CN110396026A - 一种甘蔗专用纳米水溶性肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甘蔗专用纳米水溶性肥以及制备方法，由以下组分组成：15~20%尿素、10~15%磷酸二氢钾、9~15%硫酸钾、10~15%生化黄腐酸、5~10%纳米碳、5~10%螯合态多元营养元素、2~5%复硝酚钠、2~5%十二烷基苯磺酸钠、1~5%水杨酸钠、1~3%磁性纳米四氧化三铁、1~3%介孔二氧化硅。该水溶性肥由大量元素、螯合态多元营养元素、表面活性剂、植物调节剂、纳米碳、纳米包膜剂、磁性纳米四氧化三铁、介孔二氧化硅等生物活性物质混配而成，是一种能促进水肥一体规模化推广的多元复合肥料。

Description

一种甘蔗专用纳米水溶性肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种甘蔗专用纳米水溶性肥以及制备方法。

背景技术

水溶性肥料具有配方灵活、养分全面、效果迅速、养分利用率高、施用经济安全等优良特征，而有关甘蔗水溶性肥方面的研究，相对于其它作物而言相对落后。近年来，甘蔗水肥一体化技术的推广应用发展迅速，但受施肥参数不明确的影响，很难做到甘蔗需肥、需水规律同步。“大配方、小调整”区域配肥技术与精准精细灌溉技术相结合的水肥一体化精准精细灌溉施肥技术将是甘蔗产业发展的必然趋势。因此，很有必要根据甘蔗营养需求研究出专用水溶性肥料。

公开号号为CN106365762A的发明专利“一种甘蔗专用水溶性肥”，在水中依次加入盐酸、磷酸二氢钾、硝酸钾和中、微量元素肥，再喷雾干燥冷却得成品。该肥料能较好的溶解于水中，有效提高甘蔗的产量和糖含量，但其采用的是易溶于水的成分，肥料易于流失，利用率不高。

发明内容

本发明公开了一种甘蔗专用纳米水溶性肥以及制备方法，该水溶性肥由大量元素、螯合态多元营养元素、表面活性剂、植物调节剂、纳米碳、纳米包膜剂、磁性纳米四氧化三铁、介孔二氧化硅等生物活性物质混配而成，是一种能促进水肥一体规模化推广的多元复合肥料。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种甘蔗专用纳米水溶性肥，按质量百分数计，由以下组分组成：15~20%尿素、10~15%磷酸二氢钾、9~15%硫酸钾、10~15%生化黄腐酸、5~10%纳米碳、5~10%螯合态多元营养元素、2~5%复硝酚钠、2~5%十二烷基苯磺酸钠、1~5%水杨酸钠、1~3%磁性纳米四氧化三铁、1~3%介孔二氧化硅。

优选的，所述螯合态多元营养元素的制备方法如下：

按质量份计，将硼砂8~12份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁3~6份、硫酸锰7~13份、钼酸钠1~5份、硫酸镁7~13份依次缓慢加入至装有18~30份的浓度为50~65wt％的乙二胺四乙酸水溶液的容器中，加热至95~100℃，混合搅拌至完全溶解，冷却并保持温度至48~55℃，调节pH值至7~7.5，蒸发，结晶，离心，干燥制得成品螯合态多元营养元素。

更优选的，螯合态多元营养元素各原料的质量份为：硼砂10份、硫酸锌7份、硫酸亚铁5份、硫酸锰10份、钼酸钠4份、硫酸镁10份、60wt%乙二胺四乙酸水溶液20份。

优选的，所述纳米碳酸钙、纳米碳、纳米四氧化三铁和介孔二氧化硅的直径均小于60 nm。

以上所述的甘蔗专用纳米水溶性肥的制备方法，包括以下步骤：

在干燥的生产环境下，按配比将尿素、氯化钾、过磷酸钙、生化黄腐酸、纳米碳、螯合态多元营养元素、复硝酚钠、十二烷基苯磺酸钠、水杨酸钠、磁性纳米四氧化三铁和介孔二氧化硅分别置入搅拌装置混合，然后进行粉碎，包装成品。

