CN104649806A - 一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料及其制备和应用 - Google Patents

一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料，该缓释肥料的包膜材料含有海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，其中海藻酸钠寡糖，由а-L-甘露糖醛酸与b-D-古罗糖醛酸两个结构单元构成，这两种结构单元以三种方式依靠1，4-糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。该包膜型缓释肥料主要应用于经济作物、果蔬作物、粮食作物、经济林木、花卉、中药材及草坪等。将生物来源的海藻酸钠寡糖引入缓释肥料的包膜材料中，既能通过缓释的途径补充植物生长发育所必需的营养元素，又能发挥海藻酸钠寡糖促进植物生长的功效，最终协同起到增产的效果。此外，以海藻酸钠寡糖为主要包膜材料成分的药剂具有安全无毒、成本低廉、施用量小等优点。

Description

一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料及其制备和应用
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体地说是一种以海藻酸钠寡糖为包膜材料的缓释肥料的制备及应用。
背景技术
缓/控释肥已成为新型肥料研究的热点，国内外进行了大量的理论及应用研究。自20世纪90年代以来，我国对缓/控释肥的研究与产业化也正在积极推进。缓/控释肥料将是21世纪肥料产业的重要发展方向，并被称其为“智能型”或“环境友好型”肥料。缓/控释肥料分为包裹性控释肥、包膜型控释肥、添加剂型控释肥三类。其中包膜型控释肥是目前主要的控释肥品种，主要以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性的无机物质或有机聚合物，改变化肥养分的溶出性，延长或控制肥料养分释放。然而，现有包膜型控释肥存在一定的缺憾，主要表现为：成本高，包膜材料难降解，施入土壤易造成二次污染，主要原因是采用了有机材料作为溶剂与包膜材料，且研制的设备耗能大。因此，寻找高效、廉价、环保的包膜材料来研制包膜控释肥是当今新型肥料的发展方向之一。
寡糖类物质具有较高的生物活性，对植物生长发育具有一定的调节功能，但目前作为种子包衣或缓/控释肥包膜材料开发应用的还较少。海藻酸钠寡糖是寡糖中的重要分子之一，是通过降解海藻酸钠得到的由а-L-甘露糖醛酸(mannuronic acid,M)与b-D-古罗糖醛酸(guluronic acid,G)依靠1，4-糖苷键连接并由不同片段（MM段、GG段和MG段）组成的低聚糖，具有相对分子质量小、毒性低、吸收性强等优点。含有以海藻酸钠寡糖为包膜材料的缓释肥料未见文献和专利报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料的制备方法及其应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料，是以肥料为核，于肥料表面包覆有缓释肥料层，形成包膜型缓释肥料；所述缓释肥料的包膜材料主要成分为海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，其余成分为助剂、引发剂、交联剂和封闭剂；另外缓释肥料中添加有调理剂。该缓释肥料可用于经济作物、粮食作物、蔬菜、果树、经济林木、花卉、中药材及草坪等。和核芯肥料同组分非缓释肥料相比，可提高作物产量5-60%，肥料利用率提高了3-60%。
所述主要成份：所述辅助包膜材料包含超微细磷矿粉、沸石、滑石粉、硅藻土、坡缕土、高岭土、粉煤灰、硅酸盐、石膏、硫磺、钙镁磷肥、三聚磷酸钠、磷酸镁胺、贝壳粉、六偏磷酸钠、沥青、聚氨酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、脲醛树、脂丙烯酸树脂、尿素树脂、密胺树脂、硅树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸纤维素、木质素、淀粉、氨基酸、壳聚糖、甲壳素、腐植酸、天然橡胶、明胶、植物油脂、石蜡、松香、虫胶、阿拉伯胶中的一种或二种以上；所述核芯肥料包括碳酸氢铵、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾、硫酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