CN101318858B - 高浓度滴灌专用清液复合肥及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高浓度滴灌专用清液复合肥及其生产方法，主要由尿素、液体磷酸和氯化钾，七水合硫酸亚铁、七水合硫酸锌、硼酸及黄腐酸，分两步在不同温度的水中溶解后再进行混合得到。本发明的液体肥料具有物理性质良好、长时间放置不沉淀、营养全面、能全面补充作物需要的各种元素、促进作物根系生长的作用、并能防止发生沉淀反应而堵塞滴孔的诸多优点尤其是能够显著活化土壤无机磷库，降低石灰性土壤pH值、从而大大提高氮磷养分资源的利用效率。本发明涉及的复合液体清液肥可以单独施用、基施、追施，也可稀释后作叶面肥，还可与其它肥料混合施用，特别是在石灰性土壤上滴灌地区具有非常广阔的使用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及一种高浓度滴灌专用清液肥料及其制备方法，特别是一种高浓度并适于北方石灰性土壤在滴灌条件下随水滴施的滴灌专用清液复合肥及其生产方法。
背景技术：
目前国际上肥料发展的趋势是高浓度、复合化和液体化。在一些干旱地区，特别是我国西北地区，滴灌是最适合该区农业生产的高效节水灌溉方式，因此随水施肥，实施水肥一体化综合管理的滴灌施肥技术应运而生，与之相配套的是对滴灌条件下滴灌清液复合肥的研制开发，其有广阔的生产应用前景。
新疆属于典型的干旱区，大部分土壤为石灰性土壤，土壤中的磷主要以无机形式存在，土壤有效磷的含量比较低，属于缺磷地区，农业生产中需要大量的施用磷肥。但常规磷肥施用是以基肥的形式撒施或者条施，由于土壤的Ca2+、Mg2+离子含量高，而且土壤pH值呈碱性反应，容易造成大量的施入的磷肥形成难溶性的Ca3(PO4)2，同时，磷在土壤中的移动性很低，从而导致磷肥的当季利用率很低，只有10-20％左右，而磷肥累加效应的残效很高，但是这部分残效磷在很长一段时间不能被作物吸收利用，其结果是大量的磷被土壤固定而无法被植物吸收利用。
同时，由于传统磷肥溶解度的问题，使其在膜下滴灌条件下无法追施，只能以基施的形式施入土中，无法做到按照作物生长阶段的不同而合理施肥。
现有滴灌施肥技术中，尚没有完全采用滴灌清液肥用于大面积作物生产。西北地区目前也有一些滴灌专用肥的使用，但其中很大一部分都是直接照搬外埠的配方制成，不能根据新疆各地区的土壤养分供应特点、农业生态气候条件以及作物的特点进行科学施肥合配料选配，在具体的使用过程中有着很大的局限性，如NPK养分配比不适合，不能满足作物对养分的实际需求等。
目前的大部分滴灌肥都是固体形态的，在生产和使用中都有着许多不便。首先对固体肥料的溶解度有很大要求，一旦肥料的溶解性不好很容易堵塞滴头，而简单的肥料过滤又很难完全将杂质去除；其次为保证植物所需的养分，常常会几种肥料同时施用，在几种肥料混合施用时，肥料与肥料，肥料与水之间都有可能会发生化学反应，生成难溶性物质，既降低肥效，堵塞滴头，同时也影响滴灌施肥的均匀性和一致性，这种不利情况在灌溉水硬度较大或者施用微量元素肥料的时候会更加显著。
而已有的滴灌液肥，如中国专利CN200510075694.6所公开的黄腐酸络合液肥及其生产方法一种黄腐酸络合液肥，其特征在于主要由尿素、腐植酸35～45份配制而成，其成分相对单一，难以满足生产中对多种养分的需求，由于其主要是采用低温熬合，因而需加入较大比例的水才使肥料得以溶解，因而造成肥料浓度较低，同样有效含量的肥料需要占用更多的容器和运输成本，使生产、运输和实际使用成本都相对较高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种应用于滴灌条件下的养分全溶、有效养分含量高、长时间放置不产生沉淀，且防止施用过程中由于养分之间、养分与灌溉水中的矿物质之间发生沉淀反应对滴灌毛管滴头的堵塞、施用方法简单，同时又能较多地提供作物需要的大量营养元素，也提供作物必须的微量元素，既可用于基施，也可追施，进而提高作物产量的高浓度滴灌专用清液复合肥及其生产方法。
本发明需要解决的另一个技术问题在于所提供的肥料还可以有效的活化土壤中难以被植物吸收利用的无机磷形态，从而减少磷肥施用量，提高磷素养分资源的利用效率，增加施肥效果，同时生产工艺简单，生产成本低的液体滴灌肥料及其制造方法。
本发明还需要解决的技术问题在于：能结合石灰性土壤肥力特点和主要作物的NPK营养需求特性提出适合本地养分特点的肥料NPK配方进行生产；且在膜下滴灌的条件下，解决磷肥无法追施的问题，从而在作物生长发育的对养分需求的临界期和最大效率期能灵活的根据土壤养分状况和作物养分需求特性灵活的随水施肥，从而提高作物产量。
针对以上技术问题，本发明的高浓度滴灌专用清液复合肥主要由以下重量的组分配制而成：
尿素42～45份，80％～85％(V/V)液体磷酸8～12份，氯化钾8～10份，七水合硫酸亚铁：2～2.5份，七水合硫酸锌：1～2份，硼酸：1～1.5份，黄腐酸：5～6份，水25～30份。
