CN103641577B - 一种高悬浮度复合液体肥料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高悬浮度复合液体肥料及其制备方法与应用，属于液体肥料工业领域。本发明以高分子有机糖类加入粘土物质中做为基础悬浮剂I，将大量元素、微量元素于40-60℃进行第1次悬浮螯合；随后，将温度控制于20-30℃，缓慢添加植物生长调节剂和表面活性物质，充分混匀，最后加入高分子纤维素及其类似物作为悬浮剂II进行第2次悬浮螯合，充分搅拌即得高悬浮度复合液体肥料。本发明制备的高悬浮度复合液体肥料养分全面，含量高，成本低，流动性、稳定性和溶解性好，有利于作物高效吸收和利用。该制备工艺简单，且易于实施，是滴灌、喷灌和冲施等水肥一体化的理想肥源。

Description

一种高悬浮度复合液体肥料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于液体肥料工业领域，具体涉及一种高悬浮度复合液体肥料及其制备方法与应用。

背景技术

随着肥料业的飞速发展，高浓度、液体化、复合化和缓效化的肥料发展趋势越来越明显。特别是一些农业发达国家，如美国、以色列、日本、加拿大等，几乎一半以上是以发展高浓度液体复合肥料为主。据有关资料介绍，一般来说，肥料浓度每提高10%，就可降低肥料包装、储存、运输和管理费用20%左右。液体肥料是一种典型的高浓度肥料，其外观呈流体状态。通常可分为两大类，一类是液体氮肥，是由单一营养元素氮所构成的液体肥料，包括液氮、氮溶液和氮水，另一类是液体复肥。包括两种或两种以上营养元素构成的清液型或悬浮型液体肥料。

悬浮型液体复合肥料由于生产费用低、养分含量高、易于复合、能直接被农作物吸收、便于配方施肥（平衡施肥）和机械化施肥等诸多优点，越来越受到各国的普遍关注。世界上发达国家的农业集约化和产业化水平高，为农业机械化耕作和机械化施肥创造了良好的条件。因此，悬浮型液体复合肥料在这些国家得到了广泛应用。随着全球经济一体化进程的加快，发展中国家为了促进本国的农业发展，降低农业生产成本，促进高农产品在国际市场上的竞争力，开始采取一系列措施调整农业结构，提高农业集约化和产业化水平。机械化施肥条件逐步得到改善，对专用肥料的需求量不断增加，进而为悬浮型液体肥料的发展提供了比较广阔的空间。

我国是一个农业大国，化肥消费量居世界首位。在大量的化肥消费中，液体肥料的消费量所占的比重还很小，同世界上发达国家相比还存在着相当大的差距，其中，悬浮型液体复合肥料，在国内还处于起步阶段，只有少量有关悬浮型液体肥料方面的报道。如中国专利申请号200910214354.5《高氮有机悬浮液体复合肥料及其制备方法》、中国专利申请号200910192150.6《悬浮型液体复合肥料及其制备方法》和中国专利申请号200910214269.9《一种有机液体复合肥料及其制备方法》，这些专利只报道了纤维素类跟膨润土等作为悬浮剂生产的肥料，该方法只进行了1次悬浮作用，悬浮剂用量大，每1000重量份大约需要悬浮剂20-120重量份，大大增加了肥料成本。而且由于只进行了1次悬浮作用，生产的悬浮肥料悬浮时间有限，久置易沉淀，稳定性和悬浮性差，遇到盐分含量高的肥料，悬浮效果差，很难生产出高浓度悬浮肥料。因此，大部分只能生产一些养分浓度低的有机型悬浮液体复合肥料，很难满足悬浮液体复合肥料对高浓度养分的标准，这些专利存在着：1、悬浮剂用量大；2、悬浮肥稳定差；3、悬浮次数少；4、悬浮肥料养分含量低；5、悬浮肥料在叶片喷施时没有加入渗透剂、湿润剂、展着剂、增效剂等助剂问题，使得悬浮肥料的市场效果较差，很难推广应用。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种高悬浮度复合液体肥料的制备方法。该方法主要利用多种悬浮剂类型，添加大量元素、微量元素、植物生长调节剂和表面活性物质等，并进行多次悬浮螯合作用，制备出一种高悬浮度，高稳定性，高流动性的复合液体肥料，该方法简便易行，节省能源和原料，生产成本低，提高了肥料利用率。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的高悬浮度复合液体肥料。