、过磷酸钙、钙镁磷肥、硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、磷酸锌、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、磷酸锰、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁、硝酸铁、氯化亚铁、氯化铁、磷酸亚铁、磷酸铁、硼砂、硼酸、钼酸铵、钼酸钠中的一种或者二种以上混合物；所述海藻酸钠寡糖为从海带或海藻中提取的天然多糖碳水化合物，由а-L-甘露糖醛酸(mannuronic acid,M)与b-D-古罗糖醛酸(guluronic acid,G)两个结构单元构成，这两种结构单元以三种方式（MM段、GG段和MG段）依靠1，4-糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物，分子式为(C6H7O6Na)n，聚合度2-10。
所述包膜型缓释肥料为固体颗粒。所述溶剂包括但不局限于水、乙醇等，在包膜过程中包膜材料溶液内溶剂质量比例为50-99%；在颗粒化肥中溶剂的质量含量为1-5%；二者的溶剂均在肥料包膜后的干燥过程中除去；所述调理剂包括但不限于硅藻土、滑石粉等，于包膜型缓释肥料的质量比例为0.2-5%；所述助剂包括但不局限于盐酸、硫酸、冰醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等，其在包膜材料中的质量比例为0.04%-0.56%；所述引发剂包括但不局限于：过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等，其在包膜材料中的质量比例为0.08-1.12%；所述交联剂包括但不局限于甲醛、聚丙烯酰胺、戊二醛、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、N-丁基硫代磷酰三胺、双氰胺、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基丙烷、聚丙二醇缩水甘油醚、氧化锌、氯化铝、硫酸铝、硫黄、硼酸、硼砂、硝酸铬、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙二醛、氮丙啶、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸、对甲苯磺酰氯、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸丁酯、过氧化二异丙苯，过氧化双2，4一二氯苯甲酰、异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等，其在包膜材料中的质量比例为0.08-1.12%；所述封闭剂包括但不局限于石蜡、煤焦油、聚乙烯蜡和重油等，其于包膜材料中的质量比例为0.8-1.2%。
所述包膜型缓释肥料各成分配比：核芯肥料于缓释肥料中质量比例为70-99%，包膜材料于缓释肥料中的质量比例为0.8-25%，其余部分为调理剂，调理剂于包膜型缓释肥料中的质量比例为0.2-5%；
其中海藻酸钠寡糖在包膜材料中的质量含量为10-96%，其它包膜材料在包膜材料中的质量比例为3-86%，其余为助剂、引发剂、交联剂和封闭剂，在包膜材料中的质量比例共为1-4%。
所述包膜型缓释肥料的制作：所述包膜型肥料是以颗粒肥料为核心，利用流化床或转鼓包膜机将其表层涂覆一层低水溶性的含有海藻酸钠寡糖的有机或有机-无机包膜，从而改变化肥养分的溶出性，达到延长或控制肥料养分释放的目的。制作过程包括：取颗粒化肥，加调理剂调理，进行包膜、干燥（74-78℃）；或肥料混合、加溶剂造粒、加调理剂调理、干燥（72-76℃）、形成颗粒化肥，颗粒化肥再进行包膜、干燥（74-78℃）；其中包膜材料的制备：按所需比例，首先是称取海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，然后加入溶剂和助剂，再在溶液中加入引发剂和交联剂，升温聚合即成包膜材料溶液；采用包膜材料溶液进行颗粒化肥的包膜、干燥，然后采用封闭剂进行封闭，制成包膜型缓释肥料。
