CN107311755B - 一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料及其制备方法，该肥料采用的包膜材料能控制肥料在土壤中缓慢释放，并且肥料在土壤中释放完毕后，所采用的包膜肥料在土壤中无毒无害，且膜材料含有大量营养元素磷和多种中微量元素能为植物供应养分，并且含有提高盐碱地作物耐盐性的化学物质，能避免现有包膜肥料存在的缺陷，从而满足提高盐碱地作物耐盐性和防止施肥引起的环境污染现象的需求。
Description
技术领域
本发明涉及农业肥料技术领域，涉及一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料及其制备方法。
背景技术
目前我国滨海盐碱地上农业生产中施用的肥料以普通化学肥料为主，近年来化肥的过量施用进一步加剧了土壤的盐渍化程度，同时土壤盐渍化也会造成作物根系的生理性干旱，造成肥料利用率低下，导致作物生长发育受到影响，进一步影响作物的产量与品质。
盐碱地作物生产中，施用普通化肥会造成作物生长前期土壤养分供应过多，而作物生长后期容易出现脱肥现象。施用盐碱地作物专用缓/控释肥料是提高盐碱地作物产量和养分利用率的重要技术途径。同时具有施用方便，针对性强，增加作物产量和施肥效益的优点。目前采用缓/控释肥料提高盐碱地农作物产量品质的研究比较多，但是所用缓/控释肥料多为硫包膜或树脂包膜肥料，这些缓控释肥料其的缺点是成本高，加工工艺复杂，膜材料降解难，有机材料作为溶剂与包膜材料易污染土壤，不能提高盐碱地上作物耐盐性的作用，并且设备能耗高。因而，寻找具有高效、制作简单、廉价、环保的特点无机包膜材料，添加提高植物耐盐性的材料来制备包膜缓/控释肥是当今新型肥料的发展方向之一。
发明内容
本发明针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料及其制备方法，该肥料采用的包膜材料能控制肥料在土壤中缓慢释放，并且肥料在土壤中释放完毕后，所采用的包膜肥料在土壤中无毒无害，且膜材料含有大量营养元素磷和多种中微量元素能为植物供应养分，并且含有提高盐碱地作物耐盐性的化学物质，能避免现有包膜肥料存在的缺陷，从而满足提高盐碱地作物耐盐性和防治施肥引起的环境污染现象的需求。
本发明的发明人根据我国滨海盐土区的施肥现状和对肥料的现实需求，借鉴近年来国内外肥料开发利用上的先进经验的基础上，选择经过超细处理的磷矿粉与普通粉煤灰及市售的SNP与SA作为包膜材料，研制了具有无机材料物理包膜养分缓释能力和提高植物耐盐性的新型包膜缓释肥料。旨在研制出价格低廉、使用方便、养分供应持久且能提高盐碱地作物耐盐性的新型包膜缓释肥，其中所采用的外源一氧化氮硝普钠(SNP)和水杨酸(SA)在提高作物抗逆性，特别是提高盐碱地土壤上作物耐盐性方面的作用越来越得到人们的重视。
本发明的具体技术方案如下：
一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料，以高浓度复混肥颗粒为核芯、并在其外表面包裹一层包膜材料制成；所述的包膜层由超细磷矿粉、粉煤灰、硝普钠和水杨酸组成，所述包膜层用量为核芯重量的15-25％，包膜厚度为0.05-0.2mm；
所述的核芯与包膜层通过粘结剂结合在一起；
其中，所述肥料颗粒选自普通高浓度复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的至少一种，其粒径为2-4mm；
所述超细磷矿粉根据公开号为CN101429071的专利“一种非酸化制备高效磷肥的方法”中记载的超微细活化磷矿粉的制备方法制备而得，发明人在此不再赘述；
所述粉煤灰为当地电厂常规粉煤灰，一般控制其粒径≦45μm，重金属含量分别为：Cd≦0.30mg kg-1，Cr≦43.9mg kg-1，Pb≦60.0mg kg-1，均低于现行国家标准，这样不会对土壤造成重金属污染。
