CN105272601B - 一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料及其制备方法，属于水溶性肥料技术领域。由以下重量份的原料制成：尿素15‑30份，工业磷酸一铵6‑20份，硝酸钾30‑90份，硝酸钙3‑10份，盐酸0.1‑1份，去离子水30‑60份。包括以下步骤：1、将去离子水加热至95‑98℃；2、按配比加入盐酸重量份，搅拌均匀；3、按配比加入工业磷酸一铵，搅拌至完全溶解，并混合均匀；4、按配比加入硝酸钾和尿素，搅拌至完全溶解，并混合均匀；5、按配比缓慢分批加入硝酸钙，加入完成后搅拌均匀；6、喷雾干燥后冷却得成品。该肥料具有颗粒细度好，水溶速度快，肥料养分活性高等优点。

Description

一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于水溶性肥料技术领域，特别涉及一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料及其制备方法，尤其涉及一种同时含有磷和钙的能促进果实膨大的水溶性肥料及其制备方法。

背景技术

水溶性肥料是指能够在水里面完全溶解没有残渣的化学肥料，其特点是含量高（氮磷钾总含量≥50%），水不溶物少（≤5%），适合采用水溶喷施、滴灌等方式施肥的一类化学肥料。现在大多数企业生产的水溶性肥料，采用的是掺混工艺，即将不同成分的原料经过粉碎后掺混在一起形成最终成品。该工艺的不足之处在于：组成肥料的各不同组分，在水中溶解速度各不相同，肥料投入水中后，一部分成分溶解较快，一部分成分溶解较慢，影响了总的溶解速度。而且肥料中的磷酸盐和钙盐在固态时性质稳定，但在水溶后容易发生化学反应，生成作物难于吸收的磷酸钙沉淀，导致肥效降低。

磷是作物生长发育所必需的大量营养元素之一。是形成细胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素。磷元素能加速细胞分裂，促使根系和地上部加快生长，促进花芽分化，提早成熟，提高果实品质。例如对作物的呼吸作用、光合作用、糖分分解及运输等均起着重要作用。磷能促进种子发芽，有助于花芽分化，促使开花良好，并促进成熟提早结实；还可促进根系发育，使根系早生快发；磷缺乏时会影响作物的正常生长、开花，使花朵变小，花瓣减少，花色不良；而且使枝短、叶小，发芽力减弱，下部叶片叶色发暗呈紫红色。

钙是作物生长发育所必需的中量营养元素之一。钙在果实品质的形成和保持中具有重要作用，特别是在果实发育后期，果实钙含量的多少对果实品质的形成及采后的储藏和运输具有重要影响。许多果实的生理失调症状如苹果苦痘病、樱桃裂果、桃的软化、鸭梨黑心病等都与缺钙有密切关系。钙不仅是果树生长发育所必需的一种大量元素，更重要的是作为胞外信号和胞内生理生化反应的第二信使参与果树生长和发育的调控。Ca2+-CaM参与调节果树花芽分化、花粉萌发、果实成熟和抗逆表达等。

钙是土壤中含量最丰富的元素之一，果树缺钙也并不意味着土壤钙不足，即使在富含钙的石灰性土壤上生长的植物仍有发生生理病害的情况。导致植物缺钙主要是因为钙不易被植物吸收且吸收后又不易移动，致使大量的钙存在于叶中，果实中甚少。钙只能单向往上转移，并受蒸腾作用的影响，常常会发生低蒸腾果实中的钙向枝叶倒流的现象，因而果实极易表现出缺钙症状。在果树栽培中仅由缺钙所造成的果实损失约占产量的20％-30％。因此，需钙比较多的作物( 如香蕉、柑橘等) 容易缺钙，必须施用外源钙，而且最有效的方法是通过叶面喷施直达叶片和果实表面，从而缩短钙元素移动距离。

钙和磷都是植物生长发育的必需营养元素。因此，在农业生产中磷肥与钙肥的配合施用是不可避免的，但磷肥施入土壤中易与钙肥形成难溶的磷酸钙盐，从而影响了钙的淋溶特征及有效性。更多的研究表明，土壤中的碳酸钙具有较强的固磷作用，其主要机制是吸附和沉淀，高含量的碳酸钙会大大降低土壤磷的有效性。

随着水肥一体化技术不断推广和应用，水溶肥料在我国开始逐渐普及。目前，我国的水溶肥料还处于起步阶段，。水溶肥料因其速溶、含量高、无激素等优点，是灌溉设备施肥的首选肥料。由于其溶解性能好，养分含量高，作物吸收快等特点，非常适合自动化施肥。在灌溉技术及自动化施肥普及的国家，水溶肥料得到广泛的应用。