所述包膜型缓释肥料可用于经济作物、粮食作物、蔬菜、果树、经济林木、花卉、中药材或草坪。所述经济作物包括烟草、棉花、油茶、油菜、甜菜、甘蔗、大豆、茶树、花生等；所述粮食作物包括小麦、水稻、玉米、高粱等；所述蔬菜包括白菜、苦瓜、丝瓜、芹菜、茄子、西红柿、冬瓜、菠菜、大蒜、葱、辣椒、黄瓜、菠菜、大头菜、马铃薯、番薯、萝卜、胡萝卜、豌豆、菜豆、四季豆、毛豆中等；所述水果包括芒果、西瓜、苹果、梨、香蕉、木瓜、柑橘、橙子、葡萄、樱桃、荔枝、桃、李、杏、草莓、菠萝、蓝莓、猕猴桃、栆、柿子、哈密瓜等；所述经济林木包括：橡胶、椰子、核桃、板栗、榛子等；所述花卉包括：石竹、万寿菊、金盏菊、凤仙花、紫茉莉、虞美人、花菱草、一串红、紫罗兰、牵牛花、含羞草、鸡冠花等一、二年生草本花卉；文竹、凤仙、吊兰、君子兰、香子兰、紫罗兰、鹤望兰、文殊兰、朱顶红等多年生草本花卉；百合、萱草、牡丹、菊花等落叶宿根和球根类草花；荷花、睡莲等水生花卉；肾蕨、铁线蕨等蕨类花卉；春兰、蕙兰、建兰等兰科花卉；米兰、栀子、含笑等常绿灌木类；月季、蔷薇、玫瑰等落叶灌木类；苏铁、山棕、蒲葵、榕树等常绿乔木类；桃花、梅花、樱花、玉兰等落叶乔木类；龙吐珠、龟背竹、叶子花等常绿藤本类；凌宵、藤本、木香等落叶藤本类；昙花、芦荟、景天等仙人掌与多肉植物。所述中药材类包括人参、三七、大黄、川芎、天麻、木耳、木香、麦冬、柴胡、党参、黄芪、黄连、槟榔、薄荷、马钱子、五味子、五倍子、牛蒡子、冬虫草、肉豆蔻、安息香、延胡索、两面针、何首乌、板蓝根、刺五加、罗汉果等；所述草坪草包括细弱剪股颖、绒毛剪股颖、匍匐剪股颖、小糠草,韧叶紫羊茅、匍匐紫羊茅、羊茅、细叶茅和高羊茅等；草地早熟禾、普通早熟禾、林地早熟禾和早熟禾,多年生黑麦草、洋狗尾草、梯牧草、结缕草、大穗结缕草、中华结缕草、马尼拉结缕草、细叶结缕草、白颖苔草、细叶苔、异穗苔和卵穗苔草等；白三叶、红三叶、多变小冠花等、匍匐马蹄金、沿阶草、百里香、匍匐委陵菜等。所述缓释肥料作基肥在种植前一次性施入，施用量为100-600kg/hm2；或施用量的40-60%作基肥在种植前一次性施入，剩余作追肥在植物生长过程中施入。
本发明具有如下优点：
1.本发明将生物来源的海藻酸钠寡糖用于包膜型缓释肥料，绿色、环保、无公害、无污染、无公害。
2.本发明中的包膜材料的主要成分海藻酸钠寡糖，来源广泛，价格低廉，适于大规模推广。
3.本发明中的包膜型缓释肥料具有提供植物营养和促进植株生长的双重功效，可部分替代化学植物生长调节剂的使用，降低化学残留，解决食品安全问题。
附图说明
图1.海藻酸钠寡糖的电喷物电离质谱图谱之一。
图2.海藻酸钠寡糖的电喷物电离质谱图谱之二。
具体实施方式
本缓释肥料的包膜材料为海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，其中辅助包膜材料包括但不局限于超微细磷矿粉、沸石、滑石粉、硅藻土、坡缕土、高岭土、粉煤灰、硅酸盐、石膏、硫磺、钙镁磷肥、三聚磷酸钠、磷酸镁胺、贝壳粉、六偏磷酸钠、沥青、聚氨酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、脲醛树、脂丙烯酸树脂、尿素树脂、密胺树脂、硅树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸纤维素、木质素、淀粉、氨基酸、壳聚糖、甲壳素、腐植酸、天然橡胶、明胶、植物油脂、石蜡、松香、虫胶、阿拉伯胶等；所述缓释肥料为能够提供植物营养元素的肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、硼肥、钼肥、锰肥、铜肥、铁肥、锌肥等。本缓释肥料加入包膜材料、以及公认的引发剂、交联剂和封闭剂制成固体颗粒。制成固体颗粒。本实施例介绍了两种常用的配比及其应用，但本发明的内容并不局限于此。
下面结合实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1常用的本包膜型缓释氮肥的配制
包膜材料制备：称取1.0g淀粉和2.5g海藻酸钠寡糖，加入100ml水，于75℃水浴中搅拌至完全糊化，此为A液；另在40℃水浴条件下，向100ml6%的丙烯酸中滴加10%氢氧化钾调至pH5.7，并加入腐植酸0.5g，制成B液，然后与上述糊化溶液（A液）混合，补充50ml水，搅拌均匀后，加入1g引发剂过硫酸钾及占总质量分数1.2%的交联剂聚乙烯酰胺，按5℃/min程序边搅拌边升温至75℃，恒温聚合反应1h。其中腐植酸、淀粉、丙烯酸和海藻酸钠寡糖的质量配比为5:10:60:25。
缓释氮肥的制备：取500g干燥的尿素置于转筒中并预热至75℃左右，在快速转动下用喷枪向尿素表面匀缓地喷涂上述包膜材料，使所有尿素颗粒表面被聚合物包裹，所得产品于75℃干燥，然后采用2.5g聚乙烯蜡进行封闭，冷至室温保存待用（包膜材料质量占总质量分数为3%）。
