CN105565969A

CN105565969A - 双包膜缓释微球钙肥及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105565969A
Application number: CN201510917913.4A
Authority: CN
Inventors: 王宗抗; 黄昌庆; 汤敏叶
Original assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2016-05-11

Abstract

本发明提供了一种双包膜缓释微球钙肥，包括下述重量份的原料：钙肥肥芯25-65份；乳化剂15-35份；包膜助剂10-22份；交联剂5-10份。包膜助剂包括壳聚糖溶液0.1-2份；海藻酸盐溶液10-20份。制备方法：将肥芯原料热熔后加入部分乳化剂，混匀形成溶剂A；将壳聚糖降解加入其余乳化剂混匀形成溶剂B；通过转动包膜容器使呈微粒状的溶剂A表面与溶剂B结合形成第一包膜层；再使海藻酸盐溶和交联剂反应形成第二包膜层后干燥即可。本发明可使肥芯中的钙肥养分缓慢释放，提高了作物抗逆性，促进植物组织器官发育和根系发达，膨大作物果实，提高作物产量及品质。本发明还提供了上述双包膜缓释微球钙肥在作物生长中的应用。

Description

双包膜缓释微球钙肥及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种缓释微球钙肥以及该钙肥的制备方法和应用。

背景技术

肥料是人类间接性赖以生存的不可或缺的营养供应体，肥料来源于人类，也作用于人类，而能直接将肥料吸收并成长的是植物。但是植物对肥料的吸收率有限，其吸收与损失并存，一方面损失的肥料造成农田，地下水的污染及资源的浪费，另一方面作物因无法高效吸收肥料而导致产量及品质的下降。从肥料自身出发，延长自身的释放速率，使植物能有效吸收以减少污染和促进生长是肥料技术领域不断追求的目标。

钙在植物中维持膜的结构和功能方面起重要的作用，钙元素在植物中难移动，植物缺钙会引起导致果实的腐烂，症状俗称脐腐病。而钙肥能稳定细胞膜及生物膜结构，保持细胞的完整性，调节渗透作用和具有酶促作用，增强对环境胁迫的抗逆能力，提高作物品质。因此，钙肥的缓慢释放是植物健康的有利因素。有关缓释肥料的发明专利很多，例如：中国专利CN102731199A提供了一种颗粒缓释钙肥及其制备方法，其是通过液体粘接剂和固体粘接剂与单质硫组合形成包膜，将钙肥包裹于包膜内，形成颗粒肥料。中国专利(公开号：CN102951968A)提供的一种含高效钙、铁营养的苹果专用控释肥料及其制备方法和应用，是将缓释钙肥，缓释铁肥、尿素，磷酸二铵，颗粒硫酸钾通过4％回收热塑性树脂包膜尿素、6％回收热塑性树脂包膜后制得。中国专利CN103044135A提供了一种钙、硼高效配合型花生专用控释肥料及其制备方法和应用，其中所述缓释钙肥是以氯化钙、草炭、尿素为核心肥料。经过包膜制得，包膜材料是风化煤，粘结剂是双酚A与三乙烯四胺的组合。

缓释微球是一种新型肥料，也是当今肥料产业的重要研究方向。缓释微球在节约资源、减少农田污染等方面，均具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中的不足，提供了一种双包膜缓释微球钙肥，可提高钙肥的施用效果。

本发明提供的双包膜缓释微球钙肥，包括下述重量份的原料：

钙肥肥芯：25-65份；乳化剂：15-35份；包膜助剂：10-22份；交联剂:5-10份。其中，所述包膜助剂包括壳聚糖溶液0.1-2份；海藻酸盐溶液10-20份。

优选地，所述钙肥肥芯为糖醇钙、硝酸铵钙、柠檬酸钙、EDTA－Ca、磷酸二氢钙中的一种或多种。

进一步地，所述钙肥肥芯是以糖醇钙为主要原料，加入硝酸铵钙或/和柠檬酸钙或/和EDTA－Ca或/和磷酸二氢钙混合而成。

优选地，所述交联剂为钙离子溶液，浓度为2％-5％。

优选地，所述乳化剂为阿拉伯胶、司盘、吐温、石蜡中的一种或多种。

优选地，所述海藻酸盐溶液为海藻酸钠、海藻酸钾或改性海藻酸盐溶液，浓度为2-5％。

本发明还提供了双包膜缓释微球钙肥的制备方法，包括如下步骤：

熔解：将所述钙肥肥芯原料加热，使其熔解，然后加入30％-40％重量份的所述乳化剂，混合均匀后，形成溶剂A；

降解：将所述壳聚糖降解，再加入其余的60-70％重量份的乳化剂，混合均匀后，形成溶剂B；

一次包膜：在转动的包膜设备容器中加入溶剂B，然后用滴管将溶剂A逐一滴入溶剂B上，经冷凝管冷凝后，通过包膜设备容器转动使呈微粒状的溶剂A表面与溶剂B结合，形成具有第一包膜层的微球颗粒；

