CN108218584A - 一种用于酸性土壤复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业土壤技术领域，公开了一种用于酸性土壤复合肥及其制备方法。该复合肥由以下重量份数配比的原料制成：尿素30~40份、磷酸二氢钾20~30份、硫酸钾10~15份、生物炭5~10份、海藻酸盐4~8份、多孔碳酸钙6~12份、硫酸铁1~3份、硫酸锰1~2份、硫酸锌1~3份、硫酸铜1~2份、乙烯基三甲氧基硅烷1~2份、丙烯酰胺10~15份和过硫酸铵1~3份。本发明复合肥间歇式缓慢释放微量元素，防止微量元素的流失，提高微量元素的利用率。

Description

一种用于酸性土壤复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业土壤技术领域，尤其是涉及一种用于酸性土壤复合肥及其制备方法。

背景技术

我国酸性土壤主要分布在长江以南的广大热带。亚热带地区以及云贵川等，大部分土壤的pH值小于5.5，而且酸性土壤的面积还在不断扩大，土壤的酸度还在提。根据其他相关调研记载南方土壤、黄壤等酸性土壤pH值在大田作物和经济作物体系中分别下降0.23和0.3。在酸性土壤中施加复合肥增加土壤的养分的同时还要适当缓解土壤的酸性，从而更好的利于农作物的生长。复合肥中含有少量植物生长所必须的微量元素，在我国南方多雨而且土壤偏酸性，由于复合肥中微量元素少，微量元素极易随着雨水流失，造成农作物营养不良。

发明内容

本发明是为了克服现有技术复合肥中微量元素容易随雨水流失的问题，提供一种能够缓慢释放微量元素的复合肥，为植物提供生长所需要的微量元素。

本发明还提供了一种用于酸性土壤复合肥的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于酸性土壤复合肥，由以下重量份数配比的原料制成：尿素30~40份、磷酸二氢钾20~30份、硫酸钾10~15份、生物炭5~10份、海藻酸盐4~8份、多孔碳酸钙6~12份、硫酸铁1~3份、硫酸锰1~2份、硫酸锌1~3份、硫酸铜1~2份、乙烯基三甲氧基硅烷1~2份、丙烯酰胺10~15份和过硫酸铵1~3份。

尿素为植物提供生长所必须的氮营养元素，磷酸二氢钾为植物提供生长所必须的磷和钾营养元素，硫酸钾为植物提供生长所必须的钾营养元素，生物炭不仅可以补充土壤中有机物含量，还可以有效的保存水分和养料，减少复合肥中营养物质的流失；多孔碳酸钙为植物生长提供钙元素；在酸性土壤环境中，多孔碳酸钙被酸蚀并电离出钙离子，钙离子遇到海藻酸盐会生成三维交联的海藻酸钙凝胶分子，氮、磷、钾等营养元素被固定在三维交联的海藻酸钙凝胶分子之间，营养元素不容易随雨水流失；硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌和硫酸铜为植物提供生长所必须的微量铁、锰、锌、铜元素，保证植物正常发育生长。

所述多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为0.6~1.2%的硫酸钙水溶液，取120~160mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.02~0.04g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为0.5~1%的碳酸钠水溶液，取100~120mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应，然后静置24~30h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤2~4次，最后放入烘箱中，在70~80℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

硫酸钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，使用聚环氧乙烷为表面活性剂，聚环氧乙烷能够使纳米级别的碳酸钙微球相互聚积形成具有多孔结构的碳酸钙颗粒，本发明通过控制表面活性剂的浓度在0.02~0.04g和反应物的浓度生成具有孔隙率较高的球状碳酸钙颗粒，为微量元素提供载体，从而使微量元素不易流失，达到缓慢释放的效果。

作为优选，所述步骤2）中超声振荡进行反应2~5min。

一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:25~30，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌2~4h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，在60~80KHz的条件下超声振荡30~60min，得到混合液；

本发明先使用物理超声振荡的方法使各种营养物质在水体中分散均匀，采用60~80KHz高频振荡使铁、锰、锌、铜微量元素能够分散到多孔碳酸钙的微孔中，乙烯基三甲氧基硅烷作为硅烷偶联剂能够将丙烯酰胺有机分子连接在多孔的碳酸钙上，通过化学的方法加强丙烯酰胺与多孔碳酸钙之间的连接强度。

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡20~30min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应2~4h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