其中氮素含量用凯氏定氮法测定；海藻酸钠寡糖的聚合度由配有电喷雾离子源（ESI）液相色谱-质谱联用仪测定。色谱测定条件为：质谱模式为正离子模式；电喷雾离子源（ESI）；喷雾电压4.5kV；传输毛细管温度350℃；鞘气（N2）压力为30au（1au约为1psi），辅助气（N2）压力为5au，离子吹扫气（N2）压力为0au；扫描范围：150-2000。其电喷物电离质谱图谱见图1。含量采用比色法测定。
实施例2本缓释氮肥养分释放规律
称取实施例1缓释氮肥10.0g（精确至0.01g）3份，放入100目的网袋中，置于250ml塑料瓶中，加入200ml蒸馏水，加盖封闭，在25℃恒温箱中静置浸泡。取样时间为24h、3天、5天、7天、9天、11天、14天、21天、28天、35天。取样时，将瓶中溶液摇匀，转入250ml容量瓶中冷却定容，用于氮素的测底。然后再向塑料瓶中重新加入200ml蒸馏水，加盖封闭后放入恒温箱继续浸泡，直至养分累积溶出率达到80%。结果如表1所示，该缓释肥料具有良好的缓释效果，理论的缓释期为38天，到达了缓释肥料国家标准（GB/T23348-2009）的要求：在25℃静水中浸泡24h初期养分释放率小于15%，28天累积养分释放率小于80%，在标明的养分释放期内累积释放率大于80%。
表1.本包膜型缓释氮肥在水中的氮素溶出率
实施例3施用本缓释氮肥提高白菜生物量和氮利用率
本试验于2012年8-11月进行，共设计3个处理：处理1，不施氮肥处理；处理2，普通尿素处理；处理3，实施例1缓释氮肥处理。每个处理5次重复。每盆装土3kg，每盆定植1棵植株。普通尿素和缓释尿素的氮的用量为0.2g/kg土，N-P2O5-K2O施用比例为1:0.45:2.1（根据白菜的需肥量），磷肥使用过磷酸钙，钾肥使用硫酸钾。供试肥料均作为基肥施于土表下10cm的土层。收获后，测定生物量和氮肥利用率，具体结果见表2。
表2.施用本缓释氮肥对白菜生物量和氮肥利用率的影响
实施例4施用本缓释氮肥促进辣椒生长
本试验于2012年在云南省文山州广南县进行。供试土壤为山地红壤，土壤基本农化性状如下：土壤pH5.49，有机质26.56g/kg，全氮1.3g/kg，碱解氮78.84mg/kg，有效磷17.21mg/kg，速效钾114.36mg/kg。试验共设计3个处理：处理1，不施氮肥处理；处理2，普通尿素处理；处理3，实施例1缓释氮肥处理。施肥量为纯N150kg/hm2。每个处理3次重复，9个小区，随机区组排列，小区4m×5m。试验结果见表3。
表3.施用本缓释氮肥对辣椒农艺性状的影响
处理 分枝数（个/株） 株高(cm) 挂果数（个/株） 百果干重(g) 鲜重(g/株)
对照 3 67.21 43 40.21 43.21
普通尿素 5 68.23 61 41.29 64.32
缓释氮肥 5 76.23 78 43.95 71.23
实施例5施用本缓释氮肥提高小青菜产量
本试验于2012年12月-2013年2月进行，共设计3个处理：处理1，不施氮肥处理；处理2，普通尿素处理；处理3，实施例1缓释氮肥处理。每个处理5次重复。每盆装土2.5kg，每盆定植1棵植株。纯N、P2O5和K20施用量分别为1kg土150mg、100mg和150mg。成熟期取样，计产。
表4.施用本缓释氮肥对小青菜产量的影响
实施例6施用本缓释氮肥提高玉米产量和氮肥利用率
本试验于2012年在辽宁省海城市耿庄镇进行，土壤基本理化性质为：有机质17.51g/kg，全氮1.05g/kg，碱解氮100.56mg/kg，有效磷21.17mg/kg，有效钾93.93mg/kg。共设计3个处理：处理1，不施氮肥处理；处理2，普通尿素处理；处理3，实施例1缓释氮肥处理。施肥量为纯N375kg/hm2。每个处理3次重复。小区面积为30m2。成熟期取样，计产。
表5施用本缓释氮肥对玉米产量及构成要素的影响
表6施用本缓释氮肥对玉米氮肥利用率的影响
实施例7施用本缓释氮肥提高水稻产量和氮肥利用率
本试验于2012年在辽宁省海城市耿庄镇进行，土壤基本理化性质为：有机质20.58g/kg，全氮1.36g/kg，碱解氮87.64mg/kg，有效磷25.45mg/kg，有效钾86.06mg/kg。共设计3个处理：处理1，不施氮肥处理；处理2，普通尿素处理；处理3，实施例1缓释氮肥处理。施肥量为纯N300kg/hm2每个处理3次重复。小区面积为30m2。成熟期取样，计产。具体如表7和表8所示。
表7施用本缓释氮肥对水稻产量及构成要素的影响
表8施用本缓释氮肥对水稻氮肥利用率的影响
实施例8施用本缓释氮肥提高甘蔗产量和蔗糖含量
