CN101665392B - 温室甜瓜控释专用氮肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温室甜瓜控释专用氮肥及其制备方法。该氮肥是由质量比(以纯氮计)为75-85：15-25的S型控释尿素和L型控释尿素组成；其中，S型控释尿素的聚合物包膜层包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯泡沫、滑石粉和玉米淀粉。L型控释尿素的聚合物包膜层包括废旧聚苯乙烯泡沫、再生聚乙烯、再生聚丙烯和滑石粉。该氮肥的制备方法是分别将S型和L型控释尿素中的各组分喷涂到尿素颗粒表面，得到两种类型的控释尿素，再混匀即可。本发明提供的氮肥的养分释放速度和数量精确可控，更易实现养分释放与作物吸收同步，从而极大地提高了肥料的利用效率，且因采用较多廉价的废旧塑料使得成本相对低廉，在温室甜瓜用肥方面具有很高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种温室甜瓜专用控释氮肥及其制备方法。
背景技术
氮素是植物所必需的最重要营养元素之一，氮肥已成为世界范围内生产量和施用量均最大的肥料品种。但是由于生产中不合理的施肥方式及氮素在土壤中非常活跃的特性(可以通过氨挥发、硝化反硝化和硝酸盐淋溶等途径损失)，目前全球范围内氮肥利用率并不高，如发达国家粮食作物氮肥利用率约为50％左右，而我国粮食作物的氮肥利用率更低，平均为35％左右，蔬菜因氮肥施用量更高使得氮肥利用率更低。氮肥利用率不高不仅导致经济损失和资源浪费，而且还造成了日益严重的环境污染。如排放到大气中的NOx加剧温室效应、臭氧层破坏和酸雨发生，氨挥发引起空气质量恶化和破坏自然生态系统，硝酸盐进入地下水污染饮用水源和食物链，或排入封闭半封闭性水域环境造成富营养化。
为了提高氮肥利用率，除了继续大力推广平衡施肥技术及提倡氮肥深施等农艺措施外，开发新型氮肥品种和高效施肥技术是当前科学施肥研究的热点和难点，其中缓控释肥料研制与开发为解决氮肥利用率低的问题提出了新的思路和途径。在各种缓控释肥料中，聚合物包膜控释肥的养分释放主要受温度和水分影响(在多数情况下仅受温度控制)，因此其养分释放高度可控。根据作物生长期的土壤或空气积温、土壤水分状况、养分需求规律，选择特定释放期的控释肥(S型和L型)和速效性化肥中的一种或几种合理配伍，就能配制出针对某种特定作物的专用肥，这类控释专用肥一般采用一次性施肥而省略追肥，而且控释专用肥的养分释放和供给模式可以与作物的需肥规律高度吻合，真正做到养分释放与作物吸收同步，从而能节省肥料用量、实现养分利用效率的最大化和环境友好。日本专利JP-7147819公开了一种采用S型控释尿素在水稻育苗时进行全量接触施肥的水稻专用控释肥的施用方法及效果，日本国内从上世纪九十年代中后期进行了水稻控释专用氮肥的大面积推广，而欧美等国的控释肥生产厂家则主要开发针对花卉、草坪的控释专用肥。但国外产品因包膜材料及人工成本等因素使得其产品售价高昂，市场价基本在每吨1500美元以上。
国内近年来陆续出现了一些控释专用肥的报道，如CN1308042A公开了一种含N、P、K、Mg和S等营养元素且添加有双氢胺和氢醌作为控释剂的叶菜类蔬菜控释专用肥配方及其施用方法；CN1473805A公开了由3种不同释放期的水溶性树脂包膜复合肥按特定比例配制的荔枝控释专用肥；CN1587235A公开了一种以聚乙烯醇为主要包膜材料的草坪控释专用肥制造方法。上述国内专利所公开的控释专用肥虽然较常规速效性肥料改善了肥料在土壤中的释放转化规律和一定程度上提高了肥料利用效率，但仍然不能实现养分释放与作物吸收同步，因此还需要进一步改进和提高控释技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种温室甜瓜专用控释氮肥及其制备方法。
本发明提供的温室甜瓜控释专用氮肥，是由S型控释尿素和L型控释尿素组成；以纯氮计，S型控释尿素和L型控释尿素的质量比为75-85：15-25，优选为75-80：20-25。