二次包膜：将所述海藻酸盐溶液喷洒于一次包膜的所述微球颗粒的表面，直到该表面形成均匀的海藻酸盐包膜层，然后喷洒所述交联剂，反应后形成具有第二包膜层的微球颗粒；

包膜层固化：将二次包膜后的微球颗粒干燥即可。

优选地，所述一次包膜步骤中，将所述溶剂A通过挤压方式滴入旋转的所述溶剂B上。

本发明还提供了上述双包膜缓释微球钙肥及采用上述制备方法制备的双包膜缓释微球钙肥在作物生长中的应用。

本发明是以钙肥为核心，通过在易被吸收的钙肥表面包裹一层海藻酸及一层壳聚糖以溶解方式缓慢释放钙肥速率的一种缓释肥料，通过控制养分的释放速率而使之与作物养分吸收基本同步，不仅可以促进植物组织器官发育，促进根系发达，膨大作物果实，而且可延长钙的释放速度，提高钙的吸收率及水的利用率，提高作物产量及品质，改良土壤，减少环境污染，还可以提高作物抗逆性。由此，微球肥料对现代农业的发展有着不可估量的效果。

采用上述制备方法制备的双包膜缓释微球钙肥，是介于固体和液体之间的一类可诱导根系生长的肥料，目前国内农业中未涉及到该方面的研究。这种采用海藻酸及壳聚糖作为双层包膜的微囊结构，利用壳聚糖进行第一次混合，再加入海藻酸盐进行第二次混合，以获得海藻酸钙-壳聚糖肥料，可使肥芯中的钙肥养分缓慢释放，一方面能避免像液体肥料在土壤中的大量流失现象，另一方面能在缺水条件下可弥补固体肥料无法持续供应肥料的缺点，从而有利于提高肥料的利用率和肥料质量的稳定性。

本发明制备的双包膜缓释微球钙肥产品，可应用于各种作物，尤其是应用于经济作物、果树等作物的生长时，可促进植物组织器官发育，促进根系发达，膨大作物果实，可提高经济作物、果树等作物的生长率及品质。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合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。

本发明首先提供了一种双包膜缓释微球钙肥，包括下述重量份的原料：

上述本发明提供的双包膜缓释微球钙肥，是针对作物自身生长及特点，及钙肥对植物产量、品质的影响研发的一种能够为植物持续性提供钙肥的新型肥料，其肥芯所包含的钙元素，可以完全满足植物所需的含钙量要求，其融入壳聚糖和生物源的海藻酸盐，可依借海藻酸盐和壳聚糖所具有的形成凝胶和成膜的能力等作用,有利于使过饱和的肥料溶液形成微囊胶体，施用后可锁住水分、维持土壤的持水量，提高水分利用率，同时可提高钙肥的有效性，避免钙肥被土壤固定，从而长时间、有频率地供给作物,以达到养分缓释、控失的效果，提高了肥料的利用效率，同时，可使最后得到的微球肥粒具有酸碱可逆性,可平衡土壤酸碱度的变化,增强植物根系对肥料吸收能力,从而有利于提高肥料的利用率和肥料质量的稳定性,促进作物生长,提高作物的品质，而且由于上述组分皆无毒、安全，还可以减少对农田的污染。

上述本发明组分中，所述的钙肥肥芯可为糖醇钙、硝酸铵钙、柠檬酸钙、EDTA-Ca、磷酸二氢钙中的一种或多种。

作为本发明的优选，上述钙肥肥芯是以糖醇钙为主要原料，加入硝酸铵钙或/和柠檬酸钙或/和EDTA-Ca或/和磷酸二氢钙混合而成。其中糖醇钙的重量占肥芯重量60％以上。