过硫酸铵为丙烯酰胺分子聚合反应的引发剂，分散到碳酸钙孔洞中的丙烯酰胺分子聚合反应生成聚丙烯酰胺高分子，聚丙烯酰胺有机大分子交联后将分散到多孔碳酸钙孔洞中的微量元素铁、锰、锌、铜固定到其分子之间，微量元素不易流失，由于聚丙烯酰胺具有较强的保水功能，当植物根系吸收多孔碳酸钙中的水分时，溶解在水分中的铁、锰、锌、铜等微量元素会随着水带到多孔餐酸钙孔洞外部，从而被植物吸收，达到微量元素的缓释效果；另外，需要强调的是在正常情况下，微量元素由于聚丙烯酰胺分子的固定作用和保水作用，微量元素不会流失到土壤中，只有当植物根系吸收水分时，溶解在水分中的微量元素才会被带到土壤中，进而被植物吸收，这种间歇式缓慢释放微量元素的方式，大大提高了微量元素的利用率；

研究中发现施加土壤中使用过一段时间后的复合肥，复合肥中孔碳酸钙中的微量元素不能够完全释放到土壤中，这是因为多孔碳酸钙孔洞深处微量元素受到的聚丙烯酰胺分子的阻挡较强，不易释放到孔洞外部，本发明为解决此问题，使用碳酸钙为载体，在酸性土壤中，碳酸钙长时间酸蚀作用下，多孔碳酸钙会分解，造成碳酸钙孔内的聚丙烯酰胺和微量元素裸露到土壤中，从而继续将多孔碳酸钙孔洞中的微量元素释放到土壤，大大提高微量元素的利用率，另外，多孔碳酸钙被酸蚀后，为植物提供了生长所必须的钙元素，从而将多孔的碳酸钙充分利用，经济环保。

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水2~4次，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

作为优选，所述步骤c）中间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1:8~12。

因此，本发明具有如下有益效果：间歇式缓慢释放微量元素，能够防止微量元素的流失和提高微量元素的利用率，多孔碳酸钙具有多种作用，经济环保。

附图说明

图1是实施例1复合肥施加到土壤后玉米抽穗期叶内微量元素随时间变化的关系图。

图2是实施例2复合肥施加到土壤后玉米抽穗期叶内微量元素随时间变化的关系图。

图3是实施例3复合肥施加到土壤后玉米抽穗期叶内微量元素随时间变化的关系图。

图4是实施例4复合肥施加到土壤后玉米抽穗期叶内微量元素随时间变化的关系图。

图5是实施例5复合肥施加到土壤后玉米抽穗期叶内微量元素随时间变化的关系图。

图6是对比例1复合肥施加到土壤后玉米抽穗期叶内微量元素随时间变化的关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种用于酸性土壤复合肥，由以下重量份数配比的原料制成：尿素30份、磷酸二氢钾20份、硫酸钾10份、生物炭5份、海藻酸盐4份、多孔碳酸钙6份、硫酸铁1份、硫酸锰1份、硫酸锌1份、硫酸铜1份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、丙烯酰胺10份和过硫酸铵1份。

其中，多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为0.6%的硫酸钙水溶液，取120mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.02g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为0.5%的碳酸钠水溶液，取100mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应2min，然后静置24h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤2次，最后放入烘箱中，在70℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:25，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌2h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，在60KHz的条件下超声振荡30min，得到混合液；

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡20min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应2h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水2次，间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1:8，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

实施例2

一种用于酸性土壤复合肥，由以下重量份数配比的原料制成：尿素33份、磷酸二氢钾25份、硫酸钾12份、生物炭6份、海藻酸盐5份、多孔碳酸钙8份、硫酸铁1份、硫酸锰1份、硫酸锌1份、硫酸铜1份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、丙烯酰胺12份和过硫酸铵1份。

其中，多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为0.8%的硫酸钙水溶液，取130mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.025g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为0.6%的碳酸钠水溶液，取105mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应3min，然后静置26h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤2次，最后放入烘箱中，在74℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:26，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌2.5h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，在65KHz的条件下超声振荡40min，得到混合液；

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡22min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应2.5h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水2次，间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1:9，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

实施例3

一种用于酸性土壤复合肥，由以下重量份数配比的原料制成：尿素35份、磷酸二氢钾26份、硫酸钾13份、生物炭8份、海藻酸盐6份、多孔碳酸钙9份、硫酸铁2份、硫酸锰1.5份、硫酸锌2份、硫酸铜1.5份、乙烯基三甲氧基硅烷1.5份、丙烯酰胺13份和过硫酸铵2份。

其中，多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为0.9%的硫酸钙水溶液，取140mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.03g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为0.7%的碳酸钠水溶液，取110mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应3.5min，然后静置27h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤3次，最后放入烘箱中，在75℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:27，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌3h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，在70KHz的条件下超声振荡45min，得到混合液；