本试验于2012年在广西宜州市进行，共设计3个处理：处理1，不施氮肥处理；处理2，普通尿素处理；处理3，实施例1缓释氮肥处理。施肥量为纯N240kg/hm2。每个处理5次重复。成熟期取样，计产，测定蔗糖含量。具体结果见表9。
表9.施用本缓释氮肥对甘蔗生长、产量、蔗糖分的影响
实施例9常用的本包膜型缓释钾肥的配制
本缓释钾肥加入包膜材料、以及公认的引发剂、交联剂制和封闭剂成固体颗粒。本实施例介绍一种常用的配比，但本发明的内容并不局限于此：
包膜材料制备：称取1.0g淀粉和2.5g海藻酸钠寡糖，加入100ml水，于75℃水浴中搅拌至完全糊化，此为A液；另在40℃水浴条件下，向100ml6%的丙烯酸中滴加10%氢氧化钾调至pH5.7，并加入腐植酸0.5g，制成B液，然后与上述糊化溶液（A液）混合，补充50ml水，搅拌均匀后，加入1g引发剂过硫酸钾及占总质量分数1.2%的交联剂聚乙烯酰胺，按5℃/min程序边搅拌边升温至75℃，恒温聚合反应1h。其中腐植酸、淀粉、丙烯酸和海藻酸钠寡糖的质量配比为5:10:60:25。
缓释钾肥的制备：取500g干燥的硫酸钾置于转筒中并预热至75℃左右，在快速转动下用喷枪向硫酸钾表面匀缓地喷涂上述包膜材料，使所有硫酸钾颗粒表面被聚合物包裹（包膜材料质量占总质量分数为3%），所得产品于75℃干燥，然后采用2.5g聚乙烯蜡进行封闭，冷至室温保存待用。
其中钾素含量用火焰分光光度计法测定；海藻酸钠寡糖的聚合度由配有电喷雾离子源（ESI）液相色谱-质谱联用仪测定。色谱测定条件为：质谱模式为正离子模式；电喷雾离子源（ESI）；喷雾电压4.5kV；传输毛细管温度350℃；鞘气（N2）压力为30au（1au约为1psi），辅助气（N2）压力为5au，离子吹扫气（N2）压力为0au；扫描范围：150-2000。其电喷物电离质谱图谱见图2。含量采用比色法测定。
实施例10本缓释钾肥养分释放规律
称取实施例9缓释钾肥1.0g（精确至0.01g）3份，分别装入直径36mm透析袋（北京鼎国生物技术公司产品）中，封好后放入三角瓶中，加入100ml去离子水，密封，放入25℃恒温箱中静置浸泡。于第1、2、3、4、5、6、7、14、21、28天分次取样，火焰分光光度计法测定溶液中的K+含量，计算水溶液中钾素的初期溶出率和微分溶出率。结果如表1所示，该缓释钾肥具有良好的缓释效果，初期溶出率为12.2%，7天微分溶出率为1.12%，其28天的累积溶出律为28.6%。到达了缓释肥料国家标准（GB/T23348-2009）的要求：在25℃静水中浸泡24h初期养分释放率小于15%，28天累积养分释放率小于80%。
表10.本包膜型缓释钾肥在水中的钾素溶出率(ηt1)和微分溶出率(η△t)
实施例11施用本缓释钾肥可促进烟草生长，并改善其品质
试验于2012年3-8月在湖南农业大学进行。供试土壤为水稻土，理化性状为：有机质24.3g/kg、全氮1.7g/kg、全磷1.3g/kg、全钾22.2g/kg，碱解氮51mg/kg，速效磷7.2mg/kg，速效钾180mg/kg。每盆装土12kg，每株施肥90g，装盆前将土与肥料混匀，每盆栽种1棵烟草。共设计3个处理：处理1，不施钾肥处理；处理2，普通硫酸钾处理；处理3，实施例9缓释钾肥处理。烟草于2012年3月30日移栽，6月6日打顶。所有处理均一次施肥，不再施用其它肥料，除施肥外，各处理其它管理措施完全相同。具体实验结果见表10和表11。
表11.施用本缓释钾肥对烟草农艺性状的影响
处理 株高/cm 叶片数 茎围/cm 节距/cm 叶长/cm 叶宽/cm
对照 41.23 13.4 3.23 4.78 38.45 15.98
普通硫酸钾 75.56 17.8 4.54 5.98 45/67 21.34
缓释钾肥 87.32 18.0 4.67 6.56 48.34 24.45
表12.施用本缓释钾肥对移栽90天烟草烟叶化学成分的影响
处理 总N/% K2O/% 烟碱/% 还原糖/% 总氮/烟碱 糖碱比
对照 1.92 1.24 1.68 28.44 1.14 16.93
普通硫酸钾 2.17 2.42 1.69 25.61 1.28 15.15
缓释钾肥 2.32 3.43 1.75 24.48 1.33 13.99
实施例10施用本缓释肥料提高甘薯产量和钾肥利用率
试验于2012-2013年在山东农业大学国家控释肥工程技术研究中心中试基地进行。试验地0-20cm土层土壤有机质含量为13.7g/kg，碱解氮71.13mg/kg，速效磷20.58mg/kg，速效钾63.34mg/kg。共设计3个处理：处理1，不施钾肥处理；处理2，普通硫酸钾处理；处理3，实施例9缓释钾肥处理。供试品种为济薯22。4月30日栽秧，行距0.8m，株距0.25m，种植密度为52000株/hm2，小区面积为20m2，每个处理重复4次，随机区组排列。所有肥料均作为基肥一次性施入。钾肥用量为36g硫酸钾/m2，收获后测定产量和钾肥利用率，具体结果见表13。