其中，S型控释尿素由聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯组成，其中，聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯的质量比为12-15：85-88。该聚合物包膜层包括以下组分：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、滑石粉和玉米淀粉；该聚合物包膜层中各组分的质量份数比如下所示：
低密度聚乙烯：6-9，
线性低密度聚乙烯：19-30，
聚苯乙烯：22-29，
滑石粉：38-42，
玉米淀粉：3-6。
另外，所用聚苯乙烯优选为废旧聚苯乙烯泡沫。低密度聚乙烯是指型号为1F-7B，熔体流动速率7.0g/10min的高聚物塑料；线性低密度聚乙烯是指熔体流动速率为0.7g/10min的注塑级聚合物塑料。尿素颗粒的直径为2-4mm，优选为3-4mm。
L型控释尿素是由聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯组成，其中，聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯的质量比为7-9：91-93；该聚合物包膜层包括如下组分：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和滑石粉；该聚合物包膜层中各组分的质量份数比如下所示：
聚苯乙烯：8-11，
聚乙烯：36-44，
聚丙烯：39-44，
滑石粉：7-13。
另外，所用聚苯乙烯优选为废旧聚苯乙烯泡沫，聚乙烯优选为再生聚乙烯，聚丙烯优选为再生聚丙烯。尿素颗粒的直径为2-4mm，优选为3-4mm。
本发明提供的制备上述温室甜瓜控释专用氮肥的方法，包括如下步骤：
1)按照前述比例分别称取低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、滑石粉和玉米淀粉，溶于有机溶剂中后，喷涂到尿素颗粒表面，得到S型控释尿素；
2)按照前述比例分别称取聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和滑石粉，溶于有机溶剂中后，喷涂到尿素颗粒表面，得到L型控释尿素；
3)将步骤1)得到的S型控释尿素和步骤2)得到的L型控释尿素混合均匀，得到本发明提供的温室甜瓜控释专用氮肥。
该方法中所用有机溶剂优选为松节油。
由于甜瓜生长期的氮素累积曲线为S型(“基质栽培甜瓜矿质营养吸收规律的研究”，林多，黄丹枫。植物营养与肥料学报，2003，9(1)：112-116)，在甜瓜生长前期吸氮量约占20％-25％左右，结果期的氮素积累量约占整个生育期的75％-80％左右，考虑到S型控释肥在抑制期养分溶出量过低难以满足甜瓜在生长前期(幼苗期和营养生长期)的氮素需求，故添加少量L型控释尿素以满足作物生长前期对氮素的需求。
此外，根据温室甜瓜生长期的积温数据和水分管理状况，确定本发明所用控释尿素的释放期在50-75天范围内，优选为55-65天。该专用肥料在甜瓜幼苗移栽时进行全量接触施肥。
本发明提供根据温室甜瓜生长期氮素需求特性而控制氮素释放速度、释放数量的温室甜瓜控释专用氮肥及其制备方法。该氮肥的养分释放速度和数量精确可控，有效解决了现行生产中由于常规化肥供肥与甜瓜吸氮规律不一致而导致的氮肥利用率低下及氮素损失污染环境的问题，同时节省了氮肥用量和常规施肥措施中追肥所需的劳动力投入，极大地提高肥料的利用效率，且因采用较多廉价的废旧塑料使得成本相对低廉，在温室甜瓜用肥方面具有很高的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的温室甜瓜控释专用氮肥中氮素的释放与作物吸氮的规律图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1、制备温室甜瓜控释专用氮肥及其使用效果试验
1)制备S型控释尿素
该肥料由小试喷动床包膜设备制造。将低密度聚乙烯(型号-1F7B，熔体流动速率7.0g/10min；购自北京燕山石化公司)10g、线性低密度聚乙烯(注塑级，熔体流动速率0.7g/10min；购自中国石化公司)30.0g、废旧聚苯乙烯泡沫(由市场购得)40.0g、玉米淀粉6g和滑石粉(1500目)60g溶于3L加热的松节油中(130℃-140℃均可)，并用搅拌机搅拌溶液，然后通过进料口加入1kg大颗粒尿素(直径3-4mm)到包衣塔中，通过鼓风机鼓入经过空气加热器加热的热风(热风温度在95℃-100℃均可)，同时通过虹吸式喷嘴将包膜液喷入包衣塔中涂敷到流动的尿素颗粒表面，溶剂挥发成膜，包膜液喷涂完毕再鼓风一分钟后，关闭鼓风机，打开出料口放出尿素，即得S型控释尿素。