本发明所选用的钙肥肥芯中：

所述糖醇钙含钙量高，可携带钙离子快速渗透进入叶片或果皮，并且可以直接通过木质部和韧皮部快速运输到需钙的果实部位，及时补充钙元素，矫正作物缺钙症状，有效预防由于钙吸收障碍而引起的生理病害，增加作物抗病性和贮藏时间，提高果实的外观品质、货架期和口感；还可增强作物抗逆性能，无污染和药害。

所述硝酸铵钙中含由大量的硝态氮，可被作物直接吸收利用，而钙是作物生长发育必需的营养元素之一，在作物的成长过程中起着重要的作用。由于我国每年因氮的流失造成的环境污染也相当严重，因此，提高化肥的利用率和保护环境已成为我国农业发展至关重要的问题。硝酸铵钙中所含的硝态氮无需土壤转化即能被作物直接吸收，氮的挥发损失小，作基肥和追肥其肥效快，可以对作物进行快速补氮。硝酸铵钙还可以改良土壤,增加团粒结构使土壤不结块，是一种含有氮和速效钙的新型高效复合肥料。

所述柠檬酸钙的钙含量高于20％，在有机钙盐系列中是“钙含量”较高的钙盐，其具有高溶解性和吸收利用性，能显著提高果实中的钙含量。

所述磷酸二氢钙在酸性、微酸性或中性土壤中皆可使用，适用于各种农作物。

所述的EDTA-Ca钙含量高，保证了它在使用上的效果，且具有较强的渗透性，容易被植物吸收。

上述各原料中，所述糖醇钙采用配制的高浓度液体肥，以它为核心后再辅佐其他含钙化合物，构成肥芯，可保证作物生长发育必需的钙元素，提高作物品质，且具有广谱性。

本发明上述组分中，采用壳聚糖和海藻酸盐作为包膜助剂，有利于形成对钙肥肥芯的包覆和微球的构成。其中，所述的海藻酸盐作为微囊囊材，或作为包衣及成膜的材料，可选用海藻酸钠或海藻酸钾，其中海藻酸钠和海藻酸钾是一种天然多糖，具有稳定性、溶解性、粘性和安全性。海藻酸钠提取物具有较佳的浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力，有利于使过饱和的肥料溶液形成胶体，可避免中微量元素被土壤固定，以达到养分缓释、控失的效果，故而可在作物任何生长期提供所需要的养分，减少施肥的次数，降低微量元素养分的流失，以促进作物生长。另外，海藻酸钠为羧酸钠盐(含-COONa)能溶于水，而具有阴荷性的羧酸根离子(COO-)能与土壤有害的铅、汞等重金属元素结合，可减弱土壤中上述有害金属对作物的危害，提高作物品质。所述的壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力，不仅是较佳的增稠剂、包膜剂，而且是天然的植物营养促长剂--叶面肥的原料，由壳聚糖复配而成的叶面肥，既能给植物杀虫，抗病，起到肥料的作用，又能分解土壤中动植物残体及微量金属元素，从而转化为植物的营养素，增强植物免疫力，促进植物的健康。

本发明上述组分中，所述钙离子溶液采用氯化钙溶液，浓度为2％-5％。氯化钙是一种较好螯合剂、固化剂，一方面既有利于各化合物的兼容及包膜的形成，另一方面加入氯化钙的同时能增加溶液中可利用钙的含量，可作为钙质的强化剂。

本发明上述组分中，所述乳化剂为阿拉伯胶、司盘、吐温、石蜡中的一种或多种。选用上述乳化剂能够改善溶液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系或乳浊液的物质。乳化剂是表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，改善产品的稳定性。

本发明提供了上述双包膜缓释微球钙肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)熔解：将上述组成钙肥肥芯的原料加热，使其熔解，然后先加入组分中30％-40％重量份的乳化剂，混合均匀后，形成溶剂A。该步骤可促进和加快肥芯原料的溶解度，同时佐以乳化剂有利于提高溶液中各成分的分散性能，使溶液形成均匀稳定的分散体系或乳浊液的物。

(2)降解：将所述壳聚糖降解，再加入其余的60-70％重量份的乳化剂，混合均匀后，形成溶剂B。这样，有利于肥芯各组分之间的相容，后续再采用乳化剂可进一步有利于溶液体系的分散，且采用壳聚糖作为包膜助剂控释效果较好。

