CN102531794B

CN102531794B - 多功能土壤改良型缓释环保肥及其制备方法

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Publication number: CN102531794B
Application number: CN 201210048922
Authority: CN
Inventors: 范永强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: CN102531794A

Abstract

本发明涉及一种多功能土壤改良型缓释环保肥及其制备方法。该缓释环保肥是由以下重量份的原料按干法挤压造粒工艺制备而成：尿素16～25份，磷酸一胺17～19份，硫酸钾或氯化钾25～35份，氰氨化钙8～12份，填料18～30份。本发明依据我国农作物生产和土壤现状，进行科学配比，原料适应性强，尿素加入量＜20％，制备时不需要干燥和冷却工序。本发明的多功能土壤改良型缓释环保肥效果稳定、养分利用率高，能改良土壤、促进作物生长、提高农作物产量和品质。

Description

多功能土壤改良型缓释环保肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓释性肥料，特别是涉及土壤改良型缓释环保肥及其制备方法。

背景技术

目前我国（2010年）复合肥总产量为5300万吨左右，比上年增长约7%，预计2011年我国复合肥产量仍会保持一定速度增长，且增速有所加快，有望超过8%。国际公认的化肥施用安全上限是225千克/公顷(纯养分，以下同)，但目前我国农用化肥单位面积平均施用量达到434.3千克/公顷，是安全上限的1.93倍。我国氮肥利用率为27.5%左右，不及发达国家的一半，远远低于发达国家的水平。

造成肥料利用率低的问题除了肥料施用量大外，还存在以下原因：

一方面，在化学肥料施用方面氮磷钾施用比例不平衡是主要原因。化肥的不合理施用主要表现在：过量施用氮肥和磷肥，钾肥施用不足，全国缺钾耕地面积占总耕地面积的56%，20-30%耕地面积氮素超标。

另一方面，我国三十多年的不合理施肥造成土壤状况的严重恶化，主要表现在：（1）土壤酸化，个别地区开始向强酸性发展；（2）土壤板结，土壤孔隙度降低，土壤保水保肥性降低；（3）土壤养分比例严重失调，特别是中微量元素严重缺乏或过剩；（4）土壤有益微生物含量降低，病原性微生物大幅度上升。其结果导致土壤耕作质量差，土壤肥料的养分流失多，肥料利用率低，作物土传病害和生理性病害加重，生产成本提高，农产品质量下降，经济效益不高；造成对地表水和地下水的面源污染，破坏了生态环境。

因此，有关肥料的研发应在改良土壤、改进氮磷钾施用比例、提高肥料利用率方面寻求有效的途径。目前国内有关土壤改良型肥料主要有有机无机复混肥、生物有机肥等，如中国专利文件有CN101643377A（CN200910066064.0）土壤改良型复混肥料、CN1156134A（CN96100729.X）特殊土壤改良有机肥料的生产方法、CN86103258A（CN86103258）微生物肥料和土壤改良剂。CN101417904B（CN200810160178.7山东省农业科学院土壤肥料研究所）提供一种风化煤土壤盐碱改良剂及其制备方法，改良剂组成为：风化煤55-65份，磷酸一铵10-12份，尿素2-6份，硫酸亚铁2-6份，硫酸锌1-4份，硫酸锰1-3份，钙质粘合剂5-15份；稀硝酸15-30份。本发明的土壤盐碱改良剂可做基肥或追肥施用。该风化煤土壤盐碱改良剂能够中和土壤碱性，含有的活性钙离子可以置换土壤胶体上吸附的钠离子，使钠离子随降水或灌溉淋洗出土壤；能够提高盐碱土壤的有机质含量，还能够弥补盐碱土壤的中量元素和微量元素的不足；其含有的活性腐植酸能够刺激作物生长。

以上所述现有技术土壤改良型有机无机复混肥和生物有机肥能够在一定程度上增加土壤的有机质含量，改善土壤团粒结构，促进作物生长发育，提高肥料的利用率，增加作物产量和提高作物品质，但不能解决我国目前土壤酸化和土壤钙、铁等中微量素营养缺乏问题；例如CN101417904B“风化煤土壤盐碱改良剂”具有与土壤胶体钠发生阳离子代换作用，降低土壤钠离子浓度,还可促进作物生长，但这种土壤改良型肥料为酸性肥料，适宜盐碱性土壤，不适合酸性土壤，更不能解决我国目前的土壤酸化问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多功能土壤改良型缓释环保肥及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种多功能土壤改良型缓释环保肥，是由以下重量份的原料按干法挤压造粒工艺制备而成：

