CN102503704B - 接种施肥一体化三叶草专用控释肥及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接种施肥一体化三叶草专用控释肥料及其制备和应用。三叶草专用控释肥原料组份为：尿素包膜根瘤菌剂组合物，尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵，尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾，尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵，尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾，磷酸二铵，氯化钾。其中尿素包膜根瘤菌剂组合物是将根瘤菌剂、微量元素铁和钼一起包裹在尿素外膜内。本发明根据三叶草的需肥规律合理配置不同养分释放期的包膜磷肥、钾肥和少量的包膜氮肥，形成具有接种和施肥双重功能的三叶草专用控释肥。本发明还提供三叶草专用控释肥的制备方法与应用方法。可提高肥料有效性、减少钾肥流失。
Description
技术领域
本发明涉及一种控释肥料，特别涉及一种接种施肥一体化三叶草专用控释肥料及其制备和应用，属于控释肥料生产和应用技术领域。
背景技术
三叶草(Trifolium)又名车轴草，多年生草本植物。在我国主要分布在四川、贵州、云南、湖南、湖北、广西、福建等地，在东北、华北也有栽培。长期以来，三叶草一直用作牧草。近几年三叶草作为草坪草逐渐得到人们的认可。三叶草的突出特点是能与根瘤菌结瘤形成共生体，在自然环境中，在常温、常压下将大气中的氮气转化成氨，直接提供给植物做氮素营养。根瘤菌的分泌物还能溶解土壤中的铁、磷、钾、镁、钙等矿物，这对于与三叶草混播的观赏草地中的禾本科草类提供营养物质特别有重要意义。
三叶草成坪性好，对地面覆盖度大，给后来的追施肥料造成一定难度，特别是三叶草成坪后通过根瘤的固氮作用，一般不需要施用较多的氮肥，主要是磷、钾肥。而磷、钾肥特别是磷肥在土壤中的移动性小，施在土壤表面效果较差，若采用破土施用则易影响美观，并增加劳动量。若施用控释肥料，由于肥料释放时间延长，施肥次数明显减少，不仅可解决上述问题，还能减少磷、钾肥的固定作用，提高利用效率。但普通控释肥主要以控释氮素为主，磷、钾则以速效为主，不适用于三叶草需肥要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种接种施肥一体化三叶草专用控释肥料及其制备和应用。
发明概述
本发明将根瘤菌剂、根瘤生长和固氮所需要的微量元素铁和钼一起被包裹在尿素外壳内，并根据三叶草的需肥规律合理配置不同养分释放期的包膜磷肥、钾肥和少量的包膜氮肥，形成具有接种和施肥双重功能的三叶草专用控释肥。
发明详述
接种施肥一体化三叶草专用控释肥，原料质量份如下：
尿素包膜根瘤菌剂组合物 120～200份，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 150～240份，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾 100～180份，
尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 180～250份，
尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾 80～140份，
磷酸二铵 70～120份，
氯化钾 50～100份。
所述尿素包膜根瘤菌剂组合物是按以下方法制备的：先按现有技术液体发酵制备三叶草根瘤菌发酵液，再用灭菌后的草炭土吸附所述发酵液得固体根瘤菌剂，所述发酵液与草炭土的质量比为1∶2～4；加入所得固体根瘤菌剂质量3～4％的硫酸亚铁和1～2％的钼酸铵，混合均匀，40℃～50℃造粒，得掺钼铁的根瘤菌剂颗粒，最后用熔融的尿素喷涂在该颗粒表面，形成尿素包膜层，得尿素包膜根瘤菌剂组合物；其中尿素包膜层占掺钼铁的根瘤菌剂颗粒质量的6～10wt％。
