CN102936175B - 一种缓控释保水多功能氮肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种缓控释保水多功能氮肥及其制备方法。缓控释保水多功能氮肥的原料组分如下，均为重量份：三聚氰胺1～20份、尿素8～80份，硫酸铵15～90份、硫酸镁1～40份，硫酸锌0.2～5份，包膜剂0.1～1.0份，包膜剂溶剂1～20份。本发明采用三聚氰胺、尿素、硫酸铵提供氮源，由于以上原料的分子量的不同以及溶水性不同等物理特性结合，尿素、三聚氰胺需要酶解方能被作物吸收的原理，形成阶梯型的养分释放，从而使氮肥利用率提高到75-90%，包膜材料采用胶原蛋白、甲壳素、聚丙烯酰铵、C12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）具有杀菌、抗逆、保水、免深耕的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种缓控释保水多功能氮肥及其制备方法，属于缓控释肥料技术领域。
背景技术
著名的育种学家，为“绿色革命”做出卓越贡献的诺贝尔奖学金获得者NormanE.Borlaug于1994年全面分析了20世纪以来农业生产发展的各相关因素之后断言：“20世纪全世界作物产量增加一半是来自化肥的施用”。据联合国粮农组织（FAO)的资料，化肥对粮食生产的贡献率占40%左右。根据全国化肥实验网的大量实验结果，施用化肥，可提高稻、玉米、棉花单产40%～50%，提高小麦、油菜等越冬作物单产50%～60%,提高大豆单产近20%。据推算在粮食总产中有35%～45%是施用化肥的作用。
2004年，中国化肥产量已达4519万吨（纯养分，下同），占世界总产量的30%以上，居世界第一位。化肥在农业生产成本（物资费用加人工费用）中占25%以上，占全部物资费用（种子、肥料、机械作业、排灌等费用）的50%左右，国家、地方和农民都为此付出了很大的代价。生产化肥消耗了大量能源和资金，进口化肥动用了大量外汇，农民用于购买化肥的资金，是农业生产物资中最大的一项。但是化肥未能物尽其用，其中用量最大的氮肥当季利用率只有30%～35%，化肥的增产效果在一些地方出现了明显下降的趋势。
肥料利用必须“开源”和“节流”并重，在增加生产、转化和进口，提高有效供应的同时，注意用好化肥，提高肥料利用率。这是一项系统工程，涉及肥料产、销、推、用各环节，不仅关系到农业的增产增收，而且是提高地力，保护环境，实现农业可持续发展的一项重要措施。为了充分发挥肥料在我国农业生产中的作用，必须认真分析当前肥料中存在的问题，从而有针对性的采取有效的措施加以解决。
要进行科学的治理和严格的控制，实行达标排放，以免造成对环境的破坏，另一方面，需要积极研究开发新产品，进行科学合理的施肥，提高化肥的利用效率，尽量减少因施肥不当和利用率低而对土壤造成的伤害。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种缓控释保水多功能氮肥及其制备方法。
本发明技术方案如下：
一种缓控释保水多功能氮肥，原料组分如下，均为重量份：
三聚氰胺1～20份、尿素8～80份，硫酸铵15～90份、硫酸镁1～40份，硫酸锌0.2～5份，包膜剂0.1～1.0份，包膜剂溶剂1～20份；
所述包膜剂选自胶原蛋白、甲壳素、聚丙烯酰铵、C12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）中至少2种以上的组合。
根据本发明优选的，所述缓控释保水多功能氮肥的原料组分还包括0.5～20重量份的稀土硝酸盐。
根据本发明优选的，原料组分如下，均为重量份：
三聚氰胺10～20份、尿素40～60份，硫酸铵50～80份、硫酸镁20～30份，稀土硝酸盐2～10份、硫酸锌0.2～3份，包膜剂0.5～1.0份，包膜剂溶剂1～20份。
