世界上緩控釋肥料的開發和生產已有40年的歷史，由于生產成本和銷售成本較高，一直沒有形成大規模的生產。1999年世界緩釋/控釋肥料的產量約為700kt(實物)，約占世界無機礦質肥料總量的0.15%。近年來在國際市場其年增長率為4.5%~5%。其中以美國和日本發展較快，西歐次之。西歐和美國主用于非農業市場，如高爾夫球場、園藝、溫室、草坪和苗圃等，日本由于得到政府補貼政策和專用側施插秧技術的配合，主要用于農業市場，70%用于水稻種植（可使氮素利用率提高到61%~82%）20%用于蔬菜。

緩釋肥料與控釋肥料之間很難嚴格區分，但是國際上對此作了一些規定和說明。美國植物養分稽查協會（AAPFCO）在其正式術語和定義中，認為這兩種名稱可以通用，曾于1997年公布，按習慣一般將對土壤環境比較敏感、不易控制的、能為微生物分解的含氮化合物(脲醛類）稱為緩釋肥料，而將那些養分釋放速率能于作物需肥規律相匹配的肥料（如包裹或膠囊包裹肥料）稱為控釋肥料，即緩釋肥料的高級形式。國際肥料協會（IFA）出版的《農業生產中的控釋與穩定肥料》書中稱，在肥料生產中將硝化抑制劑或脲酶抑制劑加入生產過程，其成品稱為穩定肥料，同時具有另外兩方面作用：①減少硝化作用，促進植物對磷素的吸收；②提高氮素利用率。根據生產工藝和加工過程的不同，緩釋控釋肥料可以分為物理型（微膠囊技術和肥料均勻地溶解或分解在聚合物中的整體法）、化學型（養分和聚合物形成一種新型組合物）、物理化學型（整體法及表面化學型處理辦法形成包膜結構）。

1包膜肥料（Coated Fertilizer）
提高化肥利用率首先是氮肥利用率，重點是尿素。但是目前市場上各類能提高利用率的產品，其氮素的釋放速率和數量仍然處于自然控制狀態，作物來不及吸收，影響利用率的提高，因而包膜型緩釋肥的開發引人關注。
包膜肥料的那些具有可溶性肥料核心顆粒包覆以不溶性的物質作為涂層的產品。這類肥料的開發有兩大內容：一是涂布材料、配方研究，二是相應加工裝備的研制。包膜的目的是控制水滲入可溶性核心的速率，同時也限制溶解肥料從顆粒內部向外擴散的速率。最常用的包膜材料為硫磺和聚合物，這是近年來控制肥料工藝中發展最快的領域。

1.1 包硫肥料（涂硫肥料）
由于硫磺成本相應較低，并可作為營養元素，故被首選為包膜材料。最重要的品種為包硫尿素，在20世紀的70年代已有美國TVA國家肥料發展中心開發成功。該工藝依次采用熔融硫磺、石蠟密封劑和粉狀條理劑3種包膜材料對顆粒尿素進行涂布。在包硫前，先要將尿素進行預熱，以便使硫磺具有較好的黏附性。試驗證實尿素和硫磺的質量是幼稚產品的要害。

硫磺有兩種晶型，而結晶結構隨時間（陳化）而改變。在包硫尿素制成時，大部分硫以單斜晶系硫，少量以無定形硫的形態存在，但是隨著時間的延長，單斜晶硫會轉化為密度稍高的斜方晶系硫。該密度變化會引起硫包膜的收縮，從而造成裂隙和微孔，硫磺的涂布和產品的冷卻是影響這種缺陷的主要條件。采用蠟狀密封劑可有效地密封硫包膜的裂隙和微孔，其添加量約占總重的2%。在石蠟中可加入少量煤焦油（約占總重的0.25%）作為殺菌劑，以防止土壤中的細菌對石蠟的侵蝕。為了減少黏性包蠟物質在儲運中產生問題，可在流化床冷卻器中先進冷卻，然后再以硅藻土調理劑（約占總重的2%）進行包裹，以防止在儲運中發生結快。

一種典型的包硫尿素配方（質量分數）為尿素77.5%－79.5%（氮為35.5%－36.6%）；硫為16%－18%；密封劑（石蠟－煤焦油或聚乙烯蠟－重油）2.0%－2.1%；調理劑（硅藻土）2.3%－2.5%。包硫尿素尚有CLL、UBC等的噴動床涂硫和凝聚覆蓋等技術和裝備。

使用涂硫尿素可使氮素利用率較普通尿素提高一倍，尤其適用于生長期較長的作物，同時可補充土壤中硫的不足。我國南部和東部地區高溫多雨，硫易流失，非凡是浙江、江西和福建等地的丘陵、紅壤地區和某些含硫量較低的南方地區，因此，根據各地的具體情況合理施用包硫尿素將會取得良好效果。