为了让作物吸收到平衡的养分，一般复混肥中会添加植物生长所需的各种大量和中微量营养元素，如氮、磷、钾、钙、镁、锰、锌、硼等。但是，在肥料的液相中，磷酸根离子容易与锌、钙、镁等金属离子发生反应，形成大量的沉淀，大大降低磷和钙离子养分的有效性，从而降低了肥料的养分利用率。与此同时，这些难溶的沉淀容易堵塞滴灌系统的过滤器和滴头，会给农业滴灌系统造成很大的损失。

在高磷的肥料中，钙很容易与磷酸根离子产生难溶的沉淀。所以，在国内的肥料生产中，虽然市场上上存在同时含有磷钙的肥料，但因磷钙发生化学反应，实际肥效并不尽人意，因此，开发磷、钙含量较高且能稳定共存的肥料具有重要的社会和经济效益。

申请号为201410642249.2的专利公开了一种高磷高钙水溶性复合肥料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将钾肥、磷肥、尿素和防结块剂粉碎混合均匀；

步骤2，缓慢加入钙肥，边加边搅拌，保持反应体系温度为50-80℃，反应完毕，冷却，既得。

当所述磷肥中包含磷酸，所述钙肥中包含氧化钙时，可以优选地将磷酸与氧化钙单独反应，具体步骤为：

1) 将氧化钙缓慢加入到磷酸中，边加边搅拌，保持反应体系的温度为70-80℃，待反应结束后，将反应液蒸馏干燥，得到粉末1；

将除磷酸之外的磷肥、钾肥、尿素和防结块剂粉碎混合均匀，然后缓慢加入除氧化钙之外的钙肥，边加边搅拌，保持反应体系温度为50-70℃，反应完毕，冷却，得到粉末2；

2) 将粉末1和粉末2混合均匀，既得。

优选地，所述的高磷高钙水溶性复合肥料按照下述步骤制备而成：

S1、将固体钾肥和固体磷肥中非粉末状的组分粉碎，混合均匀；

S2、边粉碎尿素，边将粉碎后的尿素加入S1的粉末中，搅拌均匀；

S3、将防结块剂加入到S2的粉末中，搅拌至均匀；

S4、分别将剩余的钾肥和磷肥加入S3的粉体中，边加边搅拌至均匀；

S5、向S4的粉体中缓慢加入钙肥，保持反应温度为50-80℃，反应完毕，既得。

进一步地，当所述磷肥中包含磷酸，所述钙肥中包含氧化钙时，可以优选地将磷酸与氧化钙单独反应，包括以下步骤：

A、粉末1的制备：将氧化钙缓慢加入到磷酸中，边加边搅拌，保持反应体系的温度为70-80℃，待反应结束后，将反应液蒸馏干燥，得到粉末1；

粉末2的制备：

S1、将固体钾肥和固体磷肥中非粉末状的组分粉碎，混合均匀；

S2、边粉碎尿素，边将粉碎后的尿素加入S1的粉末中，搅拌均匀；

S3、将防结块剂加入到S2的粉末中，搅拌至均匀；

S4、分别将剩余的钾肥和磷肥加入S3的粉体中，边加边搅拌至均匀；

S5、向S4的粉体中缓慢加入钙肥，保持反应温度为50-80℃，反应完毕，得到粉末2；

B、将粉末1和粉末2混合均匀，既得。

上述技术通过特定顺序和特定反应条件的工艺的控制能够使磷酸根与钙离子共存于固相中，肥料溶于水后，能使磷酸根与钙离子同时稳定地共存于液相中，避免产生磷酸钙等难溶沉淀，有效提高磷钙肥料的利用率。具体地，上述技术通过钙肥在酸性条件下能与高浓度磷酸和/或磷酸盐反应生成磷酸·钙复合体，使得磷酸根和钙离子同时稳定地共存于液相中，避免产生磷酸钙等难溶沉淀。

申请人发现，上述方法中不但需要加入防结块剂且成品肥的溶解性不好，并且磷和钙的共存性并不如申请人所述的那么好。

另外，在实务操作中，水溶性肥也存在难以完全搅拌均匀的不足，而且因时间限制，农户也很难等到肥料完全溶解并搅拌均匀后才开始施肥作业，因而导致不同区域施肥浓度不一致，从而影响了效果。

发明内容

为了解决上述问题，本申请人对传统水溶性肥料生产工艺进行技术创新，通过制定合理配方，调整生产工艺，研究开发出一种水中溶解性好，且肥料中各养分同步溶解的促进果实膨大的水溶性肥料。所述方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料，由以下重量份的原料制成：尿素15-30份，工业磷酸一铵6-20份，硝酸钾30-90份，硝酸钙3-10份，盐酸0.1-1份，去离子水30-60份。