2)制备L型控释尿素
该肥料由大型喷动床包膜设备制造。将16kg再生聚丙烯颗粒料(由市场购得)、14kg再生聚乙烯颗粒料(由市场购得)、4kg废旧聚苯乙烯泡沫(由市场购得)和3kg滑石粉(1500目)溶于400L加热的松节油中(130℃-140℃均可)，并用搅拌机搅拌溶液，通过进料口加入500kg大颗粒尿素(直径2-4mm)到包衣塔中，通过鼓风机鼓入经过空气加热器加热的热风(热风温度在95-100℃均可)，同时通过虹吸式喷嘴将包膜液喷入包衣塔中涂敷到流动的尿素颗粒表面，溶剂挥发成膜，包膜液喷涂完毕再鼓风一分钟后，关闭鼓风机，打开出料口放出尿素，即得L型控释尿素。
3)制备温室甜瓜控释专用氮肥
将上述S型控释尿素和L型控释尿素按照80％和20％的比例混合均匀，即得到本发明提供的温室甜瓜控释专用氮肥之一。
4)本发明中测定控释尿素释放期的方法为“水泡法”，具体步骤为：称取包膜肥10.00g，装入尼龙网袋中，将网袋置于塑料瓶里，然后加入200mL去离子水，盖好瓶盖，放入25℃的恒温箱内静止、浸提。每个样品设2个重复。前期取样按照第1，3，7，14，17，21，28天间隔进行，每次取样时，网袋保留在塑料瓶中，把浸提液摇匀全部倒出，用于养分的测定，同时加上200mL去离子水置于恒温箱内继续培养，于特定间隔时间取样测定，释放期较长的后期取样根据释放速率确定取样时间。尿素的测定采用对二甲氨基苯甲醛-分光光度法。利用该方法测得的本实施例的S型尿素释放期为60天，L型尿素释放期为59天。
5)上述控释尿素在土壤中的氮素释放测定采用埋设肥料网袋的方法进行。准确称量供试控释肥5.00克，装入缝好的长20cm宽5cm的塑料网袋内，埋前在网袋内装入基质与肥料混匀，然后埋入深15cm基质中，共埋15袋，每次取3袋，共取5次。取样时间为移栽后第18，32，45，56，69天。每次取样时将网袋中包衣尿素颗粒捡出后用蒸馏水清洗干净，然后在玛瑙钵中研磨并加水溶解再定容到250ml容量瓶，取样用对二甲氨基苯甲醛-分光光度法测定残留氮量，用施氮量减残留氮量即得到本发明提供的控释专用氮肥中氮素的释放量。由于土壤环境与室内水浸泡环境的不同，两种测定养分释放的结果(即尿素的释放期)会有一定差异。
6)温室甜瓜控释专用氮肥使用效果试验
试验布置在日光温室，采用盆栽试验，共设3组，分别是对照组(不施氮肥)、常规施氮组(基肥+2次追肥)及控释专用氮肥组(采用全量接触施肥)。每组处理中共有8株甜瓜幼苗，所有处理均施入等量磷钾肥(过磷酸钙26.7g/盆，硫酸钾20g/盆)，对照组、控释专用氮肥组和常规施氮组中每盆的施氮量分别为0、4.47g和7.45g。试验开始日期为2006年5月26日，2006年8月2日收获。
试验结果：
平均每株甜瓜的产量：对照组的产量为632.2g，常规施氮组的产量为939.1g，控释专用氮组的产量为1119.6g。经过统计分析，控释专用氮肥组的甜瓜产量显著高于对照组和常规施氮组。
采用差减法计算得到常规施氮组的氮肥利用率为37.8％，控释专用氮肥组为58.4％。
以控释专用氮肥中氮素的释放量为纵坐标，定植天数为横坐标作图，得到该控释专用氮肥中氮素的释放量与作物吸氮的规律，如图1所示。其中，曲线a为本实施例中所用控释专用氮肥的氮素释放曲线，曲线b为作物吸氮曲线。由该图可知本发明提供的控释专用氮肥的氮素释放曲线与甜瓜的吸氮规律高度一致。在比常规施氮减少40％氮肥用量的情况下，甜瓜增产显著，表明本发明提供的控释专用氮肥非常适宜于温室甜瓜生产。
实施例2、制备温室甜瓜控释专用氮肥及其使用效果试验
1)制备S型控释尿素
该肥料由小试喷动床包膜设备制造。将低密度聚乙烯(型号-1F7B，熔体流动速率7.0g/10min；购自北京燕山石化公司)11.0g、线性低密度聚乙烯(注塑级，熔体流动速率0.7g/10min；购自中国石化公司)25.0g、废旧聚苯乙烯泡沫(由市场购得)38.0g、玉米淀粉4g和滑石粉(1500目)52g溶于3L加热的松节油中(130℃-140℃均可)，并用搅拌机搅拌溶液，然后通过进料口加入1kg大颗粒尿素(直径3-4mm)到包衣塔中，通过鼓风机鼓入经过空气加热器加热的热风(热风温度在95℃-100℃均可)，同时通过虹吸式喷嘴将包膜液喷入包衣塔中涂敷到流动的尿素颗粒表面，溶剂挥发成膜，包膜液喷涂完毕再鼓风一分钟后，关闭鼓风机，打开出料口放出尿素，即得S型控释尿素。按照实施例1所述的水中测定产品释放期的方法测得释放期为51天。
