CN102173945A - 一种含腐植酸尿素的水溶肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含腐植酸尿素的水溶肥料及其制备方法。所述水溶肥料重量份配比是水溶性腐植酸6-12份，尿素18-48份，水溶性磷肥20-25份，水溶性钾肥22-30份，微量元素肥6-10份；先将水溶性腐植酸和尿素在100-140℃下反应生成腐植酸尿素，再将其余原料加入，在80-100℃搅拌10～15min趁热放出。本发明的水溶肥料氮素利用率高，既可冲施又可滴灌、微喷施肥，特别适用于设施蔬菜，可减少设施蔬菜肥料用量。

Description

一种含腐植酸尿素的水溶肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水溶肥料及其制备方法，尤其涉及一种含腐植酸尿素的水溶肥料及其制备方法。

背景技术

设施栽培是我国蔬菜栽培的主要形式之一，它对满足蔬菜的周年供应，维持农产品市场稳定，增加农民收入，促进农村经济的发展，进而缩小城乡差距，保障社会和谐具有重要意义。截止到2003年，全国设施蔬菜栽培的面积已达到250万hm²，较1981年增加了347倍。肥料随水冲施是设施蔬菜追肥最主要的形式。近年来，水溶肥料逐渐成为设施蔬菜追施的主要肥料品种。水溶肥料具有能够溶于水，容易吸收，快速提供养分的优点，但也存在突出的问题。目前水溶肥料中的氮主要由尿素提供，而尿素不容易被土壤吸附，当随水冲施时就会随水淋失到深层土壤中，而不被作物吸收，导致肥料氮素利用率低，长期下去还会造成地下水的硝酸盐污染。有研究表明，氮肥的利用率，在覆土深埋集中施用条件下可达35％以上，在随水冲施条件下仅有8％左右。最近的农业技术发展表明，腐植酸与尿素结合为解决这个问题开辟了新的思路和较为有效的途径。

目前国内有关腐植酸尿素的发明专利中，腐植酸与尿素的结合主要有两种方式，一种是两者之间简单的物理混合，另一种是腐植酸与尿素之间发生化学反应。

腐植酸与尿素物理混合方式较简单，已公布的专利文件有CN101570456，CN101024590，CN1629106，CN1837157，本申请引用这些文件的全文作为背景技术。这些专利文件主要涉及腐植酸与无机氮、磷、钾以及微量元素的混合，虽然能够在一定程度上提高肥料氮素利用率，但由于尿素与腐植酸的结合只是利用了腐植酸的吸附性能，而这种吸附是可逆的，在一定条件下尿素可以从腐植酸上解吸下来，因此这种物理吸附并不能防止尿素随水冲施时的淋溶损失，更不可能大幅提高肥料的氮素利用率。

腐植酸与尿素化学反应结合方式也有专利公开，例如CN96108848.6和CN1887819，本申请引用这些文件的全文作为背景技术。上述两个利文件公开了腐植酸与尿素发生络合反应制取腐植酸尿素的方法。这种反应方法的优点是，腐植酸尿素中尿素与腐植酸以化学键相结合，尿素能够随腐植酸一起吸附在土壤胶体上，减少了尿素随水冲施的淋溶损失。但所用腐植酸原料主要是非水溶性的腐植酸，即使选用了水溶性腐植酸，在制粒的过程中加入非水溶的粘结剂，也不能用作水溶肥料，无法满足设施蔬菜滴灌(微喷)施肥的需要。此外上述两个专利文件制备工艺较复杂，需要蒸发浓缩，干燥成粒。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含腐植酸尿素的水溶肥料及其制备方法。

本发明的技术任务是提供一种工艺简单，不需蒸发浓缩、干燥，能够自固化成形且成本较低的含腐植酸尿素的水溶肥料，为减少设施蔬菜肥料用量，满足滴灌(微喷)施肥需要，保护农田环境，促进设施蔬菜的可持续发展提供技术支持。

