CN105481524A - 长效肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长效肥及其制备方法与使用方法。该长效肥以总质量为100％计，其包括以质量百分数计的成分有：氮元素10～30％、磷元素8～30％、钾元素5～25％、纳米增效剂0.1～15％、辅料0～40％；其中，所述纳米增效剂为纳米膨润土。其制备方法包括先对膨润土纳米化处理的步骤和将纳米膨润土与其他组分混料处理的步骤。本发明长效肥能增强对氮、磷、钾等大量元素的吸附能力，降低淋失率，有效延长了其肥效并提高肥料的利用率。另外，能补充硅、镁、铁、钙等中微量元素，实现中微量元素与大量元素的增效作用，在增产增效的同时提高农作物品质。其制备方法工艺简单，对设备要求低，节约了能耗，降低了成本。

Description

长效肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合肥料技术领域，具体涉及一种长效肥及其制备方法。

背景技术

农业是国民经济发展的支柱之一，化肥是农业可持续发展的物质基础、粮食增产的保障。随着建设用地逐渐扩展，在可耕地相对短缺的情况下，通过施肥提高土壤肥力是持续利用土地和发展农业的重要保证。文献报道目前我国氮肥利用率仅为20％～50％、磷肥为15％～25％、钾肥为30％～35％。肥料利用率低不仅造成资源巨大浪费，同时使得土壤质量下降，而且造成地表水、地下水和大气等环境的污染，使人类的生活质量和生存环境受到严重威胁。不仅要重视氮、磷、钾等大量元素肥的使用，更要重视钙、硅等中微量元素及有益元素肥的使用，这也是适应当前农业生产形势的需要。为了进一步提高农作物的质量品质，需要合理施用大量元素肥稳定产量，同时需要增施中微量元素及有益元素肥提高产物的抗逆性，提高农产品品质。因此，如何提高肥料利用率、充分发挥化肥的作用，对我国农业的可持续发展具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种长效肥肥料及其制备方法与使用方法，以克服现有复合肥利用率低、肥效时限短、污染环境等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种长效肥，以总质量为100％计，其包括如下以质量百分数计的成分：

其中，所述纳米增效剂为纳米膨润土。

以及，一种长效肥的制备方法，包括如下步骤：

将膨润土进行纳米化处理，得到纳米膨润土；

按照上述的长效肥的成分百分含量，将所述纳米膨润土与氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料和辅料进行混料处理。

上述长效肥包含纳米增效剂，该纳米增效剂与非纳米材料相比较，其表面积大、表面活性原子多，不饱和的原子具有更大的结合能，对氮、磷、钾等大量元素的吸附能力更高，降低淋失率，在延长肥效的同时提高肥料的利用率，降低肥料流失对环境的污染。并且在湿润的土壤环境中，纳米增效剂容易被植物的根毛或根尖部分吸附，同时补充硅、镁、铁、钙等中微量元素，实现中微量元素与大量元素的增效作用，在增产增效的同时提高农作物品质。

上述长效肥制备方法先将膨润土进行纳米化处理后直接与其他组分进行混料处理即可，其无需特殊的工艺和设备，因此，该方法工艺简单，适合工业化生产，节约了能耗，降低了成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为常规膨润土经本发明实施例纳米化处理所形成的纳米膨润土的粒度分布图；

图2为本发明实施例1-6中纳米化处理前的原料膨润土的粒度分布图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种肥料利用率高、能改善土壤环境，肥效时限长的复合长效肥。以总质量为100％计，该长效肥包括如下以质量百分数计的成分：

其中，上述长效肥中的氮元素、磷元素、钾元素是作为大量元素存在，其为农作物提供所需的大量营养元素。其中，氮可以增加叶绿素，促进蛋白质的合成；磷可以储存和转运能量，从光合作用和碳水化合物代谢中获得能量并将能量储存在磷酸盐化合物中，供以后的生长和繁育利用；钾的作用有：酶的激活，平衡水分，参与能量形成，参与同化物的进行(提高作物含糖量)，参与氮的吸收及蛋白质合成，活化淀粉合成酶(促使作物灌浆期子粒饱满)和活化固态酶(可提高豆科作物根瘤菌数)。

另外，该大量元素还能与纳米增效剂即纳米膨润土所提供的中微量元素实现增效作用，进一步提高该肥料的有效性，在增产增效的同时提高农作物品质。那么通过优化该大量元素的含量，能进一步纳米增效剂所提供的中微量元素实现增效作用，进一步提高该肥料的有效性，在增产增效的同时提高农作物品质。