上述的高浓度滴灌专用液体肥料的配制原料中：尿素最佳为42～43份，液体磷酸为9～10份，氯化钾为9～10份，水为27～30份。
所述的氯化钾最好为颗粒氯化钾。
上述液体肥料的生产方法，包括以下工艺步骤：
(1)在反应釜1中：将42～45份尿素溶解于17～20份80℃～100℃热水中，之后按顺序加入浓度为80～85％(V/V)液体磷酸8～12份、氯化钾8～10份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5～6份溶于8～10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2～2.5份、七水合硫酸锌：1～2份、硼酸：1～1.5份，加热到40℃～45℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)将肥液B与肥液A混合，加温并保持80℃～100℃，搅拌均匀至反应完全并无沉淀，冷却后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
上述的工艺中所述的尿素最好为42～43份，液体磷酸为9～10份，氯化钾为9～10份；
本发明的液体肥料，通过向肥料中添加黄腐酸、液体磷酸等酸性物质，可以有效的降低肥液的pH值，进入石灰性土壤后，不但可以螯合土壤合水体中的Ca2+、Mg2+离子，避免其与肥料中的可溶性磷酸盐发生沉淀反应，还可以将难溶的磷酸盐如Ca10-P，Ca8-P溶解，转化为Ca2-P，Al-P等比较容易被植物吸收利用的磷素形态，从而减少磷肥使用量，同时调节土壤的pH值，改良土壤，通过调节根际附近的酸碱性而改善作物的营养，还可以有效的促进作物根系的生长，解决滴灌条件下作物根系浅的问题，同时还具有螯合剂的作用，维持Fe，Zn，B离子的正常化合价形态，促使其直接被植物吸收利用，提高肥料的利用利率。
通过田间小区实验，室内模拟实验表明本发明的清液肥不但具有很好的物理性质，长时间放置不产生沉淀，而且对加工番茄等作物的产量提高有显著增产作用。
在使用时，本发明的肥料可以单独施用，基施、追施，也可稀释后作叶面肥，也可与其它肥料混合施用，尤其是在滴灌地区具有非常广阔的使用前景。
与其他肥料相比，本肥料具有营养全面、物理性质良好、长时间放置无盐析现象发生、能全面补充作物需要的各种元素、促进作物根系生长，从而提高肥料利用率、显著降低石灰性土壤pH值，活化土壤无机磷库、并能防止发生沉淀反应而堵塞滴孔的诸多优点。
具体实施方式：
实施例1：
(1)在反应釜1中：将42份尿素溶解于20份80℃热水中后按顺序加入82％(V/V)液体磷酸9份和氯化钾10份，保持温度得到肥液A。
(2)在反应釜2中：将黄腐酸6份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.5份、七水合硫酸锌：1份、硼酸：1.5份，加热到40℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，保持80℃反应30分钟，反应完全后搅拌均匀，无沉淀，冷却至25℃，得到黄色清亮状清液体即成品液体肥料，即可罐装。
选择具有新疆代表性的三种土壤：沙土，壤土和沙壤土分别进行模拟实验。每个盆钵装3.5公斤土壤，根据不同处理加入肥料：1.全部加固体肥料，2.全部加液体肥料，3.加1/2固体肥料1/2液体肥料，4.不加任何肥料。保证折算后加入的肥料量相同，设计四个重复。不种任何作物。整个实验期间保证含水量为田间含水量的60％。
在装盆后的第1、3、7、15、25、35、45、55天分别取样，测试。
测定指标为：无机磷的分级，土壤有效磷，土壤PH值，土壤Fe，Zn，B含量。
实施例2
(1)在反应釜1中：将41份尿素溶解于20份80℃热水中后按顺序加入84％(V/V)液体磷酸10份和氯化钾9份，保持温度得到肥液A。
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.5份、七水合硫酸锌：2份、硼酸：1.5份，加热到42℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，保持85℃反应50分钟，反应完全后搅拌均匀，无沉淀，冷却后得到黄色清亮状清液体即成品液体肥料，即可罐装。
选择具有新疆代表性的石灰性壤土进行模拟实验。每个盆钵装20公斤土壤，根据不同处理加入肥料：1.液体肥料全部做基肥，2.液体肥料1/2做基肥1/2做追肥，3.液体肥料全部做追肥，4.传统固体肥料全部做基肥，5.1/2传统肥料做基肥1/2液体肥料做追肥，6.传统肥料1/2做基肥1/2做追肥，7.不施入任何肥料。保证折算后加入的肥料量相同，设计五个重复。种植作物为加工番茄，品种“里格尔87-5”。装入根袋后植入盆钵中，整个生育期取土五次，为根袋内外分别取样。生育期结束取植株样，测试。