所述的尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵是，分别在核芯肥料颗粒磷酸二铵外先喷涂内包层尿素，再喷涂外包层改性环氧树脂包膜剂制得，内包层尿素占核芯肥料质量的4-6％，外包层改性环氧树脂包膜剂占核芯肥料质量分别是5％、7％。所述的尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾是，分别在核芯肥料颗粒氯化钾外先喷涂内包层尿素，再喷涂外包层改性环氧树脂包膜剂制得，内包层尿素占核芯肥料质量的4-6％，外包层改性环氧树脂包膜剂占核芯肥料质量分别是5％、8％。其中，优选的，所述改性环氧树脂包膜剂是按以下方法制备的：将环氧树脂E-44与聚氨酯PUR以9∶1质量比混合制成改性环氧树脂，再加入10wt％固化剂、15wt％稀释剂和1wt％膨润土混合制成。其中所述的固化剂、稀释剂按本领域常规选择，特别优选固化剂T-593、稀释剂苄基缩水甘油醚。制备方法参见CN 1246264C(200410024049.7)“以喷涂尿素为底涂层的改性环氧树脂包膜控释肥料”。
进一步优选的，所述的尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾原料中，内包层尿素占核芯肥料质量的5％。以上各种控释肥原料山东金正大生态工程股份有限公司均有产售，可以直接购买后进行复配。
所述磷酸二铵、氯化钾，市售产品，粒径2～4毫米。
根据本发明，优选的技术方案如下：
接种施肥一体化三叶草专用控释肥，原料质量份如下：
尿素包膜根瘤菌剂组合物 175～185份，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 195～205份，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾 155～165份，
尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 185～195份，
尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾 115～125份，
磷酸二铵 78～82份，
氯化钾 68～72份。
本发明接种施肥一体化三叶草专用控释肥的制备方法，步骤如下：
(1)尿素包膜根瘤菌剂组合物的制备：
A、按现有技术制备三叶草根瘤菌发酵液，发酵液含根瘤菌活菌数3×108个/ml-4×108个/ml。
B、按发酵液∶草炭土＝1∶2～4质量比用灭菌后的草炭土将发酵液吸附成固体根瘤菌剂。
C、按质量比将硫酸亚铁和钼酸铵加入步骤B制备的根瘤菌剂中，混合均匀。
D、将步骤C制备的混合物在40℃～50℃条件下利用圆盘或滚筒造成圆粒，粒径2～4毫米，含水量25～30％，得掺钼铁的根瘤菌剂颗粒；
E、将尿素熔融成脲液，以雾化的形式将脲液喷淋到快速转动的根瘤菌剂颗粒上，冷却后即得尿素包膜根瘤菌剂组合物，尿素质量占根瘤菌剂颗粒质量的6～10％。
(2)将尿素包膜根瘤菌剂组合物、尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾、磷酸二铵、氯化钾按配比一起放入搅拌机中搅拌5～8分钟，充分混匀即得。然后将混合好的肥料进行计量、包装。
上述方法中，步骤(1)A中制备根瘤菌发酵液所用的根瘤菌菌种为现有技术中接种常用的三叶草根瘤菌，能与三叶草共生固氮的菌株均可以使用。例如中国农业微生物菌种保藏管理中心ACCC编号为18005、18006、18013、18014、18015、18020～18026、18050～18060、18065～18075、18093～18100、18124～18129、18132～18137的三叶草根瘤菌，其中优选三叶草根瘤菌ACCC18014、ACCC18072或ACCC 18135。
本发明以实施例1作为优选方案。
本发明接种施肥一体化三叶草专用控释肥的应用，在三叶草播种时利用播种、施肥一体机一次性作基肥施用，施肥带在种子下方或一侧，深度离地面9～11厘米；或者，在三叶草播种前均匀撒施于地面后翻耕、播种。肥料用量，折合成氮、磷、钾总量，每亩40～70公斤，肥料有效期为2年。
三叶草的特点是能与根瘤菌结瘤形成共生体，但由于土壤中根瘤菌数量的不足，接种根瘤菌可增加三叶草固氮作用、增加氮素营养、提高产量与质量。本发明的优良效果如下：
7、施肥、接种一次性完成
本发明专用控释肥将根瘤菌与肥料相互配合，施肥、接种一次性完成，省工、省力，且将根瘤菌直接施在三叶草主要根区土壤，提高接种效率，促进三叶草生长。
2、根瘤菌被包裹，减少环境因素的影响
根瘤菌是活的菌体，其活性容易受环境影响，如温度、光照等，本发明肥料中根瘤菌被包裹，可以减少环境因素的影响，延长有效时间；本发明肥料一次施用，有效期可达2年。
3、提高肥料有效性，减少养分流失
