CN103467197B

CN103467197B - 一种耐酸、保水林业专用化肥及助剂

Info

Publication number: CN103467197B
Application number: CN201310413470.6A
Authority: CN
Inventors: 蔡冬清; 吴正岩; 余增亮; 吴丽芳; 张桂龙
Original assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Current assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: CN103467197A

Abstract

本发明公开了一种耐酸、保水、强效林业专用化肥技术及助剂，包括将凹凸帮土、电厂秸秆灰、六偏磷酸钠与半胱氨酸混合加入自来水中配成悬浊液，加入丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和双氧水，伽马射线辐照后干燥至恒重，粉碎过筛，所得粉末与聚丙烯酸铵混合即得林业专用化肥助剂，将所述助剂添加到普通化肥中造粒，即获得林业专用化肥。该化肥具有保水、保肥且能够改良酸性土壤的优点，同时，利用电厂秸秆灰作为原料，将电厂秸秆灰变废为宝，节约了成本，更有利于林业的大规模使用。

Description

一种耐酸、保水林业专用化肥及助剂

技术领域

本发明涉及的是一种适合于酸性土壤的、保水、强效林业专用化肥技术及助剂，尤其涉及的是一种耐酸、保水林业专用化肥及助剂。

背景技术

第七次全国森林资源清查(2004-2008年)结果显示，全国森林面积19545.22万公顷，活立木总蓄积149.13亿立方米，森林蓄积137.21亿立方米，森林覆盖率20.36％，比1949年的8.6％净增11.76个百分点。我国森林面积居俄罗斯、巴西、加拿大、美国之后，列世界第五位；森林蓄积量居巴西、俄罗斯、美国、加拿大、刚果民主共和国之后，列世界第六位。我国人工林保存面积6168.84万公顷，蓄积19.61亿立方米，人工林面积列世界第一位。然而，总体上看，我国森林资源仍存在总量不足、质量不高、分布不均衡的问题。我国的森林覆盖率只有世界平均水平30.3％的2/3，人均占有森林面积不到世界人均占有量0.62公顷的1/4，人均占有森林蓄积量仅相当于世界人均占有蓄积量68.54立方米的1/7。造林良种使用率仅为51％，与林业发达国家的80％相比，还有很大差距。除香港、澳门和台湾地区外，在我国现有森林中，中、幼龄林比重较大，面积占乔木林面积的67.25％，蓄积量占森林蓄积量的40.03％。因此，发展林业丰产技术，稳步提高森林的总量和质量，是当前我国林业生产中亟待解决的重大问题。

在诸多林业丰产技术中，化肥的使用成本低、见效快，已得到大面积应用，取得明显效果。然而，林区多分布在山地、丘陵地带。由于斜坡效应，林区水肥流失严重，水肥利用率低，导致干旱和环境污染。此外，由于近年来酸雨频发，再加上某些树种(如桉树)根部分泌酸性物质，导致大面积林区尤其是我国南方林区土壤酸化。因此，针对当前林业生产上存在的以上问题，需要发展林业专用的先进化肥，以促进林业可持续健康发展。

现有先进化肥主要为缓/控释肥，它是指能减缓或控制养分释放速度的新型肥料，能提高化肥的利用率。德国的BASF公司是制造缓释肥料的先驱，1924年取得第一个制造脲醛肥料的专利，并于1955年工业化。此后，国内外陆续发展了缓/控释化肥技术。20世纪60年代以后，缓/控释肥料的研发取得较大进展。美国相继开发了硫磺包膜尿素、聚合物包膜肥料、热固型树脂包膜肥料、脲甲醛包膜尿素、硫磺/聚合物复合包膜肥料以及无机化合物包膜肥料等。这些类型的缓/控释肥料在日本、德国、加拿大、以色列等国也被研制成功。世界缓/控释肥料年消费总量约100万吨，其中美国、加拿大约60万吨(约占60％)，日本20万吨(约占20％)。当前，影响缓/控释肥料发展的最主要问题是价格问题。由于售价高，除日本外，美国、西欧90％的控释肥料用于草坪、苗圃等非农业市场。20世纪70年代开始，中国科学院南京土壤研究所进行长效碳铵的研制，从此中国开始了缓控释化肥的研制。从1983年开始，郑州工学院等先后研制出包膜型控释尿素3类换代产品，养分控制释放时间超过了95天，突破了国内外营养材料包膜养分释放控制难度大的关键技术。此后，中国科学院沈阳应用生态研究所、中国农业大学、山东农业大学、中国农业科学院、中国科学院兰州化学物理所、华南农业大学、郑州工业大学等单位开展了不同类型缓/控释肥料的应用基础研究，有不少产品已经面世，如硫磺包膜肥料、树脂包膜肥料、聚合物包膜肥料、肥包肥型复合肥、尿酶抑制剂型长效尿素、硝化抑制剂型长效肥料、脲醛肥料等。

