CN105967893A - 一种肥料缓释包衣药剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种肥料缓释包衣药剂，该药剂在传统的壳聚糖包衣药剂的基础上添加了特定工艺生产的贝壳粉，使制成的肥料可以在盐碱地条件下发挥更好的缓释效果；该包衣药剂适合和氨氧化菌和亚硝酸氧化菌共同使用。

Description

一种肥料缓释包衣药剂

技术领域

本发明涉及农用肥料技术领域，特别地，涉及一种肥料缓释包衣药剂。

背景技术

肥料是作物的“粮食”，在保障我国粮食安全中发挥着不可替代的支撑作用。我国肥料利用率低，研究表明，氮肥的当季利用率仅为30％-35％，磷肥为10％-20％，钾肥为30％-50％。

肥料利用率低的连带效应是对环境的不良影响。流失的氮成为地表水的富营养化、地下水的硝酸盐富集，以及大气N2O的重要来源之一。如何高效使用肥料以保障粮食安全，协调肥料的农学效应、社会效益和环境效益，是一项紧迫而艰巨的任务。

壳聚糖是一种可生物降解的天然高分子，由甲壳素脱乙酰基后生成。甲壳素在自然界的有机物中的数量仅次于纤维素，估计每年生成的甲壳高达百亿吨，其中虾壳中甲壳素含量为20％-50％，蟹壳中约为17.1％-18.2％。在山东，海洋资源丰富，据统计，全省每年废弃的虾、蟹甲壳就达10多万吨，如不及时妥善处理，不仅会对环境产生污染，而且也会造成甲壳资源的极大浪费。壳聚糖可利用这些甲壳废弃物，经过提炼加工制造而成，产品变废为宝，市场开发潜力巨大。壳聚糖具有独特的理化性质及生理功能，在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。

国内外缓/控释肥料主要产品类型包括树脂包衣控释肥料、硫包衣控释肥料、合成型微溶态脲醛类缓释肥料和添加生化抑制剂的稳定性肥料等。影响缓/控释肥料发展的最主要问题是价格问题，由于售价高，主要用于花 卉、蔬菜、草坪、苗圃等特种作物，很难在大田作物上大面积推广应用。此外，肥料利用率还有待提高。如何开发出来源广泛、价格低廉、利用率高、环境友好的包膜材料，研制一种肥料养分释放特征与作物吸收规律基本相吻合的缓释肥料成为当前肥料企业的重心。现有的缓释肥包衣药剂有机无机包衣，即含有硫酸锌/硫酸锰/硼酸/铜/钼/铁/钙/镁。

中国发明专利CN101229985公开了一种壳聚糖包膜控释肥料及其制备方法，该专利由普通化学肥料为核心，外加壳聚糖包衣层组成，将普通化学肥料搅拌均匀，再进行造粒、烘干，然后均匀喷洒壳聚糖包衣层，打孔，包装。该肥料用料廉价易得，能在一定程度上延长化肥肥效和提高肥料利用率，从而减少肥料用量，减少肥料流失。缓/控释肥料的出现，提高了肥料利用率，有利于减少环境污染，保证粮食安全，也满足了农民的实际需求。

中国发明专利CN103626598A公开了一种功能型壳聚糖生物缓释肥，该肥料以壳聚糖、聚乙烯醇、丁醛、淀粉等为原料，通过共混、交联反应制备了可生物降解的壳聚糖包膜材料；通过调整包膜材料配方及工艺调整膜组成与结构，有效调控肥料养分释放。

但是以上专利中公开的壳聚糖生物缓释肥都是针对的常规条件下农作物，而盐碱地条件下，这些缓释肥的效果都大打折扣，故有必要研发一种适用于盐碱地的肥料缓释方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于盐碱地的肥料缓释包衣药剂，以解决技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种肥料缓释包衣药剂。

一种肥料缓释包衣药剂，以重量百分比计，包括以下主要成分：

壳聚糖 2-5％

贝壳粉 5-12％

聚乙烯醇 8-15％

丁醛 1-5％

工业淀粉 15-25％

己二酸二正己酯 1-3％

去离子水 余量。

一种肥料缓释包衣药剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将贝壳用0.1-0.2％的盐酸浸泡清洗1-1.5h，洗去贝壳表面的有机和无机杂质，用去离子水洗净后放入烘箱干燥；