因此，在一些具体实施例中，该氮元素的质量百分含量可以控制在10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％等。在一些实施例中，上述氮元素可以由本肥料技术领域中的常规的氮化合物提供，在具体实施例中，该氮化合物可以是尿素、硫酸铵、硝酸铵磷和硫酸铵中的一种或两种以上的复合物。

在另一些具体实施例中，该磷元素的质量百分含量可以控制在8％、9％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％等。在一些实施例中，上述磷元素可以由本肥料技术领域中的常规的磷化合物提供，在具体实施例中，该磷化合物可以是磷一铵、磷酸二铵中的一种或两种复合物。

在又一些具体实施例中，该钾元素的质量百分含量可以控制在5％、7％、9％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％等。在一些实施例中，上述钾元素可以由本肥料技术领域中的常规的钾化合物提供，在具体实施例中，该钾化合物可以是氯化钾、硫酸钾、硫酸钾镁中的一种或两种以上的复合物。

另外，上述该大量元素氮元素、磷元素、钾元素可以根据农作物的种类或土壤的质地进行灵活调整。

上述纳米增效剂为纳米膨润土。由于膨润土的吸水率高达100％～240％，随着吸水量的增加，体积增大20倍左右，施入土壤中增加土壤团聚体的数量，降低土壤容重，增大土壤的孔隙度，这些因素直接影响着土壤分离和作物的生长。由于膨润土的吸附性、粘着性和离子交换性，使得该材料作为缓释肥的载体，从而提高肥料的利用率。土壤污染不仅破坏自身的结构、改变其物化性质，而且还将进一步影响农作物的产量和品质，通过食物链危害到人类的健康。膨润土对于某些重金属有阻隔作用，主要是通过离子交换性能能把土壤中的重金属固定下来，起到钝化的作用。

通过研究发现，膨润土含有丰富的硅、镁、钙、钾等元素，如含有丰富的二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化钾，在一具体实施例中，二氧化硅70％，氧化镁3％，氧化钙2％，氧化钾0.7％。其中，硅元素对植物生长的作用主要包括，硅是植物生长的重要元素，有利于提高作物的光合作用，是作物表皮细胞硅质化，抗倒伏性能提高，硅含量增加能够使作物导管刚性加强，促使通气性，促进根系生长，复方根系的腐烂和早衰。同时，产生的硅化细胞有效调节叶片气孔的开闭，提高作物的抗旱及抗风抗低温能力。其中的钙和镁等成分，对作物的生长起到符合营养的作用。同时，硅能减少磷在土壤的固定，活化其中的磷，并促进林在作物体内的运转，从而提高结实率。另外，硅是品质元素，能有效改善农产品的品质。

因此，将膨润土进行纳米化处理后，即该膨润土的粒径为纳米级，利用纳米膨润土的大比表面积、具有很高的吸附性能和活性等特殊性能。尤其是纳米膨润土的粒径小，大比表面积，如普通膨润土的比表面积为83.64m²/g，经过纳米化处理后纳米膨润土的比表面积为115.84m²/g。外层的未成键原子的活性高，能与其他原子成键，提高活性，提高肥料的利用率，减少对环境的污染。正因上述纳米膨润土具有该特点，使得上述实施例长效肥肥效得以显著延长，同时还为植物生长提供中微量元素，实现中微量元素与大量元素的有效增效作用，提高作物的品质。另外，该长效肥肥由于该纳米膨润土的存在，还有可能改善土壤结构，起到调理的作用。

为了进一步提高纳米膨润土的上述性能和功能，在一些实施例中，该纳米膨润土的粒径为10～180nm。在一些具体实施例中，该纳米膨润土的粒径为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm等粒径。

在另一实施例中，该纳米膨润土在上述长效肥的质量百分含量为10～15％。在一些具体实施例中，纳米膨润土的含量可以是10％、11％、12％、13％、14％、15等。

上述辅料可以根据长效肥的存在形态而灵活选用，如该辅料可以选用石粉、白灰、干粉中的任一种或几种的复合物。该辅料的含量可以根据长效肥的实际应用环境或剂型要求而灵活控制。如在一实施例中，该辅料的质量百分含量可以控制在0％-40％。如在一些具体实施例中，该辅料的质量百分含量可以是0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％等。