本发明的技术方案如下：

一种含腐植酸尿素的水溶肥料，是由以下重量份的原料制备而成：

水溶性腐植酸                6-12份

尿素                        18-48份

水溶性磷肥                  20-25份

水溶性钾肥                  22-30份

微量元素肥                  6-10份；

先将水溶性腐植酸和尿素在100-140℃下反应生成腐植酸尿素，再将其余原料加入，在80-100℃搅拌10～15min。

所述水溶性腐植酸为腐植酸钾、腐植酸钠、腐植酸铵之一或组合。优选的，所述的水溶性腐植酸原料中水溶性腐植酸纯度不低于85wt％。

所述的水溶性磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾之一或组合。优选的，所述的水溶性磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵和磷酸二氢钾任意比例的组合。市场购得。

所述水溶性钾肥为硫酸钾、硝酸钾之一或组合。优选的，所述的水溶性钾肥为硫酸钾和硝酸钾重量比(4-2)∶1的组合。市场购得。

所述微量元素肥为硼砂、钼酸铵之一或组合。优选硼砂与钼酸铵(5.9-9.9)∶0.1重量比的组合。市场购得。

优选的，所述尿素为小颗粒尿素。市场购得。

优选的，一种含腐植酸尿素的水溶肥料，是由以下重量份的原料制备而成：

水溶性腐植酸                6份

尿素                        18-24份

水溶性磷肥                  20-25份

水溶性钾肥                  22-25份

微量元素肥                  6-8份；

优选的，一种含腐植酸尿素的水溶肥料，是由以下重量份的原料制备而成：

水溶性腐植酸6份，尿素18-24份，磷酸一铵、磷酸二铵与磷酸二氢钾的混合20-25份，硫酸钾与硝酸钾重量比(4-2)∶1的组合22-25份，硼砂与钼酸铵(5.9-9.9)∶0.1重量比的组合6-8份。

根据本发明，一种含腐植酸尿素的水溶肥料的制备方法，步骤如下：

先将水溶性腐植酸和尿素按比例混匀后投入到反应釜中，温度控制在100-140℃，搅拌20～40min，反应生成腐植酸尿素，再将水溶性磷肥、水溶性钾肥和微量元素肥按比例加入到反应釜中，温度控制在80-100℃搅拌10～15min后趁热放出，冷却结块后粉碎，得粉末状肥料；或者在容器内冷却成形。

所述的粉碎是指粉碎到细度80-100目。

所述的冷却成形优选方砖形、长方砖形或圆柱形，使肥料产品的形状为方砖形、长方砖形或圆柱形便于存储与运输。相应地使用方形、长方形或圆桶形的容器进行冷却。所得块状肥使用时不需要粉碎，整块产品在水中溶解后施用即可。可节约粉碎成本。

进一步优选的，所述长方砖形的尺寸为5cm×10cm×15cm。

本发明利用尿素在熔融条件下与水溶性腐植酸发生络合反应生成腐植酸尿素，然后添加水溶性磷、钾以及微量元素制备了一种含腐植酸尿素的水溶肥料。尿素易溶于水，而且呈电中性，因此很难被土壤吸附。腐植酸是一类具有空间网状结构的多元有机酸，能够很好的被土壤吸附。当尿素与腐植酸结合后，提高了尿素的土壤吸附能力，减少了尿素随水的淋溶损失。腐植酸也是很好的脲酶抑制剂，能够延缓尿素由酰胺态氮向铵态氮转化，延长肥效。另外，腐植酸也是一种很好的植物生长调节剂，能够刺激作物生长，促进养分吸收。在腐植酸尿素中添加水溶性磷、钾以及微量元素，使养分更全面，而且由于腐植酸包被、吸附，提高了磷、钾以及微量元素的有效性。

本发明的优点是，氮素不易流失、利用率高，肥效长，用量省；营养全面，活性高；能够刺激作物生长，促进养分吸收，提高抗逆性；产品全水溶，无堵塞，可以满足滴灌(或微喷)施肥的需要。此外，本发明还具有制备工艺简单，成本低，适合快速、大规模生产的优点。

