CN106747948A - 一种苗木增氧肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业种植领域，公开了一种苗木增氧肥料及其制备方法。肥料包括速释层、缓释层和包膜层。速释层由：氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙、粘合剂组成。缓释层由：氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、环糊精、粘合剂组成。包膜层为醇溶性高分子树脂。本发明的苗木增氧肥料适用于苗木栽培，具有缓释效果，能够持续、稳定地释放养分和氧，促进苗木的生长。本发明苗木增氧肥料的制备方法简单、合理，制备的苗木增氧肥料品质稳定，适于大规模生产。

Description

一种苗木增氧肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业种植领域，特别是涉及一种苗木增氧肥料及其制备方法。

背景技术

苗木是具有根系和苗干的树苗。苗木一般都是处于快速生长阶段，尤其是根部的生长特别快。快速的生长需要根部吸收大量的养分，而吸收养分需要根部进行大量呼吸作用来提供能量。因此为了增强苗木根部的呼吸作用，需要经常松土，保持土壤蓬松，增加含氧量。但是人工松土费时费力，不够便捷。为此人们在肥料中添加了能够释放氧的增氧剂。如申请号为CN201310201781.6的中国发明专利公开了一种缓释肥料，其特征在于：所述肥料由有效量的过氧化脲—β-环糊精包合物、过氧化脲(Perurea：CO(NH₂)₂·H₂O₂)及β-环糊精组成；所述过氧化脲—β-环糊精包合物是以过氧化脲为内核、β-环糊精为外层。该发明缓释肥含氧活性量高、可达17％～20％，且本发明产品施用后放氧持续、温和、稳定、可控制，100g(过氧化脲的净含量)可持续300h。

由上可知，其以增氧剂为内核，以β-环糊精为外层。虽然在一定程度上延长了缓释持续时间，但是在初期的释放速率仍旧较高，导致增氧时效缩短；并且在后期随着增氧剂含量的降低，其释放动力严重不足，导致后续增氧效果不明显。同时，该肥料只具有增氧作用，并未包含其他养分，不能对其他养分起到缓释效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苗木增氧肥料。本发明的苗木增氧肥料适用于苗木栽培，具有缓释效果，能够持续、稳定地释放养分和氧，长期促进苗木的生长。

本发明的另一目的在于提供一种苗木增氧肥料的制备方法。本发明苗木增氧肥料的制备方法简单、合理，制备的苗木增氧肥料品质稳定，适于大规模生产。

本发明的具体技术方案为：一种苗木增氧肥料，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成：氮肥23-27wt％、磷肥8-12wt％、钾肥11-14wt％、微量元素肥0.01-0.03wt％、化学增氧剂2-3wt％、复合凝胶载体40-46wt％、改性氧化钙4-6wt％、粘合剂余量。

所述缓释层由以下物质组成：氮肥23-27wt％、磷肥8-12wt％、钾肥11-14wt％、微量元素肥0.01-0.03wt％、化学增氧剂2-3wt％、环糊精43-53wt％、粘合剂余量。

所述包膜层为醇溶性高分子树脂。

本发明的肥料中的主要肥效成分为氮肥、磷肥、钾肥和微量元素肥，针对于处于快速生长期的苗木其根、茎部生长特别快速，更加科学地调节了N、P、K的配比，由于磷可以促进细胞分裂，加速作物根系生长，因此适当提高了P的含量。微量元素肥能够补充N、P、K以外的微量元素。本发明的肥料中还含有增氧剂，能够持续稳定地释放氧，加速根部呼吸作用，进一步促进根部生长。

另一方面，目前市场上具有缓释功能的肥料种类繁多，一般是在肥料颗粒表面具有一包膜层，从而具有缓释效果。但是，大多数的缓释肥料缓释效果不够理想，特别是在土壤中吸水后容易造成前期突释，肥料成分被迅速溶解释放，导致肥效持久性严重下降。而位于颗粒肥料核芯部分的肥料成分，却由于水分渗透进入肥料核芯的速度较慢，以及肥料成分需要渗透穿过肥料外层的部分，肥料成分释放动力不足，导致后期的肥效大不如前期。

本发明的肥料具有三层结构。其中，包膜层为醇溶性高分子树脂，醇溶性高分子树脂能够对土壤中的水分进入肥料内部以及肥料内部物质渗透至土壤中进行一定程度的阻隔，起到缓释作用，缓释层的载体为环糊精。环糊精内部具有疏水空腔，能够对水分的渗透起到一定的延缓作用。包膜层以及环糊精的配合，施肥后，水分渗透进入肥料内部，肥料吸水膨胀并缓慢溶解扩散到包膜层外，连续不断地释放养分、增氧剂，从而减少养分、增氧剂的流失，起到缓释作用。由于两者的配合，使得养分和增氧剂在前期遇水后不会迅速被释放，缓释速率更为稳定，缓释持久性更强。速释层的载体为复合凝胶载体，并且复合凝胶载体还负载有改性氧化钙。改性氧化钙遇水后会发生放热反应，这些热量会加速养分、增氧剂在水中的溶解，从而为养分、增氧剂的释放提供动力，克服后期养分、增氧剂释放效果较差的缺陷。