尽管国内外缓控释肥料产量和消费量都在逐步增长，也取得不同程度的应用效果，但因其成本高，主要用于花卉、草坪等领域，在林业和农业上难以大规模应用。值得注意的是，很多缓释材料或膜材料难以降解，长期施用可能会对土壤、根际微生物等生态环境造成影响。

林业上应用的肥料，就品种而论与农业上的要求没有什么差异，但林业的生产周期长，在不同生长阶段对肥料的要求有所不同。苗木(或幼苗)阶段，主要要求速效肥料、根际施肥和叶面肥；造林及干材生长阶段，对氮磷钾全面需求；结实阶段，对磷需求大。由此可见，从苗期到造林至干材培育阶段，不同培育期对养分的需求差异较大，而现有缓控释肥料通常前期释放慢，后期释放迅速，难以与林业需肥规律相匹配，不利于林木的丰产培育。因此，应该转换思路，把对养分释放的控制转移到对流失的控制，在根际周围(施肥区)建立一个“营养库”，供林木“随需随取”，以满足林木不同时期对养分的需求。此外，现有缓释肥料没顾及对土壤墒情、养分流失和土壤酸化等环境问题的改善作用，不能满足当代林业发展的需要。因此，需要发展一种保水、保肥和改良酸性土壤的林业专用强效肥料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种耐酸、保水林业专用化肥及助剂，实现保水、保肥和改良酸性土壤。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种耐酸、保水林业专用化肥助剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量计，将20～25份的凹凸棒土、10～15份电厂秸秆灰、1～2份六偏磷酸钠与1～2份的半胱氨酸加入到自来水中配成浓度为60～100g/L的悬浊液，在30～40℃下，搅拌20～40分钟；

(2)取步骤(1)制得的悬浊液1L，加入2～4g丙烯酰胺，0.1～0.2g的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和0.1～0.2g双氧水，在25～35℃下搅拌并用伽马射线辐照，然后在40～60℃下干燥至恒重，粉碎，过100目筛，制得粉末；

(3)取步骤(2)制得的粉末10～15份与1～2份聚丙烯酸铵均匀混合，即得所述林业专用化肥助剂。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中凹凸棒土粒度为为胶体级，粒度为100～800目。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中电厂秸秆灰中硅碳质量比为1：1～1：2。

作为本发明的优选方式之一，，所述步骤(2)中伽马射线的辐照能量为1～5MeV，辐照剂量为5～50kGy，辐照持续时间为5～20分钟。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中聚丙烯酸铵粒度为100～200目。

一种耐酸、保水林业专用化肥助剂，所述助剂采用上述方法制备获得。

一种耐酸、保水、强效林业专用化肥，所述林业专用化肥是将上述助剂添加到普通化肥中造粒获得。

作为本发明的优选方式之一，所述助剂的添加量占化肥总量的质量比为5～10％。

作为本发明的优选方式之一，所述普通化肥为尿素、磷酸一铵、氯化钾、氯化铵中的一种或者多种的混合物。

作为本发明的优选方式之一，所述造粒的方法为转鼓造粒或挤压造粒。

本发明的具体原理为，首先利用六偏磷酸钠将凹凸棒土-秸秆灰分散开，将半胱氨酸通过-NH₂静电吸引到凹凸棒土-电厂秸秆灰表面，使凹凸棒土-电厂秸秆灰表面带有-COOH，然后以N，N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，双氧水作为引发剂，通过钴60辐照使丙烯酰胺单体聚合、交联并接枝在凹凸棒土-电厂秸秆灰表面(-NH₂+-COOH＝-NH-OC-+H₂O)，所得材料再复配一定比例的聚丙烯酸铵，即为具有保水、保肥和改良酸性土壤的林业专用强效化肥助剂，将助剂按照一定比例添加到普通化肥中造粒，即为林业专用强效化肥。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明与普通化肥相比，等养分施肥，可增加材积量10％以上，增加土壤含水量5％以上，化肥养分流失平均减少20％以上，有效保护林区生态安全，提高土壤阳离子交换容量1～5％，增强土壤保水保肥能力；同时所述化肥及其助剂的制备是利用电厂秸秆灰作为原料，将电厂秸秆灰变废为宝，节约了成本，更利于林业的大规模使用。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

