CN104163727A

CN104163727A - 一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥及其制备方法

Info

Publication number: CN104163727A
Application number: CN201410447178.0A
Authority: CN
Inventors: 冯小海; 徐虹; 许宗奇; 殷文锋; 李莎
Original assignee: NANJING SHINEKING BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: NANJING SHINEKING BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: CN104163727B

Abstract

本发明公开了一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的制备方法，它将普通肥料与聚谷氨酸混合制备成肥芯，在其表面喷涂树脂形成树脂包膜控释肥。与现有技术相比，本发明在养分缓释的整个过程中，均可保持平缓的释放速度，肥料利用率高于现有的包膜类缓控释肥。

Description

一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料生产领域，具体涉及一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥及其制备方法。

背景技术

我国是农业大国，亦是化肥消耗大国，化肥消费总量居世界第。但是我国使用的化肥的当季利用率却比较低。大量肥料的流失，不仅造成巨大的经济损失，而且还会造成严重的环境污染。因此，为适应发展现代农业的要求，克服资源环境约束的瓶颈，在保证粮食产量的前提下减少化肥投入、提高肥料利用率、保护环境是农业面临的一项迫切任务。缓效控释肥通过肥料的逐步缓释，减少了肥料损失、提高了肥料利用，正好迎合了这一需求。

现有的缓控释肥料以包膜缓控释肥料为主，包膜类缓控释肥料由肥芯+包膜层构成。虽然目前市场上的包膜类缓控释肥种类繁多，但养分在缓释过程的前期和中期仍释放过快，降低了肥料利用率，造成了大量的浪费。因此急需开发出一种养分释放更符合植物养分吸收需求、利用更高效的包膜类缓控释肥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有的包膜类控释肥在养分缓释过程的前期和中期释放过快，肥料利用率依然降低的现状，开发出一种含聚谷氨酸的树脂包膜超长效控释肥。

本发明还要解决的技术问题是提供一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，它从内至外包括肥芯和树脂包膜；其中，肥芯由主肥料、辅料与聚谷氨酸混合制备而成。

其中，肥芯养分释放期为1-10个月。

当聚谷氨酸质量占肥芯总质量的1/1000～5/1000，树脂包膜厚度为0.1mm～0.3mm时，肥芯养分释放期为1～2个月；

当聚谷氨酸质量占肥芯总质量的5/1000～15/1000，树脂包膜厚度为0.3mm～0.5mm时，肥芯养分释放期为2～4个月；

当聚谷氨酸质量占肥芯总质量的15/1000～25/1000，树脂包膜厚度为0.5mm～0.7mm时，肥芯养分释放期为4～7个月；当聚谷氨酸质量占肥芯总质量的25/1000～30/1000，树脂包膜厚度为0.7mm～0.9mm时，肥芯养分释放期为7～10个月。

其中，所述的主肥料包括氮肥、磷肥和钾肥中的任意一种或几种的组合，优选尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾或硝酸磷肥中的任意一种或几种的组合；所述的辅料为黄腐酸、木质磺酸钠、白云石、碳酸钙粉、凹凸棒粉和硅藻土中的任意一种或几种的组合。

其中，所述聚谷氨酸为聚谷氨酸纯品、聚谷氨酸盐纯品、包含聚谷氨酸的发酵培养物、聚谷氨酸溶液和含有聚谷氨酸的可湿性粉剂中的任意一种或几种的组合。

聚谷氨酸盐纯品包括螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一种或多种元素的聚谷氨酸盐。

聚谷氨酸溶液包括聚谷氨酸凝胶水溶液、聚谷氨酸或聚谷氨酸盐纯品的水溶液。

含有聚谷氨酸的粉剂包括聚谷氨酸发酵液的粉状干燥物、聚谷氨酸纯品或聚谷氨酸盐纯品与其他辅料成分配制而成的组合粉剂。

包含聚谷氨酸的发酵培养物包括包含有聚谷氨酸生产菌株及发酵培养基的聚谷氨酸发酵液、聚谷氨酸发酵液的浓缩液或干燥物。

其中，所述聚谷氨酸的平均分子量为5-3000KDa，优选的聚谷氨酸平均分子量为5-1000KDa，最优选的聚谷氨酸平均分子量为5-500KDa。

上述聚谷氨酸的相关产品均可从市场购买或者按照现有技术制备。

本发明的聚谷氨酸优选γ-聚谷氨酸。

其中，所述的树脂包膜中，所用树脂为聚乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯中的任意一种或几种的组合。

