CN108164333A - 一种适用于果树的保水缓释肥料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于果树的保水缓释肥料，包括多孔核心、致密包衣和保水层。所述多孔核心包括可降解的多孔生物基体和第一肥料，第一肥料填充所述多孔生物基体的孔隙内；所述多孔生物基体为炭化植物；所述第一肥料包括尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵和硝酸铵中的至少一种；所述致密包衣包括粘结剂和第二肥料，所述粘结剂和第二肥料的混合物包裹所述多孔核心；所述第二肥料包括过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾中的至少一种；所述保水层包裹于致密包衣的外表面。本发明采用多孔生物基体作为缓释肥料不会污染土壤，更环保。本发明的保水缓释肥料不仅具有较好的保水保墒能力，而且可以缓慢释放营养成分。

Description

一种适用于果树的保水缓释肥料及制备方法
技术领域
本发明属于缓释肥料技术领域，具体涉及一种适用于果树的保水缓释肥料及制备方法。
背景技术
目前，我国是农业大国，随着农业技术的不断发展，农业增产对于化肥的依赖程度越来越高，目前我国化肥的施用量居世界首位，且呈现逐年增加的趋势。但传统化学在农业生产使用过程中面临两大问题：一是化肥用量大，利用率低，我国当季肥料利用率氮肥为30-35％，磷肥利用率为10-25％，钾肥为35％-50％；二是化肥施用不合理，目前我国的化肥施用仍以速效性肥料分次施用为主，利用率低，肥效周期短，且成本高，污染环境。
导致肥料利用率低主要的原因是肥料的淋失和挥发，肥料的大量淋失不但使土壤肥力下降，农作物质量降低，造成大量的经济损失，而且还会造成环境污染。因此，如何提高肥料利用率、充分发挥肥料对植物的作用，对我国农业可持续发展具有重大的现实意义。
缓释肥料是一种新型肥料，其养分释放速度和数量具有一定的可控性，可以根据作物生长需要释放养分，使其在农作物的整个生长期内长期有效，可以大大提高肥料的利用率，减少用量和施用次数。
目前国内的缓释肥料以包膜型缓释肥料为主，虽然包膜型缓释肥料效果较好，但其生产成本较高，制备工艺复杂，仅适用于花卉、蔬菜等经济价值较高的领域，同时包膜材料使用不降解的高分子材料和有污染的包膜材料如硫磺、石蜡等，污染土壤，因此不适合大面使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于果树的保水缓释肥料及制备方法，以解决上述污染环境的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于，包括：
多孔核心，所述多孔核心包括可降解的多孔生物基体和第一肥料，第一肥料填充所述多孔生物基体的孔隙内；所述多孔生物基体为炭化植物；所述第一肥料包括尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵和硝酸铵中的至少一种；
致密包衣，所述致密包衣包括粘结剂和第二肥料，所述粘结剂和第二肥料的混合物包裹所述多孔核心；所述第二肥料包括过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾中的至少一种；以及
保水层，所述保水层包裹于致密包衣的外表面。
优选的，所述多孔生物基体为炭化秸秆。
优选的，所述多孔生物基体的比表面积为120-150m2/g，粒径分布在30-60 μm之间，多孔孔径为2-10nm，孔容为0.5-1.5cm3/g，孔隙率为80-95％。
优选的，所述多孔生物基体的比表面积为130-140m2/g，粒径分布在40-50 μm之间，多孔孔径为2-5nm，孔容为1-1.5cm3/g，孔隙率为90-95％。
优选的，所述保水层包括植物淀粉。
优选的，所述植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉中的至少一种。
优选的，所述粘结剂为树胶，所述粘结剂与所述第二肥料的质量比为1：0.8-1.2。
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将多孔生物基体浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间大于24h，以使第一肥料吸附于多孔生物基体；将浸泡后的多孔生物基体过滤出，带液率20-50％；
(2)然后将多孔生物基体置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于多孔生物基体的表面积孔隙内；
(3)然后喷洒粘结剂，使粘结剂包裹多孔生物基体及第二肥料；
(4)然后加入保水层的粉料，粉料黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(5)将包膜完成的肥料颗粒进行干燥。
优选的，重复步骤(2)和步骤(3)至少一次，以形成粘附剂被第二肥料正反包裹的夹心层。
优选的，多孔生物基体的制备方法为：将秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为5-8％的醋酸浸泡60-90min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量30-40％,在90-100℃，压力2-10KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在500-600℃下进行炭化处理。
本发明的有益效果：
本发明采用多孔生物基体作为缓释肥料的载体材料，由于多孔生物基体，例如炭化秸秆的吸附能力和吸附速度提高，只需要少量的多孔生物基体即可吸附大量的肥料，不会增加成本。而且没有采用有污染的包膜材料如硫磺、石蜡等。不会污染土壤，而且选用的原料都是可生物降解的，更环保。
本发明的保水缓释肥料集化学缓释和物理缓释于一体，是新型绿色环保肥料。缓释肥料棒施入土壤后，肥料养分缓慢释放，养分易被作物吸收，养分供应时间延长，可有效提高肥料利用率。
本发明的保水缓释肥料不仅提高土壤的吸水能力，同时还具有较好的保水保墒能力，可减缓土壤中水分的蒸发，缓慢释放所存储的水分，使其被作物充分吸收，有效提高水资源的利用率。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将玉米的秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为5％的醋酸浸泡60min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量30％,在90℃，压力2KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在500℃下进行炭化处理得到炭化秸秆；