本发明肥料中的磷肥和钾肥主要是控释状态，由于养分是缓慢释放，与土壤接触时间短，数量少，可明显减少土壤对磷肥的固定作用，提高其有效性；减少钾肥随水分的流失，增加其利用效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中的原料用量份数均为质量份，所有的百分比均为质量百分比。
实施例中所用的根瘤菌菌种是：三叶草根瘤菌(Rhizobiumtrifolii)ACCC18072、ACCC18014，中国农业微生物菌种保藏管理中心购得。草炭土：吉林海睿草炭土开发公司，有机质含量大于70％。
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾，山东金正大生态工程股份有限公司生产。
实施例1：接种施肥一体化三叶草专用控释肥，原料组分如下：
尿素包膜根瘤菌剂组合物 150kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 240kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾 130kg，
尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 250kg，
尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾 80kg，
磷酸二铵 90kg，
氯化钾 60kg。
制备方法：
(1)尿素包膜根瘤菌剂组合物的制备：
A、制备根瘤菌发酵液：
按现有技术，将三叶草根瘤菌ACCC18072菌种用甘露醇-酵母粉斜面培养基在28℃条件下培养活化3天。所述的甘露醇-酵母粉斜面培养基配方为：甘露醇14.5克，酵母粉5.2克，磷酸二氢钾0.4克，硫酸镁0.1克，氯化钠0.3克，氯化钙0.5克，琼脂15克，水1000克，pH值6.8～7.2。
液体培养三叶草根瘤菌：培养基配方为酵母粉5克，葡萄糖15克，磷酸二氢钾0.5克，七水硫酸镁0.2克，氯化钠0.1克，氯化钙0.1克，水1000克，pH值6.8～7.0。加热使所有成分溶化，分装在3个500毫升三角瓶中，在0.11兆帕压力下灭菌30分钟，制备成摇瓶培养基，冷却后将上述的活化菌种接入，28℃、150转/分钟培养3天；再将经摇瓶培养后的根瘤菌种以2wt％的接种量转入发酵罐中，发酵罐培养基与摇瓶培养基相同，28℃培养4天，得三叶草根瘤菌发酵液。液体含根瘤菌活菌数3.82×108个/ml。
B、取发酵液45公斤加入130公斤灭菌后的草炭土中，充分混合。得固体根瘤菌剂。
C、取6公斤硫酸亚铁和2.0公斤钼酸铵加入步骤B制备的固体根瘤菌剂，混合均匀。
D、将步骤C制备的混合物移入圆盘造粒机中造粒，烘干温度35℃～50℃，粒径2～4毫米，成品颗粒含水量28.0％，得掺钼铁的根瘤菌剂颗粒。
E、取尿素12公斤投入到尿素熔融器中，快速熔融成脲液，利用压力泵将脲液通过喷头以雾化的形式喷淋到快速转动的根瘤菌剂颗粒上，冷却后即得尿素包膜根瘤菌剂组合物。
(2)制备尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾：
a.改性环氧树脂包膜剂的制备：将环氧树脂E-44与聚氨酯PUR以9∶1质量比混合制成改性环氧树脂，再加入10wt％固化剂T-593、15wt％稀释剂苄基缩水甘油醚和1wt％膨润土混合制成。用作以下b、c中作为外包层的包膜剂。
b.在核芯肥料颗粒磷酸二铵外先喷涂内包层尿素，再喷涂外包层改性环氧树脂包膜剂(步骤a)制得，内包层尿素占核芯肥料质量的5％，使得外包层改性环氧树脂包膜剂分别占核芯肥料质量分别是5％、7％。分别得到尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵；
c.在核芯肥料颗粒氯化钾外先喷涂内包层尿素，再喷涂外包层改性环氧树脂包膜剂(步骤a)制得，内包层尿素占核芯肥料质量的5％，使得外包层改性环氧树脂包膜剂分别占核芯肥料质量分别是5％、8％；分别得到尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾。
(3)取尿素包膜根瘤菌剂组合物150kg，尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵240kg，尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾130kg，尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵250kg，尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾80kg，磷酸二铵90kg，氯化钾60kg，一起放入搅拌机中搅拌6分钟，充分混匀即得。然后将混合好的肥料进行计量、包装。