(3)一次包膜：在转动的包膜设备容器中加入溶剂B，然后用滴管将溶剂A通过挤压方式逐一滴入溶剂B上，经冷凝管冷凝后，通过包膜设备容器转动使呈微粒状的溶剂A表面与溶剂B结合形成粘结层，随着容器的不断转动，溶剂B完全包覆于溶剂A表面，形成具有第一包膜层的微球颗粒。该步骤中，溶剂A通过滴管时会产生冷凝作用，滴落后会形成微粒状。由于壳聚糖具有一定的粘合作用，这样乳化冷凝的肥芯(溶剂A)液滴与转动中乳化的壳聚糖溶液(溶剂B)，便在不断的滚动中相互结合，最终在肥芯微粒外表面形成第一包膜层。

(4)二次包膜：将所述海藻酸盐溶液喷洒于一次包膜的所述微球颗粒的表面，直到形成均匀的海藻酸盐包膜层，然后喷洒钙离子溶液(交联剂)，与海藻酸反应生成海藻酸钙，包覆于一次包膜的微球颗粒的表面，构成具有第二包膜层的微球颗粒。如此，便完成了对钙肥微球颗粒的两次包覆，形成包膜结构更为致密包覆层，可达到肥料的长时间释放要求。

(5)包膜层固化：将二次包膜后的微球肥粒干燥即制成了具有双包膜的缓释微球钙肥产品。

采用上述制备方法制备的双包膜缓释微球钙肥，是介于固体和液体之间的一类可诱导根系生长的肥料，最终制得的微球粒径为1-2mm。本发明这种双包膜的微囊结构，通过依借壳聚糖的结合力，可有效保证与钙肥肥芯的粘合，便于钙肥颗粒状的形成，同时可对钙肥肥芯形成包覆，而进一步采用海藻酸盐包膜层，可使外层的海藻酸钙膜对土壤中的水分具有更强的吸附力，使肥芯中的钙肥养分更能合理的释放，供给作物所需养分。另外，水分可透过海藻酸膜进入内层膜缓慢的溶解，一方面能避免像液体肥料在土壤中的大量流失现象，另一方面能在缺水条件下可弥补固体肥料无法持续供应肥料的缺点，从而能在最佳时期释放钙肥，有利于提高肥料的利用率和肥料质量的稳定性。

本发明双包膜缓释微球钙肥产品，可应用于各种作物，尤其可应用于我国华南地区土壤中含钙的基性原生矿物风化作用及淋溶作用强烈，钙大量淋失的地区。施入土壤后既可以供给植物钙，并有调节土壤酸度的作用，从而减轻或消除酸性土壤中大量铁、铝、锰等离子对土壤性质和植物生理的危害。同时由于其采用的双层包膜微囊结构，施用后可缓慢释放养分，降低肥料中钙元素的流失，提高钙肥施用的有效性和持久性，应用于经济作物、果树及园林等作物的生长时，可提高经济作物、果树及园林等作物的生长率及品质。

下面结合实施例对本发明做进一步详述。

实施例1：

一、原料组分：

二、制备方法：

熔解：先将上述重量份的糖醇钙、硝酸铵钙、柠檬酸钙加热熔解，加入上述重量份的石蜡，形成溶剂A；

降解：将上述重量份的农业级的壳聚糖溶液(浓度3％)用微波降解的物理方法，与上述重量份的吐温混合均匀，形成溶剂B；

一次包膜：在转动的包膜设备容器中加入溶剂B，然后用滴管将溶剂A通过挤压方式逐一滴入溶剂B上，经冷凝管冷凝后，这时包膜设备容器转动可使呈微粒状的溶剂A表面由于与溶剂B的结合而形成粘结层。随着容器的不断转动，溶剂B完全包覆于溶剂A表面，形成具有第一包膜层的微球颗粒；

二次包膜：将上述重量份的海藻酸钠溶液(浓度3％)喷洒于一次包膜的微球颗粒表面，直至完全包覆微球颗粒，形成均匀的海藻酸钠包膜层，然后喷洒氯化钙溶液(浓度2％)的溶液，反应后形成具有第二包膜层的微球颗粒；