优选地，本发明提供的水溶性肥料由以下重量份的原料制成：尿素20份，工业磷酸一铵8份，硝酸钾65份，硝酸钙7份，盐酸0.3份，去离子水50份。

其中，尿素为农用小颗粒尿素，其粒径为0.85mm-2.8mm；优选地，其氮含量为46.4wt%。

其中，工业磷酸一铵为晶体，粒径为＜3.0mm；优选地，其氮含量为11wt%，五氧化二磷含量为62wt%。

其中，硝酸钾为农用粉状或晶体状；优选地，其氮含量13.5wt%，其氧化钾含量为46wt%。

其中，硝酸钙为农用晶体状，粒径＜3mm；优选地，其氮含量为15.5wt%，其钙含量为19%wt。

其中，盐酸的浓度为10-20wt%，优选地，其浓度为15wt%左右。

其中，去离子水为去除了水中离子状态杂质的纯净水。这里可理解为即TDS（Totaldissolved solids）值低于5ppm的纯净水。

另一方面，本发明实施例还提供了该含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料的制备方法，包括以下步骤：

1、将去离子水30-60重量份加热至95-98℃。

2、加入盐酸0.1-1重量份，搅拌均匀，调整pH值以避免磷和钙反应。

3、加入工业磷酸一铵6-20重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀。

4、加入硝酸钾30-90重量份和尿素15-30重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀。

5、缓慢分批加入硝酸钙3-10重量份，加入完成后搅拌均匀，硝酸钙加入时须分散，避免大块加入，且加入同时必须不断搅拌，同时需要控制每秒加入量。

6、喷雾干燥后冷却得成品，采用水溶后再喷粉，使其粒度好，颗粒均匀且水溶性好。

上述方法中，通过采用酸性条件下，控制好浓度和反应条件，钙和磷就不会发生反应，且以后成品水溶时也不会反应。

其中，在步骤2中，处理时间为10-20秒。

其中，在步骤3中，处理时间为30-40秒。

其中，在步骤4中，处理时间为2-3分钟。

其中，在步骤5中，处理时间为30-60秒，每秒硝酸钙的加入量小于0.23重量份。

其中，在步骤6中，喷雾干燥的热风温度为150-160℃，干燥后冷却至60℃以下。

进一步地，本发明提供的方法具体包括以下步骤：

1、将去离子水30-60重量份加热至95-98℃。

2、加入10-20wt%的盐酸0.1-1重量份，搅拌均匀，用时10-20秒。

3、加入工业磷酸一铵6-20重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，用时30-40秒。

4、加入硝酸钾30-90重量份和尿素15-30重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，用时2-3分钟。

5、缓慢分批加入硝酸钙3-10重量份，加入完成后搅拌均匀，用时30-60秒，每秒硝酸钙的加入量小于0.23重量份。

6、将以上混合料浆迅速通过喷嘴雾状喷入干燥室，干燥室内热风温度控制在150-160℃，料浆遇热风干燥成粉末落至干燥器底部，干燥后热风含氯化氢气体，可通过水浴回收；所得到粉末进入冷却器冷却，冷却至温度低于60℃即得到水溶性肥料成品。

其中，上述制备方法中，加入顺序、加入量和条件控制（如时间等）等需严格控制，并不能随意改变，改变会造成最终成品的可溶性不好，达不到要求。

综上，本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料及其制备方法，该肥料通过在特定酸性条件下，特定浓度下，采用特定的流程和条件，使其产品具有颗粒细度好，水溶速度快，肥料养分活性高等优点。该水溶性肥具有较高的溶解速度，降低了用户的搅拌难度，且在短时间内溶解更加均匀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

实施例1提供了一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料，其制备方法包括以下步骤：

1、将去离子水50重量份加热至95-98℃。

2、加入15wt%盐酸0.3重量份，搅拌均匀，用时15秒。

3、加入工业磷酸一铵8重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，用时30秒。

4、加入硝酸钾65重量份和尿素20重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，用时150秒。

5、缓慢分批（每批数量相等）加入硝酸钙7重量份，加入完成后搅拌均匀，用时40秒。

6、将以上混合料浆迅速通过喷嘴雾状喷入干燥室，干燥室内热风温度控制在150-160℃，料浆遇热风干燥成粉末落至干燥器底部，干燥后热风含氯化氢气体，可通过水浴回收；所得到粉末进入冷却器冷却，冷却至温度低于60℃即得到水溶性肥料成品。

实施例2

实施例2提供的含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料的制备过程与实施例1基本一致，不同之处在于：由以下重量份的原料制成：尿素15份，工业磷酸一铵6份，硝酸钾30份，硝酸钙3份，10wt%盐酸0.1份，去离子水30份。

实施例3

实施例3提供的含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料的制备过程与实施例1基本一致，不同之处在于：由以下重量份的原料制成：尿素30份，工业磷酸一铵20份，硝酸钾90份，硝酸钙10份，20wt%盐酸1份，去离子水60份。

