CN109641813A - 用于灌溉施肥的可溶粒状肥料 - Google Patents
用于灌溉施肥的可溶粒状肥料 Download PDFInfo
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Abstract
本文公开了一种肥料组合物,包含含有磷化合物的植物营养物;以及不含磷的无机酸性化合物。肥料组合物还可包含肥料粒料和设置在肥料粒料上的包衣,其中肥料粒料包含植物营养物;并且包衣包含硫酸、硝酸、盐酸、或组合。植物营养物包含磷化合物。肥料组合物有用于灌溉施肥。
Description
背景技术
本公开涉及粒状肥料、其制造方法、以及使用方法。
灌溉施肥定义为在单个过程中一起使用肥料与灌溉水。灌溉施肥在现代农业中变得越来越重要。灌溉施肥在农作物生命周期过程中可节省20%以上的用于灌溉的水。另外,它还会增加肥料效率和农作物对营养物的吸收。
已经认识到灌溉施肥相对于常规操作的优点。可用于灌溉施肥的肥料的成本和可用性是推广灌溉施肥的一个限制因素。用于灌溉施肥的肥料必须是水溶性的。通常,水溶性肥料的成本是常规固体粒状肥料成本的三到四倍。常规固体粒状肥料不容易溶于水,并且在直接施用到土壤之后需要长时间才能转化为可溶性材料。
因此,本领域仍需要水溶性肥料组合物及制造它们的方法。
发明内容
本文公开了一种肥料组合物,其包含植物营养物和不含磷的无机酸性化合物。另外,植物营养物可包括氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素及它们的组合。
本文还描述了一种灌溉施肥方法,其包含将肥料组合物与水结合,以形成具有小于或等于6的pH的灌溉施肥溶液,其中肥料组合物包含植物营养物和不含磷的无机酸性化合物;以及将灌溉施肥溶液施用至农作物。植物营养物包含磷化合物。另外,植物营养物可包括氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素、及它们的组合。
本文还描述了一种肥料组合物,其包含:肥料粒料和设置在肥料粒料上的包衣,其中肥料粒料包含植物营养物;并且包衣包含硫酸、硝酸、盐酸、或者包含前述中的至少一种的组合,并且其中植物营养物进一步包含磷化合物。另外,植物营养物可包括氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素、及它们的组合。
前文描述的特征和其它特征进一步在以下附图、详述和权利要求书中进行阐述。
具体实施方式
如前文的描述,对于用于在灌溉施肥中使用的水溶性肥料的需求不断增加。用来直接施用至土壤的粒状肥料通常包含磷酸盐。当这些肥料与水结合时,磷酸根离子可与水中或肥料中存在的阳离子结合,并且可形成诸如磷酸钙或/和磷酸镁的化合物。这些化合物在水中可具有最小的溶解度,特别是在大于或等于7的pH下,从而导致肥料在灌溉位置具有最小的溶解度。不管磷酸根离子的来源或者肥料的其它主要组分(例如钾化合物或氮化合物)的来源如何,这一现象都会发生。
可以通过添加不含磷的无机酸性化合物改性可直接施加至土壤的粒状肥料,以用于在灌溉施肥中使用。在一些实施例中,应用至粒状肥料的包衣中包含无机化合物。如本文所使用,术语“酸性化合物”是指pKa小于或等于2的酸性化合物。不受理论的束缚,据信当具有无机酸性化合物的肥料粒料与水结合时,酸性化合物会降低水的pH,并最小化或防止水溶性降低的化合物(例如磷酸钙)的形成。本领域技术人员应了解,使用无机酸性化合物将最小化或防止水溶性降低的化合物的形成,不管肥料组合物的准确组成或者肥料组合物中植物营养物的来源如何。因此,本文公开的概念并不局限于NPK肥料组合物或者本文公开的NPK级别。而是,无机酸性化合物的用途可应用于包含磷的任何肥料组合物。
肥料组合物包含植物营养物。植物营养物包含磷化合物。另外,植物营养物可包括氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素及它们的组合。在一些实施例中,肥料组合物包含氮化合物和磷化合物。示例性的氮化合物包括硝酸铵、硫酸铵、硫硝酸铵、硝酸钙、硝酸铵钙、脲、脲醛或者包含前述中的至少一种的组合。示例性的膦酸盐化合物包括磷酸单铵(“MAP”)、磷酸二铵(“DAP”)、多磷酸盐化合物,包括(但不限于)P2O5、磷酸盐岩、过磷酸钙(“SSP”)、富过磷酸钙(“TSP”)、或它们的组合。