其中，聚谷氨酸质量占肥芯总质量的1‰-30‰，树脂包膜层质量占肥料总质量的1％-10％。

上述含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的制备方法，它包括如下步骤：

(1)将主肥料、聚谷氨酸和辅料在搅拌机中混合均匀，通过传送带送入滚筒造粒机，制得肥芯；

(2)将步骤(1)中所得的肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入空气70℃-90℃；在转动的转鼓流化床内，将配置好的树脂包膜液均匀的喷涂到肥料颗粒上；包膜液在热空气中蒸干，在肥芯表面形成树脂包膜。

其中所述的树脂包膜液配方为将20g树脂在125～135℃条件下溶于100～2000g的有机溶剂中，树脂的分子量为1万至10万道尔顿，有机溶液为工业丙酮、双酚A、工业石蜡油和二甲苯中的任意一种或几种的组合。

本发明的原理如下：

聚谷氨酸相对于肥芯中的肥料有着较大的分子量，因此向外释放过程中会部分堵住树脂包衣的释放孔，降低肥料的释放速率。随着聚谷氨酸的降解，肥料的释放速度逐渐加快。与肥料一起释放出的聚谷氨酸中，由于大量羧酸根的存在，可以螯合游离的氮元素，起到氮库的作用，进一步降低肥料的释放，从而实现了超长效控释。肥芯中辅料组分的加入，起到了增强肥效及部分缓释效果。另外，聚谷氨酸本身可以起到植物生长调节剂，起到促生抗逆的作用。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：

(1)本发明中的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥在养分缓释的整个过程中，均可保持平缓的释放速度，肥料利用率高于现有的包膜类缓控释肥。

(2)本发明中的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的养分控释期可以根据包膜厚度及肥芯配方来调节，可以精确地控制在1个月到12个月不等。

(3)本发明中添加的聚谷氨酸组分本身即可以起到植物生长调节剂，起到促生抗逆的作用。

附图说明

图1为实施例8中T₄肥料(即本发明肥料)在25℃水中的养分累积释放曲线。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

原料：

含氮为46.3wt％的大颗粒尿素850g，辅料黄腐酸75g、辅料木质磺酸钠75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g。

制备方法：

(1)将聚乙烯树脂和工业丙酮放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液。

(2)将850g大颗粒尿素、150g辅料与1g聚谷氨酸在搅拌机中混合均匀，通过传送带送入滚筒造粒机形成肥芯。

(3)步骤(2)中所得的肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入70℃热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的树脂包膜液均匀的喷涂到肥料颗粒上。包膜液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的树脂包膜。

可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业丙酮。

实施例2

原料：

含N-P₂O₅-K₂O：重量比15-15-15的大颗粒复合肥850g，辅料白云石75g，辅料碳酸钙粉75g，环氧树脂15g，工业石蜡油500ml，双酚A500ml，聚谷氨酸0.7g。

制备方法：

(1)将环氧树脂、工业石蜡油和双酚A放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液。

(2)将850g大颗粒复合肥、150g辅料与0.7g聚谷氨酸在搅拌机中混合均匀，通过传送带送入滚筒造粒机形成肥芯

(3)步骤(2)中所得的肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入80℃热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的树脂包膜液均匀的喷涂到肥料颗粒上。包膜液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的树脂包膜。

可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业石蜡油和双酚A。

实施例3

原料：

含N-P₂O₅-K₂O：重量比30-10-10的大颗粒复合肥850g，辅料凹凸棒粉150g，聚氨酯15g，工业石蜡油800ml，二甲苯200ml，聚谷氨酸1g。

制备方法：

(1)将聚氨酯、工业石蜡油和二甲苯放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液。

可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业石蜡油和二甲苯。

实施例4

原料：

含N-P₂O₅-K₂O：重量比20-20-20的大颗粒复合肥850g，辅料黄腐酸75g，辅料凹凸棒粉75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g。

制备方法：

(2)将850g大颗粒复合肥、150g辅料与1g聚谷氨酸在搅拌机中混合均匀，通过传送带送入滚筒造粒机形成肥芯

实施例5

原料：

含N-P₂O₅-K₂O：重量比19-7-14的大颗粒复合肥850g，辅料黄腐酸75g，辅料硅藻土75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g。

制备方法：

实施例6

原料：

含N-P₂O₅-K₂O：重量比26-10-15的大颗粒复合肥850g，辅料木质磺酸钠75g，辅料硅藻土75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g。