根据本发明优选的，所述包膜剂组分为胶原蛋白、甲壳素、聚丙烯酰铵、C12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵按质量比（1～5）:（1～5）:（1～5）:（1～5）的比例混合制得。
根据本发明优选的，所述包膜剂溶剂选自水、柠檬酸水溶液、聚乙烯醇、石蜡之一或两种以上的混合。
上述缓控释保水多功能氮肥的制备方法，步骤如下：
（1）将尿素、硫酸铵、三聚氰胺、硫酸镁、硫酸锌混合均匀，制得混合物料；
（2）将步骤（1）制得的混合物料经造粒，筛取粒径1～4.75mm的颗粒，制得粒状肥料；
（3）将步骤（2）制得的粒状肥料经烘干，制得含水率≤2.5wt%的肥料颗粒；
（4）将包膜剂原料按重量比（1～5）:（1～5）:（1～5）:（1～5）溶解于包膜剂溶剂中，制得包膜剂溶液；
（5）将步骤（3）制得的肥料颗粒用步骤（4）制得的包膜剂溶液进行包膜，制得缓控释保水多功能氮肥。
有益效果
1、本发明采用三聚氰胺、尿素、硫酸铵提供氮源，由于以上原料的分子量的不同以及溶水性不同等物理特性结合，尿素、三聚氰胺需要酶解方能被作物吸收的原理，形成阶梯型的养分释放，从而使氮肥利用率提高到75-90%。
2、本发明采用硫酸镁作为尿酶抑制剂，在延缓尿素、三聚氰胺释放氮元素的同时，给作物提供微量元素。
3、本发明所述的缓控释保水多功能氮肥具有乳化保水功能，可以保肥保水活化土壤的能力，具有改良土壤调节生物生长微环境的作用。
4、本发明添加甲壳素、聚丙烯酰铵、C12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵等高分子天然氮肥，形成保水构架以后，用亲水基团做包膜剂，使肥料的氮元素缓控释放，保持养分的长效型，减少养分流失，同时提高土壤的疏松性形成团粒结构，起到免深耕的作用。
附图说明
图1是本发明所述缓控释保水多功能氮肥氮元素的累积释放曲线；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
原料说明
三聚氰胺、尿素购自山东晋煤明水化工集团有限公司；
硫酸镁、硫酸锌购自邹平田宝化工厂；
实施例1～3中的硫酸铵为购自济钢集团有限公司的焦化厂硫酸铵；
实施例4～5中的硫酸铵为购自河北冀衡集团有限公司的氰尿酸副产品硫酸铵；
胶原蛋白购自济南慧康生物技术有限公司；
甲壳素购自潍坊科海甲壳素有限公司；
聚丙烯酰铵购自浙江赞宇科技股份有限公司；
聚乙烯醇购自苏州中远化工有限公司；
石蜡购自衡水圣康化工有限公司；
柠檬酸购自宜兴市顺平化工产品有限公司；
稀土硝酸盐购自深圳市旺达康科技有限公司；
C12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵购自浙江赞宇科技股份有限公司。
实施例1
一种缓控释保水氮肥，原料组分如下：
三聚氰胺10kg、尿素800kg，硫酸铵610kg、硫酸镁400kg，硫酸锌20kg，包膜剂10kg，包膜剂溶剂150kg；
所述包膜剂溶剂为水；
所述包膜剂原料组分如下：1kg胶原蛋白、2kg甲壳素、4kg聚丙烯酰铵和3kgC12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）。
上述缓控释保水多功能氮肥的制备方法，步骤如下：
（1）将尿素、硫酸铵、三聚氰胺、硫酸镁、硫酸锌混合均匀，制得混合物料；
（2）将步骤（1）制得的混合物料经圆盘造粒工艺造粒，筛取粒径1～4.75mm的颗粒，制得粒状肥料；
（3）将步骤（2）制得的粒状肥料经烘干，制得含水率≤2.5%的肥料颗粒；
（4）将包膜剂原料按比例溶解于包膜剂溶剂中，制得包膜剂溶液；
（5）将步骤（3）制得的肥料颗粒经喷淋工艺用步骤（4）制得的包膜剂溶液进行包膜，制得缓控释保水多功能氮肥。