本发明提供的含腐植酸尿素的水溶肥料，具有氮素利用率高、既可冲施又可滴灌(微喷)施肥的优点，特别适用于设施蔬菜，可减少设施蔬菜肥料用量，方便滴灌或微喷施肥，保护农田环境，促进设施蔬菜的可持续发展。

附图说明

图1是在设施黄瓜上应用不同处理对模拟淋失条件下氮素累积释放率的影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不仅限于此。

实施例中所用原料说明如下：

小颗粒尿素，山东明水大化集团、中化平原化肥厂产；粒径2mm。

腐植酸钾、腐植酸钠、腐植酸铵，纯度≥85％，内蒙乌海市海盛腐植酸有限责任公司产；

磷酸一铵，云南云天化国际化工股份有限公司产，粉末状，总养分≥60％；

磷酸二铵，云南云天化国际化工股份有限公司产，颗粒状，总养分≥64％；

磷酸二氢钾，四川省什邡川鸿磷化工厂产，粉末状，总养分≥89％；

硫酸钾，山东海化集团有限公司产，粉末状，总养分≥50％；

硝酸钾，太原市捷进化工有限公司产，粉末状，总养分≥58.5％；

硼砂，营口硼盛精细化工有限公司产，不含结晶水，纯度98％；

钼酸铵(七钼酸铵)，鹤山市沃得钨钼实业有限公司产，三氧化钼含量≥81.0％。

实施例中所用原料的量均为重量份。

实施例1：含腐植酸尿素的水溶肥料，原料组成如下：

腐植酸钠6份，尿素18份，

磷酸一铵3份、磷酸二氢钾12份、磷酸二铵5份，

硝酸钾17份、硫酸钾5份，

硼砂5.9份，钼酸铵0.1份。

制备方法：

先将腐植酸钠和尿素投入到反应釜中，温度控制在130℃，搅拌30min，使其反应生成腐植酸尿素，再将已混合均匀的磷酸一铵、磷酸二氢钾、磷酸二铵、硝酸钾、硫酸钾、硼砂和钼酸铵投入到反应釜中，温度控制在90℃搅拌14min后趁热放出，冷却结块后粉碎成细度80-100目的粉末，得总养分≥50％(N-P₂O₅-K₂O，16-14-20)含腐植酸尿素水溶肥料。

实施例2：如实施例1所述，所不同的是：

制备方法最后一步反应釜中的产物趁热放出后，分别倒入若干个外形尺寸为5cm×10cm×15cm的长方形容器内冷却成长方砖形，包装制得总养分≥50％(N-P₂O₅-K₂O，16-14-20)含腐植酸尿素水溶肥料。使用时先将整块肥料放入30L水中溶解，约2小时即可完全溶解，然后随灌溉水一起施用。

实施例3：含腐植酸尿素的水溶肥料，原料组成如下：

腐植酸钾6份，尿素24份，

磷酸一铵10份、磷酸二氢钾5份、磷酸二铵10份，

硝酸钾20份、硫酸钾10份，

硼砂6.9份，钼酸铵0.1份。

制备方法：

先将腐植酸钾和尿素投入到反应釜中，温度控制在125℃，搅拌，使其反应生成腐植酸尿素，搅拌35min后，再将已事先混合均匀的磷酸一铵、磷酸二氢钾、磷酸二铵、硝酸钾、硫酸钾、硼砂和钼酸铵投入到反应釜中，温度控制在85℃搅拌15min后趁热放出，冷却结块后粉碎成细度80-100目的粉末，包装制得总养分≥50％(N-P₂O₅-K₂O，18-14-18)含腐植酸尿素水溶肥料。

或者，反应釜中的产物趁热放出后，分别倒入若干个外形尺寸为5cm×10cm×15cm的方砖形容器内冷却呈长方砖形，包装制得总养分≥50％(N-P₂O₅-K₂O，18-14-18)含腐植酸尿素水溶肥料。