除包硫尿素外，還有包硫復合肥和包硫鉀肥等產品。目前世界上已有一些公司進行包硫肥料的生產和銷售，如美國的Lesco公司、Scotts公司、Pursell公司，加拿大的Nu－Gro公司和日本繁榮三井東壓肥料公司等。

1.2　聚合物包膜肥料［3－5，9－11］
就產品的持久性和養分的利用率而言，聚合物包膜肥料可代表最高的技術水平。聚合物包膜可以是半透明膜，也可以是具有微孔的不透膜。生產聚合物包膜肥料的主要問題是選擇包膜材料和所采用的包膜工藝。包膜的透水率可以通過改變包膜材料組成和厚度加以控制。

20世紀80年代末，出于對環境和資源的考慮，北美、西歐和日本等國加強了對包膜控釋肥料的開發力度，大量專利配方和技術不斷涌現。他們使用的包膜材料主要是聚烯烴類、熱固性樹脂和熱塑性樹脂等有機化合物，或其混合物和共聚物。聚烯烴類包膜材料常用的品種有低密度聚乙烯、聚丙烯以及乙烯和CO共聚體等。由于其涂層薄而均勻、韌性強度較好，適合于機械化施肥。為了抑制溶解速率，常以石蠟等密封微孔和裂縫，確保養分的控制釋放。乙烯－乙酸乙烯共聚體（EVA）也有良好的溶解抑制性。在樹脂溶液中添加無機質滑石粉可改善溶解度和溫度的關系，有利于生化反應和酶活性的作用。其他包膜材料還有聚乙烯醇、聚砜類、聚脂類、丙烯酸樹脂和脲醛樹脂等。

世界各國所用的聚合物包膜肥料工藝各異，將有代表性的生產公司的配方和生產工藝介紹如下。
（1）荷蘭西勒公司（Sierra Europe B . V）包膜材料為環戊二烯和丙三醇脂（亞麻子油）共聚物。該共聚物是一種溶液（150－200℃餾分），在間歇式包膜筒中對可溶性肥料核心進行多層包膜，在相繼噴涂溶液期間，可同時進行干燥（脫除溶劑）和溶劑回收。包膜量可在肥料總量的10%－20%之間變動，取決于產品養分釋放模式。工業產品通常由幾種不同包膜量的摻合物組成，可選用尿素、硫酸鉀或硝基NPK復合料作為包膜基體。

西勒公司在美國加利佛尼亞和南卡羅萊納以及荷蘭的Herleen等地都建有生產裝置。

該公司銷售的產品有以下幾系列：
Osmocote系列是將粒化NPK肥料進行包膜的產品。產品釋放期取決于溫度，為5－16個月，假如包膜微粒NPK所得產品，其釋放期為2－3個月。
Sierra系列產品含有中量和微量元素。Sierra是Osmocote與非包膜養分的摻合物，對作物具有速效，產品中還含有鐵。
High－N為Osmocote與包膜料化尿素的摻合物。

（2）美國珀塞爾公司（Pursell Technologies Inc .）該公司采用反應層包膜（RLC）新工藝生產控釋肥料。該工藝技術的要點是在肥料核心顆粒上通過一系列相繼的就地聚合反應進行包膜。肥料顆粒核心首先用二苯基甲烷二異氰酸酯聚合物包膜，在上面再包以聚對苯二甲酸乙二醇聚酯多元醇。這兩種涂層就地反應生成聚氨基甲酸乙酯。該工藝的優點是可在包膜筒內進行包膜，而不需要溶劑和有關的回收設備，因此其生產成本比現有的其他聚合物包膜工藝要低。除包膜尿素外，還可包膜硝酸鉀和復混肥料（在硝酸鉀和硫酸鉀上加尿素）。

Pursell公司產品以Polyon商標命名，主要產品有：
包膜尿素　　 44－0－0　　 包膜4%
41－0－0　　 包膜10%
包膜硝酸鉀　　12－0－41　　 包膜4%
包膜復混肥
包尿素硝酸鉀（30－0－20）
包尿素硫酸鉀（11－0－33）
（
3）以色列海法公司（Haifa Chemical Ltd.）海法公司開發了一種非凡的包膜產品，雖然從技術上說它不是聚合物包膜，但其工藝可歸到反應層包膜這一類。將粒狀肥料在轉盤上加熱，同時用脂肪酸和金屬氫氧化物（如硬脂肪酸和氫氧化鈣）處理，兩者反應生成脂肪酸金屬鹽（如硬脂酸鈣）的包膜。多層脂肪酸鹽可就地反應，然后再外加石蠟涂層。幾種包膜NPK復肥、包膜尿素和包膜硝酸鉀，其商品名均為Multicote－4。Multicote是世界控釋肥料市場的主要品牌，在美國、西歐和日本均有銷售。