表13.使用本缓释钾肥对甘薯产量和钾肥利用率的影响
本发明公开了一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料，该缓释肥料的包膜材料含有海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，其中海藻酸钠寡糖，又名为褐藻酸钠寡糖，是从海带或海藻中提取的天然多糖碳水化合物，由а-L-甘露糖醛酸(mannuronic acid,M)与b-D-古罗糖醛酸(guluronicacid,G)两个结构单元构成，这两种结构单元以三种方式（MM段、GG段和MG段）依靠1，4-糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。分子式为(C6H7O6Na)n，聚合度2-10；辅助包膜材料包括硫磺、沸石等无机材料，或纤维素、淀粉、腐殖酸等有机材料中的一种或两种以上，其中包膜材料质量占总质量分数为0.8-8%；核心肥料的含量为90-99%，包含氮肥、磷肥、钾肥、微肥中的一种或是两种以上。该包膜型缓释肥料主要应用于经济作物、果蔬作物、粮食作物、经济林木、花卉、中药材及草坪等。将生物来源的海藻酸钠寡糖引入缓释肥料的包膜材料中，既能通过缓释的途径补充植物生长发育所必需的营养元素，又能发挥海藻酸钠寡糖促进植物生长的功效，最终协同起到增产的效果。此外，以海藻酸钠寡糖为主要包膜材料成分的药剂具有安全无毒、成本低廉、施用量小、环境友好等优点。

Claims (8)

1.一种海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料，其特征在于：以肥料为核，于肥料表面包覆有缓释肥料层，形成包膜型缓释肥料；所述缓释肥料的包膜材料主要成分为海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，其余成分为助剂、引发剂、交联剂和封闭剂；另外所述缓释肥料中添加有调理剂； 
所述包膜型缓释肥料中，核芯肥料于缓释肥料中质量比例为70-99%，包膜材料于缓释肥料中的质量比例为0.8-25%，其余部分为调理剂，调理剂于包膜型缓释肥料中的质量比例为0.2-5%； 
其中海藻酸钠寡糖在包膜材料中的质量含量为10-96%，其它包膜材料在包膜材料中的质量比例为3-86%，其余为助剂、引发剂、交联剂和封闭剂，在包膜材料中的质量比例共为1-4%。 
2.根据权利要求1所述的海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料，其特征在于：所述辅助包膜材料包括超微细磷矿粉、沸石、滑石粉、硅藻土、坡缕土、高岭土、粉煤灰、硅酸盐、石膏、硫磺、钙镁磷肥、三聚磷酸钠、磷酸镁胺、贝壳粉、六偏磷酸钠、沥青、聚氨酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、脲醛树、脂丙烯酸树脂、尿素树脂、密胺树脂、硅树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸纤维素、木质素、淀粉、氨基酸、壳聚糖、甲壳素、腐植酸、天然橡胶、明胶、植物油脂、石蜡、松香、虫胶、阿拉伯胶中的一种或二种以上； 
所述核芯肥料包括碳酸氢铵、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾、硫酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、过磷酸钙、钙镁磷肥、硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、磷酸锌、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、磷酸锰、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁、硝酸铁、氯化亚铁、氯化铁、磷酸亚铁、磷酸铁、硼砂、硼酸、钼酸铵、钼酸钠中的一种或者二种以上混合物； 
所述海藻酸钠寡糖是从海带或海藻中提取的天然多糖碳水化合物，由а-L-甘露糖醛酸(mannuronic acid,M)与b-D-古罗糖醛酸(guluronic acid,G)两个结构单元构成，这两种结构单元以三种方式（MM段、GG段和MG段）依靠1，4-糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物；分子式为(C6H7O6Na)n，聚合度2-10。 