(2)将炭化秸秆浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间30h，以使第一肥料吸附于炭化秸秆；将浸泡后的炭化秸秆过滤出，带液率20％；所述第一肥料为尿素；
(3)然后将炭化秸秆置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于炭化秸秆的表面积孔隙内；所述第二肥料为磷酸一铵和硫酸钾；
(4)然后喷洒落叶松阿拉伯半乳聚糖，使落叶松阿拉伯半乳聚糖包裹炭化秸秆及第二肥料；
(5)然后加入淀粉粉末，淀粉黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(6)将包膜完成的肥料颗粒在40℃进行低温干燥。
实施例2
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将玉米的秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为6％的醋酸浸泡70min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量33％,在98℃，压力5KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在550℃下进行炭化处理得到炭化秸秆；
(2)将炭化秸秆浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间40h，以使第一肥料吸附于炭化秸秆；将浸泡后的炭化秸秆过滤出，带液率35％；所述第一肥料包括尿素和硝酸铵；
(3)然后将炭化秸秆置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于炭化秸秆的表面积孔隙内；所述第二肥料包括过磷酸钙、重过磷酸钙、硫酸钾；
(4)然后喷洒落叶松阿拉伯半乳聚糖，使落叶松阿拉伯半乳聚糖包裹炭化秸秆及第二肥料；
(5)然后加入淀粉粉末，淀粉黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(6)将包膜完成的肥料颗粒在50℃进行低温干燥。
实施例3
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将玉米的秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为7％的醋酸浸泡80min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量36％,在100℃，压力8KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在560℃下进行炭化处理得到炭化秸秆；
(2)将炭化秸秆浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间50h，以使第一肥料吸附于炭化秸秆；将浸泡后的炭化秸秆过滤出，带液率50％；所述第一肥料包括尿素、氯化铵；
(3)然后将炭化秸秆置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于炭化秸秆的表面积孔隙内；所述第二肥料包括磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾；
(4)然后喷洒落叶松阿拉伯半乳聚糖，使落叶松阿拉伯半乳聚糖包裹炭化秸秆及第二肥料；
(5)然后加入淀粉粉末，淀粉黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(6)将包膜完成的肥料颗粒在45℃进行低温干燥。
实施例4
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将玉米的秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为8％的醋酸浸泡90min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量38％,在95℃，压力9KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在600℃下进行炭化处理得到炭化秸秆；
(2)将炭化秸秆浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间30h，以使第一肥料吸附于炭化秸秆；将浸泡后的炭化秸秆过滤出，带液率48％；所述第一肥料包括尿素和硝酸铵；
(3)然后将炭化秸秆置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于炭化秸秆的表面积孔隙内；所述第二肥料包括过磷酸钙、磷酸二铵、硫酸钾；
(4)然后喷洒落叶松阿拉伯半乳聚糖，使落叶松阿拉伯半乳聚糖包裹炭化秸秆及第二肥料；
(5)然后加入淀粉粉末，淀粉黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(6)将包膜完成的肥料颗粒在46℃进行低温干燥。
实施例5
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将玉米的秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为6％的醋酸浸泡80min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量35％,在95℃，压力5KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在550℃下进行炭化处理得到炭化秸秆；
(2)将炭化秸秆浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间40h，以使第一肥料吸附于炭化秸秆；将浸泡后的炭化秸秆过滤出，带液率45％；所述第一肥料包括尿素；
(3)然后将炭化秸秆置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于炭化秸秆的表面积孔隙内；所述第二肥料包括重过磷酸钙、硫酸钾中；
(4)然后喷洒落叶松阿拉伯半乳聚糖，使落叶松阿拉伯半乳聚糖包裹炭化秸秆及第二肥料；
(5)然后加入淀粉粉末，淀粉黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(6)将包膜完成的肥料颗粒在45℃进行低温干燥。
实施例6
一种适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，包括：