所述超细磷矿粉和粉煤灰为本发明所述肥膜的基材，采用上述两种物质组合，与现有的树脂包膜或硫化物包膜材料相比具有原料容易获取、价格低廉、不污染土壤并且能供应养分的特点。二者在粘结剂作用下成膜迅速、均匀，施入土壤后在土壤水作用下缓慢破碎对肥料核芯养分的释放具有很好的阻控作用。施入土壤后崩解完全对土壤没有任何不良影响，并且能供应大量营养元素磷和部分中微量营养元素。
所述SNP(硝普钠)，亚硝基铁青化钠，化学式:C5FeN6Na2O，分子量:261.92，鲜红色透明粉末状结晶，易溶于水，液体呈褐色性质不稳定，放置后或遇光时易分解，使高铁离子变为低铁离子，液体变为蓝色，在生物逆境生理研究中经常被作为外源NO供体来使用。一氧化氮是植物体内重要的生物活性分子，在植物体内主要通过一氧化氮合成酶途径、硝酸还原酶/亚硝酸还原酶途径和非酶途径产生。而NO之所以能提高植物耐盐性，一方面是由于NO提高植株的抗氧化系统活性，另一方面与其能调节植物离子平衡有关。NO能通过金属、蛋白的硝基化、亚硝基化反应调控生理生化过程，在Ca2+信使的参与下，提高植物中K+/Na+比，从而提高植物的抗盐性。
所述SA(水杨酸)为3,5-二硝基水杨酸，化学式为C7H4N2O7黄色结晶粉末，分子量为228.12，易溶于酒精，微溶于水，是植物体内普遍存在的一种小分子酚类化合物，同时也是一种植物内源信号物质和新的植物激素，在植物由于逆境胁迫引起的防御反应中有重要作用，在盐胁迫条件下，研究发现SA可以诱导植物产生抗盐性状，还调节膜脂的氧化还原平衡、激活抗氧化酶如SOD、CAT等的活性来抵消ROS造成的伤害。
本发明中采用的上述两种化学物质能够改善盐碱地植物根际环境，提高植物的耐盐性。
所述超细磷矿粉，粉煤灰，SNP，SA，粘结剂固体溶质的重量比例为60:38.94:0.04:0.02:1～40:58.94:0.02:0.04:1。从缓释时间的延长角度出发考虑优选60:38.94:0.04:0.02:1，从制作成本角度出发考虑优选40:58.94:0.02:0.04:1。另外。从施用对象来考虑，夏玉米上优选40:58.94:0.02:0.04:1；冬小麦上优选60:38.94:0.04:0.02:1。
本发明包膜复合肥的制备方法，步骤如下：
包裹材料的制备：按重量份计算，将超细磷矿粉60-40份、粉煤灰38.94-58.94份、硝普钠粉末0.04-0.02份、水杨酸粉末0.02-0.04份，搅拌混匀得到包裹层固体材料；
包膜过程：首先将待包膜的肥料颗粒置于转盘造粒机中对肥料进行抛光，同时喷撒粘结剂溶液，然后用喷粉机喷撒固体混合包膜材料，包膜材料用量为肥芯重量的15-25％，包膜厚度为0.05-0.2mm，干燥制得包膜肥。
其中所述粘结剂雾化于肥料颗粒表面是通过雾化压力喷头实现的，所述雾化喷头，雾化压力范围为0.01MPa-0.5MPa，所述包膜液的雾化流速为0.1～0.5kg/分钟。
其中所述的粘结剂溶液可按照下述方法的制备：将聚乙烯醇5份和淀粉5份加入装有400份蒸馏水的反应釜中，常温搅拌30分钟，然后用水浴加热至75℃，搅拌糊化半小时，把包膜料液转移至与空气泵相连的贮液罐中制得包膜用粘结剂溶液。
其中，聚乙烯醇为普通聚乙烯醇粘结剂，淀粉是指直链淀粉或支链淀粉，其中优选支链淀粉。
较之现有的制备方法而言本发明所属的制备方法具有需要设备少、操作简单，整个制备过程能耗低的优点。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)相对于常规树脂包膜肥料能显著降低成本，并且既具有物理包膜又具有提高作物耐盐性的特点是一种典型的盐碱地专用功能性缓释肥料。
(2)本发明的添加的抗盐化学物质硝普钠和水杨酸既能显著提高盐碱地作物的耐盐性，又能促进盐碱地作物的生长。