本发明创新采用了螯合态多元营养元素、纳米碳、磁性纳米四氧化三铁、介孔二氧化硅的结合，其中：

螯合态多元营养元素：B、Zn、Mn、Fe、Mo、Mg等多种微量元素被螯合后，形成较小有机分子，被甘蔗以有机分子态吸收，进入植株体内能直接参与转化，具有溶解较度高、稳定性好、不易流失、安全性好、缓释性好、持效期长等优良特性，可充分挖掘甘蔗增产及增糖潜力。

纳米碳：为分散相尺度小于60 nm的碳材料，具有结构微小、表比面积大、化学活性强、吸附性强等特点。其能够吸附土壤中的离子，从而提高作物对土壤养分的吸收利用以及减少氮的淋溶，此外，其能够有效地吸附土壤中的污染物，降低污染物向外扩散的风险，减少环境污染。

介孔二氧化硅：具有独特的孔道结构，从而表现出较高的包封率和载药量，并具有良好的热稳定性和缓释效果。将这种材料作为肥料的装载体设计成纳米控释肥将大大提高肥料的利用率，其水解后被甘蔗根系吸收形成的酶硅复合体在光合作用和酶活动中可作为保护剂或调节剂。同时，硅元素可纠正高含量有效锰、亚铁离子和活性铝造成的土壤毒害；防止在甘蔗叶中局部积累锰；增强植株抗病性；增强茎秆强度，抗倒伏；提高磷的有效性；降低蒸腾及一些未知的生物功能。

磁性纳米四氧化三铁：是由Fe²⁺、Fe³⁺、O^2-通过离子键而组成的复杂离子晶体，离子间的排列方式与尖品石构型相仿。除具有纳米粒子所有特性外，还具有超顺磁性，从而在改良修复土壤过程中能够降低镉、铬、镍、铜等重金属的危害。同时，在本产品中还负责向甘蔗提供光合作用中叶绿素合成必需的铁元素，有效减少黄化苗的产生。

本发所述的方法生产的甘蔗专用水溶性肥由大量元素、螯合态多元营养元素和表面活性剂、肥料增效精、植物调节剂、纳米碳、纳米包膜剂、磁性纳米四氧化三铁、介孔二氧化硅等生物活性物质混配而成，是一种可以迅速地分散于水中的多元复合肥料。所含纳米碳微粒具有特殊结构，添加到肥料中能够增加其释放程度，溶于水变成超导体吸附大量的阳离子(K⁺、NH₄ ⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺)，减少肥料的挥发与径流造成的损失；螯合态多元营养元素被作物吸收的同时，氨基酸本身也可被甘蔗直接吸收，能将微量元素的无机盐转化为有机螯合物态使之最大限度地提高吸收率，能使甘蔗在各个生长发育时期内发挥其高效的促长作用。加入了复硝酚钠，能更好的提高细胞活力，促进甘蔗生长。加入了水杨酸钠，能增强甘蔗的抗逆性，抑制疾病发生，同时更好的促进更营养成分的溶解。加入的表面活性剂有助于纳米碳、纳米四氧化三铁、介孔二氧化硅的分散，且纳米碳、纳米碳酸钙、纳米四氧化三铁、介孔二氧化硅都是小于60 nm的，能更好的与表面活性剂形成稳定的分散系，形成胶体，保留在土壤里，可以作为吸附剂改良土壤。通过施用该肥料，改良了蔗地，能够显著提高甘蔗的肥料利用率，有利于其产量提高和糖分积累。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。

实施例1

一种甘蔗专用纳米水溶性肥，各原料重量：20 kg尿素、14 kg磷酸二氢钾、15 kg硫酸钾、14 kg生化黄腐酸、10 kg纳米碳、9 kg螯合态多元营养元素、4 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、3 kg水杨酸钠、3 kg磁性纳米四氧化三铁、3 kg介孔二氧化硅。

螯合态多元营养元素的制备方法如下：将硼砂2.5 kg、硫酸锌1.75 kg、硫酸亚铁1.25 kg、硫酸锰2.5 kg、钼酸钠1 kg、硫酸镁2.5 kg依次缓慢加入至装有5 kg的 60wt%乙二胺四乙酸水溶液中，加热至100℃，混合搅拌至完全溶解，冷却并保持温度至50℃，调节pH值至7~7.5，蒸发，结晶，离心，干燥制得成品螯合态多元营养元素。