实施例4：

先将9份腐植酸钠和27份尿素投入到反应釜中，温度控制在135℃，搅拌，使其反应生成腐植酸尿素，搅拌30min后，再将已混合均匀的含5份磷酸一铵、10份磷酸二氢钾、5份磷酸二铵、20份硝酸钾、7份硫酸钾、5.9份硼砂、0.1份钼酸铵的水溶性磷肥、水溶性钾肥及微量元素肥投入到反应釜中，温度控制在95℃搅拌13min后趁热放出，冷却结块后粉碎为细度80-100目的粉末，包装制得总养分≥48％(N-P₂O₅-K₂O，19-11-18)含腐植酸尿素水溶肥料。

或者，反应釜中的产物趁热放出后，分别倒入若干个外形尺寸为5cm×10cm×15cm的方砖形容器内冷却呈长方砖形，包装制得总养分≥48％(N-P₂O₅-K₂O，19-11-18)含腐植酸尿素水溶肥料。

实施例5：

先将9份腐植酸钾和36份尿素投入到反应釜中，温度控制在120℃，搅拌，使其反应生成腐植酸尿素，搅拌40min后，再将已混合均匀的含5份磷酸一铵、10份磷酸二氢钾、5份磷酸二铵、20份硝酸钾、7份硫酸钾、6.9份硼砂、0.1份钼酸铵的水溶性磷肥、水溶性钾肥以及微量元素肥投入到反应釜中，温度控制在95℃搅拌12min后趁热放出，冷却结块后粉碎为细度80-100目的粉末，包装制得总养分≥47％(N-P₂O₅-K₂O，21-10-16)含腐植酸尿素水溶肥料。

实施例6：

先将12份腐植酸钠和36份尿素投入到反应釜中，温度控制在135℃，搅拌，使其反应生成腐植酸尿素，搅拌35min后，再将已混合均匀由10份磷酸一铵、5份磷酸二氢钾和10份磷酸二铵组成的水溶性磷肥，20份硝酸钾和10份硫酸钾组成的水溶性钾肥，6.9份硼砂和0.1份钼酸铵组成的微量元素肥投入到反应釜中温度控制在90℃搅拌15min后趁热放出，冷却结块后粉碎(细度80-100目)，包装制得总养分≥46％(N-P₂O₅-K₂O，20-10-16)含腐植酸尿素水溶肥料。

实施例7：

先将12份腐植酸钾和48份尿素投入到反应釜中，温度控制在140℃，搅拌，使其反应生成腐植酸尿素，搅拌30min后，再将已混合均匀的含10份磷酸一铵、5份磷酸二氢钾、10份磷酸二铵、20份硝酸钾、10份硫酸钾、6.9份硼砂、0.1份钼酸铵的水溶性磷肥、水溶性钾肥以及微量元素肥投入到反应釜中温度控制在90℃搅拌15min后趁热放出，冷却结块后粉碎(细度80-100目)，包装制得所述的总养分≥41％(N-P₂O₅-K₂O，18-9-14)含腐植酸尿素水溶肥料。

本发明的含腐植酸尿素水溶肥料具有促进作物生长以及较高的氮素利用率的优点，下面以图1和表1中的数据来对本发明的效果作进一步说明。

用实施例1所得产物(UHA)进行淋溶试验，同时以小颗粒尿素(U)、小颗粒尿素和腐植酸钠物理混合物(U+HA)作为对照(尿素、腐植酸钠的用量及配比以及磷、钾、微量元素肥的组成和用量同UHA)。具体试验方法为，分别称取86g U、、92g U+HA、92g UHA各三份，分别溶解到1L蒸馏水中，然后倒入盛有30cm厚石英砂的淋溶管中，并用500ml蒸馏水清洗淋溶管，收集淋溶液并记录时间，通过测定淋溶液中的氮，计算氮素累积释放率。

试验结果见图1，无论是氮素淋失量还是氮素淋失速率，U+HA、UHA处理均低于U处理，表明水溶性腐植酸的存在能够减少尿素的淋失；氮素淋失量和淋失速率，U+HA均高于UHA，表明，腐植酸尿素在减少氮素淋溶方面优于尿素与水溶性腐植酸简单物理混合物。