本发明的再一目的在于提供上述高悬浮度复合液体肥料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高悬浮度复合液体肥料的制备方法，将悬浮剂I、大量元素、微量元素、植物生长调节剂、表面活性物质和悬浮剂II按一定比例经2次悬浮螯合而成，具体制备步骤如下：

1）将尿素和硝酸铵按一定比例倒入水，在40-60℃温度下，搅拌30-40分钟，得氮溶液；

2）取9～20质量份的悬浮剂I加入到240～300质量份水中，在40-60℃温度下充分搅拌溶解，得悬浮液I；

3）在步骤2）制备的悬浮液I中依次加入460～880质量份步骤1）制得的氮溶液、220～501质量份粉状大量元素、20～28质量份微量元素，充分混匀后，得第1次悬浮螯合复合肥；

4）调节步骤3）中温度至20-30℃，缓慢添加1～2质量份的植物生长调节剂和3～5.5质量份表面活性物质，然后加入6～16质量份的悬浮剂II，于室温下充分搅拌45-90分钟，进行第2次悬浮螯合，得高悬浮度复合液体肥料。

步骤1）中所述的氮溶液优选为将353质量份尿素和472质量份的硝酸铵溶于175质量份的水中制备得到；

步骤2）中所述的悬浮剂I为高分子有机糖类与粘土物质按照质量比6～17:1～4混合获得；所述的高分子有机糖类优选为海藻酸钠、糖浆、壳聚糖或黄原胶中的一种或几种；所述的粘土物质为海泡石、硅藻土、钠基膨润土或活性白土中的一种或几种；

步骤3）中所述的粉状大量元素为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、硝酸钾或氯化钾中的一种或几种；所述的粉状大量元素优选为经充分粉碎，过20目筛后，制得的磨碎好的大量元素肥料；所述的粉状大量元素优选为磷酸二氢钾：磷酸二氢铵：硝酸钾：氯化钾的质量份数比100-140：0-160：0-201：0-120；

步骤3）中所述的微量元素为硼酸、四硼酸钠、硫酸锌或EDTA-Zn中的一种或几种；所述的微量元素优选为经充分粉碎，过20目筛后，制得的磨碎好的微量元素肥料；

步骤4）中所述的植物生长调节剂为萘乙酸钠、萘乙酸、DA-6（胺鲜酯）、芸苔素内酯、复硝酚钠、复硝酚钾、赤霉素、6-BA（6-苄氨基腺嘌呤）、三十烷醇中的一种或几种。所述的表面活性物质为甘油、吐温、司盘、甲醇、乙醇、烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、烷基醇醚磷酸酯盐或椰油酰胺甜菜碱中的一种或多种；

步骤4）中所述的悬浮剂II为高分子量纤维素及其类似物，优选为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羟乙基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。

一种高悬浮度复合液体肥料由上述制备方法获得。

上述的高悬浮度复合液体肥料在农业肥料中的应用。

本发明基于以下原理：

本发明中海藻酸钠、糖浆、壳聚糖、黄原胶等高分子有机糖类和海泡石、硅藻土、钠基膨润土、活性白土等粘土物质通过分子链间的相互交联，形成类似网络致密空间，能够制备出高粘度、高稳定性和高流动性的悬浮基础液，能够很好粘结大量元素、微量元素，于40-60℃进行悬浮螯合，使之浑为一体，持久而不分离。最后加入高分子量纤维素及其类似物，使得各分子链间的粘结密度进一步增大，增强悬浮肥料持久悬浮性和稳定性。同时，各悬浮剂的相互配合，有利于各溶剂相的充分匀化，解决了1次悬浮不彻底、悬浮时间短带来的不足。该方法能制备出高含量、多组分、稳定性和悬浮性优良的液体复合肥料。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明所用的悬浮剂为市面上常规药品，来源广泛，价格便宜。

（2）本发明所用的悬浮剂有高分子有机糖类（海藻酸钠、糖浆、壳聚糖或黄原胶）、粘土物质（海泡石、硅藻土、钠基膨润土或活性白土）和高分子量纤维素及其类似物（羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羟乙基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素），配比合理，具有良好的流动性和稳定性。