实施例2：接种施肥一体化三叶草专用控释肥，原料组分如下：
尿素包膜根瘤菌剂组合物 180kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 200kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾 160kg，
尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 190kg，
尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾 120kg，
磷酸二铵 80kg，
氯化钾 70kg。
制备方法同实施例1。
实施例3：接种施肥一体化三叶草专用控释肥，原料组分如下：
尿素包膜根瘤菌剂组合物 200kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 220kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾 100kg，
尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 210kg，
尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾 100kg，
磷酸二铵 120kg，
氯化钾 50kg。
制备方法：
(1)尿素包膜根瘤菌剂组合物的制备：
A、三叶草根瘤菌发酵液的制备
按现有技术，将三叶草根瘤菌ACCC18014菌种用甘露醇-酵母粉斜面培养基在25℃条件下培养活化4天。所述的甘露醇-酵母粉斜面培养基配方为：甘露醇12.5克，酵母粉7.8克，磷酸二氢钾0.3克，硫酸镁0.2克，氯化钠0.2克，氯化钙1.0克，琼脂14克，水1000克，pH值6.8～7.2。
液体培养三叶草根瘤菌：培养基配方为酵母粉10克，葡萄糖10克，磷酸二氢钾0.3克，七水硫酸镁0.2克，氯化钠0.2克，氯化钙0.2克，水1000克，pH值7.0～7.2。加热使所有成分溶化，分装在3个500毫升三角瓶中，在0.11兆帕压力下灭菌30分钟，制备成摇瓶培养基，冷却后将上述的活化菌种接入，25℃、150转/分钟培养4天；再将经摇瓶培养后的根瘤菌种以1.5wt％的接种量转入发酵罐中，发酵罐培养基与摇瓶培养基相同，25℃培养4天，得三叶草根瘤菌发酵液。液体含根瘤菌活菌数3.45×108个/ml。
B、取发酵液50公斤加入170公斤灭菌的草炭土中，充分混合，得固体根瘤菌剂。
C、取8公斤硫酸亚铁和3.5公斤钼酸铵加入步骤B制备的固体根瘤菌剂中，混合均匀。
D、将步骤C制备的混合物移入圆盘造粒机中造粒，烘干温度35℃～50℃，粒径2～4毫米，成品颗粒含水量26.6％，得掺钼铁的根瘤菌剂颗粒。
E、取尿素18公斤投入到尿素熔融器中，快速熔融成脲液，利用压力泵将脲液通过喷头以雾化的形式喷淋到快速转动的根瘤菌剂颗粒上，冷却后即得尿素包膜根瘤菌剂组合物。
(2)尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾的制备同实施例1。
(3)取尿素包膜根瘤菌剂组合物200kg，尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵220kg，尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾100kg，尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵210kg，尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾100kg，磷酸二铵120kg，氯化钾50kg，一起放入搅拌机中搅拌7分钟，充分混匀即得。然后将混合好的肥料进行计量、包装。
实施例4：接种施肥一体化三叶草专用控释肥，原料组分如下：
尿素包膜根瘤菌剂组合物 130kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 160kg，
尿素底涂层5％改性环氧树脂包膜氯化钾 140kg，
尿素底涂层7％改性环氧树脂包膜磷酸二铵 230kg，
尿素底涂层8％改性环氧树脂包膜氯化钾 140kg，
磷酸二铵 100kg，