优选地，所述醇溶性高分子树脂为醇溶性聚氨酯或醇溶性聚丙烯酸酯。醇溶性聚氨酯或醇溶性聚丙烯酸酯具有较好的成膜性，并且由于其可溶于醇溶液中，大幅减小了在制备过程中水的用量，能够防止无机肥，增氧剂在制备过程中的大量流失。

优选地，所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:2-4:0.3-0.5。

优选地，所述氮肥选自硝酸铵、硫硝酸铵、碳酸氢铵、尿素、硫酸铵、氯化铵中的至少一种；所述磷肥选自磷酸钙、过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种；所述钾肥选自氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的至少一种；所述微量元素肥选自硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、硝酸铁、硼酸和硅酸钙中的至少一种。

优选地，所述化学增氧剂为过氧化钙、过氧化脲和过碳酸钠中的至少一种。

优选地，所述粘合剂为聚维酮。一般的粘合剂是溶于水使用。由于本发明在制备过程中无机肥、增氧剂不宜遇水，而聚维酮溶于乙醇，因此作为粘合剂是较为合适的选择。

优选地，所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50-100倍质量的水中，在95-105℃下加热20-30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3-5wt％的焦磷酸钠溶液中，在50-60℃下浸泡0.5-1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为45-55wt％，向粘稠状液体中添加其0.5-1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在40-50℃下保温，添加液体总质量1-3％的碳酸氢钠，搅拌反应10-20min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。

本发明的复合凝胶载体，可采用上述方法制得，主要是以海藻提取物和聚乙烯醇为主要载体。海藻提取液呈粘稠状，与聚乙烯醇混合后，添加碳酸氢钠，碳酸氢钠正好与海藻提取液中的酸性物质发生反应，生成二氧化碳气体，气体在凝胶液中制得大量的毛细孔道，不仅能够提高载体的负载量，并且为无机肥、增氧剂溶解后释放到土壤中提供了快速通道，减小了渗透的阻力。并且复合凝胶载体具有很强的吸湿性，在后期能够加速无机肥、增氧剂的溶解速率，进一步克服后期养分、增氧剂释放效果较差的缺陷。

优选地，所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

优选地，所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1-0.2添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4-8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至140-160℃，搅拌反应2-3h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。

在改性氧化钙的制备过程中，以氢氧化钾和氧化钙作为共同的催化剂，使环氧乙烷在氧化钙表面进行聚合，生成聚环氧乙烷层，该聚环氧乙烷层的作用是：由于氧化钙遇水反应较为剧烈，可能会导致温度过高而造成安全隐患。当聚环氧乙烷包覆在氧化钙表面后，由于聚环氧乙烷具有较好的吸水性，水分需要先经过其吸收后才能缓慢渗透到氧化钙表面，起到了缓冲作用。

一种苗木增氧肥料的制备方法，步骤为：

步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。

步骤2：将环糊精与其0.4-0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。

步骤3：用乙醇溶解醇溶性高分子树脂，将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得苗木增氧肥料。

本发明制备方法在制备过程中尽量避免了无机肥、增氧剂与水的接触，降低了有效成分的流失率，制得的肥料品质高、稳定。

本发明的有益效果是：本发明的苗木增氧肥料适用于苗木栽培，具有缓释效果，能够持续、稳定地释放养分和氧，长期促进苗木的生长。本发明苗木增氧肥料的制备方法简单、合理，制备的苗木增氧肥料品质稳定，适于大规模生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种苗木增氧肥料，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成：氮肥25wt％、磷肥10wt％、钾肥12.5wt％、微量元素肥0.02wt％、过氧化钙2.5wt％、复合凝胶载体43wt％、改性氧化钙5wt％、聚维酮余量。

所述缓释层由以下物质组成：氮肥25wt％、磷肥10wt％、钾肥12.5wt％、微量元素肥0.02wt％、过氧化钙2.5wt％、α-环糊精48wt％、聚维酮余量。

所述氮肥选自硝酸铵、碳酸氢铵、尿素；所述磷肥为磷酸钙、磷酸二铵；所述钾肥为氯化钾、硫酸钾；所述微量元素肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硝酸铁、硼酸和硅酸钙。

所述包膜层为醇溶性聚氨酯。

所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3:0.4。

实施例2

一种苗木增氧肥料，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成：氮肥23wt％、磷肥8wt％、钾肥11wt％、微量元素肥0.01wt％、过氧化脲3wt％、复合凝胶载体46wt％、改性氧化钙6wt％、聚维酮余量。

所述缓释层由以下物质组成：氮肥23wt％、磷肥8wt％、钾肥11wt％、微量元素肥0.01wt％、过氧化脲3wt％、β-环糊精53wt％、聚维酮余量。

所述氮肥为硫硝酸铵、碳酸氢铵、尿素、氯化铵；所述磷肥为过磷酸钙、磷酸二铵；所述钾肥为硫酸钾、硝酸钾；所述微量元素肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁。