(1)将玉米的秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为6％的醋酸浸泡70min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量38％,在92℃，压力4KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在500℃下进行炭化处理得到炭化秸秆；
(2)将炭化秸秆浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间42h，以使第一肥料吸附于炭化秸秆；将浸泡后的炭化秸秆过滤出，带液率38％；所述第一肥料包括尿素；
(3)然后将炭化秸秆置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于炭化秸秆的表面积孔隙内；所述第二肥料包括过磷酸钙、硫酸钾；
(4)然后喷洒落叶松阿拉伯半乳聚糖，使落叶松阿拉伯半乳聚糖包裹炭化秸秆及第二肥料；
(5)然后加入淀粉粉末，淀粉黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(6)将包膜完成的肥料颗粒在42℃进行低温干燥。
试验例
1、土壤保水性测定
试验方法：将取10g实施例1-6制备的保水缓释肥料分别与990克干土(过50目筛)混合均匀后装入2000mL容器中，加入1Kg自来水，称重，室温下放置，每隔一周称重一次，记为Wi，连续观测5周，同时做对照实验(不加保水缓释肥料，其余条件同上述)，水分保有率(记为W％)按下式计算：W＝[(Wi﹣1000) /1000]×100％；并记入表1。
表1.实施例1-6的保水试验结果
如表1所示，添加有实施例1-6的保水缓释肥料的土壤的保水性能要比不加的土壤的保水性要好。四周后，含有保水缓释肥料的土壤含水率比不加的高出约20％。说明实施例1-6制备的保水缓释肥料加入土壤后具有较好的保水能力，可减缓土壤中水分的蒸发，缓慢释放所存储的水分，使其被作物充分吸收，有效提高水资源的利用率。
2、缓释性测定
取20克实施例1的保水缓释肥料与360克干土(过50目筛)混合均匀后放入400mL容器中，加入120克自来水，平行做6个(实验过程中通过加入蒸馏水来保持各样中水含量不变)，分别于1，5，10，20，30天取一个。用来测定剩余的N、P和K的含量。氮含量是用元素分析仪测定的，钾和磷含量是用电感藕合等离子体光谱仪测定的。计算释放比例，并记入表2。
表2.缓释性测定结果
如表2，其结果可以看出：30天后，N、P和K的释放量分别为62％、73％和69％。这些数据表明保水缓释肥料在土中具有良好的缓释性。第20天时不超过60％，表明其具有良好的缓释性能。
本发明采用多孔生物基体作为缓释肥料的载体材料，由于多孔生物基体，例如炭化秸秆的吸附能力和吸附速度提高，只需要少量的多孔生物基体即可吸附大量的肥料，不会增加成本。而且没有采用有污染的包膜材料如硫磺、石蜡等。不会污染土壤，而且选用的原料都是可生物降解的，更环保。
本发明的保水缓释肥料集化学缓释和物理缓释于一体，是新型绿色环保肥料。缓释肥料施入土壤后，肥料养分缓慢释放，养分易被作物吸收，养分供应时间延长，可有效提高肥料利用率。
本发明的保水缓释肥料不仅提高土壤的吸水能力，同时还具有较好的保水保墒能力，可减缓土壤中水分的蒸发，缓慢释放所存储的水分，使其被作物充分吸收，有效提高水资源的利用率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于，包括：
多孔核心，所述多孔核心包括可降解的多孔生物基体和第一肥料，第一肥料填充所述多孔生物基体的孔隙内；所述多孔生物基体为炭化植物；所述第一肥料包括尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵和硝酸铵中的至少一种；
致密包衣，所述致密包衣包括粘结剂和第二肥料，所述粘结剂和第二肥料的混合物包裹所述多孔核心；所述第二肥料包括过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾中的至少一种；以及
保水层，所述保水层包裹于致密包衣的外表面。
2.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于：所述多孔生物基体为炭化秸秆。
3.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于：所述多孔生物基体的比表面积为120-150m2/g，粒径分布在30-60μm之间，多孔孔径为2-10nm，孔容为0.5-1.5cm3/g，孔隙率为80-95％。
4.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于：所述多孔生物基体的比表面积为130-140m2/g，粒径分布在40-50μm之间，多孔孔径为2-5nm，孔容为1-1.5cm3/g，孔隙率为90-95％。
5.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于：所述保水层包括植物淀粉。
6.根据权利要求5所述的适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于：所述植物淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉和木薯淀粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料，其特征在于：所述粘结剂为树胶，所述粘结剂与所述第二肥料的质量比为1∶0.8-1.2。
8.一种根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将多孔生物基体浸泡于第一肥料的水溶液中，浸泡时间大于24h，以使第一肥料吸附于多孔生物基体；将浸泡后的多孔生物基体过滤出，带液率20-50％；
(2)然后将多孔生物基体置于造粒机中，向造粒机中加入第二肥料的粉料，使第二肥料粘附于多孔生物基体的表面积孔隙内；
(3)然后喷洒粘结剂，使粘结剂包裹多孔生物基体及第二肥料；
(4)然后加入保水层的粉料，粉料黏附于粘结剂的外表面形成一层保水层；
(5)将包膜完成的肥料颗粒进行干燥。
9.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：重复步骤(2)和步骤(3)至少一次，以形成粘附剂被第二肥料正反包裹的夹心层。
10.根据权利要求1所述的适用于果树的保水缓释肥料的制备方法，其特征在于：多孔生物基体的制备方法为：将秸秆粉末进行破壁处理，然后使用质量分数为5-8％的醋酸浸泡60-90min，然后过滤并控制秸秆粉末的含水量30-40％，在90-100℃，压力2-10KPa下保温处理，然后进行清洗、过滤和干燥，接着在500-600℃下进行炭化处理。
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