实施例4

实施例4提供的含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料的制备过程与实施例1基本一致，不同之处在于：由以下重量份的原料制成：尿素25份，工业磷酸一铵10份，硝酸钾45份，硝酸钙5份，16wt%盐酸0.5份，去离子水45份。

肥料应用效果：

应用效果1

西瓜品种为红玉、每个处理用西瓜30株，每株西瓜留瓜一个，在西瓜乒乓球大小时将肥料水溶后冲施，成熟后一次性获，测西瓜重量及含糖量。

表1

方案	用量	平均单果重	含糖量
				45%通用复合肥	30g/株	3.13kg	9.6%
实施例1中的水溶性肥	20g/株	3.42kg	11.3%

其中，45%通用复合肥为祥云15-15-15复合肥。由表1所示，与对比相比，采用本水溶肥的西瓜，在肥料用量减少33%的情况下，果实个头大，平均增产9.3%，增产的同时果实含糖量高，含糖量提高17.7%，极大的提高了果实产量与品质。

应用效果2

应用于黄瓜，每个处理用黄瓜10株，在黄瓜移栽后25天开始追肥，追肥方法是将上述肥料和对照分别用600倍水稀释，随水浇灌，间隔15天后再次追肥，连续追施4次，称取全生育期黄瓜产量确定增产效果。

表2

方案	用量（折合）	平均单株产量	理论亩产量
				45%通用复合肥	120g/株	3.9kg	11700kg
实施例4中的水溶性肥	80g/株	4.8kg	14400kg

由表2所示：采用本水溶性肥料的黄瓜增产效果非常明显，在肥料用量减少40g/株情况下，产量增加23.07%，具有良好的经济价值。

肥料水溶速度测试：

测试实施例1生产的水溶性肥料在不同温度下水溶速度，同时以上述水溶性肥料原料（尿素20份、工业磷酸一铵8份、硝酸钾65份、硝酸钙7份）直接掺混作为对比。测试方法为取1L去离子水，置于1L大小的烧杯中，通过冰箱或加热方式使水温度达到下面测量温度，分别称取水溶性肥料2g和以上混合原料2g，分别投入到2个烧杯中，至目视完全水溶，无颗粒状物，记录溶解时间。

表3

温度	成品水溶肥	原料直接掺混
			10℃	55s	203s
20℃	26s	97s
			30℃	12s	45s

由表3所示，相同材料（水溶性肥料中的盐酸在干燥时基本蒸发）通过上述工艺加工，成品肥料水溶速度比原料水溶速度大幅度提高。

取2个烧杯中，每个烧杯中有200ml去离子水。称取以上水溶性肥料2g和以上按相同比例混合原料2g，分别投入到上面两个烧杯中，24小时后观察，水溶性肥料的烧杯清澈透明，无明显杂质或沉淀。原料烧杯底层出现少量絮状物，即为磷酸钙沉淀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：尿素15-30份，工业磷酸一铵6-20份，硝酸钾30-90份，硝酸钙3-10份，盐酸0.1-1份，去离子水30-60份；其制备方法包括以下步骤：

1、将去离子水30-60重量份加热至95-98℃；

2、加入盐酸0.1-1重量份，搅拌均匀，处理时间为10-20秒；

3、加入工业磷酸一铵6-20重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，处理时间为30-40秒；

4、加入硝酸钾30-90重量份和尿素15-30重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，处理时间为2-3分钟；

5、缓慢分批加入硝酸钙3-10重量份，加入完成后搅拌均匀，处理时间为30-60秒，每秒硝酸钙的加入量小于0.23重量份；

6、喷雾干燥后冷却得成品。

2.根据权利要求1所述的含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料，其特征在于，尿素20份，工业磷酸一铵8份，硝酸钾65份，硝酸钙7份，盐酸0.3份，去离子水50份。

3.根据权利要求1所述的含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料，其特征在于，所述盐酸的浓度为10-20wt%。

4.如权利要求1所述的含中量元素促进果实膨大的水溶性肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1、将去离子水30-60重量份加热至95-98℃；

2、加入盐酸0.1-1重量份，搅拌均匀，处理时间为10-20秒；

3、加入工业磷酸一铵6-20重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，处理时间为30-40秒；

4、加入硝酸钾30-90重量份和尿素15-30重量份，搅拌至完全溶解，并混合均匀，处理时间为2-3分钟；

5、缓慢分批加入硝酸钙3-10重量份，加入完成后搅拌均匀，处理时间为30-60秒，每秒硝酸钙的加入量小于0.23重量份；

6、喷雾干燥后冷却得成品。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤6中，喷雾干燥的热风温度为150-160℃，干燥后冷却至60℃以下。