（3）本发明采用2次悬浮螯合技术，增强了液体肥料的悬浮性及其稳定性。

（4）本发明采用2次悬浮螯合技术，明显降低了悬浮剂用量，降低悬浮肥料的生产成本。

（5）本发明生产的悬浮复合肥料含有大量的N、P、K，B和Zn，养分含量高，溶解快，稳定性好。

（6）本发明生产的悬浮复合肥料能与多种植物生长调节剂和表面活性物质相溶互配，有利于植物对养分的充分吸收，促进植物较快生长。

（7）本发明生产的悬浮复合液体肥料养分含量可达500g/L及更高，能满足悬浮型液体肥料的生产标准。

（8）本发明制备工艺简单，生产成本低，且易于实施。

附图说明

图1是实施例1～5制备的高悬浮度复合液体肥料图；其中，A：为实施例1～5制备获得高悬浮度复合液体肥料Ⅰ～Ⅴ的瓶装图；B：高悬浮度复合液体肥料（图1A-III）倾斜流动图。

图2是高悬浮度复合液体肥料（图1A-III）溶解效果图。

图3是高悬浮度复合液体肥料对芥菜生长效果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

以下实施例中所用份数为质量份。

实施例1

1）将大量元素、微量元素肥料充分粉碎，过20目筛，即得0.85mm粒径肥料；

2）将353份尿素、472份硝酸铵和175份水倒入搅拌器中，控制温度在45℃，不断搅拌，35分钟，即得32%氮溶液；

3）将11份海藻酸钠、1份糖浆、5份黄原胶、1份硅藻土、2份海泡石和240份自来水于50℃，充分搅拌溶解，即得到悬浮液I；

4）在步骤3）中依次加入800份步骤2）中制备的氮溶液、120份磷酸二氢钾，100份硝酸钾，10份硼酸和10份EDTA-Zn，充分溶解，得到悬浮I-复合肥；

5）调节步骤4）中的悬浮I-复合肥温度为20℃，依次加入0.5份萘乙酸钠、0.5份复硝酚钠、0.5份DA-6、0.5份芸苔素内酯、0.5份6-BA、3份甘油、1份吐温、1份烷基酚聚氧乙烯醚；充分搅拌混匀，加入3份羧甲基纤维素钠、3份羧乙基纤维素，不断搅拌，45分钟后，装瓶，即得高悬浮度复合液体肥料I（如图1A-I）。

实施例2

1）与实施例1中步骤1）相同；

2）与实施例1中步骤2）相同；

3）将4份海藻酸钠、7份糖浆、1份壳聚糖、1份硅藻土、1份活性白土和241份自来水于60℃充分搅拌溶解，即得到悬浮液I；

4）在步骤3）中依次加入880份步骤2）中制备的氮溶液、120份磷酸二氢钾，132份氯化钾，100份磷酸二氢铵，20份硼酸，充分溶解，得到悬浮I-复合肥；

5）调节步骤4）中的悬浮I-复合肥温度为30℃，依次加入0.5份萘乙酸钠、0.5份DA-6、0.5份赤霉素、1份司盘、1份甲醇、2份椰油酰胺甜菜碱。充分搅拌混匀，加入3份羧甲基纤维素、4份羟乙基纤维素钠，不断搅拌，90分钟后，装瓶，即得高悬浮度复合液体肥料II（如图1A-II）。

实施例3

1）与实施例1中步骤1）相同；

2）与实施例1中步骤2）相同；

3）将6份糖浆、2份壳聚糖、1份钠基膨润土和251份自来水于55℃充分搅拌溶解，即得到悬浮液I；

4）在步骤3）中依次加入460份步骤2）中制备的氮溶液、140份磷酸二氢钾，201份硝酸钾，160份磷酸二氢铵，20份EDTA-Zn，充分溶解，得到悬浮I-复合肥；

5）调节步骤4）中的悬浮I-复合肥温度为28℃，依次加入0.5份DA-6、0.5份芸苔素内酯、0.5份三十烷醇、2份甘油、1份乙醇、1份烷基酚聚氧乙烯醚。充分搅拌混匀，加入10份羟丙基甲基纤维素，不断搅拌，60分钟后，装瓶，即得高悬浮度复合液体肥料III（如图1A-III）。