(3)本发明的包膜材料具有环境友好性，不会污染土壤，反而会提供养分，并能延长养分肥效。
(4)本发明的包膜肥料制作工艺简单，整个流程只需要1.0-1.5小时。
(5)本发明的包膜肥料施入土壤后，可保持复合肥等肥料肥效在盐碱地上延长90-100天；
(6)本发明的包膜肥料适合于玉米、小麦，并且对后茬作物有明显效果。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，可以使本领域技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。除特殊说明外本发明中所采用的技术均为本领域常规技术；
实施例1：
一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料，以高浓度复混肥颗粒为核芯、并在其外表面包裹一层包膜材料制成；所述的包膜层由超细磷矿粉、粉煤灰、硝普钠、水杨酸和粘结剂溶质组成：
原料组分按重量份计为：市售高浓度复合肥(N-P2O5-K2O＝16-16-16)100份、超细磷矿粉6份、将粉煤灰8.84份、SNP粉末0.03份、SA粉末0.04份混合物，所述SNP粉末和SA粉末均过100目筛，搅拌混匀作为固体包膜材料；
制备方法：
步骤(1)，将聚乙烯醇和淀粉重量各占50％的0.15份粘结剂固体溶质混合物等加入装有6份蒸馏水的反应釜中，常温搅拌30分钟，然后用水浴加热至75℃，搅拌糊化半小时，把包膜料液转移至与空气泵相连的贮液罐中制得包膜用粘结剂溶液。
步骤(2)，将待包膜复合肥100份倒入干燥的转盘造粒机转盘中滚动抛光，然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(1)制得的包膜粘结剂溶液经压力泵送至雾化喷头，将粘结剂雾化后喷涂到转盘中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压力式喷头，雾化压力范围为0.01MPa-0.5MPa，所述包膜液的雾化流速为0.1-0.5kg/分钟，持续喷雾粘结剂溶液0.3-0.5分钟，待复混肥颗粒表面均匀粘附一层粘结剂溶液后，开始用鼓风喷粉机喷洒包膜层固体混合材料粉末的三分之一，转盘稳定转动包膜1分钟后，再次喷洒粘结剂溶液，随之用鼓风喷粉机喷洒包膜层固体混合材料粉末的三分之一，如此循环2次，然后在转鼓中转动摔打加固2分钟后，即可达到包膜厚度0.15mm的包膜肥料要求。干燥后即得到本发明膜厚度为0.15mm，膜材料为肥料核芯重15％的包裹型缓释肥(N:P2O5:K2O＝13.6-13.6-13.6)。
田间试验：在滨州市无棣县渤海粮仓试验示范区的盐碱地上采用夏玉米田间示范对比试验，设置2个处理，每个处理0.5亩。处理1：基施N:P2O5:K2O＝15-15-15的复合肥40kg/亩，一次性施入，抽雄期追施5kg的尿素。处理2：基施本发明肥料40kg/亩，一次性施入不再追肥。试验结果表明，与对照相比，施用本实施例肥料的玉米长势明显优于普通复合肥料，农艺学指和产量、品质指标显著优于普通复合肥料(表1,2)。
表1不同施肥处理对玉米农艺性状的影响表
表2不同施肥处理对玉米成熟期籽粒品质指标的影响
实施例2：
一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料，以高浓度复混肥颗粒为核芯、并在其外表面包裹一层包膜材料制成；所述的包膜层由超细磷矿粉、粉煤灰、硝普钠、水杨酸和和粘结剂溶质组成：
原料组分按重量份计为：市售高浓度复合肥100份(N:P2O5:K2O＝19-19-19)、超细磷矿粉15份、将粉煤灰9.74份、SNP粉末0.1份、SA粉末0.05份混合物，所述SNP粉末和SA粉末均过100目筛，搅拌混匀作为固体膜材；