尿素16～25份，磷酸一铵17～19份，硫酸钾或氯化钾25～35份，氰氨化钙8～15份，填料18～30份。

所述的填料选自膨润土与凹凸棒土的组合。进一步优选的，所述的填料是膨润土与凹凸棒土1:1质量比的组合。

根据本发明优选的，所述磷酸一铵总养分≥55%；硫酸钾总养分≥50%；氯化钾总养分≥60%。氰氨化钙，含氮（N）18～20%，含氧化钙（CaO）50～52%。均为质量百分含量。

本发明优选下列方案之一：

A、多功能土壤改良型缓释环保肥，是由以下重量份的原料制备而成：

尿素18份，磷酸一铵18份，硫酸钾32份，氰氨化钙10份，填料22份。

B、多功能土壤改良型缓释环保肥，是由以下重量份的原料制备而成：

尿素18份，磷酸一铵18份，氯化钾26份，氰氨化钙10份，填料28份。

C、多功能土壤改良型缓释环保肥，是由以下重量份的原料制备而成：

尿素20份，磷酸一铵18份，硫酸钾32份，氰氨化钙15份，填料15份。

D、多功能土壤改良型缓释环保肥，是由以下重量份的原料制备而成：

尿素20份，磷酸一铵18份，氯化钾26份，氰氨化钙15份，填料21份。

优选的，以上所述的填料为膨润土与凹凸棒土1：1重量比的组合。

根据本发明，优选的，所述多功能土壤改良型缓释环保肥粒径为2～3mm。

本发明所述原料均为市购产品。

本发明所述多功能土壤改良型缓释环保肥的制备方法是：将原料按配比混合均匀，采用挤压造粒工艺制成颗粒，无需加水，粒径为2～3mm。

本发明以农业中常用的尿素（氮肥）、磷酸一铵（氮磷肥）、硫酸钾或氯化钾（钾肥）和氰氨化钙（多功能改良剂）为原料，依据本发明要解决的技术问题和我国农作物生产和土壤现状，进行科学配比。原料的适应性强，尿素加入量<20％，制备时不需要干燥和冷却工序。本发明的多功能土壤改良型缓释环保肥优点是，效果稳定、养分利用率高，为改良土壤、促进作物生长、提高农作物产量和品质提供技术支持。

图1所示是本发明中的氰氨化钙在土壤中的作用原理，其中有关的反应如下：

CaCN₂+H₂O→Ca(OH)₂+Ca(HCN₂)₂（酸性氰胺化钙）

Ca(HCN₂)₂+[土壤胶体]H⁺→H₂CN₂（单氰胺）+[土壤胶体]Ca²⁺

2H₂CN₂→H₄C₂N₄（双氰胺)

H₂CN₂+H₂O→CO(NH₂)₂（尿素）

H₄C₂N₄+2H₂O→2CO(NH₂)₂

CO(NH₂)₂+H₂O→(NH₄)₂CO₄

NH₄ ⁺+O₂→HNO₂+H₂O

HNO₂+O₂→HNO₃

与现有技术相比,本发明的土壤改良型缓释环保肥的优良效果如下：

(1)养分配比趋向科学合理；本发明环保肥根据我国目前土壤养分氮磷元素的相对偏高、钾元素相对偏低的现状，进行高钾中氮低磷配比，不仅有利于充分发挥肥料的养分作用，同时也有利于发挥土壤潜在的相对富裕的氮磷养分作用。

(2)本发明环保肥增加了5%-7.5%的氧化钙，而且其利用率可达到50%以上，有效解决了我国目前肥料中钙素缺乏的问题。

(3)本发明环保肥中的氮素在土壤中的硝化动态与作物吸收氮肥的动态基本一致，氮肥的肥效时间可达到90～120天，延长铵态氮在土壤中存在的时间，减少氮肥淋失,明显增加土壤中的碱解氮含量,氮肥利用率可达到50%以上。

（4）有效降低土壤酸性；本发明环保肥中的氰氨化钙与水反应生成的氢氧化钙能中和土壤溶液中的H⁺，降低了土壤中的表面性酸；生成的酸性氰氨化钙和土壤胶体上的H⁺发生阳离子代换，降低了土壤中的潜在性（交换性）酸。

（5）改良土壤结构；本发明环保肥中的氰氨化钙与土壤胶体上的H⁺发生阳离子代换生产土壤胶体钙,增加了土壤团粒结构,有效增加了土壤的空隙度,降低了土壤容重,解决了土壤板结问题。

（6）提高土壤养分含量；本发明环保肥通过调节土壤酸性、增加土壤团粒结构来提高土壤的保肥性能，减少养分的流失与土壤固定，达到提高土壤养分的目的。

（7）促进作物根系生长；本发明环保肥中的氰氨化钙与水反应生成的单氰胺在适宜浓度范围内具有刺激作物根系生长的作用。

（8）提高肥料养分利用率；本发明环保肥具有氮肥缓释作用和提高土壤的保肥性能，通过促进根系生长来提高作物对养分的吸收性能，从而提高肥料养分利用率。减少了肥料的面源污染，真正达到环保目的。