（4）日本窒素－旭化成肥料公司（Chisso－Asahi Fertilizer Co . Ltd .）該公司的基礎專利是以聚烯烴為主體的包膜肥料，簡稱POCF工藝。常用的烴類和熱塑性樹脂有聚乙烯和聚丙烯等。這些聚合物在烴類或氯化烴（如三氯乙烯）溶劑中溶解后使用，聚合物在冷卻時就膠凝在顆粒上。對于各種肥料基體，包括尿素、硝銨和硫酸鉀NPK復肥都可在噴動床中進行包膜。溶劑經汽提后回收利用。另一種包膜材料是由聚烯烴（PE）－乙烯和乙酸乙烯酯（EVA）的共聚物以及無機填充料滑石粉組成。PE能形成透水性很弱的薄膜，而EVA能形成透水性很強的薄膜，將兩者按不同比例摻合，可控制養分的釋放速率（釋放期40－360天）。此外在聚合物中添加非離子型表面活性劑也可改變養分的釋放速率。
該公司用聚烯烴包膜的尿素、KCL和硫酸鉀的商品名為Meister；聚烯烴包膜的NP、NK和NPK的商品名為Nutricote。
其他日本公司，如三菱化學、多木化學、中心硝子、宇部興產和三井東壓肥料株式會社等都以不同的包膜材料開發各自的產品。

從20世紀70年代開始中國就開展包膜肥料的研制工作，參加工作的有：中國科學院南京土壤研究所（以鈣鎂磷肥包裹碳銨）、鄭州工學院（以鈣鎂磷肥包裹尿素）、廣州氮肥廠（有機物涂層尿素）、中國科學院蘭州化學物理研究所（選用脲甲醛樹脂、聚乙烯醇縮醛、生物降解高分子材料包膜尿素）、北京化工大學（脲醛樹脂包膜肥料）和湖南塑料研究所（合成和天然高分子材料包膜肥料）等單位，其中除鄭州工學院開發的無機包膜實現工業化生產外，其他單位的工作都停留在試驗階段。

鄭州樂喜施肥料公司采用鄭州工學院的技術以鈣鎂磷肥包裹尿素，以無機酸和緩溶劑為黏結劑，制成控釋肥料，商品名為Luxuriance，出口澳大利亞、東南亞和美國，用于甘蔗、水稻、果園、油棕和橡膠等作物。1995年開發以二價金屬磷酸銨鉀鹽包裹尿素，硫酸或磷酸為酸化劑，在專用的反應造粒機中一步制成，商品名為Luxecote，已出口美國和新加坡用于高爾夫球場和景觀草坪等。

蘭州化學工業公司研究院和寧夏化工廠共同開發的復合膜緩釋尿素，涂膜液中含抑制劑和微量營養元素，達到緩釋效果和保護環境。

1.3可降解無機物包膜
       天津康龍公司生產的無機物包膜劑可以外包尿素和復合肥料，控釋時間約100天左右，無機包膜物在大田里可以生物降解，不污染土壤。

2　尿素和醛類縮合產品
在這類產品中脲甲醛（UF，尿素－甲醛縮合物）、亞異丁基二脲（IBDU，尿素－異丁醛縮合物）和亞丁烯基二脲（CDU，尿素-丁烯醛縮合物）是3種具有重要價值的緩釋肥料。

2.1　尿素－甲醛反應產物
該類產品屬非包膜化學合成的緩效氮肥，是世界緩釋肥料中產量最大的品種，在美國占50%以上。為了評價產品的養分釋放特性，通常用活性指數（AI）表示。該指數為溶于熱水的氮對不溶于冷水氮的百分率。各類產品的含氮量和AI有明確的規定。實際上，尿素與甲醛反應可生成不同鏈長的縮合物分布，其通式為NH2CO（NHC H2N HCO）n NH2，式中n在1－8之間。尿素（U）/甲醛（F）摩爾比和反應條件（如pH值、溫度和時間）是決定縮合物分布的重要因素。一般較高的U/F比生成短鏈的縮合物分布，而較低的U/F比生成分子量較高的縮合物分布。因此嚴格控制U/F摩爾比可獲得最佳的亞甲基脲縮合物分布。尿素－甲醛粒狀產品可分為：脲甲醛（UF）、亞甲基脲和亞甲基二脲（MDU）/二亞甲基三脲（DMTU）。

（1）脲甲醛（Ureaform）該產品早在20世紀50年代已開發成功。根據美國植物養分稽察協會（AAPECO）規定：產品中所含的冷水不溶性N至少為總N含量的60%，而且其活性指數不低于40%。脲甲醛大部分有較長鏈的尿素－甲醛縮合物組成，主要為四亞甲基五脲（TMPU）和更長鏈的縮合物。

