CN103304324A - 一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥，其特征在于：肥料的养份比例为N:P₂O₅:K₂O=30:0:15，总养份含量为45%，并且包膜材料硅藻土的用量为该肥料重量的10%。其可以隔离土壤与肥料的直接接触，控制养分的释放；具有保水保肥、缓释延长肥效和改良土壤的作用；对土壤不会造成污染。

Description

一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥

技术领域

本发明涉及一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥，是一种用于玉米包膜缓释的，属于氮钾高浓度复合肥料。

背景技术

联合国粮农组织统计表明，在提高作物单产中，化肥所起的作用占40%-60%，但肥料利用率只有15%-55%。常用的普通肥料由于挥发、淋洗等途径会使养分损失，所以常常需要在作物生长中期进行追肥，导致肥料利用率低下，不仅造成资源的巨大浪费，还可能引起严重的环境污染，如：地表水体的富营养化、地下水和蔬菜中硝态氮含量严重超标等问题。据研究, 施入土壤中的化学氮肥约有1/3进入大气圈，其中的N₂O破坏臭氧层产生温室效应；约有1/3的肥料经土壤淋溶进入水圈，导致水体富营养化；造成我国大部分地区食物（尤其蔬菜）中NO₃-N含量严重超标，在人畜体内易形成致癌物质——亚硝胺。

硅藻土是含硅质生物沉积岩，是硅藻生物遗骸形成的天然无定型二氧化硅（＞60%），具有独特的微孔结构，比表面积大（3.1-60m²/g），堆密度小、孔体积大,因此具有极强的吸附能力，并且被吸附的养分能渗入到硅藻土的微孔中，缓慢释放，所以养分肥效期长；同时它的化学性质极为稳定，不与化肥发生化学反应，能保持化肥固有的特性，使肥效得到发挥；它还具有一定的可塑性，能制成多种形状和型号的系列产品，且价格便宜，不会产生附带环境污染。硅藻土具有保水保肥、缓释延长肥效和改良土壤的作用，因此是一种理想的缓控释肥包膜材料。

硅藻土其物质组份主要是硅藻，矿物成份为非晶质态的蛋白石—硅藻蛋白石。世界硅藻土资源十分丰富，其中亚洲储量居第一位。而我国硅藻土资源中以吉林储量最多，占全国50%以上。硅藻土的开发利用在我国从60年代起步，被广泛用于轻工、化工、建材、石油、医药、卫生等领域，但利用硅藻土作为载体的缓释长效肥料的研究则很少，产品更是不多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥，其根据玉米对养分的吸收规律，以及肥料在土壤中释放和植物吸收利用过程的研究，在生产实践中，只需配施一定量的磷肥，就可以做到一次施肥，不用中期追肥，而且可以满足玉米正常的生长发育，从而达到高产优质高效的目的。可以隔离土壤与肥料的直接接触，控制养份的释放；具有保水保肥、缓释延长肥效和改良土壤的作用；对土壤不会造成污染。

本发明的技术方案是这样实现的：一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥，其特征在于：肥料的养份比例为N:P₂O₅:K₂O=30:0:15，总养份含量为45%，并且包膜材料硅藻土的用量为该肥料重量的10%。

其具体的制备工艺如下：

首先以蒸馏水为粘结剂，将上述比例并粉碎能通过80目筛的氮肥和钾肥放入造粒机中造粒，其造粒机的基本参数是：转速为40转/分钟，温度为70^oC，仰角为50⁰；其后，再喷入约50毫升蒸馏水湿润造粒肥料的表面，以便于粘着硅藻土可通过100目筛；待10%的硅藻土包裹造粒完成后，接着用高压喷枪向肥料颗粒表面均匀喷入少量包膜固化材料聚乙烯醇；最后，再将3%松香石蜡混合物按松香:石蜡=1:2倒入转鼓中，温度保持70 ^oC，融化后再次包裹包膜肥料颗粒。

本发明的积极效果是：

其一是通过包膜方式，可以隔离土壤与肥料的直接接触，减缓了养分释放速率，减少了肥料养份由于挥发、淋洗、固定等造成的损失，从而提高了肥料利用率；

其二，包膜肥料破碎后会释放养份到土壤中，由于作为包膜材料的硅藻土具有大量的微孔结构，吸附性极强，具有一定的保水保肥、缓释延长肥效、减少养分损失和改良土壤的作用；

其三，硅藻土的化学性质极为稳定，其化学成分主要是SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等化合物和有机质，不会对土壤造成二次污染； 

其四，在生产实践中，本新型玉米包膜缓释长效复合肥料只需配施一定量的磷肥，就可以做到一次施肥，不用中期追肥，而且可以满足玉米正常的生长发育，从而达到高产优质高效的目的； 