实施例2
如实施例1所述的缓控释保水多功能氮肥，不同之处在于，原料组分如下：
三聚氰胺200kg、尿素200kg，硫酸铵610kg、硫酸镁80kg，硫酸锌20kg，包膜剂7.5kg，包膜剂溶剂10kg，水2.5kg、聚乙烯醇2.5kg、石蜡5kg；
所述包膜剂原料组分如下：1kg胶原蛋白、2.5kg甲壳素、1.5kg聚丙烯酰铵和2kgC12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）。
制备方法同实施例1。
实施例3
如实施例1所述的缓控释保水多功能氮肥，不同之处在于，原料组分如下，均为重量份：
三聚氰胺400kg、尿素800kg，硫酸铵1000kg、硫酸镁400kg，稀土硝酸盐100kg，硫酸锌20kg，包膜剂20kg，水20kg；
所述包膜剂原料组分如下：5kg胶原蛋白、5kg甲壳素、3kg聚丙烯酰铵和7kgC12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）。
上述缓控释保水多功能氮肥的制备方法，步骤如下：
（1）将尿素、硫酸铵、三聚氰胺、硫酸镁、稀土硝酸盐、硫酸锌混合均匀，制得混合物料；
（2）将步骤（1）制得的混合物料经圆盘造粒工艺造粒，筛取粒径1～4.75mm的颗粒，制得粒状肥料；
（3）将步骤（2）制得的粒状肥料经烘干，制得含水率≤2.5%的肥料颗粒；
（4）将包膜剂原料按比例溶解于水中，制得包膜剂溶液；
（5）将步骤（3）制得的肥料颗粒经喷淋工艺用步骤（4）制得的包膜剂溶液进行包膜，制得缓控释保水多功能氮肥。
实施例4
如实施例1所述的缓控释保水多功能氮肥，不同之处在于，原料组分如下，均为重量份：
三聚氰胺600kg、尿素2000kg，硫酸铵2400kg、硫酸镁800kg，稀土硝酸盐200kg，硫酸锌40kg，包膜剂20kg，包膜剂溶剂30kg；包膜剂溶剂为聚乙烯醇20kg、石蜡10kg；
所述包膜剂原料组分如下：2kg胶原蛋白、3kg甲壳素、6kg聚丙烯酰铵和9kgC12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）。
制备方法同实施例3。
实施例5
如实施例1所述的缓控释保水多功能氮肥，不同之处在于，原料组分如下，均为重量份：
三聚氰胺600kg、尿素1500kg，硫酸铵1950kg、硫酸镁600kg，稀土硝酸盐300kg，硫酸锌60kg，包膜剂20kg，包膜剂溶剂50kg；包膜剂溶剂为水10kg、1wt%的柠檬酸溶液3kg、聚乙烯醇20kg、石蜡17kg
所述包膜剂原料组分如下：2kg胶原蛋白、4kg甲壳素、8kg聚丙烯酰铵和6kgC12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵（C18H41NO7S）。
制备方法同实施例3。
试验例
试验田不同处理方法对土壤含水量及防治病虫害的影响
1、不同处理对土壤含水量的影响
实验地块：兖州市土肥站试验点（表1）、济宁市汶上县南旺镇试验点（表2）
实验方法：
在种植玉米过程中采用条施方法分别施用30kg/亩实施例1～5制备的缓控释保水多功能氮肥，同时施用30.kg/亩的尿素作为对照。
表1不同处理土壤含水量测定及分析结果
表2不同处理土壤含水量测定及分析结果
结果分析
各处理对土壤含水量测定分析结果表1和表2表明，施用缓控释保水多功能氮肥对于提高中层含水量具有明显效果，与对照组比土壤含水量能够提高4.9%~12.2%，差异均达到0.01显著水平。缓控释保水多功能氮肥处理期间保水效果亦存在差异，从测定结果分析，对照组为尿素，同等条件下实施例3、实施例4、实施例5的土壤含水量高于实施例1、实施例2，实施例1～5的土壤含水量高于对照组。
2、不同处理对于棉花幼苗受害率和防效的影响