实施例2

一种甘蔗专用纳米水溶性肥，各原料重量：19 kg尿素、15 kg磷酸二氢钾、14 kg硫酸钾、15 kg生化黄腐酸、8 kg纳米碳、10 kg螯合态多元营养元素、5 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、5 kg水杨酸钠、2 kg磁性纳米四氧化三铁、2 kg介孔二氧化硅。

螯合态多元营养元素的制备方法如下：将硼砂2 kg、硫酸锌1.25 kg、硫酸亚铁0.75 kg、硫酸锰1.75 kg、钼酸钠0.25 kg、硫酸镁1.75 kg依次缓慢加入至装有4.5 kg的65wt%乙二胺四乙酸水溶液中，加热至95℃，混合搅拌至完全溶解，冷却并保持温度至52℃，调节pH值至7~7.5，蒸发，结晶，离心，干燥制得成品螯合态多元营养元素。

实施例3

一种甘蔗专用纳米水溶性肥，各原料重量：18 kg尿素、15 kg磷酸二氢钾、15 kg硫酸钾、14 kg生化黄腐酸、9 kg纳米碳、9 kg螯合态多元营养元素、5 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、5 kg水杨酸钠、3 kg磁性纳米四氧化三铁、2 kg介孔二氧化硅。

螯合态多元营养元素的制备方法如下：将硼砂3 kg、硫酸锌2 kg、硫酸亚铁1.5kg、硫酸锰3.25 kg、钼酸钠1.25 kg、硫酸镁3 kg依次缓慢加入至装有7 kg的 50wt%乙二胺四乙酸水溶液中，加热至100℃，混合搅拌至完全溶解，冷却并保持温度至55℃，调节pH值至7~7.5，蒸发，结晶，离心，干燥制得成品螯合态多元营养元素。

实施例4

一种甘蔗专用纳米水溶性肥，各原料重量：20 kg尿素、15 kg磷酸二氢钾、15 kg硫酸钾、14 kg生化黄腐酸、7 kg纳米碳、10 kg螯合态多元营养元素、5 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、5 kg水杨酸钠、2 kg磁性纳米四氧化三铁、2 kg介孔二氧化硅。

螯合态多元营养元素的制备方法同实施例1。

对比例1

一种水溶性肥，各原料重量：20 kg尿素、14 kg磷酸二氢钾、15 kg硫酸钾、14 kg生化黄腐酸、9 kg螯合态多元营养元素、4 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、3 kg水杨酸钠、3kg磁性纳米四氧化三铁、3 kg介孔二氧化硅。

对比例2

一种水溶性肥，各原料重量：20 kg尿素、14 kg磷酸二氢钾、15 kg硫酸钾、14 kg生化黄腐酸、10 kg纳米碳、9 kg螯合态多元营养元素、4 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、3kg水杨酸钠、3 kg磁性纳米四氧化三铁。

对比例3

一种水溶性肥，各原料重量：20 kg尿素、14 kg磷酸二氢钾、15 kg硫酸钾、14 kg生化黄腐酸、9 kg螯合态多元营养元素、4 kg复硝酚钠、5 kg十二烷基苯磺酸钠、3 kg水杨酸钠、3kg磁性纳米四氧化三铁。

应用实施例

一、小规模田间试验

试验地点：广西农垦国有金光农场。

2017年，将实施例1~4的甘蔗专用纳米水溶性肥、对比例1~3的水溶性肥，用于小规模的田间试验，甘蔗品种选用广西主栽品种桂糖42号，每例施用1亩，每亩50 kg。

2017年4月种植，甘蔗种植时铺设滴灌设备，在甘蔗大生长期时进行中耕培土，其他田间管理措施一致。完成培土后，定期打开灌溉开关，使用时间共4个月，每间隔10天左右施肥一次，共施肥12次。2018年2月收获。

在甘蔗收获后，每小区随机取耕层土壤样品，运回实验室处理后备用，有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等参照土壤农化分析方法测定。

表1 小规模田间试验应用效果

二、大规模田间试验

试验地点：广西农垦国有金光农场。

试验设计：甘蔗品种选用广西主栽品种桂糖42号。试验设置为5个处理，分别为不施肥、常规水溶肥（河南瀚森农业科技有限公司生产的甘蔗专用螯合水溶肥，50 kg/亩）、0.5倍纳米肥（25 kg/亩）、1.0倍纳米肥（50 kg/亩）、1.5倍纳米肥（75 kg/亩）。本次试验使用的纳米肥是实施例1的甘蔗专用纳米水溶性肥。