其五，硅藻土在吉林省储量居全国之最，资源丰富，价格低廉，易于大田作物普及使用。

附图说明

图1为本发明的不同肥料处理对玉米植株生物量的影响图表。

图2为本发明的不同肥料处理对玉米植株N素吸收的影响图表。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1

1）首先以蒸馏水为粘结剂，将上述比例并粉碎能通过80目筛的氮肥和钾肥放入造粒机中造粒，其造粒机的基本参数是：转速为40转/分钟，温度为70^oC，仰角为50⁰；

2）其后，再喷入约50毫升蒸馏水湿润造粒肥料的表面，以便于粘着硅藻土可通过100目筛；

3）待10%的硅藻土包裹造粒完成后，接着用高压喷枪向肥料颗粒表面均匀喷入少量包膜固化材料聚乙烯醇；

4）最后，再将3%松香石蜡混合物（松香:石蜡=1:2）倒入转鼓中，温度保持70 ^oC，融化后再次包裹包膜肥料颗粒。

实施例2

1 材料与方法

1.1玉米品种：郑单958，市场购买；

实验用河沙：经过酸碱溶液及蒸馏水反复浸泡冲洗，清洗液最终的Ph值为中性；

硅藻土：工业级，吉林省嘉鹏巨森肥业有限公司提供，过80目筛；

普通尿素：市场购买，山西省霍州市化学工业有限责任公司生产，N≥46%；

磷肥：重过磷酸钙（又名三料磷肥），含P₂O₅ 45%，吉林省农科院资环中心提供；

钾肥（KCL）：市场购买，产自俄罗斯，含K₂O55%；

自制的硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥料(MCU)

1.2研究方法

四个施肥处理：

CK：空白，不施肥

A： 只施普通尿素基肥及磷肥和钾肥，不进行追肥；

B：施普通尿素基肥加追肥（三分之二基肥，三分之一在玉米大喇叭口期追肥）及磷肥和钾肥；

C：硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥料MCU及磷肥；

每盆装土20Kg，保苗1株。本试验的养分用量分别为：N 1485mg、P₂O₅ 1037mg、K₂O 900mg，浇水量每盆都一致，每个处理重复9次。

在六叶期、大喇叭口期和成熟期采样3次，每个处理每次3盆。

1.3肥料的利用效率的计算方法

引用Cassman（1998）、彭少兵等（2002）、Fageria 和Baligar（2003）、Dobermann（2005）及张福锁等（2008）等文献方法，采用以下参数值来表征肥料利用效率。

氮肥偏生产力(partial factor productivity from applied N，PFPN，kg kg^–1N)，指投入的单位肥料中的氮素所能生产的作物籽粒产量，即PFPN=Y/F，Y为施用氮肥后的作物产量，F表示施氮量。

氮肥农学效率(agronomic efficiency of applied N，AEN，kg kg^–1N)，为单位施氮量所增加的作物籽粒（经济）产量，即AEN=(Y–Y₀)/F，Y₀为不施氮条件下作物的产量。

氮肥表观利用率(apparent recovery efficiency of applied N，REN，%)，表征作物对施入土壤中的肥料氮的回收效率，即REN=(U–U₀)/F×100%，其中U为施氮后作物收获时地上部的吸氮总量，U₀为未施氮时作物收获期地上部的吸氮总量。

氮肥生理利用率(physiological efficiency of applied N，PEN，kg kg^–1N)，为作物地上部每吸收单位肥料中的氮素所获得的籽粒产量的增加量：PEN=(Y–Y₀)/(U–U₀)

肥料贡献率(fertilizer contribution index，FCI，%)=(施肥区产量–不施肥区产量)/施肥区产量×100%

数据统计：采用SPSS13.0统计软件进行方差分析。

1.4测定方法

土壤样品：pH、有机质、全氮、硝酸盐、铵态氮、速效磷、速效钾的测定参考《土壤农化分析》（鲍士旦，2000）。

植物样品全氮的测定：将收获后新鲜的玉米植株在105摄氏度杀青，80摄氏度烘干，粉碎过筛，用硫酸进行消煮，凯氏定氮仪测定全氮（鲍士旦，2000）。2 结果与分析

2.1不同肥料处理对玉米植株生物量的影响

从图1可以看出：在苗期和大喇叭口期，除各施肥处理的生物量显著高于不施肥的空白处理，并且各施肥处理间无显著差异；在成熟期，MCU处理和普通尿素追肥处理间无显著差异，并且此二者的生物量远远高于普通尿素不追肥处理，分别高出48.32%和46.12%，而所有施肥处理生物量均显著高于不施肥的空白处理。