（9）提高作物的品质；本发明环保肥配方特别适合解决土壤酸化与土壤钙素营养缺乏问题，同时养分配比合理，提高土壤养分的含量，促进作物根系生长发育，改善作物的营养条件，达到提高作物产量和品质的目的。

本发明采用挤压造粒工艺，是依靠外部压力使原料团聚的干法造粒过程。原料在一定压力下，粒子紧密靠近而引起分子力、静电力、价力，使分子紧密结合团聚成型。具有生产工艺环保低能耗的特点。本发明的工艺优点为：1、适应大中小各种规模的生产，且便于根据市场需求灵活调整产品生产规模，便于添加微量元素；2、生产能耗低、返料少，物料损失<1％，生产成本低；3、在生产过程中没有高温作业，腐蚀性小，设备造价低，无污水排放，环境污染小；4、工程投资少，据国际肥料开发中心研究表明，对于年产12万t粒状复合肥的装置，挤压造粒法的投资，比团聚造粒法低20％，而仅为料浆涂布造粒的50％。其建设周期短、经济效益好。

本发明提供的肥料，既能改良土壤，又能提供合理养分，而且还有一定的缓释的效果，可广泛应用于各种作物和各类土壤，很好地解决我国目前的土壤酸化与土壤板结等问题。

附图说明

图1是本发明中的氰氨化钙在土壤中的作用原理示意。

图2是不同时间段作物吸收氮肥及不同肥料养分释放量的对比曲线，横坐标是天数，纵坐标是硝态氮占可溶性总氮的百分比。三条曲线分别为在土壤中常规肥氮肥硝化动态、作物（春花生）吸收氮肥动态和实施例1的肥料氮素硝化动态。

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:

氰氨化钙，德国德固赛公司生产，外观深灰色或黑灰色的微型颗粒，含氮（N）19.8%，含氧化钙（CaO）50%，pH值12.5左右；相对密度2.29；表观密度1.0～1.2g/cm³；熔点1300℃，在温度大于1150℃时开始升华。

小颗粒尿素，山东明水大化集团、中化平原化肥厂产；粒径2mm;

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≥55%；

硫酸钾，山东海化集团有限公司产，粉末状，总养分≥50%；

氯化钾，青海格尔木铁源钾镁有限公司产，粉末状，总养分≥60%；

实施例中所用原料的量均为重量份。

实施例1:多功能土壤改良缓释性环保肥(S),原料按重量份组成如下：

尿素18份，磷酸一铵18份，硫酸钾32份，氰氨化钙10份。

按配比，将氰氨化钙、尿素、磷酸一铵和硫酸钾搅拌均匀，加入22份填料，填料为膨润土与凹凸棒土1：1重量比的组合，混均后采用挤压造粒，包装制得总养分≥36%（N-P₂O₅-K₂O，12-8-16）多功能土壤改良缓释性环保肥(S)。

实施例2:多功能土壤改良缓释性环保肥,原料按重量份组成如下：

尿素18份，磷酸一铵18份，氯化钾26份，氰氨化钙10份。

按配比，将氰氨化钙、尿素、磷酸一铵和氯化钾搅拌均匀，加入28份填料，填料为膨润土与凹凸棒土1：1重量比的组合，混均后采用挤压造粒，包装制得总养分≥36%（N-P₂O₅-K₂O，12-8-16）多功能土壤改良缓释性环保肥(CL)。

实施例3:多功能土壤改良缓释性环保肥,原料按重量份组成如下：

尿素20份，磷酸一铵18份，硫酸钾32份，氰氨化钙15份。

按配比，将氰氨化钙、尿素、磷酸一铵和硫酸钾搅拌均匀，加入15份填料，填料为膨润土与凹凸棒土1：1重量比的组合，混均后采用挤压造粒，包装制得总养分≥38%（N-P₂O₅-K₂O，14-8-16）多功能土壤改良缓释性环保肥(S)。

实施例4:多功能土壤改良缓释性环保肥,原料按重量份组成如下：

尿素20份，磷酸一铵18份，氯化钾26份，氰氨化钙15份。

按配比，将氰氨化钙、尿素、磷酸一铵和氯化钾搅拌均匀，加入21份填料，填料为膨润土与凹凸棒土1：1重量比的组合，混均后采用挤压造粒，包装制得总养分≥38%（N-P₂O₅-K₂O，14-8-16）多功能土壤改良缓释性环保肥(CL)。

本发明的多功能土壤改良缓释性环保肥具有调节土壤酸性，改良土壤结构，提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、有效钙、有效铁等含量，能够促进作物生长、增加作物产量，改善作物品质的优点。下面结合图1和图2对本发明的效果作进一步说明。