包膜层固化：将二次包膜后的微球颗粒，取出之后烘干，从而制得双包膜缓释钙肥产品。

实施例2：

一、原料组分：

二、制备方法：

熔解：先将上述重量份的糖醇钙、硝酸铵钙、磷酸二氢钙加热熔解，加入上述重量份的石蜡，形成溶剂A；

降解：将上述重量份的农业级的壳聚糖溶液(浓度2％)用微波降解的物理方法，与上述重量份的司盘混合均匀，形成溶剂B；

二次包膜：将上述重量份的海藻酸钾溶液(浓度2％)喷洒于一次包膜的微球颗粒表面，直至完全包覆微球颗粒，形成均匀的海藻酸钾包膜层，然后喷洒氯化钙溶液((浓度2.5％)的溶液，反应后形成具有第二包膜层的微球颗粒；

包膜层固化：将二次包膜后的钙肥微球颗粒，取出之后烘干，从而制得双包膜缓释钙肥产品。

实施例3：

一、原料组分：

二、制备方法：

熔解：先将上述重量份的糖醇钙、柠檬酸钙、磷酸二氢钙、EDTA-Ca加热熔解，加入上述重量份的石蜡，形成溶剂A；

降解：将上述重量份的农业级的壳聚糖溶液用微波降解的物理方法，与上述重量份的阿拉伯胶混合均匀，形成溶剂B；

二次包膜：将上述重量份的海藻酸钠溶液(浓度2％)喷洒于一次包膜的微球颗粒表面，直至完全包覆微球颗粒，形成均匀的海藻酸钾包膜层，然后喷洒氯化钙溶液(浓度3％)的溶液，反应后形成具有第二包膜层的微球颗粒；

包膜层固化：将二次包膜后的钙盐颗粒，取出之后烘干，从而得到包膜肥料产品。

实施例4

一、原料组分：

二、制备方法：

熔解：先将上述重量份的糖醇钙、柠檬酸钙、硝酸铵钙、磷酸二氢钙加热熔解，加入上述重量份的石蜡，形成溶剂A；

降解：将上述重量份的食品级的壳聚糖溶液(浓度4％)用微波降解的物理方法，与上述重量份的阿拉伯胶混合均匀，形成溶剂B；

二次包膜：将上述重量份的海藻酸钾溶液(浓度4％)喷洒于一次包膜的农用石灰颗粒表面，直至完全包覆微球颗粒，形成均匀的海藻酸钾包膜层，然后喷洒氯化钙溶液(浓度3％)的溶液，反应后形成具有第二包膜层的微球颗粒；

综上所述，本发明上述实施例所示仅为本发明较佳实施例之部分，并不能以此局限本发明，在不脱离本发明精髓的条件下，本领域技术人员所作的任何修改、等同替换和改进等，都属本发明的保护范围。

Claims

1.一种双包膜缓释微球钙肥，其特征在于，包括下述重量份的原料：

其中，所述包膜助剂包括壳聚糖溶液0.1-2份；海藻酸盐溶液10-20份。

2.如权利要求1所述的双包膜缓释微球钙肥，其特征在于，所述钙肥肥芯为糖醇钙、硝酸铵钙、柠檬酸钙、EDTA－Ca、磷酸二氢钙中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的双包膜缓释微球钙肥，其特征在于，所述钙肥肥芯是以糖醇钙为主要原料，加入硝酸铵钙或/和柠檬酸钙或/和EDTA－Ca或/和磷酸二氢钙混合而成。

4.如权利要求1-3任一项所述的双包膜缓释微球钙肥，其特征在于，所述交联剂为钙离子溶液，浓度为2％-5％。

5.如权利要求1-3任一项所述的双包膜缓释微球钙肥，其特征在于，所述乳化剂为阿拉伯胶、司盘、吐温、石蜡中的一种或多种。

6.如权利要求1-3任一项所述的双包膜缓释微球钙肥，其特征在于，所述海藻酸盐溶液为海藻酸钠、海藻酸钾或改性海藻酸盐溶液，浓度为2-5％。

7.如权利要求1-6任一项所述的双包膜缓释微球钙肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

包膜层固化：将二次包膜后的微球颗粒干燥即可。

8.如权利要求7所述的双包膜缓释微球钙肥的制备方法，其特征在于，所述一次包膜步骤中，将所述溶剂A通过挤压方式滴入旋转的所述溶剂B上。

9.权利要求1-6任一项所述的双包膜缓释微球钙肥及权利要求7或8所述的制备方法制备的双包膜缓释微球钙肥在作物生长中的应用。