实施例4

1）与实施例1中步骤1）相同；

2）与实施例1中步骤2）相同；

3）将6.4份海藻酸钠、3份钠基膨润土和300份自来水于58℃充分搅拌溶解，即得到悬浮液I；

4）在步骤3）中依次加入700份步骤2）中制备的氮溶液、100份磷酸二氢钾，160份硝酸钾，20份四硼酸钠和5份EDTA-Zn，充分溶解，得到悬浮I-复合肥；

5）调节步骤4）中的悬浮I-复合肥温度为25℃，依次加入0.5份萘乙酸钠、0.5份芸苔素内酯、0.5份6-BA、1份吐温、1份异构醇聚氧乙烯醚、1份烷基醇醚磷酸酯盐。充分搅拌混匀，加入10份羟乙基纤维素钠和6份羟丙基甲基纤维素，不断搅拌，80分钟后，装瓶，即得高悬浮度复合液体肥料IV（如图1A-IV）。

实施例5

1）与实施例1中步骤1）相同；

2）与实施例1中步骤2）相同；

3）将5份黄原胶、1份糖浆、3份活性白土、1份海泡石和300份自来水于53℃充分搅拌溶解，即得到悬浮液I；

4）在步骤3）中依次加入720份步骤2）中制备的氮溶液、140份磷酸二氢钾，120份氯化钾，140份磷酸二氢铵，8份硼酸和20份硫酸锌，充分溶解，得到悬浮I-复合肥；

5）调节步骤4）中的悬浮I-复合肥温度为24℃，依次加入0.5份DA-6、0.5份芸苔素内酯、0.5份三十烷醇、1份甘油、0.5份烷基醇醚磷酸酯盐、1份椰油酰胺甜菜碱。充分搅拌混匀，加入6份羟乙基纤维素钠和4份羧甲基纤维素钠，不断搅拌，65分钟后，装瓶，即得高悬浮度复合液体肥料V（如图1A-V）。

上述所有实施例制备得到的高悬浮度复合液体肥料具有良好的流动性，如图1B所示，像牛奶一样粘稠而能自由流动，不会分层。所制备的所有实施例得到的高悬浮度复合液体肥料（悬浮肥）稀释100倍能够在正常搅拌状态下30秒内完全溶解，如图2所示。有利于悬浮液体复合肥料进行滴灌、喷灌和冲施等。

应用实施例1.

盆栽试验：将本发明制备的高悬浮度复合液体肥料用于冲施芥菜（水东芥，广东农科院提供），试验如下：本试验于2013年1月至2013年2月在广东省广州市五山华南农业大学资源环境学院网室进行。待生长至两叶一心时进行移栽，试验设6个应用实施例处理：1）对照（CK）；2）实施例I；3）实施例II；4）实施例III；5）实施例IV；6）实施例V。除了对照组外，其它处理（实施例1～5制备的高悬浮度复合液体肥料I～V）按各实施例生产的悬浮液体肥料稀释300倍，每周冲施1次，每盆每次500mL。每盆种植3株，每组3次重复（见图3）。于种植后30天收获植株样品，测定芥菜品质（NO₃ ^-：水杨酸硝化法；可溶性蛋白：考马斯亮蓝比色法；可溶性糖：蒽酮比色法）、生理指标（SOD：氮蓝四唑比色法；POD：愈创木酚比色法；CAT：过氧化氢比色法）和产量等，结果见表1-5：

表1不同实施例高悬浮度复合液体肥料处理芥菜的长势

表1为不同实施例制备的高悬浮度复合液体肥料处理后芥菜叶片数、株高、叶长、叶宽和叶面积等情况，从表1中可知，各实施例处理芥菜长势指标都明显高于对照，与对照相比，各实施例处理芥菜叶片数、株高、叶长、叶宽和叶面积分别最大增加了32.5%、21.2%、27.9%、31.5%和67.2%。

表2不同实施例高悬浮度液体肥料处理芥菜生物量及经济效益

注：按每亩芥菜种植2500株，市面芥菜价格6元/kg计。

表2为不同实施例制备的高悬浮度复合液体肥料处理对芥菜生物量及经济效益的影响。从表2可知，各实施例处理对芥菜根系无明显影响，与对照相比，最大增加了16%。然而，不同实施例处理明显增加了地上部重量、总生物量、经济产量和经济效益。其地上部重量、总生物量、经济产量和经济效益分别最大增加了73.3%、69.1%、75.1%和75.3%。

表3不同实施例处理对蔬菜养分吸收（N、P、K）的影响(mg/2株)