3.根据权利要求1所述的海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料，其特征在于： 
所述助剂包括但不局限于盐酸、硫酸、冰醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等，其在包膜材料中的质量比例为0.04-0.56%； 
所述引发剂包括但不局限于过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、 过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等中的一种或二种以上，其在包膜材料中的质量比例为0.08-1.12%； 
所述交联剂包括但不局限于甲醛、聚丙烯酰胺、戊二醛、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、N-丁基硫代磷酰三胺、双氰胺、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基丙烷、聚丙二醇缩水甘油醚、氧化锌、氯化铝、硫酸铝、硫黄、硼酸、硼砂、硝酸铬、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙二醛、氮丙啶、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸、对甲苯磺酰氯、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸丁酯、过氧化二异丙苯，过氧化双2，4一二氯苯甲酰、异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等中的一种或二种以上，其于包膜材料中的质量比例为0.08-1.12%； 
所述封闭剂包括但不局限于石蜡、煤焦油、聚乙烯蜡和重油等中的一种或二种以上，其于包膜材料中的质量比例为0.8-1.2%； 
所述调理剂包括但不限于硅藻土、滑石粉等中的一种或二种以上，于包膜型缓释肥料中的质量比例为0.2-5%。 
4.一种权利要求1所述的海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述包膜型肥料是以颗粒化肥为核心，利用流化床或转鼓包膜机将其表层涂覆一层低水溶性的含有海藻酸钠寡糖的有机或有机-无机包膜，从而改变化肥养分的溶出性，达到延长或控制肥料养分释放的目的； 
制作过程包括：取颗粒化肥，加调理剂调理，进行包膜、干燥（74-78℃）；或肥料混合、加溶剂造粒、加调理剂调理、干燥（72-76℃）、形成颗粒化肥，颗粒化肥再进行包膜、干燥（74-78℃）； 
其中包膜材料的制备：按所需比例，首先是称取海藻酸钠寡糖和辅助包膜材料，然后加入溶剂和助剂，再在溶液中加入引发剂和交联剂，升温聚合即成包膜材料溶液；采用包膜材料溶液进行颗粒化肥的包膜、干燥，然后采用封闭剂进行封闭，制成包膜型缓释肥料。 
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于： 
所述溶剂包括但不局限于水、乙醇等中的一种或二种以上；在包膜过程中包膜材料溶液内溶剂质量比例为50-99%；在颗粒化肥中溶剂的质量含量为1-5%；二者的溶剂均在肥料包膜后的干燥过程中除去； 
所述调理剂包括但不限于硅藻土、滑石粉等中的一种或二种以上，于包膜型缓释肥料中的质量比例为0.2-5%； 
所述助剂包括但不局限于盐酸、硫酸、冰醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等，其在包膜材料溶液中的质量比例为0.02-0.28%； 
所述引发剂包括但不局限于过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等中的一种或二种以上，其在包膜材料溶液中的质量比例为0.04-0.56%； 