制备方法：步骤(1)，将聚乙烯醇和淀粉重量各占50％的0.25份固体粘结剂溶质加入装有10份蒸馏水的反应釜中，常温搅拌30分钟，然后用水浴加热至75℃，搅拌糊化半小时，把包膜料液转移至与空气泵相连的贮液罐中制得包膜用粘结剂溶液。
步骤(2)，将待包膜复合肥100份倒入干燥的转盘造粒机转盘中滚动抛光，然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(1)制得的包膜粘结剂溶液经泵送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到转盘中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压力式喷头，雾化压力范围为0.01MPa-0.5MPa，所述包膜液的雾化流速为0.1-0.5kg/分钟，持续喷雾粘结剂溶液0.5分钟，待尿素颗粒表面均匀粘附一层粘结剂溶液后，开始用鼓风喷粉机固体包膜材料的混合物五分之一，转盘稳定转动1分钟后，第二次喷洒聚粘结剂溶液，随之用鼓风喷粉机喷洒包膜层固体混合材料粉末五分之一，如此循环4次，然后在转鼓中转动摔打加固2分钟后，即可达到包膜厚度0.20mm的包膜肥料要求。随后用传送带送入烘干设备烘干，得到本发明的得到本发明膜厚度为0.20mm，膜材料为肥料核芯重25％的包裹型抗盐缓释肥(N:P2O5:K2O＝14.25-14.25-14.25)。
盆栽试验：在盐碱地上采集含盐量0.35％的土壤，设置两个处理，采用冬小麦盆栽对比试验，设置两个处理，每个处理0.5亩。处理1：基施N:P2O5:K2O＝15-15-15的复合肥50kg/亩，一次性施入，拔节期追施5kg的尿素；处理2：基施本实施例肥料50kg/亩，一次性施入不再追肥。试验结果表明，与对照相比，施用本发明肥料的冬小麦长势明显优于普通复合肥料，出苗率、耐盐性和农艺学指标显著显著优于普通复合肥料(表3,4)。说明自制肥料能显著提高盐碱地冬小麦的耐盐性，促进盐碱地冬小麦的生长。
表3抗盐包膜缓释肥料对冬小麦出苗率、苗期叶绿素值(SPAD)和叶片抗氧化酶活性的影响
表4抗盐包膜缓释肥料对冬小麦农艺学性状的影响
Claims (1)
1.一种提高盐碱地作物耐盐性的专用长效肥料，其特征在于：以高浓度复混肥颗粒为核芯、并在其外表面包裹一层包膜材料制成；所述的包膜层由超细磷矿粉、粉煤灰、硝普钠和水杨酸组成，所述包膜层用量为核芯重量的15-25%，包膜厚度为0.05-0.2mm；
其中所述肥料颗粒选自普通高浓度复合肥，其粒径为2-4mm；
所述超细磷矿粉，粉煤灰，硝普钠和水杨酸的重量比例为60: 38.94: 0.04:0.02~40:58.94:0.02:0.04；
其制备方法具体步骤如下：
按重量份计算，将超细磷矿粉60-40份、粉煤灰38.94-58.94份、硝普钠粉末0.04-0.02份、水杨酸粉末0.02-0.04份，搅拌混匀得到包裹层固体材料；
包膜过程：首先将待包膜的肥料颗粒置于转盘造粒机中对肥料进行抛光，同时喷撒粘结剂溶液，然后用喷粉机喷撒固体混合包膜材料，包膜材料用量为肥芯重量的15-25%，包膜厚度为0.05-0.2mm，干燥制得包膜肥；
其中所述粘结剂固体质量为包裹层固体材料重量的1%；
所述粘结剂雾化于肥料颗粒表面是通过雾化压力喷头实现的，所述雾化喷头，雾化压力范围为0.01MPa-0.5 MPa，所述包膜液的雾化流速为0.1~0.5kg/分钟；
所述的粘结剂溶液按照下述方法的制备：将聚乙烯醇 5份和淀粉5份加入装有400份蒸馏水的反应釜中，常温搅拌30分钟，然后用水浴加热至75 ℃，搅拌糊化半小时，把包膜料液转移至与空气泵相连的贮液罐中制得包膜用粘结剂溶液。
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