₃、N₂O、N₂として）またはアンモニアの流出によって失われると推定されている。CRTを支持するもう一つの要因は、作物に化学的損傷（肥料焼け）から保護することである。植物に栄養を供給することに加えて、過剰な肥料は同じ植物に有害となる可能性がある。最後に重要な利点は経済的なものであり、施肥回数が減り、全体的に使用する肥料の量が少なくなる。ほとんどの場合、結果（収量）は10%以上改善される。

環境への配慮

CRFは、富栄養化を引き起こす窒素汚染を減少させる可能性がある。窒素系肥料の効率的な使用は、毎年大気中に放出されるN
₂Oの排出とも関連しており、その36%は人間活動によるものである。人為的なN
₂Oは、植物がこの養分を取り込むよりも速くアンモニアに作用する微生物によって生成される。

実施

肥料は、土壌に表層施肥するか、播種前に肥料を土壌に混ぜ込むことによって施用される。肥料成分のポリマーコーティングは、錠剤やスティックに肥料養分の「真のタイムリリース」または「段階的養分放出」（SNR）を与える。NBPTは、酵素ウレアーゼの阻害剤として機能する。ウレアーゼ阻害剤は、尿素系肥料に0.05重量パーセントのレベルで添加され、アンモニアへの変換を制御する。

放出メカニズム

クロトニリデンジウレアもCRFとして使用される。

イソブチリデンジウレア（IBDU）もまた別のCRFである。

放出速度は、様々な主要因によって決定される。(i)土壌水分中の化合物の低溶解度、(ii)肥料ペレットに施された保護コーティングの分解、および(iii)化学物質がアンモニアまたは同様に効果的な植物養分に変換されることである。

従来の肥料は水に可溶性であり、養分は分散する。緩効性肥料は水溶性ではないため、養分は土壌中によりゆっくりと分散する。肥料顆粒は不溶性の基質または半透性の被膜を持つことがあり、これらが溶解を防ぎながら養分が外部に流出することを可能にする。

定義

全米植物食品管理官協会（AAPFCO）は、以下の一般的な定義を発表している（Official Publication 57）。

• 遅効性または緩効性肥料: 施用後、植物による養分の吸収および利用が遅延する形態の植物養分を含む肥料、または硝酸アンモニウム、尿素、リン酸アンモニウム、塩化カリウムのような「急速に利用可能な養分肥料」と比較して、植物に対する利用可能性を著しく長く延長する肥料。初期利用可能性のこのような遅延または継続的な利用可能性の延長は、様々なメカニズムによって生じることがある。これには、半透性コーティング、閉塞、タンパク質材料、またはその他の化学形態による材料の制御された水溶性、水溶性低分子量化合物の緩やかな加水分解、またはその他の未知の手段によるものがある。
• 安定化窒素肥料: 窒素安定剤が添加された肥料。窒素安定剤とは、肥料の窒素成分が尿素-Nまたはアンモニア-Nの形態で土壌中に留まる時間を延長するために肥料に添加される物質である。
• 硝化抑制剤: アンモニア-Nの硝酸-Nへの生物学的酸化を抑制する物質。
• ウレアーゼ抑制剤: 酵素ウレアーゼによる尿素の加水分解作用を抑制する物質。

例

ほとんどの緩効性肥料は、窒素を供給するストレート肥料である尿素の誘導体である。イソブチリデンジウレア（「IBDU」）および尿素ホルムアルデヒドは、土壌中でゆっくりと尿素に変換され、植物によって急速に吸収される。IBDUは化学式(CH₃)₂CHCH(NHC(O)NH₂)₂の単一化合物であるのに対し、尿素ホルムアルデヒドは概ね(HOCH₂NHC(O)NH)_nCH₂の混合物で構成されている。

緩効性肥料は、特定の速度で分解する殻でカプセル化された従来の肥料である。硫黄は典型的なカプセル化材料である。他の被覆製品は、熱可塑性樹脂（および時にはエチレン酢酸ビニル、界面活性剤など）を使い、尿素や他の肥料の拡散制御放出を生成する。「反応層コーティング」は、可溶性粒子に反応性モノマーを同時に適用することにより、より薄く、したがってより安価な膜コーティングを生成することができる。「マルチコート」は、パラフィンをトップコートとした低コストの脂肪酸塩の層を適用するプロセスである。近年、生分解性ポリマーを緩効性/制御放出性肥料のコーティングとして使用することが、肥料/農薬の利用効率を高め、負の環境影響を低減する可能性から注目を集めている。

関連項目

• 粘土団子
• 被覆尿素