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡25min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应3h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水3次，间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1:10，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

实施例4

一种用于酸性土壤复合肥，由以下重量份数配比的原料制成：尿素36份、磷酸二氢钾28份、硫酸钾14份、生物炭9份、海藻酸盐7份、多孔碳酸钙10份、硫酸铁3份、硫酸锰2份、硫酸锌3份、硫酸铜2份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、丙烯酰胺14份和过硫酸铵3份。

其中，多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为1%的硫酸钙水溶液，取150mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.035g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为0.8%的碳酸钠水溶液，取115mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应4min，然后静置28h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤4次，最后放入烘箱中，在76℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:28，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌3.5h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，在75KHz的条件下超声振荡50min，得到混合液；

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡28min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应3.5h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水4次，间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1:11，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

实施例5

一种用于酸性土壤复合肥，由以下重量份数配比的原料制成：尿素40份、磷酸二氢钾30份、硫酸钾15份、生物炭10份、海藻酸盐8份、多孔碳酸钙12份、硫酸铁3份、硫酸锰2份、硫酸锌3份、硫酸铜2份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、丙烯酰胺15份和过硫酸铵3份。

其中，多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为1.2%的硫酸钙水溶液，取160mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.04g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为1%的碳酸钠水溶液，取120mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应5min，然后静置30h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤4次，最后放入烘箱中，在80℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:30，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌4h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，在80KHz的条件下超声振荡60min，得到混合液；

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡30min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应4h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水4次，间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1: 12，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

测试：

将实施例1~5制备的复合肥与市场上购买的复合肥对比例1进行试验效果对比：

取6份20kg的等重量份的土壤分别放入盆栽中，然后将实施例1~5和对比例1市场上购买的复合肥各取60g分别施入6个盆栽中，然后将玉米幼苗移栽到盆栽中，将盆栽放入室外，然后等玉米进入抽穗期测试玉米叶片中微量元素的含量，每间隔10天测试一次，测试结果如图1~6所示，与市场上购买的复合肥相比本发明复合肥具有较好的防止微量元素流失的效果，并且具有缓释效果；对比例1中复合肥不能防止土壤中微量元素流失，造成植物缺少微量元素。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种用于酸性土壤复合肥，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成：

尿素30~40份、磷酸二氢钾20~30份、硫酸钾10~15份、生物炭5~10份、海藻酸盐4~8份、多孔碳酸钙6~12份、硫酸铁1~3份、硫酸锰1~2份、硫酸锌1~3份、硫酸铜1~2份、乙烯基三甲氧基硅烷1~2份、丙烯酰胺10~15份和过硫酸铵1~3份。

2.根据权利要求1所述的一种用于酸性土壤复合肥，其特征在于，所述多孔碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

1）将硫酸钙加入水中配制成溶质质量分数为0.6~1.2%的硫酸钙水溶液，取120~160mL配制好的硫酸钙水溶液加入三口烧瓶中，然后加入0.02~0.04g聚环氧乙烷，搅拌溶解，得到溶解液；

2）将碳酸钠加入水中配制成溶质质量分数为0.5~1%的碳酸钠水溶液，取100~120mL配制好的碳酸钠水溶液加入步骤1）中的溶解液中，超声振荡进行反应，然后静置24~30h，除去上清液，然后依次使用去离子水和无水乙醇进行洗涤2~4次，最后放入烘箱中，在70~80℃的条件下烘干得到多孔碳酸钙。

3.根据权利要求2所述的一种用于酸性土壤复合肥，其特征在于，所述步骤2）中超声振荡进行反应2~5min。

4.一种如权利要求1~3任一权利要求所述的用于酸性土壤复合肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）将配方重量份的丙烯酰胺加入去离子水中，丙烯酰胺与去离子的质量比为1:25~30，然后加入配方比例的多孔碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌2~4h，再加入配方比例的硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜，超声振荡30~60min，得到混合液；

b）向混合液中加入配方比例的丙烯酰胺，超声振荡20~30min，然后加入过配方比例的过硫酸铵进行反应2~4h，经过过滤、干燥得到固体颗粒；

c）将配方重量份的尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾、生物炭和海藻酸盐混合粉碎，将粉末加入造粒机中进行造粒，造粒过程中间歇式喷水2~4次，然后将其与步骤b）中的固体颗粒混合均匀，得到复合肥。

5.根据权利要求4所述的一种用于酸性土壤复合肥的制备方法，其特征在于，所述步骤c）中间歇式喷水的喷水总质量与粉末的质量比为1:8~12。