土壤指标为：无机磷的分级，土壤有效磷，土壤PH值，土壤Fe，Zn，B含量。
植株指标为番茄品质，植株茎，叶，果NPK含量。叶绿素含量及其酶活。
实施例3
(1)反应釜1：将43份尿素溶解于17份90℃热水中后按顺序加入85％(V/V)液体磷酸9.5份和氯化钾9份，保持温度得到肥液A。
(2)反应釜2：将黄腐酸5～6份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2～2.5份、七水合硫酸锌：1～2份、硼酸：1.5份，加热到45℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)反应釜3：将肥液B倒入肥液A中，保持90℃反应30分钟，反应完全后搅拌均匀，无沉淀，冷却后得到黄色清亮状清液体即成品液体肥料，即可罐装。
实验共设四个不同的肥料处理和一个空白对照：1.传统肥料全部基肥，2.液体肥料全部基肥，3.液体肥料1/2基肥1/2追肥，4.液体肥料全部追肥，5.不施任何肥料。每个处理4个重复，一共20个小区，每个小区长5米，宽3.5米，设计为三膜窄行，两边设计保护行。小区与小区之间用40厘米隔板隔开，隔板埋深为50厘米。小区在田间随机排列。灌溉按照常规滴灌量设计。实验作物为加工番茄，品种是“里格尔87-5”。
在作物整个生长期内取土5次，设计取土层次为0～10cm，10～20cm，20～40cm，＞40cm。量。
在生长期结束后测产并测定番茄品质。第一次采摘时取植株样，包括根，茎，叶，果。
土壤指标为：无机磷的分级，土壤有效磷，土壤PH值，土壤Fe，Zn，B含量。
植株指标为番茄品质，植株茎，叶，果NPK含量。
实施例4
(1)反应釜1：将42.5份尿素溶解于18份88℃热水中后按顺序加入80％(V/V)液体磷酸9.6份和氯化钾9.2份，保持温度得到肥液A。
(2)反应釜2：将黄腐酸5.5份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.2份、七水合硫酸锌：1.2份、硼酸：1.4份，加热到43℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)反应釜3：将肥液B倒入肥液A中，保持88℃反应30分钟，反应完全后搅拌均匀，无沉淀，冷却后得到黄色清亮状清液体即成品液体肥料，即可罐装。
试验共设5个处理3个重复，处理间采用随机排列。1.不施肥2.市场上买的液体肥料3.自制的液体肥料4.农科院研制的液体肥料5.传统常规肥料
试验小区面积28.8m2(8m*3.6m)，膜间距为1.2m，株距33cm。2005年4月26日播种5月3日出苗，取土时间为施肥后一周。取土的方法每10cm为一层，共取4层。每小区取3点同一层的3点作为一个土样。
土壤指标为：无机磷的分级，土壤有效磷，土壤PH值，土壤Fe，Zn，B含量。
植株指标为番茄品质，植株茎，叶，果NPK含量。
本肥料施用于加工番茄上的具体情况如下：
| 播种时间 | 品种 | 干物质g | 产量kg/亩 | |
| 液体肥料 | 5月28日 | 里格尔87-5 | 316.74 | 6115 |
| 传统肥料 | 5月28日 | 里格尔87-5 | 240.93 | 4823 |
| 对比％ | 31.47％ | 26.79％ |
实施例5：
(1)在反应釜1中：将45份尿素溶解于20份95℃热水中，之后按顺序加入浓度为85％(V/V)液体磷酸10份、氯化钾10份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5.1份溶于8.5份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.1份、七水合硫酸锌：1.35份、硼酸：1.25份，加热到45℃充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3：将肥液B加入肥液A中，加温并保持85℃至反应完全，在60转/分转速下缓慢搅拌均匀至无沉淀，冷却至30℃得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例6：
(1)在反应釜1中：将43份尿素溶解于18份88℃热水中，之后按顺序加入浓度为82％(V/V)液体磷酸9.5份、氯化钾9.5份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5.6份溶于9.5份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.25份、七水合硫酸锌：1.35份、硼酸：1～1.35份，加热到45℃充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在45转/分转速下缓慢搅拌，加温并保持85℃反应至无沉淀，冷却到20℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例7：