表3为不同实施例制备的高悬浮度复合液体肥料处理芥菜对N、P、K吸收量的影响。从表3可知，各实施例处理都能促进芥菜对营养元素N、P、K的吸收利用。与对照相比，各实施例处理对N、P、K的吸收量分别最大增加了100%、122%和101%。有利于芥菜生物量的增加（如表2）。

表4不同实施例处理对蔬菜抗氧化酶活性的影响

表4为不同实施例制备的高悬浮度复合液体肥料处理对芥菜SOD、POD和CAT活性的影响，从表中可知，不同实施例处理明显增加了SOD活性，与对照相比，最大增加了152%，但不同实施例间SOD活性无明显差异。不同实施例处理（从I～V）POD活性表现出先升后降的趋势，与对照相比，不同实施例处理POD活性增加了9.1～34.6%。不同实施例处理（从I～V）CAT活性逐渐下降，与对照相比，CAT活性最大下降了41.8%。这与某些抗氧化酶活性的提高，有利于营养元素的吸收利用（如表3），促进生物产量的提高（如表2）相一致。

表5不同实施例处理对蔬菜品质的影响

表5为不同实施例制备的高悬浮度复合液体肥料处理对芥菜硝酸盐含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响。从表中可得知，不同实施例处理明显降低芥菜硝酸盐含量，与对照相比，硝酸盐含量最大下降了28.1%。而不同实施例处理可溶性蛋白与对照无明显差异，但可溶性糖含量最大增加了18.0%。说明了不同实施例处理有利于降低芥菜硝酸盐含量，提高芥菜可溶性糖含量，促进芥菜品质的提高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高悬浮度复合液体肥料的制备方法，其特征在于将悬浮剂I、大量元素、微量元素、植物生长调节剂、表面活性物质和悬浮剂II按一定比例经2次悬浮螯合而成，具体制备步骤如下：

1)将尿素和硝酸铵按一定比例倒入水，在40-60℃温度下，搅拌30-40分钟，得氮溶液；

2)取9～20质量份的悬浮剂I加入到240～300质量份水中，在40-60℃温度下充分搅拌溶解，得悬浮液I；

3)在步骤2)制备的悬浮液I中依次加入460～880质量份步骤1)制得的氮溶液、220～501质量份粉状大量元素、20～28质量份微量元素，充分混匀后，得第1次悬浮螯合复合肥；

4)调节步骤3)中温度至20-30℃，缓慢添加1～2质量份的植物生长调节剂和3～5.5质量份表面活性物质，然后加入6～16质量份的悬浮剂II，于室温下充分搅拌45-90分钟，进行第2次悬浮螯合，得高悬浮度复合液体肥料；

步骤2)中所述的悬浮剂I为高分子有机糖类与粘土物质按照质量比6～17:1～4混合获得；所述的高分子有机糖类为海藻酸钠、糖浆、壳聚糖和黄原胶中的一种或几种；所述的粘土物质为海泡石、硅藻土、钠基膨润土和活性白土中的一种或几种；

步骤4)中所述的悬浮剂II为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羟乙基纤维素钠和羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的高悬浮度复合液体肥料的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的氮溶液为将353质量份尿素和472质量份的硝酸铵溶于175质量份的水中制备得到。

3.根据权利要求1所述的高悬浮度复合液体肥料的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的粉状大量元素为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、硝酸钾和氯化钾中的一种或几种；步骤3)中所述的微量元素为硼酸、四硼酸钠、硫酸锌和EDTA-Zn中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的高悬浮度复合液体肥料的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的粉状大量元素为磷酸二氢钾：磷酸二氢铵：硝酸钾：氯化钾的质量份数比100-140：0-160：0-201：0-120。

5.根据权利要求1所述的高悬浮度复合液体肥料的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述的植物生长调节剂为萘乙酸钠、萘乙酸、胺鲜酯、芸苔素内酯、复硝酚钠、复硝酚钾、赤霉素、6-苄氨基腺嘌呤和三十烷醇中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的高悬浮度复合液体肥料的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述的表面活性物质为甘油、吐温、司盘、甲醇、乙醇、烷基酚聚氧乙烯醚和异构醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。

7.一种高悬浮度复合液体肥料，由权利要求1～6任一项所述的制备方法获得。

8.权利要求7所述的高悬浮度复合液体肥料在农业肥料中的应用。