B、将贝壳在马弗炉中迅速加热至680-700℃，在6-8h内缓慢加热至820-830℃，将煅烧产物研磨，过120目筛，得到贝壳粉；

C、在反应釜中，按包膜材料组分加入工业淀粉、去离子水，在搅拌下升温到70℃-80℃，糊化搅拌25-30min，再加入聚乙烯醇、壳聚糖、贝壳粉、丁醛、己二酸二正己酯，在搅拌下升温到90℃-95℃，恒温反应时间75-90min，即成肥料缓释包衣药剂。

优选的，所述的肥料缓释包衣药剂和氨氧化菌和亚硝酸氧化菌共同使用。

氨氧化菌和亚硝酸氧化菌这两类菌能分别从氧化过程中获得生长所需要的能量，但其能量利用率不高，故生长较缓慢，其平均代时(即细菌繁殖 一代所需要的时间)在10小时以上。硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。这两类菌通常生活在一起，避免了亚硝酸盐在土壤中的积累，有利于机体正常生长。土壤中的氨或铵盐必需在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，从而增加植物可利用的氮素营养。时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。土壤中的亚硝酸转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。在硝化细菌的作用下，土壤中往往出现较多的酸性物质。

贝壳粉是将天然贝壳通过高温煅烧、粉碎后制成。其组成成分为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙等钙化物，本身为多孔状，具有吸附、分解(甲醛、苯、氨气)等的作用及调节空气湿度等功能，贝壳粉一般用于内墙涂料，改善室内空气条件。

经研究，贝壳本身是不规则的层状结构，煅烧温度从室温升高至700℃，才开始出现孔状结构，并且其孔径随着温度的升高而增大。而继续升高温度至850℃左右，煅烧的贝壳粉表面出现微米级的大孔，这是由于贝壳粉经过高温煅烧，其中的有机物全部分解，碳酸钙彻底分解成氧化钙，并释放出大量二氧化碳所致。

本发明中将贝壳在马弗炉中迅速加热至700℃，贝壳开始出现微孔状结构，孔较小，在6-8h内缓慢加热至830℃，可以将孔遍布贝壳表面及内部，并扩大孔径。将温度控制在830℃以下是为了让贝壳中的有机物完全分解，同时温度不会让碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳。若温度继续升高，碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，制成的贝壳粉就会失去缓释功能。

本发明中通过特定方法制备的贝壳粉具有微孔穴吸附结构。一方面可以作为微生物发酵吸附载体生产各种植物所需养分；另一发面，贝壳粉的主要成分是碳酸钙，而碳酸钙在盐碱地的碱性土壤中或者中性土壤中非常稳定，只有在酸性条件下会被分解，其中的植物养分才会被释放。

故优选的条件下，本发明的包衣药剂与氨氧化菌和亚硝酸氧化菌等发酵生产酸性物质的菌群共同使用。

本发明具有以下有益效果：本发明的肥料缓释包衣药剂，在传统的壳聚糖包衣药剂的基础上添加了特定工艺生产的贝壳粉，使制成的肥料可以在盐碱地条件下发挥更好的缓释效果；该包衣药剂适合和氨氧化菌和亚硝酸氧化菌共同使用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

一种肥料缓释包衣药剂，以重量百分比计，包括以下主要成分：

壳聚糖 3％

贝壳粉 8％

聚乙烯醇 10％

丁醛 3％

工业淀粉 20％

己二酸二正己酯 2％

去离子水 余量。

一种肥料缓释包衣药剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将贝壳用0.15％的盐酸浸泡清洗1h，洗去贝壳表面的有机和无机杂质，用去离子水洗净后放入烘箱干燥；

B、将贝壳在马弗炉中迅速加热至700℃，在7h内缓慢加热至830℃，将煅烧产物研磨，过120目筛，得到贝壳粉；

C、在反应釜中，按包膜材料组分加入工业淀粉、去离子水，在搅拌下升温到75℃，糊化搅拌25min，再加入聚乙烯醇、壳聚糖、贝壳粉、丁醛、己二酸二正己酯，在搅拌下升温到92℃，恒温反应时间80min，即成肥料缓释包衣药剂。

各个具体实施例的包衣药剂的组分重量百分比请见下表：

	壳聚糖	贝壳粉	聚乙烯醇	丁醛	工业淀粉	己二酸二正己酯	去离子水
								实施例1	3	8	10	3	20	2	余量
实施例2	4	10	15	4	18	1	余量
								实施例3	2	5	12	5	15	1.5	余量
实施例4	3	7	8	2	22	2.5	余量
								实施例5	4	12	12	1	25	3	余量