(1)在反应釜1中：将43.5份尿素溶解于17.5份97℃热水中，之后按顺序加入浓度为82％(V/V)液体磷酸9.7份、氯化钾9.7份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5.5份溶于9份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.5份、七水合硫酸锌：2份、硼酸：1.5份，加热到41℃充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在90转/分转速下缓慢搅拌，加温并保持85℃反应至无沉淀，冷却到25℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例8：
(1)在反应釜1中：将41.5份尿素溶解于19份82℃热水中，之后按顺序加入浓度为84％(V/V)液体磷酸11份、颗粒氯化钾9.5份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸6份溶于8份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2份、七水合硫酸锌：1份、硼酸：1份，加热到40℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在30转/分转速下缓慢搅拌，加温并保持82℃反应至无沉淀，冷却到30℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例9：
(1)在反应釜1中：将42.3份尿素溶解于18.5份86℃热水中，之后按顺序加入浓度为81.5％(V/V)液体磷酸8.5份，颗粒氯化钾8.8份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5.7份溶于9.5份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.45份、七水合硫酸锌：1.75份、硼酸：1.45份，加热到45℃充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在50转/分转速下缓慢搅拌，加温并保持86℃完全反应至无沉淀，冷却到25℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例10：
(1)在反应釜1中：将44.5份尿素溶解于17份90℃热水中，之后按顺序加入浓度为83.5％(V/V)液体磷酸12份、颗粒氯化钾8份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸6份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.15份、七水合硫酸锌：1.4份、硼酸：1.4份，加热到43℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在75转/分转速下缓慢搅拌，加温并保持90℃完全反应至无沉淀，冷却到30℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例11：
(1)在反应釜1中：将44。5份尿素溶解于18.5份95℃热水中，之后按顺序加入浓度为82.5％(V/V)液体磷酸12份、氯化钾9份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5.3份溶于8.5份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.15份、七水合硫酸锌：1.3份、硼酸：1.3份，加热到43℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，加温并保持95℃反应至无沉淀，在30转/分转速下缓慢搅拌冷却到30℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例12：
(1)在反应釜1中：将42份尿素溶解于20份92℃热水中，之后按顺序加入浓度为85％(V/V)液体磷酸12份、氯化钾10份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.5份、七水合硫酸锌：1.8份、硼酸：1.5份，加热到45℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)将反应釜2中的肥液B倒入反应釜1的肥液A中，加温并保持85℃反应至无沉淀，冷却到25℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例13：