实验地块：兖州市土肥站试验点、济宁市汶上县南旺镇试验点
实验方法：
在种植棉花过程中采用穴施方法分别施用25kg/亩实施例1～5制备的缓控释保水多功能氮肥，同时施用25kg/亩的尿素作为对照。
危害棉花幼苗的害虫主要为地老虎和蛴螬。分别于播种后第12d、18d、24d调查各处理区棉花幼苗受害率和防治效果，结果如表3和表4所示。
表3不同处理棉花幼苗受害率和防效调查及分析结果
表4不同处理棉花幼苗受害率和防效调查及分析结果
通过上述结果可以发现，施用缓控释保水多功能氮肥后，对棉花病害均有明显防止效果。与对照组相比，播种后第12d，实施例1～5的施用组防效达72.5%~83.7%，第18d达到76.6%~89.3%，第24d达到79.2%~92%，差异均达到0.01显著水平。
3、不同土壤质地的渗透性实验
实验地块：济宁市汶上县刘楼乡、次丘镇、南旺镇试验点的盐碱砂土、重粘土、砂质壤土、砂土、轻粘土。
实验方法：
在种植玉米过程中采用穴施方法分别施用25kg/亩实施例3制备的缓控释保水多功能氮肥，同时施用25kg/亩的尿素作为对照，采用大水漫灌的方式进行灌溉（灌溉后围堰防止水外流）。不同土壤质地5cm雨水渗透所需时间的比较结果如表5所示：
表5
| 土壤质地 | 施用缓控释保水多功能氮肥土壤 | 施用尿素土壤 |
| 盐碱砂土 | 17分钟 | 28分钟 |
| 重粘土 | 269分钟 | 685分钟 |
| 砂质壤土 | 21分钟 | 45分钟 |
| 砂土 | 9分钟 | 32分钟 |
| 轻粘土 | 95分钟 | 503分钟 |
结果表明：用缓控释保水多功能氮肥后，雨水易向土壤中渗透，减少表面径流。
4、植物养分累积释放率曲线
实验方法：依照国家2009制定的《缓释肥料》国家标准进行检测
从图1中可以看出养分的释放率成"S"形，按养分释放率大小可以分为三个阶段：缓慢释放阶段，升速阶段，降速阶段。前20天养分释放缓慢，为缓慢释放阶段，第20～80天为养分释放升速期，此阶段养分释放特证是释放速率逐渐加快，最终达到最大值，第80天以后释放速率减慢，为降速阶段。养分释放初期24h养分释放率小于15%，28d内养分释放率小于75%，符合我国2009制定的《缓释肥料》国家标准，保证了肥料的缓控释高效功能，符合植物生长的营养需求规律，从而使氮肥利用率提高到75-90%，为农作物的生长和增产提供了保证。
Claims (3)
1.一种缓控释保水多功能氮肥，其特征在于，原料组分如下，均为重量份：
三聚氰胺10～20份、尿素40～60份，硫酸铵40～80份、硫酸镁20～30份，稀土硝酸盐2～10份、硫酸锌0.2～3份，包膜剂0.5～1.0份，包膜剂溶剂1～20份；
所述包膜剂组分为胶原蛋白、甲壳素、聚丙烯酰铵、C12脂肪醇聚氧乙烯（3）醚硫酸铵按质量比（1～5）:（1～5）:（1～5）:（1～5）的比例混合制得。
2.如权利要求1任意之一所述的缓控释保水多功能氮肥，其特征在于，所述包膜剂溶剂选自水、柠檬酸水溶液、聚乙烯醇、石蜡之一或两种以上的混合。
3.权利要求1所述缓控释保水多功能氮肥的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将尿素、硫酸铵、三聚氰胺、硫酸镁、硫酸锌混合均匀，制得混合物料；
（2）将步骤（1）制得的混合物料经造粒，筛取粒径1～4.75mm的颗粒，制得粒状肥料；
（3）将步骤（2）制得的粒状肥料经烘干，制得含水率≤2.5wt%的肥料颗粒；
（4）将包膜剂原料按重量比（1～5）:（1～5）:（1～5）:（1～5）溶解于包膜剂溶剂中，制得包膜剂溶液；
（5）将步骤（3）制得的肥料颗粒用步骤（4）制得的包膜剂溶液进行包膜，制得缓控释保水多功能氮肥。
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