2)制备L型控释尿素
该肥料由大型喷动床包膜设备制造。将18kg再生聚丙烯颗粒料(由市场购得)、20kg再生聚乙烯颗粒料(由市场购得)、4kg废旧聚苯乙烯泡沫(由市场购得)和3.5kg滑石粉(1500目)溶于400L加热的松节油中(130℃-140℃均可)，并用搅拌机搅拌溶液，通过进料口加入500kg大颗粒尿素(直径2-4mm)到包衣塔中，通过鼓风机鼓入经过空气加热器加热的热风(热风温度在95-100℃均可)，同时通过虹吸式喷嘴将包膜液喷入包衣塔中涂敷到流动的尿素颗粒表面，溶剂挥发成膜，包膜液喷涂完毕再鼓风一分钟后，关闭鼓风机，打开出料口放出尿素，即得L型控释尿素。按照实施例1所述的水中测定产品释放期的方法测得释放期为68天。
3)制备温室甜瓜控释专用氮肥
将所制备的S型控释尿素和L型控释尿素按照75％和25％的比例混合均匀，即得到温室甜瓜控释专用氮肥。
4)温室甜瓜控释专用氮肥使用效果试验
试验布置在日光温室，采用盆栽试验，共设3组，分别是对照组(不施氮肥)、常规施氮组(基肥+2次追肥)及控释专用氮肥组(采用全量接触施肥)。每组处理中共有8株甜瓜幼苗，所有处理均施入等量磷钾肥(过磷酸钙26.7g/盆，硫酸钾20g/盆)，对照组、控释专用氮肥组和常规施氮组中每盆的施氮量分别为0、7.45g和7.45g。试验开始日期为2006年5月26日，2006年8月2日收获。
每株甜瓜的平均产量：对照组的产量为632.2g，常规施氮组的产量为939.1g，控释专用氮组的产量为1175g。经过统计分析，控释专用氮肥组的甜瓜产量显著高于对照组和常规施氮组。采用差减法计算得到常规施氮组的氮肥利用率为37.8％，控释专用氮肥组为48.8％。
实施例3、制备温室甜瓜控释专用氮肥及其使用效果试验
1)制备S型控释尿素
该肥料由小试喷动床包膜设备制造。将低密度聚乙烯(型号-1F7B，熔体流动速率7.0g/10min；购自北京燕山石化公司)10.0g、线性低密度聚乙烯(注塑级，熔体流动速率0.7g/10min；购自中国石化公司)40.0g、废旧聚苯乙烯泡沫(由市场购得)35.0g、玉米淀粉6g和滑石粉(1500目)65g溶于3L加热的松节油中(130℃-140℃均可)，并用搅拌机搅拌溶液，然后通过进料口加入1kg大颗粒尿素(直径3-4mm)到包衣塔中，通过鼓风机鼓入经过空气加热器加热的热风(热风温度在95℃-100℃均可)，同时通过虹吸式喷嘴将包膜液喷入包衣塔中涂敷到流动的尿素颗粒表面，溶剂挥发成膜，包膜液喷涂完毕再鼓风一分钟后，关闭鼓风机，打开出料口放出尿素，即得S型控释尿素。按照实施例1所述的水中测定产品释放期的方法测得释放期为70天。
2)制备L型控释尿素
该肥料由大型喷动床包膜设备制造。将20kg再生聚丙烯颗粒料(由市场购得)、18kg再生聚乙烯颗粒料(由市场购得)、5kg废旧聚苯乙烯泡沫(由市场购得)和6.0kg滑石粉(1500目)溶于400L加热的松节油中(130℃-140℃均可)，并用搅拌机搅拌溶液，通过进料口加入500kg大颗粒尿素(直径2-4mm)到包衣塔中，通过鼓风机鼓入经过空气加热器加热的热风(热风温度在95-100℃均可)，同时通过虹吸式喷嘴将包膜液喷入包衣塔中涂敷到流动的尿素颗粒表面，溶剂挥发成膜，包膜液喷涂完毕再鼓风一分钟后，关闭鼓风机，打开出料口放出尿素，即得L型控释尿素。按照实施例1所述的水中测定产品释放期的方法测得释放期为75天。
3)制备温室甜瓜控释专用氮肥
将所制备的S型控释尿素和L型控释尿素按照85％和15％的比例混合均匀，即得到温室甜瓜控释专用氮肥。
4)温室甜瓜控释专用氮肥使用效果试验
试验布置在日光温室，采用盆栽试验，共设3组，分别是对照组(不施氮肥)、常规施氮组(基肥+2次追肥)及控释专用氮肥组(采用全量接触施肥)。每组处理中共有8株甜瓜幼苗，所有处理均施入等量磷钾肥(过磷酸钙26.7g/盆，硫酸钾20g/盆)，对照组、控释专用氮肥组和常规施氮组中每盆的施氮量分别为0、7.45g和7.45g。试验开始日期为2006年5月26日，2006年8月2日收获。
试验结果：