所述交联剂包括但不局限于甲醛、聚丙烯酰胺、戊二醛、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、N-丁基硫代磷酰三胺、双氰胺、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基丙烷、聚丙二醇缩水甘油醚、氧化锌、氯化铝、硫酸铝、硫黄、硼酸、硼砂、硝酸铬、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙二醛、氮丙啶、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷、对甲苯磺酸、对甲苯磺酰氯、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸丁酯、过氧化二异丙苯，过氧化双2，4一二氯苯甲酰、异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等中的一种或二种以上，其于包膜材料溶液中的质量比例为0.04-0.56%； 
所述封闭剂包括但不局限于石蜡、煤焦油、聚乙烯蜡和重油等中的一种或二种以上，其于包膜材料中的质量比例为0.8-1.2%。 
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述肥料包括碳酸氢铵、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾、硫酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、过磷酸钙、钙镁磷肥、硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、磷酸锌、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、磷酸锰、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁、硝酸铁、氯化亚铁、氯化铁、磷酸亚铁、磷酸铁、硼砂、硼酸、钼酸铵、钼酸钠中的一种或者二种以上混合物，其于包膜型缓释肥料中的质量比例为70-99%，其余成分为调理剂和包膜材料，其于缓释肥料中的质量比例共为1-30%。 
7.一种权利要求1-3任一所述海藻酸钠寡糖包膜型缓释肥料在作物增产中的应用；该包膜型缓释肥料可用于经济作物、粮食作物、蔬菜、果树、经济林木、花卉、中药材或草坪；和核芯肥料同组分非缓释肥料相比，可提高作物产量5-60%，肥料利用率提高了3-60%。 
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于： 
所述经济作物包括：烟草、棉花、油茶、油菜、甜菜、甘蔗、大豆、茶树或花生等； 
所述粮食作物包括：小麦、水稻、玉米或高粱等； 
所述蔬菜包括：白菜、苦瓜、丝瓜、芹菜、茄子、西红柿、冬瓜、菠菜、大蒜、葱、辣椒、黄瓜、菠菜、大头菜、马铃薯、番薯、萝卜、胡萝卜、豌豆、菜豆、四季豆或毛豆中等； 
所述水果包括：芒果、西瓜、苹果、梨、香蕉、木瓜、柑橘、橙子、葡萄、樱桃、荔枝、桃、李、杏、草莓、菠萝、蓝莓、猕猴桃、栆、柿子或哈密瓜等； 
所述经济林木包括：橡胶、椰子、核桃、板栗或榛子等； 
所述花卉包括下述之一：石竹、万寿菊、金盏菊、凤仙花、紫茉莉、虞美人、花菱草、一串红、紫罗兰、牵牛花、含羞草、鸡冠花等一、二年生草本花卉；文竹、凤仙、吊兰、君子兰、香子兰、紫罗兰、鹤望兰、文殊兰、朱顶红等多年生草本花卉；百合、萱草、牡丹、菊花等落叶宿根和球根类草花；荷花、睡莲等水生花卉；肾蕨、铁线蕨等蕨类花卉；春兰、蕙兰、建兰等兰科花卉；米兰、栀子、含笑等常绿灌木类；月季、蔷薇、玫瑰等落叶灌木类；苏铁、山棕、蒲葵、榕树等常绿乔木类；桃花、梅花、樱花、玉兰等落叶乔木类；龙吐珠、龟背竹、叶子花等常绿藤本类；凌宵、藤本、木香等落叶藤本类；昙花、芦荟、景天等仙人掌与多肉植物； 
所述中药材类包括下述之一：人参、三七、大黄、川芎、天麻、木耳、木香、麦冬、柴胡、党参、黄芪、黄连、槟榔、薄荷、马钱子、五味子、五倍子、牛蒡子、冬虫草、肉豆蔻、安息香、延胡索、两面针、何首乌、板蓝根、刺五加、罗汉果等； 
所述草坪草包括下述之一：细弱剪股颖、绒毛剪股颖、匍匐剪股颖、小糠草,韧叶紫羊茅、匍匐紫羊茅、羊茅、细叶茅和高羊茅等；草地早熟禾、普通早熟禾、林地早熟禾和早熟禾,多年生黑麦草、洋狗尾草、梯牧草、结缕草、大穗结缕草、中华结缕草、马尼拉结缕草、细叶结缕草、白颖苔草、细叶苔、异穗苔和卵穗苔草等；白三叶、红三叶、多变小冠花等、匍匐马蹄金、沿阶草、百里香、匍匐委陵菜等； 
所述缓释肥料作基肥在种植前一次性施入，施用量为100-600kg/hm2；或施用量的40-60%作基肥在种植前一次性施入，剩余作追肥在植物生长过程中施入。 
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