نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهیار رمضانی تازه آباد ¹
• الهه معتمدی ²

¹ بخش نانوتکنولوژی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، اموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

² استادیار،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 Tazehabad ¹
• Elaheh Motamedi ²

¹ Department of Nanotechnology, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran

² Assistant 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