因此，在一实施例中，根据辅料的选用，上述长效肥可以是粒型的形式存在。

由上述可知，上述长效肥包含纳米增效剂具有表面积大、表面活性原子多，对氮、磷、钾等大量元素的吸附能力高，降低淋失率，在延长肥效的同时提高肥料的利用率，降低肥料流失对环境的污染。并且在湿润的土壤环境中，纳米增效剂容易被植物的根毛或根尖部分吸附，同时补充硅、镁、铁、钙等中微量元素，实现中微量元素与大量元素的增效作用，在增产增效的同时提高农作物品质。

相应地，本发明实施例还提供了上述长效肥的一种工艺简单，成本低的制备方法。该制备方法包括如下步骤：

S01.将膨润土进行纳米化处理，得到纳米膨润土；

S02.按照上文所述的长效肥的成分含量，将步骤S01中制备的所述纳米膨润土与氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料和辅料进行混料处理。

具体地，上述步骤S01中，膨润土的纳米化处理方法可以是本领域常规的纳米化处理技术来实现，如物理研磨法，采用物理研磨的方式将膨润土的粒径处理至纳米级。研磨可以是钢砂磨或球磨等方式。将经纳米化处理后的纳米膨润土采用激光粒度分析仪进行粒度分析，分析结果如图1所示。由图1可知，通过该纳米化处理，使得该纳米膨润土的粒径控制在10-180nm。

上述步骤S02中，氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料和辅料等组分的含量和所选用的种类如上文对长效肥的阐述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

该步骤S02中，将纳米膨润土与氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料和辅料进行混料处理可以直接采用搅拌混料处理，当然还可以采用其他混料处理，只要是能实现各组分均匀分散的目的即可，均属发明公开的范围。

理所当然的，在混料处理过程中可以有粉碎处理的过程，如大量元素原料有结块等现象时，采用粉碎处理，能使得各组分混合的更加均匀。

上述长效肥制备方法只需按照配方将各组分按步骤混料处理，使得各组分充分混合均匀即可，也无需特殊的工艺和设备，因此，该方法工艺简单，适合工业化生产，节约了能耗，降低了成本。

另外，上述长效肥可以被用作基肥使用，当然还可以根据实际农业生产的需要，将其以底肥等其他方式处理。

现以具体长效肥及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

下述各具体实施例中的纳米化处理前的原料膨润土购自河南省信阳市鑫鼎矿业有限公司，该原料膨润土采用激光粒度分析仪分析进行粒度分析结果如图2所示，该原料膨润土的粒径为400目左右。

实施例1

本实施例1提供一种长效肥及其制备方法。该长效肥包括如下质量百分数计的成分：

尿素41％、磷一铵22.5％、氯化钾22％、纳米膨润土0.1％、石粉补足100％。

该长效肥的生产方法是：

S11.将膨润土进行纳米化处理，得到粒径为50nm膨润土；

S12.按照长效肥的组分含量，将步骤S11中制备的所述纳米膨润土与尿素、磷一铵、氯化钾和石粉进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的长效肥。

对比实施例1

一种复合肥，其氮磷钾含量如同实施例1提供的长效肥，不同之处在于，采用常规的非纳米膨润土替代实施例1中的纳米膨润土。

实施例2

本实施例2提供一种长效肥及其制备方法。该长效肥包括如下质量百分数计的成分：

尿素41％、磷一铵22.5％、氯化钾22％、纳米膨润土10％、石粉补足100％。

该长效肥的生产方法是：

S21.将膨润土进行纳米化处理，得到粒径为50nm膨润土；

S22.按照长效肥的组分含量，将步骤S21中制备的所述纳米膨润土与尿素、磷一铵、氯化钾和石粉进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的长效肥。

对比实施例2

一种复合肥，其氮磷钾含量如同实施例2提供的长效肥，不同之处在于，采用常规的非纳米膨润土替代实施例2中的纳米膨润土。

实施例3

本实施例3提供一种长效肥及其制备方法。该长效肥包括如下质量百分数计的成分：

尿素41％、磷一铵22.5％、氯化钾22％、纳米膨润土15％、石粉补足100％。

该长效肥的生产方法是：

S31.将膨润土进行纳米化处理，得到粒径为50nm膨润土；

S32.按照长效肥的组分含量，将步骤S31中制备的所述纳米膨润土与尿素、磷一铵、氯化钾和石粉进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的长效肥。