在一些实施方式中,肥料组合物包含脲。
最终肥料粒料中包含的氮化合物和磷化合物的量取决于期望的最终用途,并且基于肥料组合物的总重量,每种组分可以是1至60wt.%。假设磷以P2O5存在、氮作为元素氮存在并且任选的钾作为K2O存在,氮、磷和任选的钾的量以重量百分比表示。这是肥料领域的惯例,不管磷、氮、或钾的实际来源是什么。因此,NPK肥料组合物可使用惯例X:Y:Z表达,其中X是肥料组合物中元素N的重量百分比,Y是组合物中P(假设全部作为P2O5存在)的重量百分比,Z是组合物中K(假设全部作为K2O存在)的重量百分比。除非另有规定,否则本文中使用这一惯例。不管N、P或K的实际来源是什么,均使用这一惯例并且该惯例均可应用。
示例性的钾源包括硝酸钾、氯化钾、或硫酸钾(“SOP”或钾碱(potash))。还可以使用它们的组合。
肥料组合物可包含另外的营养物化合物。另外的营养物化合物包括镁化合物。一种示例性的镁化合物是硫酸镁。每种另外的营养物化合物的量取决于期望的最终用途,并且基于肥料组合物的总重量可以是(例如)0.1至50wt.%。
在一些实施方式中,肥料组合物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物。
另外,可包括一种或多种微量元素(即微量营养物)的来源,例如可存在硼、钙、氯、钴、铜、铁、锰、钼、钠、锌、或它们的组合。这些营养物可以元素形式、作为氧化物、或以盐的形式(例如作为硫酸盐、硝酸盐、或卤化物)供应。植物微量营养物的量取决于期望的最终用途,并且基于肥料组合物的总重量,可以是(例如)0.1至5wt.%。
肥料组合物包含不含磷的无机酸性化合物。酸性化合物具有小于或等于2的pKa,或者更特别地,小于或等于0的pKa,或者更特别地,小于或等于-2的pKa。示例性的酸性化合物包括硫酸、硝酸、盐酸、或它们的组合。基于肥料组合物的总重量,无机酸性化合物以0.1至2wt%、或0.1至5wt%、或0.1至10wt%的量存在。
组合物中可进一步存在填料,例如膨润土、方解石、氧化钙、硫酸钙(无水或半水合物)、白云石、滑石、沙、或者包含至少一种以上填料的组合。
粒状肥料的其它组分可包括(例如)表面活性剂、成核剂、或者回收的肥料颗粒,其可充当试剂、成核土壤调节剂(例如碳酸钙、活性炭、元素硫)、杀生物剂(例如杀虫剂、除草剂、或杀真菌剂)、毛细作用剂、润湿剂、热稳定剂、粘合剂(例如纤维素、聚乙烯醇、脂、油、阿拉伯树胶)、亚乙烯基紫外稳定剂、抗氧化剂、还原剂、着色剂、粘结剂(即有机氯化物、玉米醇溶蛋白、明胶、壳聚糖、聚环氧乙烷聚合物和丙烯酰胺聚合物和共聚物)等的来源。
肥料组合物是粒状的,粒料可具有适合其目标用途的任何形状或尺寸。在一些实施例中,肥料粒料基本上是球形的。肥料粒料具有1.0至4.0或1.0至5.0毫米(mm)的平均粒径。在该范围内,平均粒径可大于或等于1.5,或者大于或等于2.0mm。同样在该范围内,平均粒径可小于或等于3.5mm,或者小于或等于3.0mm。在一个实施例中,以重量计至少90%的肥料粒料具有2.0至4.0mm的粒径。粒径根据国际肥料开发中心(IFDC)发布的“尺寸分析–筛选方法”IFDCS-107来确定,方法是用来确定肥料粒度最常用的并且国际批准的方法。
在一些实施方式中,无机酸性化合物是设置在至少一部分粒状肥料表面上的包衣的一部分。
基于包衣的总重量,包衣包含75至100wt.%的量的无机酸性化合物。在该范围内,酸性化合物可以以大于或等于80wt.%、或者大于或等于90wt.%的量存在。
基于包衣的总重量,包衣可任选地包含高达25wt.%的添加剂。示例性的添加剂包括聚(乳酸)、聚(丁二酸丁二醇酯)、醋酸纤维素、木质素、佐剂、或它们的组合。示例性的佐剂包括着色剂、粘附促进剂、表面活性剂、或者包含前述中的至少一种的组合,只要佐剂不会显著负面影响包覆的肥料的期望特性。例如,表面活性剂可包括伯和仲(C16-30)烷基胺、伯(C16-30)烷基胺的(C16-30)脂肪酸酰胺、或者(C16-30)烷醇的(C16-30)脂肪酸酯。以上表面活性剂的实例包括十六烷基胺、十八烷基胺、花生基胺、山嵛基胺、二十六烷基胺、二十八烷基胺、二花生基胺、二山嵛基胺、二(氢化牛脂)胺、十六烷基硬脂酰胺、十八烷基硬脂酰胺、十八烷基芥子酰胺、芥子基芥子酰胺、小烛树蜡、巴西棕榈蜡和粗褐煤蜡。