一、不同肥料在桃树上的田间应用对比试验

试验地土壤：临沂市兰山区半程镇，土壤类型为壤土，供试作物品种：蒙山红，试验时间：2008年8月至2011年11月。

用实施例3所得产物（C3）进行桃树田间应用试验，同时以等养分含量的化肥（A3）、无机复混肥（B3，增加硝酸钙，各种养分与实施例3相同）作为对照。所选试验材料为树龄8年，三主枝自然开心形，树干周26.7至38.3cm，冠幅16.61至18.52m²，株行距2～3m×3m。每个试验小区有4棵果树，三次重复，随机区组排列，肥料底施，每株施肥量按施氮量为0.21kg。

试验结果见表1，较A3处理，B3施肥区土壤pH值降低0.09，C3施肥区土壤pH值提高0.49；B3、C3处理施肥区有机质含量分别提高3.3%和31.2%；碱解氮分别提高2.9%和28.3%；速效磷分别提高1.4%和10.9%；速效钾分别提高4.3%和16.4%；有效钙分别提高1.1%和4.0%；有效铁含量B3降低了2.3%、C3了提高63.8%。表明本发明具有明显的调节土壤酸性，改良土壤结构，提高土壤养分含量，减少肥料养分流失，提高肥料利用率等作用。

从表2可以看出，较A3处理，B3、C3处理施肥区20厘米范围内根系分别增加11.1%和29.6%；叶片厚度分别增加6.5%和25%；叶绿素含量分别增加1.0%和14.3%；桃树产量分别提高4.1%、15.26%；可溶性固形物提高了3.5%、11.3%；硬度分别增加了3.8%、7.7%。表明本发明产物能够明显促进桃树根系生长发育，增加叶片厚度和叶绿素含量，显著提高桃树产量和改善桃树品质。

表1不同处理在桃树上的应用效果

备注：连续施用3年效果，品种为蒙山红。

表2不同处理在桃树上的应用效果

二、不同肥料在春花生上的田间应用对比试验

试验地土壤：山东省莒南县坊前乡，土壤类型为沙壤土，供试作物品种：海花一号，试验时间：2009年5月至9月。

用实施例1所得产物（C1）进行春花生田间应用试验，同时以等养分含量的化肥（A1）、无机复混肥（B1，增加硝酸钙，其它养分与实施例1相同）作为对照。每个试验小区面积为60m²，三次重复，随机区组排列，肥料底施，每亩施用按施氮量为6kg，其他农艺管理措施一致。

试验结果见表3，较A1处理，B1、C1处理，花生荚果产量分别增加8.1%和21.7%；生物学(即荚果加秸秆)产量提高了4.3%和15.3%；百粒重粒重提高了2.5%和6.7%；单株分枝数分别增加3.9%和10.8%；叶绿素含量分别提高4.3%和14.9%；粗蛋白质含量分别提高1.4%和6.0%。表明施用本发明能够明显促进春花生生长，使籽粒饱满，增加籽粒产量和生物学产量，提高籽粒粗蛋白含量，改善品质。

表3不同处理在春花生上的应用效应

Claims

1.一种多功能土壤改良型缓释环保肥，是由以下重量份的原料按干法挤压造粒工艺制备而成：

尿素16～25份,磷酸一铵17～19份,硫酸钾或氯化钾25～35份,氰氨化钙8～15份，填料18～30份；

所述磷酸一铵总养分≥55%；硫酸钾总养分≥50%；氯化钾总养分≥60%；

所述氰氨化钙，含氮18～20%，含氧化钙50～52%，均为质量百分含量。

2.如权利要求1所述的多功能土壤改良型缓释环保肥，其特征在于，所述填料选自膨润土与凹凸棒土的组合。

3.如权利要求1所述的多功能土壤改良型缓释环保肥，其特征在于，是由以下重量份的原料制备而成：

A、尿素18份，磷酸一铵18份，硫酸钾32份，氰氨化钙10份，填料22份；或，

B、尿素18份，磷酸一铵18份，氯化钾26份，氰氨化钙10份，填料28份；或，

C、尿素20份，磷酸一铵18份，硫酸钾32份，氰氨化钙15份，填料15份；或，

D、尿素20份，磷酸一铵18份，氯化钾26份，氰氨化钙15份，填料21份；

以上所述的填料为膨润土与凹凸棒土1：1重量比的组合。

4.如权利要求1所述的多功能土壤改良型缓释环保肥，其特征在于，该肥料粒径为2～3mm。

5.权利要求1～4任一项所述多功能土壤改良型缓释环保肥的制备方法，是将原料按配比混合均匀，采用挤压造粒工艺制成颗粒，无需加水，粒径为2～3mm。