（2）亞甲基脲（Methylene ureas）該產品開發于20世紀60－70年代，其特征是具有短鏈的縮合物分布（主要是二亞甲基三脲、三亞甲基四脲和四亞甲基五脲），冷水不溶性氮含量在25%－60%之間。

（3）MDU/DMTU混合物屬最新的尿素－甲醛反應產品，在20世紀80年代開發成功。產品中的氮至少有60%以冷水可溶的MDU和DMTU形態存在。如以冷水不溶性N（CWIN）表示，一般低于25%。

尿素－甲醛系緩釋氮肥通常有兩種生產方法，即稀溶液法和濃溶液法。在稀溶液法中產品從脲甲醛溶液中沉淀出來，然后進行過濾，母液循環至下一工序。該技術可制得粒度均勻的產品，并可進行嚴格的工藝控制。在濃溶液法中，甲醛與尿素溶液反應，在添加酸作為催化劑后，固化成脲甲醛產品。如采用管式反應器將酸與尿素/甲醛溶液混合可進行連續化操作。在稀溶液法中為了獲得過濾性可能的固體，尿素與甲醛的摩爾比最大可達1：4。在濃溶液法中則可采用較高的U/F摩爾比（可達3），只是水溶性的低分子量亞甲基脲的數量將會增加。由于濃溶液法的操作費用較少，產品中尿素含量，即N含量較高，因此其產品成本要低于稀溶液法。

在日本脲醛縮合物可作為復混肥料的一種組合加入造粒機；也可將甲醛溶液加到尿素溶液中進行反應生成亞甲基脲的懸浮液，再加到造粒機與其他固體物料一起制成復混肥料，其中一部分氮是緩釋的，同時也改善了產品的物理性質。

2.2　亞異丁基二脲（IBDU）（Isobutylidene Diurea）。
該產品也稱亞二丁基雙脲，由異丁醛（液體）與尿素反應縮合而成。與尿素－甲醛反應形成各種鏈長的縮合物不同，尿素與異丁醛反應只生產單一的低聚物。為了獲得最佳含量的IBDU，可以用中和方法使反應在產率最高點進行。
生產方法有液--液反應或固－液反應，后者不需過濾和干燥，以應速度以催化劑用量加以調節，生產比較簡單。該產品的理論氮含量為32.18%，AAPECO規定≥30%，其90%為冷水不溶性（磨碎前），微溶于水（0.1/100g水），不吸濕。其釋放機理是將微溶性的IBDU水解成尿素，后者再轉化為銨離子并通過土壤微生物作用轉化成硝酸根。氮的釋放速率為產品粒度、土壤濕度、溫度和pH值的函數。

綜合各類緩釋肥料的釋放效果，以亞異丁基二脲的效果最為理想，其特點有：溶解度低（僅為尿素的千分之一），釋放速度受溫度的影響極小，鹽指數更是所有化學肥料中最低的，不會灼傷植物。在國外亞異丁基二脲被公認為最環保的化學緩釋肥料，在草坪種植護理、苗圃花卉種植、園林綠化及植樹造林方面已形成一套公認的施肥及治理辦法。對于荒山及沙漠植樹造林，可直接將產品制成塊片，在植樹時放入樹苗根部，肥效可達3年之久。每年世界消耗含IBDU復合肥160－200kt，美國有LIBANONINC 德國BASF公司、加拿大《金威格》公司，在中國均有銷售代理機構。美國是世界上最大的亞異丁基二脲緩釋肥料的生產國和消費國，并擁有技術專利。

除用作肥料外，亞異丁基二脲還是十分優良的安全飼料添加劑；它可促進反芻動物非蛋白氮的生成，其安全性優干尿素和縮二脲，有較好的市場前景。農業部1999年頒布的《飼料添加劑生產和使用條件》中，已把IBDU列為非動植物蛋白。

2.3　亞丁烯基二脲（CDU）
該產品含氮32.5%。原先德國BASF公司用尿素與丁烯醛反應進行生產，后來日本窒素公司經過改進，采用尿素加乙醛通過酸催化反應制得產品。

當溶于水時，該產品逐漸分解成尿素與丁烯醛。與IBDU一樣，粒度大小對CDU中氮的釋放率有顯著的影響。在土壤中CDU通過水解和微生物的作用而被分解，溫度、土壤水分和生物活性都能影響釋放速率，其農化特性與IBDU相似。
上述三類產品（UF，IBDU和CDU）在美國（Scotts、Omnicology、Lebano、IMC和Vigoro等公司）、西歐（BASF、Aglukon、Enichem等公司）和日本（三井東壓、三菱化學和窒素－旭化成等公司）都已進行工業化生產并銷售至國際市場。

除上述尿素與醛類縮合反應產品外，在國外還有草酰胺和三聚氰胺二種非包膜緩釋肥料在少數企業進行生產。