当包覆到肥料粒料上时,基于包覆的肥料的总重量,包衣(包括任选的添加剂)的量小于或等于6wt.%,例如0.1至6wt.%、0.5至5wt.%、2至5wt.%、或3至5wt.%。
包覆的肥料可通过各种方法制造。肥料粒料可通过喷涂包衣法(例如顶部、底部或侧面喷涂包衣法)、转筒包衣法、盘式包衣法、流化床包衣法、连续倾注包衣法、或者本领域技术人员已知的任何其它方法包覆。该包衣法可在间歇法中或在连续法中进行。粒料可在单次包衣应用中被单层包覆,或者,粒料可被相同的包衣材料包覆多层,例如2层、3层、4层、5层、或更多层。
在一个特定的实施方式中,制造方法包含在粒化转筒或粒化盘内进行粒化的过程中喷涂包含浓酸溶液的包衣组合物。浓酸溶液定义为大于或等于6摩尔每升的溶液。
还可以考虑,包含无机酸性化合物的肥料组合物可与不含无机酸性化合物的粒状肥料共混。在这种情况下,包含无机酸性化合物的肥料组合物以当与水结合时足以产生pH小于6的灌溉施肥溶液的量存在。
在使用时,肥料组合物与水结合,形成pH小于或等于5的灌溉施肥溶液,其中肥料组合物在以上进行了描述。将肥料组合物溶于水中,所得灌溉施肥溶液基于灌溉施肥溶液的总重量具有小于或等于5wt.%的未溶解固体、或小于或等于2wt.%的未溶解固体、或小于或等于1wt.%的未溶解固体。然后将灌溉施肥溶液施用至农作物,更特别地,与灌溉结合施用至农作物。
用于灌溉施肥的水溶性肥料通过以下非限制性实例进一步进行说明。
实施例
实施例1
材料A:将20克14:38:10级肥料设置在一个烧杯中,并与100毫升(ml)pH为7.8的灌溉水一起搅拌。材料B:将20克被98%浓硫酸包覆的14:38:10肥料设置在一个烧杯中,并与100ml pH为7.8的灌溉水一起搅拌。两个容器均搅拌大约2分钟。材料A仍未溶解,而材料B则完全溶于高pH灌溉水中。材料B溶解后,溶液的pH为4.08。
实施例2
材料A:将20克11:29:19级肥料设置在一个烧杯中,并与100ml pH为7.8的灌溉水一起搅拌。材料B:将20克被98%浓硫酸包覆的11:29:19级肥料设置在一个烧杯中,并与100ml pH为7.8的灌溉水一起搅拌。两个容器均搅拌大约2分钟。材料A仍未溶解,而材料B则完全溶于高pH灌溉水中。材料B溶解后,溶液的pH为4.25。
实施例3
材料A:将20克11:52:0级肥料设置在一个烧杯中,并与100ml pH为7.8的灌溉水一起搅拌。材料B:将20克被98%浓硫酸包覆的11:52:0级肥料设置在一个烧杯中,并与100mlpH为7.8的灌溉水一起搅拌。两个容器均搅拌大约2分钟。材料A仍未溶解,而材料B则完全溶于高pH灌溉水中。材料B溶解后,溶液的pH为4.02。
实施例4
材料A:将20克18:46:0级肥料设置在一个烧杯中,并与100ml pH为7.8的灌溉水一起搅拌。材料B:将20克被98%浓硫酸包覆的18:46:0级肥料设置在一个烧杯中,并与100mlpH为7.8的灌溉水一起搅拌。两个容器均搅拌大约2分钟。材料A仍未溶解,而材料B则完全溶于高pH灌溉水中。材料B溶解后,溶液的pH为4.85。
实施例5
材料A:将20克28:28:0级肥料设置在一个烧杯中,并与100ml pH为7.8的灌溉水一起搅拌。材料B:将20克被98%浓硫酸包覆的28:28:0级肥料设置在一个烧杯中,并与100mlpH为7.8的灌溉水一起搅拌。两个容器均搅拌大约2分钟。材料A仍未溶解,而材料B则完全溶于高pH灌溉水中。材料B溶解后,溶液的pH为5.05。
从以上实例可以看出,无机酸的存在导致肥料组合物完全溶于水中,而无酸的肥料则不溶解。酸的存在会帮助肥料组合物溶于水中,从而使得肥料可以用于灌溉施肥应用。
实施方式1:一种肥料组合物,其包含:植物营养物;以及不含磷的无机酸性化合物,其中植物营养物包含磷化合物。