对比实施例3

一种复合肥，其氮磷钾含量如同实施例3提供的长效肥，不同之处在于，采用常规的非纳米膨润土替代实施例3中的纳米膨润土。

实施例4

本实施例4提供一种长效肥及其制备方法。该长效肥包括如下质量百分数计的成分：

硝酸铵41％、磷酸二铵22.5％、硫酸钾镁22％、纳米膨润土0.5％、石粉补足100％。

该长效肥的生产方法是：

S41.将膨润土进行纳米化处理，得到粒径为10nm膨润土；

S42.按照长效肥的组分含量，将步骤S41中制备的所述纳米膨润土与硝酸铵、磷酸二铵、硫酸钾镁和石粉进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的长效肥。

实施例5

本实施例5提供一种长效肥及其制备方法。该长效肥包括如下质量百分数计的成分：

硝酸铵磷41％、磷一铵22.5％、硫酸钾22％、纳米膨润土5％、石粉补足100％。

该长效肥的生产方法是：

S51.将膨润土进行纳米化处理，得到粒径为180nm膨润土；

S52.按照长效肥的组分含量，将步骤S51中制备的所述纳米膨润土与硝酸铵磷、磷一铵、硫酸钾和干粉进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的长效肥。

实施例6

本实施例6提供一种长效肥及其制备方法。该长效肥包括如下质量百分数计的成分：

硫酸铵41％、磷酸二铵22.5％、硫酸钾镁22％、纳米膨润土12％、石粉补足100％。

该长效肥的生产方法是：

S61.将膨润土进行纳米化处理，得到粒径为120nm膨润土；

S62.按照长效肥的组分含量，将步骤S61中制备的所述纳米膨润土与硫酸铵、磷酸二铵、硫酸钾镁和白灰进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的长效肥。

肥效测试

将上述实施例1-3提供的长效肥和对比实施例1-3提供的复合肥料进行如下试验：

将上述实施例1-3提供的长效肥和对比实施例1-3提供的复合肥料分别施入土壤中作为基肥，盆栽种植玉米，采用相同的浇水、除草等管理方式。

同时提供上述实施例1-3提供的长效肥和对比实施例1-3提供的复合肥料的空白试验。该空白试验所采用的基肥为：不含常规非纳米膨润和纳米膨润，且氮磷钾含量如同实施例1-3中的氮磷钾含量，且用石粉不足100％。

将上述实施例1-3提供的长效肥和对比实施例1-3提供的复合肥料以及空白试验在不同阶段测量径粗、株高、叶绿素等参数。2个月收获玉米，测定产量，结果见表1。

表1

由表1可知，将本发明实施例提供的长效肥作为基肥使用时能显著提高以玉米代表的农作物的生物产量，如与对比实施例相比，在膨润土含量同样时，本发明实施例含纳米膨润土的长效肥对农作物的生物产量均明显高于对比实施例含常规膨润土的复合肥对农作物的生物产量。而且通过叶绿素值数据可明显得出，采用本发明实施例含纳米膨润土的长效肥能有效提高农作物的品质。由此验证了本发明长效肥能通过所含的纳米膨润土表面积大、表面活性原子多，不饱和的原子具有更大的结合能等特性，增强对氮、磷、钾等大量元素的吸附能力，降低淋失率，有效延长了其肥效并提高肥料的利用率。另外，能补充硅、镁、铁、钙等中微量元素，实现中微量元素与大量元素的增效作用，在增产增效的同时提高农作物品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种长效肥，以总质量为100％计，其包括如下以质量百分数计的成分：

其中，所述纳米增效剂为纳米膨润土。

2.根据权利要求1所述的长效肥，其特征在于：所述纳米膨润土的质量百分含量为10～15％。

3.根据权利要求1所述的长效肥，其特征在于：所述纳米膨润土的粒径为10～180nm。

4.根据权利要求1-3任一所述的长效肥，其特征在于：所述氮元素由尿素、硝酸铵、硝酸铵磷、硫酸铵中任一种或两种以上的复合物提供。

5.根据权利要求1-3任一所述的长效肥，其特征在于：所述磷元素由磷酸一铵、磷酸二铵中任一种或者两种的复合物提供。

6.根据权利要求1-3任一所述的长效肥，其特征在于：所述钾选自硫酸钾、硫酸钾镁和氯化钾中的一种或者多种。

7.根据权利要求1-3任一所述的长效肥，其特征在于：所述辅料选用石粉、白灰、干粉中的至少一种。

8.根据权利要求1-3任一所述的长效肥，其特征在于：所述长效肥是以粉体、粒型形式存在。

9.一种长效肥的制备方法，包括如下步骤：

将膨润土进行纳米化处理，得到纳米膨润土；

按照如权利要求1-8任一所述的长效肥的成分百分含量，将所述纳米膨润土与氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料和辅料进行混料处理。