所述包膜层为醇溶性聚丙烯酸酯。

所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:2:0.3。

实施例3

一种苗木增氧肥料，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成：氮肥27wt％、磷肥12wt％、钾肥14wt％、微量元素肥0.03wt％、过碳酸钠2wt％、复合凝胶载体40wt％、改性氧化钙4wt％、聚维酮余量。

所述缓释层由以下物质组成：氮肥27wt％、磷肥12wt％、钾肥14wt％、微量元素肥0.03wt％、过碳酸钠2wt％、γ-环糊精43wt％、聚维酮余量。

所述氮肥为碳酸氢铵、尿素、硫酸铵、氯化铵；所述磷肥为磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵；所述钾肥为氯化钾、硝酸钾；所述微量元素肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、硝酸铁、硼酸和硅酸钙。

所述包膜层为醇溶性聚氨酯。

所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:4:0.5。

实施例4

实施例1的苗木增氧肥料的制备方法为：

材料预制备：

所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入75倍质量的水中，在100℃下加热25min；过滤后将海藻转移至其10倍质量的浓度为4wt％的焦磷酸钠溶液中，在55℃下浸泡1h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为50wt％，向粘稠状液体中添加其0.75倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在45℃下保温，添加液体总质量2％的碳酸氢钠，搅拌反应15min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。

所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.15添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙6wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至150℃，搅拌反应2.5h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。

步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。

步骤2：将环糊精与其0.6倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。

步骤3：用乙醇溶解醇溶性高分子树脂，将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得苗木增氧肥料。

实施例5

实施例2的苗木增氧肥料的制备方法为：

材料预制备：

所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50倍质量的水中，在95℃下加热30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3wt％的焦磷酸钠溶液中，在50℃下浸泡1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为45wt％，向粘稠状液体中添加其0.5倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在40℃下保温，添加液体总质量1％的碳酸氢钠，搅拌反应10min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。

所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至1400℃，搅拌反应3h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。

步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。

步骤2：将环糊精与其0.4倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。

步骤3：用乙醇溶解醇溶性高分子树脂，将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得苗木增氧肥料。

实施例6

实施例3的苗木增氧肥料的制备方法为：

材料预制备：

所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入100倍质量的水中，在105℃下加热20min；过滤后将海藻转移至其15倍质量的浓度为5wt％的焦磷酸钠溶液中，在60℃下浸泡0.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为55wt％，向粘稠状液体中添加其1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在50℃下保温，添加液体总质量3％的碳酸氢钠，搅拌反应20min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。

所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.2添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至160℃，搅拌反应2h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。

步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。

步骤2：将环糊精与其0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。

步骤3：用乙醇溶解醇溶性高分子树脂，将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得苗木增氧肥料。

经过试验，本发明制得的苗木增氧肥料的缓释时效理论上可长达20-30天。

本发明中所用原料，若无特别说明，均为本领域的常用原料；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

Claims (10)

1.一种苗木增氧肥料，其特征是：由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层；所述速释层由以下物质组成：氮肥23-27wt％、磷肥8-12wt％、钾肥11-14wt％、微量元素肥0.01-0.03wt％、化学增氧剂2-3wt％、复合凝胶载体40-46wt％、改性氧化钙4-6wt％、粘合剂余量；所述缓释层由以下物质组成：氮肥23-27wt％、磷肥8-12wt％、钾肥11-14wt％、微量元素肥0.01-0.03wt％、化学增氧剂2-3wt％、环糊精43-53wt％、粘合剂余量；所述包膜层为醇溶性高分子树脂。

2.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述醇溶性高分子树脂为醇溶性聚氨酯或醇溶性聚丙烯酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:2-4:0.3-0.5。

4.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述氮肥选自硝酸铵、硫硝酸铵、碳酸氢铵、尿素、硫酸铵、氯化铵中的至少一种；所述磷肥选自磷酸钙、过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种；所述钾肥选自氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的至少一种；所述微量元素肥选自硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、硝酸铁、硼酸和硅酸钙中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述化学增氧剂为过氧化钙、过氧化脲和过碳酸钠中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述粘合剂为聚维酮。

7.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50-100倍质量的水中，在95-105℃下加热20-30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3-5wt％的焦磷酸钠溶液中，在50-60℃下浸泡0.5-1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为45-55wt％，向粘稠状液体中添加其0.5-1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在40-50℃下保温，添加液体总质量1-3％的碳酸氢钠，搅拌反应10-20min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。

8.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

9.根据权利要求1所述的一种苗木增氧肥料，其特征是：所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1-0.2添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4-8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至140-160℃，搅拌反应2-3h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。

10.根据权利要求1-9之一所述的一种苗木增氧肥料的制备方法，其特征是步骤为：

步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层；

步骤2：将环糊精与其0.4-0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层；

步骤3：用乙醇溶解醇溶性高分子树脂，将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得苗木增氧肥料。