制备方法：

实施例7

根据国家标准GB/T23348-2009对肥料的养分释放期进行测定。测试肥料含N-P₂O₅-K₂O：重量比20-20-20，辅料白云石75g，辅料碳酸钙粉75g。按照本发明中所述工艺制备含聚谷氨酸的树脂包膜肥。肥芯中聚谷氨酸的添加量为肥芯总质量的1/1000～30/1000，聚乙烯树脂包膜厚度根据聚谷氨酸的添加量，控制为0.1mm～0.7mm。以氮肥作为缓释养分进行测定，将制备的肥料于25℃静水中浸提，依据国家标准GB/T23348-2009中的公式计算氮肥的养分释放期，试验结果总结如下：

当聚谷氨酸质量占肥芯总质量的15/1000～25/1000，树脂包膜厚度为0.5mm～0.7mm时，肥芯养分释放期为4～7个月；

当聚谷氨酸质量占肥芯总质量的25/1000～30/1000，树脂包膜厚度为0.7mm～0.9mm时，肥芯养分释放期为7～10个月。

实施例8

以水稻为实验对象，水稻品种为苏秀9号，试验设4个处理，T1为普通肥料处理，为N-P₂O5-K₂O为20-20-20的大颗粒复合肥的处理组；T₂将普通树脂包膜复合肥(树脂材料与用量同本发明实施例4，肥料养分同T₁)和聚谷氨酸(用量同本发明实施例4直接掺混后使用，用量与普通肥料相同；T₃使用本发明实施例4中由步骤(2)直接制得的含聚谷氨酸的无树脂包膜复合肥，用量与普通肥料相同；T₄使用依照本发明实施例4制备得到的含聚谷氨酸的树脂包膜复合肥，用量与普通肥料相同；T₅所用肥料与T₄相同，但施用量较T₄减少20％。本实施例中，保证T1、T2、T3、T4在施肥中氮磷钾等养分施用量相同。采用小区试验，每个处理3次重复，小区长8m，宽3m，小区面积24m²，小区四周设置保护行。所得的数据如下表所示。

表1.各处理对水稻的产量及其构成因素的影响

T₄与T₁相比增产了35％，可见含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的作用显著。T₃与T₁相比，产量仅有小幅的提升，因为不存在树脂包膜层的缓释作用，养分释放迅速。T₂与T₁相比，产量也有一定的提高，但效果远逊于T₄。

由此可见，正是聚谷氨酸和树脂外层包膜的协同作用，延长了肥效，提高了肥料的利用率，使得肥料养分的释放更加符合作物生长的需要，使得实验水稻在有效穗数、千粒重和产量方面均有了较大的提高。

Claims

1.一种含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，它从内至外包括肥芯和树脂包膜；其中，肥芯由主肥料、辅料与聚谷氨酸混合制备而成。

2.根据权利要求1所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，肥芯养分释放期为1-10个月。

3.根据权利要求2所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，所述的主肥料包括氮肥、磷肥和钾肥中的任意一种或几种的组合；所述的辅料为黄腐酸、木质磺酸钠、白云石、碳酸钙粉、凹凸棒粉和硅藻土中的任意一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，所述聚谷氨酸为聚谷氨酸纯品、聚谷氨酸盐纯品、包含聚谷氨酸的发酵培养物、聚谷氨酸溶液和含有聚谷氨酸的可湿性粉剂中的任意一种或几种的组合；其中所述聚谷氨酸的平均分子量为5-3000KDa。

6.根据权利要求1所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，所述的树脂包膜中，所用树脂为聚乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯中的任意一种或几种的组合。

7.根据权利要求1所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥，其特征在于，聚谷氨酸质量占肥芯总质量的1‰-30‰，树脂包膜层质量占肥料总质量的1％-10％。

8.权利要求1所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(2)将步骤(1)中所得的肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入热空气70℃-90℃；在转动的转鼓流化床内，将配置好的树脂包膜液均匀的喷涂到肥料颗粒上；包膜液在热空气中蒸干，在肥芯表面形成树脂包膜。

9.根据权利要求8所述的含聚谷氨酸的树脂包膜控释肥的制备方法，其特征在于，所述的树脂包膜液配方为将20g树脂在125～135℃条件下溶于100～2000g的有机溶剂中，树脂的分子量为1万至10万道尔顿，有机溶液为工业丙酮、双酚A、工业石蜡油和二甲苯中的任意一种或几种的组合。