(1)按重量计，将20份的凹凸棒土(100目，胶体级)、10份电厂秸秆灰(硅碳质量比为1：1)、1份六偏磷酸钠与1份的半胱氨酸加入到自来水中配成浓度为60g/L的悬浊液，在30℃下，100rpm搅拌30分钟；

(2)取步骤(1)制得的悬浊液1L，加入2g丙烯酰胺，0.1g N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和0.1g双氧水，在30℃下100rpm搅拌，同时利用伽马射线(5MeV，20kGy)辐照10分钟，然后在40℃下干燥至恒重，粉碎，过100目筛；

(3)取步骤(2)制得的粉末10份与1份聚丙烯酸铵(200目)混合均匀，即为具有保水、保肥和改良酸性土壤的林业专用强效化肥助剂；

(4)将1份助剂与3份尿素、3份磷酸一铵和3份氯化钾混合均匀，通过转鼓造粒，即可得到林业专用强效化肥。

实施例2

(1)按重量计，将25份的凹凸棒土(300目，胶体级)、15份电厂秸秆灰(硅碳比为1：1)、1份六偏磷酸钠与2份的半胱氨酸加入到自来水中配成浓度为80g/L的悬浊液，在35℃下，100rpm搅拌40分钟；

(2)取步骤(1)制得的悬浊液1L，加入3g丙烯酰胺，0.2g N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和0.2g双氧水，在25℃下100rpm搅拌，同时利用伽马射线(3MeV，5kGy)辐照30分钟，然后在50℃下干燥至恒重，粉碎，过100目筛；

(3)取步骤(2)制得的粉末12份与2份聚丙烯酸铵(200目)混合均匀，即为具有保水、保肥和改良酸性土壤的林业专用强效化肥助剂；

(4)将1份助剂与9份尿素混合均匀，通过挤压造粒，即可得到林业专用强效化肥。

实施例3

(1)按重量计，将25份的凹凸棒土(800目，胶体级)、12份电厂秸秆灰(硅碳比为1：2)、2份六偏磷酸钠与2份的半胱氨酸加入到自来水中配成浓度为100g/L的悬浊液，在40℃下，200rpm搅拌20分钟；

(2)取步骤(1)的悬浊液1L，加入4g丙烯酰胺，0.2g N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和0.2g双氧水，在35℃下200rpm搅拌，同时利用伽马射线(1MeV，50kGy)辐照5分钟，然后在60℃下干燥至恒重，粉碎，过100目筛；

(3)取步骤(2)的粉末15份与2份聚丙烯酸铵(200目)混合均匀，即为具有保水、保肥和改良酸性土壤的林业专用强效化肥助剂；(4)将0.5份助剂与9.5份尿素混合均匀，通过挤压造粒，即可得到林业专用强效化肥。

Claims

1.一种耐酸、保水林业专用化肥助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种耐酸、保水林业专用化肥助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中凹凸棒土粒度为胶体级，粒度为100～800目。

3.根据权利要求1所述的一种耐酸、保水林业专用化肥助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中电厂秸秆灰中硅碳质量比为1：1～1：2。

4.根据权利要求1所述的一种耐酸、保水林业专用化肥助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中伽马射线的辐照能量为1～5MeV，辐照剂量为5～50kGy，辐照持续时间为5～20分钟。

5.根据权利要求1所述的一种耐酸、保水林业专用化肥助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中聚丙烯酸铵粒度为100～200目。

6.一种耐酸、保水林业专用化肥助剂，其特征在于，所述助剂采用权利要求1所述方法制备获得。

7.一种耐酸、保水林业专用化肥，其特征在于，所述耐酸、保水林业专用化肥是将权利要求6所述助剂添加到普通化肥中造粒获得。

8.根据权利要求7所述的一种耐酸、保水林业专用化肥，其特征在于，所述助剂的添加量占化肥总量的质量比为5～10％。

9.根据权利要求7所述的一种耐酸、保水林业专用化肥，其特征在于，所述普通化肥为尿素、磷酸一铵、氯化钾、氯化铵中的一种或者多种的混合物。

10.根据权利要求7所述的一种耐酸、保水林业专用化肥，其特征在于，所述造粒的方法为转鼓造粒或挤压造粒。