将上述实施例中的包衣药剂制成壳聚糖包膜尿素并加入氨氧化菌和亚硝酸氧化菌，进行肥效试验，并与中国发明专利CN 101229985中实施例1制备的壳聚糖包膜尿素进行对比，得出如下数据：玉米田间肥效试验：

试验土地的基本理化性质：pH为7.6，含盐量为0.6g/kg，有机质为5.8g/kg。

肥料均于玉米播种前作为基肥依次施入，不喷洒农药，不再追施肥；玉米品种为苏玉20。

表一为具体的施肥处理对玉米应用效果表:

	当年产量kg	第二年产量kg	第三年产量kg
				实施例1	380	430	510
实施例2	375	425	510
				实施例3	370	420	515
实施例4	375	430	510
				实施例5	370	425	505
对比例	250	320	380

表二为实施例1-5的土壤含盐量及pH值变化情况：

由测试数据可以知道，在盐碱地的种植条件下，使用本发明的包衣药剂制备的缓释肥料的施肥效果和盐碱地改良效果要大大好于对比例的缓释肥料。

以下用对比实施例来对本发明中包衣药剂的主要影响因素进行分析：

对比实施例1

将实施例1中的氨氧化菌和亚硝酸氧化菌去除，其余条件不变，制备的壳聚糖包膜尿素的应用效果如下：

土壤含盐量及pH值变化情况如下：

由对比实施例1可以知道，不加入氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的条件下，本发明的包衣药剂制备的肥料的应用效果略好于对比例，但差别不大。

对比实施例2

将对比例的肥料中加入氨氧化菌和亚硝酸氧化菌，其余条件不变，制备的壳聚糖包膜尿素的应用效果如下：

	当年产量kg	第二年产量kg	第三年产量kg
				实施例1	380	430	510
对比实施例2	280	390	595
				对比例	250	320	380

土壤含盐量及pH值变化情况如下：

由对比实施例2可以知道，将对比例中加入氨氧化菌和亚硝酸氧化菌，肥料对盐碱地的改良效果明显增强，与本发明的肥料差别不大；但是将对 比例中加入氨氧化菌和亚硝酸氧化菌，农作物的产量仍与本发明的肥料有较大差距，且这种差距随着盐碱地的改良，会不断缩小。

综合实施例1-5、对比例和对比实施例1-2，可以知道，在盐碱地上，使用本发明的包衣药剂制备的缓释肥料和氨氧化菌和亚硝酸氧化菌共用后的效果要比传统的缓释肥料的应用效果好很多。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种肥料缓释包衣药剂，其特征在于，以重量百分比计，包括以下主要成分：

壳聚糖 2-5％

贝壳粉 5-12％

聚乙烯醇 8-15％

丁醛 1-5％

工业淀粉 15-25％

己二酸二正己酯 1-3％

去离子水 余量。

2.根据权利要求1所述的一种肥料缓释包衣药剂，其特征在于，以重量百分比计，包括以下主要成分：

壳聚糖 3％

贝壳粉 8％

聚乙烯醇 10％

丁醛 3％

工业淀粉 20％

己二酸二正己酯 2％

去离子水 余量。

3.一种肥料缓释包衣药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将贝壳用0.1-0.2％的盐酸浸泡清洗1-1.5h，洗去贝壳表面的有机和无机杂质，用去离子水洗净后放入烘箱干燥；

B、将贝壳在马弗炉中迅速加热至680-700℃，在6-8h内缓慢加热至820-830℃，将煅烧产物研磨，过120目筛，得到贝壳粉；

C、在反应釜中，按包膜材料组分加入工业淀粉、去离子水，在搅拌下升温到70℃-80℃，糊化搅拌25-30min，再加入聚乙烯醇、壳聚糖、贝壳粉、丁醛、己二酸二正己酯，在搅拌下升温到90℃-95℃，恒温反应时间75-90min，即成肥料缓释包衣药剂。

4.根据权利要求1所述的一种肥料缓释包衣药剂，其特征在于，所述的包衣药剂制成的缓释肥料与氨氧化菌和亚硝酸氧化菌共同使用。

5.根据权利要求4所述的一种肥料缓释包衣药剂，其特征在于，所述的包衣药剂制成的缓释肥料应用于盐碱地。