用实施例1所得产物(UHA)进行设施黄瓜田间应用试验，同时以不施氮肥(CK)、小颗粒尿素(U)、小颗粒尿素和腐植酸钠物理混合物(U+HA)作为对照(尿素、腐植酸钠的用量及配比以及磷、钾、微量元素肥的组成和用量同UHA)。试验小区面积为21.6m²，三次重复，随机区组排列，施氮量为800kg·hm^-2，磷、钾、微量元素按实施例1的比例。

试验结果见表1，较U处理，U+HA、UHA处理，黄瓜产量分别增加8.0％、26.1％，氮素利用率相对提高67.3％、157.2％，绝对值分别增加4.3、12.4个百分点，此外，黄瓜根重和植株吸氮量增加，且达到显著性水平。表明，水溶性腐植酸能够促进根系生长，增加氮素吸收，提高氮素利用率，增加黄瓜产量。较U+HA处理，UHA处理黄瓜产量增加16.8％，氮素利用率相对提高53.8％，绝对值分别增加7.1个百分点，此外，黄瓜根重和植株吸氮量增加，且达到显著性水平。表明，在促进根系生长，增加氮素吸收，提高氮素利用率，增加黄瓜产量方面，腐植酸尿素优于尿素与腐植酸的简单混合产物

表1不同处理在设施黄瓜上的应用效果

Claims (9)

1.一种含腐植酸尿素水溶肥料，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成：

水溶性腐植酸                6-12份

尿素                        18-48份

水溶性磷肥                  20-25份

水溶性钾肥                  22-30份

微量元素肥                  6-10份；

先将水溶性腐植酸和尿素在100-140℃下反应生成腐植酸尿素，再将其余原料加入，在80-100℃搅拌10～15min；

所述水溶性腐植酸为腐植酸钾、腐植酸钠、腐植酸铵之一或组合；

所述的水溶性磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾之一或组合；

所述水溶性钾肥为硫酸钾、硝酸钾之一或组合；

所述微量元素肥为硼砂、钼酸铵之一或组合。

2.如权利要求1所述的含腐植酸尿素水溶肥料，其特征在于所述的水溶性磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵和磷酸二氢钾任意比例的组合。

3.如权利要求1所述的含腐植酸尿素水溶肥料，其特征在于所述的水溶性钾肥为硫酸钾和硝酸钾重量比(4-2)∶1的组合。

4.如权利要求1所述的含腐植酸尿素水溶肥料，其特征在于所述微量元素肥为硼砂与钼酸铵(5.9-9.9)∶0.1重量比的组合。

5.如权利要求1所述的含腐植酸尿素水溶肥料，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成：

水溶性腐植酸                6份

尿素                        18-24份

水溶性磷肥                  20-25份

水溶性钾肥                  22-25份

微量元素肥                  6-8份。

6.如权利要求1所述的含腐植酸尿素水溶肥料，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成：水溶性腐植酸6份，尿素18-24份，磷酸一铵、磷酸二铵与磷酸二氢钾的混合20-25份，硫酸钾与硝酸钾重量比(4-2)∶1的组合22-25份，硼砂与钼酸铵(5.9-9.9)∶0.1重量比的组合6-8份。

7.权利要求1所述的含腐植酸尿素水溶肥料的制备方法，步骤如下：

先将水溶性腐植酸和尿素按比例混匀后投入到反应釜中，温度控制在100-140℃，搅拌20～40min，反应生成腐植酸尿素，再将水溶性磷肥、水溶性钾肥和微量元素肥按比例加入到反应釜中，温度控制在80-100℃搅拌10～15min趁热放出，冷却结块后粉碎，得粉末状肥料；或者在容器内冷却成形。

8.权利要求7所述的含腐植酸尿素水溶肥料的制备方法，其中，所述的粉碎是指粉碎到细度80-100目。

9.权利要求7所述的含腐植酸尿素水溶肥料的制备方法，其中，所述的冷却成形是使产品的形状为方砖形、长方砖形或圆柱形。

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