每株甜瓜的平均产量：对照组的产量为632.2g，常规施氮组的产量为939.1g，控释专用氮组的产量为1093g。经过统计分析，控释专用氮肥组的甜瓜产量显著高于对照组和常规施氮组。采用差减法计算得到常规施氮组的氮肥利用率为37.8％，控释专用氮肥组为46.0％。
Claims (8)
1.一种温室甜瓜控释专用氮肥，是由S型控释尿素和L型控释尿素组成；以纯氮计，所述S型控释尿素与L型控释尿素的质量比为75-85∶15-25。
2.根据权利要求1所述的氮肥，其特征在于：所述S型控释尿素与L型控释尿素的质量比为75-80∶20-25。
3.根据权利要求1或2所述的氮肥，其特征在于：所述S型控释尿素是由聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯组成；
其中，所述聚合物包膜层包括如下组分：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、滑石粉和玉米淀粉；
所述L型控释尿素是由聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯组成；
其中，所述聚合物包膜层包括如下组分：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和滑石粉；
所述颗粒尿素肥芯均为尿素。
4.根据权利要求3所述的氮肥，其特征在于：所述S型控释尿素中，聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯的质量比为12-15∶85-88；所述聚合物包膜层中，各组分的质量份数比如下所示：
低密度聚乙烯：6-9，
线性低密度聚乙烯：19-30，
聚苯乙烯：22-29，
滑石粉：38-42，
玉米淀粉：3-6；
所述L型控释尿素中，聚合物包膜层和颗粒尿素肥芯的质量比为7-9∶91-93；所述聚合物包膜层中，各组分的质量份数比如下所示：
聚苯乙烯：8-11，
聚乙烯：36-44，
聚丙烯：39-44，
滑石粉：7-13。
5.根据权利要求1所述的氮肥，其特征在于：所述S型和L型控释尿素的释放期为50-75天；所述尿素的直径为2-4mm。
6.一种制备权利要求1-5任一所述的温室甜瓜控释专用氮肥的方法，包括如下步骤：
1)将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、滑石粉和玉米淀粉溶于有机溶剂中后，喷涂到尿素颗粒表面，得到S型控释尿素；
将聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和滑石粉溶于有机溶剂中后，喷涂到尿素颗粒表面，得到L型控释尿素；
2)将所述步骤1)得到的S型控释尿素和L型控释尿素混合均匀，得到所述温室甜瓜控释专用氮肥。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，以纯氮计，S型控释尿素与L型控释尿素的质量比为75-85∶15-25，
所述S型控释尿素中，低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、滑石粉和玉米淀粉的总质量与尿素的质量比为12-15∶85-88；
低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚苯乙烯、滑石粉和玉米淀粉的质量份数比如下所示：
低密度聚乙烯：6-9，
线性低密度聚乙烯：19-30，
聚苯乙烯：22-29，
滑石粉：38-42，
玉米淀粉：3-6；
所述L型控释尿素中，聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和滑石粉的总质量与尿素的质量比为7-9∶91-93；
聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和滑石粉的质量份数比如下所示：
聚苯乙烯：8-11，
聚乙烯：36-44，
聚丙烯：39-44，
滑石粉：7-13。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述有机溶剂为松节油。
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