2018年进行试验，4月种植，小区试验为20行区，行距1.0 m，行长7 m，小区面积140m²，3次重复，完全随机区组试验设计。甘蔗种植时铺设滴灌设备，在甘蔗大生长期时进行中耕培土，其他田间管理措施一致。完成培土后，定期打开灌溉开关，使用时间共4个月，每间隔10天左右施肥一次，共施肥12次。2019年2月-3月收获。试验调查甘蔗出苗、分蘖情况，进入伸长期测定甘蔗株高；枯心苗、黑穗病及梢腐病发病率按照已有标准进行调查；甘蔗收获期对各小区甘蔗进行实产测定。在甘蔗收获后，每小区随机取耕层土壤样品，运回实验室处理后备用，土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等参照土壤农化分析方法测定；宿根幼苗黄化率根据宿根蔗调查小区黄化苗数量占总苗数计算。

表2金光农场试验点的甘蔗分析表

表3金光农场试验点的土壤分析表

表4 大面积试验的甘蔗蔗糖分情况分析表

试验效果：试验结果（表2）表明施用含纳米碳的甘蔗多元营养水溶性肥，能够有效提高甘蔗的出苗率和分蘖率，同时能有效降低枯心苗、黑穗病以及梢腐病的危害率，并能满足甘蔗伸长期对养分的需求，甘蔗株高、茎径、有效茎等农艺性状表现出不同程度优势，小区平均产量达到6415-6997kg/亩，明显优于常规施肥的6300kg/亩；由表3结果可见，土壤根区pH值较之对照小区的酸度有所缓解，非根区土壤酸度在含纳米碳1.0倍以上水溶性肥处理下缓解更为显著；宿根幼苗黄化率下降幅度非常显著，含纳米碳1.5倍水溶性肥处理下仅为5.68%，远低于常规水溶性肥的31.55%；有机质含量显著增加，达到13.00-14.99%，远比常规水溶性肥处理下的9.77%要丰富；碱解氮、速效磷和速效钾等营养元素成分也有明显积累。从表4可见，纳米肥处理下的甘蔗蔗糖分比常规肥要高3.81-4.89%，亩含糖量达到926.3-1002.1 kg/亩，较常规肥处理下876.5 kg/亩高出5.68%-14.33%。

Claims (5)

1.一种甘蔗专用纳米水溶性肥，其特征在于：按质量百分数计，由以下组分组成：15~20%尿素、10~15%磷酸二氢钾、9~15%硫酸钾、10~15%生化黄腐酸、5~10%纳米碳、5~10%螯合态多元营养元素、2~5%复硝酚钠、2~5%十二烷基苯磺酸钠、1~5%水杨酸钠、1~3%磁性纳米四氧化三铁、1~3%介孔二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的甘蔗专用纳米水溶性肥，其特征在于：

所述螯合态多元营养元素的制备方法如下：

按质量份计，将硼砂8~12份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁3~6份、硫酸锰7~13份、钼酸钠1~5份、硫酸镁7~13份依次缓慢加入至装有18~30份的浓度为50~65wt％的乙二胺四乙酸水溶液的容器中，加热至95~100℃，混合搅拌至完全溶解，冷却并保持温度至48~55℃，调节pH值至7~7.5，蒸发，结晶，离心，干燥制得成品螯合态多元营养元素。

3.根据权利要求2所述的甘蔗专用纳米水溶性肥，其特征在于：螯合态多元营养元素各原料的质量份为：硼砂10份、硫酸锌7份、硫酸亚铁5份、硫酸锰10份、钼酸钠4份、硫酸镁10份、60wt%乙二胺四乙酸水溶液20份。

4.根据权利要求1所述的甘蔗专用纳米水溶性肥，其特征在于：所述纳米碳酸钙、纳米碳、纳米四氧化三铁和介孔二氧化硅的直径均小于60 nm。

5.如权利要求1~4任一项所述的甘蔗专用纳米水溶性肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

在干燥的生产环境下，按配比将尿素、氯化钾、过磷酸钙、生化黄腐酸、纳米碳、螯合态多元营养元素、复硝酚钠、十二烷基苯磺酸钠、水杨酸钠、磁性纳米四氧化三铁和介孔二氧化硅分别置入搅拌装置混合，然后进行粉碎，包装成品。