氯化钾 100kg。
制备方法同实施例3。
对比例：普通氯化钾复合肥，氮、磷、钾含量分别是15％、15％、15％，质量百分比。
以上实施例1～4和对比例的应用效果如下：
试验地点：内蒙古呼和浩特市，内蒙古赤峰市。
试验时间：2010年5月至2011年10月。
供试三叶草品种：两地均用高加索三叶草。
实施例1-4和对比例肥料氮、磷、钾总养分用量相同，每亩50公斤。实施例和对比例肥料施用方法是，在三叶草播种前均匀撒施于地面后翻耕、播种。其他管理按常规进行。应用效果见表1。
表1.与对比例相比实施例1-4的施用效果
Claims (7)
1.三叶草专用控释肥，其特征在于原料质量份如下：
所述尿素包膜根瘤菌剂组合物是按以下方法制备的:先按现有技术液体发酵制备三叶草根瘤菌发酵液,再用灭菌后的草炭土吸附所述发酵液得固体根瘤菌剂,所述发酵液与草炭土的质量比为1∶2～4；加入所得固体根瘤菌剂质量3～4%的硫酸亚铁和1～2%的钼酸铵,混合均匀，400C～500C造粒，得掺钼铁的根瘤菌剂颗粒，最后用熔融的尿素喷涂在该颗粒表面，形成尿素包膜层，得尿素包膜根瘤菌剂组合物；其中尿素包膜层占掺钼铁的根瘤菌剂颗粒质量的6～10wt%；
所述的尿素底涂层5%改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层7%改性环氧树脂包膜磷酸二铵是，分别在核芯肥料颗粒磷酸二铵外先喷涂内包层尿素，再喷涂外包层改性环氧树脂包膜剂制得，内包层尿素占核芯肥料质量的4-6%，外包层改性环氧树脂包膜剂占核芯肥料质量分别是5%、7%；所述的尿素底涂层5%改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层8%改性环氧树脂包膜氯化钾是，分别在核芯肥料颗粒氯化钾外先喷涂内包层尿素，再喷涂外包层改性环氧树脂包膜剂制得，内包层尿素占核芯肥料质量的4-6%，外包层改性环氧树脂包膜剂占核芯肥料质量分别是5%、8%；其中，所述改性环氧树脂包膜剂是按以下方法制备的：将环氧树脂E-44与聚氨酯PUR 以9∶1质量比混合制成改性环氧树脂，再加入10wt%固化剂、15wt%稀释剂和1wt%膨润土混合制成。
2.如权利要求1所述的三叶草专用控释肥，其特征在于原料质量份如下：
3.权利要求1或2所述的三叶草专用控释肥的制备方法，步骤如下：
（1）尿素包膜根瘤菌剂组合物的制备：
A、按现有技术制备三叶草根瘤菌发酵液,发酵液含根瘤菌活菌数3╳108个/ml-4╳108个/ml；
B、按发酵液∶草炭土=1∶2～4质量比用灭菌后的草炭土将发酵液吸附成固体根瘤菌剂；
C、向步骤B制备的固体根瘤菌剂中加入所述固体根瘤菌剂质量3～4%的硫酸亚铁和1～2%的钼酸铵，混合均匀；
D、将步骤C制备的混合物在400C～500C条件下利用圆盘或滚筒造成圆粒，粒径2～4毫米，含水量25～30%，得掺钼铁的根瘤菌剂颗粒；
E、将尿素熔融成脲液，以雾化的形式将脲液喷淋到快速转动的根瘤菌剂颗粒上，冷却后即得尿素包膜根瘤菌剂组合物，尿素质量占根瘤菌剂颗粒质量的6～10%；
（2）将尿素包膜根瘤菌剂组合物、尿素底涂层5%改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层5%改性环氧树脂包膜氯化钾、尿素底涂层7%改性环氧树脂包膜磷酸二铵、尿素底涂层8%改性环氧树脂包膜氯化钾、磷酸二铵、氯化钾按配比一起放入搅拌机中搅拌5～8分钟，充分混匀即得。
4.如权利要求3所述的三叶草专用控释肥的制备方法，其特征在于，步骤（1）A中制备根瘤菌发酵液所用的根瘤菌菌种为中国农业微生物菌种保藏管理中心ACCC编号为18005、18006、18013、18014、18015、18020～18026、18050～18060、18065～18075、18093～18100、18124～18129、18132～18137的三叶草根瘤菌（Rhizobiumtrifolii）。
5.如权利要求4所述的三叶草专用控释肥的制备方法，其特征在于，所述的根瘤菌菌种为三叶草根瘤菌ACCC18014、ACCC18072或ACCC 18135。
6.权利要求1或2所述的三叶草专用控释肥的应用，在三叶草播种时利用播种、施肥一体机一次性作基肥施用，施肥带在种子下方或一侧，深度离地面9～11厘米；或者，在三叶草播种前均匀撒施于地面后翻耕、播种。
7.如权利要求6所述的三叶草专用控释肥的应用，其特征在于三叶草专用控释肥肥料用量，折合成氮、磷、钾总量，每亩40～70公斤。
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