2.2  不同肥料处理对玉米植株N素吸收的影响

如图2所示，在苗期，除空白处理植株地上部氮素含量显著较低外，其他三个施肥处理之间没有明显差异；而在大喇叭口期，尿素一次性施用处理的植株地上部氮素含量显著高于空白，却又显著低于追肥处理和施MCU处理，后二者之间植株地上部氮素含量相当，分别比尿素一次施用处理高23.1%和20.7%；在成熟期，植株地上部氮素含量的变化趋势和大喇叭口期一致，并且，施MCU处理和尿素追肥处理与其他两个处理间的差异更加显著，分别高于尿素一次性施用处理57.1%和63.3%。的而。

由于普通尿素易溶于水，溶解集中而且快速，可以充分满足玉米在生育前期对氮素的需求。当进入生育中、后期，MCU中氮素的缓慢释放，基本可以满足玉米生长发育的需要，而此之前，普通尿素已经基本上完全溶解和释放，此时已经不能为玉米的正常生长发育提供足够的养分，在生产实践中，农户不得不在作物生长中期进行追肥，来弥补氮素供应不足的问题。

本试验结果表明，MCU在田间土壤中能够持续不断地控制氮素的释放，有效的降低了氮素损失，不仅能延长尿素的肥效期，并且由于基本符合植物生长对养分的需求规律，从而提高了氮素的利用率。

2.3  不同肥料处理对玉米产量和氮素利用率的影响

从表1中可以看出：所有施肥处理的玉米秸秆的干重均明显高于不施肥的空白处理，并且三种施肥处理之间没有显著差异；通过比较玉米穗干重方变化发现，只有尿素追肥处理远远高于尿素做基肥和不施肥的空白处理，与MCU处理无明显差异；玉米植株氮含量方面的变化趋势是：不论是秸秆还是玉米穗的氮素含量，尿素追肥与MCU二者处理之间无显著差异，但此二者均远远高于尿素做基肥一次性施入处理，而尿素基肥处理又显著高于不施肥的空白处理；但是籽粒的氮素含量变化却有些不同：除MCU处理远远高于不施肥的空白处理外，其他处理间无明显差异；不同的施肥处理对籽粒百粒重的影响与肥料种类和施用方式有关：MCU和尿素追肥两个处理远远高于尿素做基肥和不施肥的空白处理，并且此两组处理内部之间均无显著差异；产量的变化除尿素做基肥明显高于不施肥的空白处理外，其他的变化与百粒重的趋势一致。

                                                

在氮肥利用率的这些指标中，除三个处理的氮肥生理利用率无明显差异外，尿素追肥和MCU两个处理之间无显著差异，但是此二者都远远高于尿素做基肥一次性施用处理，并且达到了较高的水平。

Dobermann（2005）在研究粮食作物的养分利用效率时，认为氮肥效率目标值在下述范围内比较适宜，即偏生产力为40 ~70 kg kg^- 1，农学效率为10~ 30 kg kg^- 1，表观利用率为30% ~ 50%，生理利用率为30 ~60 kg kg^- 1。在本研究中，尿素做基肥一次性施用处理的氮肥效率远远低于尿素追肥和MCU两个处理，这两个处理除氮肥生理利用率外均达到了较高的水平，并且此二者的氮肥农学效率和氮肥表观利用率已经基本上达到了世界三大作物主产区农户常规施肥和管理条件下的氮肥利用率的最好水平（Cassman，2002），以及与其他一些国家和地区在试验条件下所得到的20~ 25 kg kg^- 1的氮肥农学效率和40% ~ 60% 的氮肥表观利用率相当（Ladha，2005）。由于氮肥的生理利用率反映的是植物体内养分的利用效率，并不是肥料的增产效应，因此一般比较稳定，很少受到作物产量的影响（彭少兵等，2002；张福锁等，2008）。

Claims (2)

1.一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥，其特征在于：肥料的养份比例为N:P₂O₅:K₂O=30:0:15，总养份含量为45%，并且包膜材料硅藻土的用量为该肥料重量的10%。

2.根据权利要求1所述的一种以硅藻土为载体的玉米包膜缓释长效复合肥，其特征在于所述的缓释长效复合肥其具体的制备工艺如下：

首先以蒸馏水为粘结剂，将上述比例并粉碎能通过80目筛的氮肥和钾肥放入造粒机中造粒，其造粒机的基本参数是：转速为40转/分钟，温度为70^oC，仰角为50⁰；其后，再喷入约50毫升蒸馏水湿润造粒肥料的表面，以便于粘着硅藻土可通过100目筛；待10%的硅藻土包裹造粒完成后，接着用高压喷枪向肥料颗粒表面均匀喷入少量包膜固化材料聚乙烯醇；最后，再将3%松香石蜡混合物按松香:石蜡=1:2倒入转鼓中，温度保持70 ^oC，融化后再次包裹包膜肥料颗粒。

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