(1)在反应釜1中：将43份尿素溶解于20份87℃热水中，之后按顺序加入浓度为80％(V/V)液体磷酸8份、氯化钾9份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5～6份溶于10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.5份、七水合硫酸锌：1.9份、硼酸：1.15份，加热到42.5℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在30转/分转速下缓慢搅拌加温并保持87℃反应至无沉淀，在30转/分转速下缓慢搅拌冷却到28℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例14：
(1)在反应釜1中：将42份尿素溶解于17份80℃热水中，之后按顺序加入浓度为80％(V/V)液体磷酸8份、氯化钾8份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸5份溶于8份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2份、七水合硫酸锌：2份、硼酸：1.5份，加热到45℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在45转/分转速下缓慢搅拌加温并保持85℃反应至无沉淀，在45转/分转速下缓慢搅拌冷却到26℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例15：
(1)在反应釜1中：将42.5份尿素溶解于18份80℃热水中，之后按顺序加入浓度为80％(V/V)液体磷酸12份、氯化钾9份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸6份溶于8份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.15份、七水合硫酸锌：2份、硼酸：1.5份，加热到45℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在60转/分转速下缓慢搅拌加温并保持82℃反应至无沉淀，在45转/分转速下缓慢搅拌冷却到23℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
实施例16：
(1)在反应釜1中：将45份尿素溶解于17份90℃热水中，之后按顺序加入浓度为80％(V/V)液体磷酸10份、氯化钾8份，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸6份溶于8份水中，然后加入七水合硫酸亚铁2.5份、七水合硫酸锌：2份、硼酸：1.5份，加热到45℃以充分溶解，得到肥液B。
(3)在反应釜3中：将肥液B倒入肥液A中，在20转/分转速下缓慢搅拌加温并保持90℃反应至无沉淀，在20转/分转速下缓慢搅拌冷却到25℃后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
Claims (6)
1.一种高浓度滴灌专用清液复合肥，其特征在于主要由以下重量的组分配制而成：
尿素42～45份，80％～85％(V/V)液体磷酸8～12份，氯化钾8～10份，七水合硫酸亚铁：2～2.5份，七水合硫酸锌：1～2份，硼酸：1～1.5份，黄腐酸：5～6份，水25～30份。
2.根据权利要求1所述的高浓度滴灌专用清液复合肥，其特征在于所述的尿素为42～43份。
3.根据权利要求1所述的高浓度滴灌专用清液复合肥，其特征在于所述的液体磷酸为8～10份。
4.根据权利要求1所述的高浓度滴灌专用清液复合肥，其特征在于所述的氯化钾为9～10份。
5.根据权利要求1或4所述的高浓度滴灌专用清液复合肥，其特征在于所述的氯化钾为颗粒氯化钾。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述高浓度滴灌专用清液复合肥的生产方法，其特征在于包含以下工艺步骤：
(1)在反应釜1中：将尿素溶解于17～20份80℃～100℃热水中，之后按顺序加入液体磷酸、氯化钾，保持上述温度直到完全溶解，得到肥液A；
(2)在反应釜2中：将黄腐酸溶于8～10份水中，然后加入七水合硫酸亚铁、七水合硫酸锌、硼酸，加热到40℃～45℃充分溶解，得到肥液B；
(3)将肥液B与肥液A混合，加温并保持80℃～100℃至反应完全，搅拌均匀并无沉淀，冷却后得到黄色清亮状清液体，即成品液体肥料，罐装即可。
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