实施方式2:实施例1的组合物,其中植物营养物进一步包含氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素、或它们的组合。
实施方式3:实施例2的组合物,其中另外的营养物化合物包含镁化合物。
实施方式4:前述实施方式中任一项的组合物,其中植物营养物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物的组合。
实施方式5:前述实施方式中任一项的组合物,其中无机酸性化合物具有小于2、小于1、小于0、小于-1或小于-2的pKa。
实施方式6:前述实施方式中任一项的组合物,其中无机酸性化合物包含硫酸、盐酸、硝酸或者包含前述中的至少一种的组合。
实施方式7:前述实施方式中任一项的组合物,其中无机酸性化合物是包衣的一部分,并且基于包衣的总重量,包衣包含75至100wt.%的无机酸性化合物和0.0至25wt.%的添加剂。
实施方式8:前述实施方式中任一项的组合物,其中基于肥料化合物的总重量,组合物包含0.2至5重量百分比的不含磷的无机酸性化合物。
实施方式9:一种灌溉施肥方法,其包含:将肥料组合物与水结合,形成pH小于或等于6的灌溉施肥溶液,其中肥料组合物包含不含磷的无机酸性化合物和包含磷化合物的植物营养物;以及将灌溉施肥溶液施用至农作物。
实施方式10:实施方式9的方法,其中植物营养物进一步包含氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素、或它们的组合
实施方式11:实施方式10的方法,其中另外的营养物化合物包含镁化合物。
实施方式12:实施方式9至11中任一项的方法,其中植物营养物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物的组合。
实施方式13:实施方式9至12中任一项的方法,其中无机酸性化合物具有小于或等于0的pKa。
实施方式14:实施方式9至13中任一项的方法,其中无机酸性化合物包含硫酸、盐酸、硝酸、或者包含前述中的至少一种的组合。
实施方式15:实施方式9至14中任一项的方法,其中无机酸性化合物是包衣的一部分,并且基于包衣的总重量,包衣包含75至100wt.%的无机酸性化合物和0.0至25wt.%的添加剂。
实施方式16:实施方式9至15中任一项的方法,其中基于肥料化合物的总重量,组合物包含0.2至5重量百分比的不含磷的无机酸性化合物。
实施方式17:一种肥料组合物,其包含:肥料粒料和设置在肥料粒料上的包衣,其中肥料粒料包含植物营养物;包衣包含硫酸、硝酸、盐酸、或者包含前述中的至少一种的组合。
实施方式18:实施方式17的肥料组合物,其中植物营养物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物的组合。
实施方式19:实施方式17或18的肥料组合物,其中包衣包含硫酸。
实施方式20:实施方式17至19中任一项的组合物,其中基于包衣的总重量,包衣包含75至100wt.%的酸性化合物和0.0至25wt.%的添加剂。
单数形式“一、“一个”、以及“该”包括复数对象,除非上下文明确地另外规定。“或”意思是“和/或”。涉及相同组分或性质的所有范围的端点均被包括,并且均可独立地进行组合。如本文所使用的后缀“(s)”旨在包括单数和复数其所修饰的术语,因此包括至少一个该术语(例如“着色剂”包括至少一种着色剂)。“任选的”或“任选地”意思是随后描述的事件或情形可能会发生也可能不会发生,并且该描述包括事件发生的情况和事件未发生的情况。除非另有规定,否则本文使用的科技术语具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解相同的含义。
如本文所使用,“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。化合物采用标准命名法描述。
本文提及的所有参考文献均通过引用整体并入本文。尽管为了说明目的给出了典型的实施例,但是以上描述不应视为对本发明范围的限制。因此,本领域技术人员可在不偏离本文的精神和范围的情况下进行各种修改、调整和替代。
Claims (20)
1.一种肥料组合物,包含:
含有磷化合物的植物营养物;以及不含磷的无机酸性化合物。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述植物营养物包含氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素、或它们的组合。
3.根据权利要求2所述的组合物,其中所述另外的营养物化合物包含镁化合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述植物营养物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物的组合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述无机酸性化合物具有小于0的pKa。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述无机酸性化合物包含硫酸、盐酸、硝酸或者包含前述中的至少一种的组合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中无机酸性化合物是包衣的一部分,并且基于所述包衣的总重量,所述包衣包含75至100wt.%的所述无机酸性化合物和0.0至25wt.%的添加剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中基于所述肥料化合物的总重量,所述组合物包含0.2至5重量百分比的所述不含磷的无机酸性化合物。
9.一种灌溉施肥的方法,包括:
将肥料组合物与水结合,以形成具有小于或等于6的pH的灌溉施肥溶液,其中所述肥料组合物包含不含磷的无机酸性化合物和包含磷化合物的植物营养物;以及
将所述灌溉施肥溶液施用至农作物。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述植物营养物进一步包含氮化合物、钾化合物、另外的营养物化合物、微量元素、或它们的组合。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述另外的营养物化合物包含镁化合物。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法,其中所述植物营养物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物的组合。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中所述无机酸性化合物具有小于或等于0的pKa。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法,其中所述无机酸性化合物包含硫酸、盐酸、硝酸、或者包含前述中的至少一种的组合。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法,其中所述无机酸性化合物是包衣的一部分,并且基于所述包衣的总重量,所述包衣包含75至100wt.%的所述无机酸性化合物和0.0至25wt.%的添加剂。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法,其中基于所述肥料化合物的总重量,所述组合物包含0.2至5重量百分比的所述不含磷的无机酸性化合物。
17.一种肥料组合物,包含:肥料粒料和设置在所述肥料粒料上的包衣,其中所述肥料粒料包含植物营养物;并且所述包衣包含硫酸、硝酸、盐酸、或者包含前述中的至少一种的组合。
18.根据权利要求17所述的肥料组合物,其中所述植物营养物包含氮化合物、磷化合物和钾化合物的组合。
19.根据权利要求17或18所述的肥料组合物,其中所述包衣包含硫酸。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的组合物,其中基于所述包衣的总重量,所述包衣包含75至100wt.%的酸性化合物和0.0至25wt.%的添加剂。
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