CN110437016A - 一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业化肥技术领域，具体涉及一种利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥及其制备方法，包括下述质量份的原料：硅钙钾镁肥152～188份，柠檬酸12～48份。硅钙钾镁肥含有植物可吸收的有效钙、有效硅、有效镁和有效钾这些营养成分；肥料制备方法包含如下步骤：将粉状硅钙钾镁肥与柠檬酸组成原料计量、配料。将混合后的物料装入球磨机球磨，球磨时间为30～60min，转速为1500～1800r/min，磨球选用直径为5mm和15mm的玛瑙球；球磨结束后倒出混合肥料，过筛，得到一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥。该肥料加速了硅钙钾镁肥中营养元素的释放，提高了水溶性养分含量，大大提高了肥料中钙、镁、硅、钾等元素的活化速率。

Description

一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业化肥技术领域，具体涉及一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥及其制备方法。

背景技术

现在农业生产中，为了追求粮食高产、稳产，常年重施化肥，轻施有机肥；重氮磷肥，轻钾肥；重大元素肥，轻中微肥。大量施用利用率较低的氮肥和磷肥，这样以来不仅增加农业成本，浪费资源，污染环境，还会造成土壤板结，耕层富营养化，引起土壤次生盐渍化、硝酸盐积累以及土壤酸化等一系列问题。土壤酸化程度越高，土壤中的钙、镁、钾、铵及微量元素损失愈多，造成耕层钙、镁、钾及微量元素的缺乏，植物营养元素严重不平衡，形成恶性循环；同时造成土壤严重板结。由于大量元素的过量施用而缺乏中微量元素的补充，导致很多土壤“越来越贫瘠，越来越荒凉，越来越板结”，增加中微量元素的施用，同时缓解土壤板结情况，已成为现代农业的主要发展方向。

硅钙钾镁肥具有矫正土壤酸碱度，补充中微量元素的功能，是一种良好的中微量元素肥料，也是矿物质的土壤调理剂。硅钙钾镁肥施用后有助于打破土壤板结、疏松土壤、提高土壤透气性、降低土壤重金属污染，促进土壤微生物活性、增强土壤肥水渗透力；具有改良土壤，治理荒漠.保水抗旱，增强农作物抗病能力，提高农作物产量，改善农产品品质，恢复农作物原生态等功能。

高温煅烧后的硅钙钾镁肥XRD结果显示其矿物组成主要是为钙铝黄长石Ca₂Al₂SiO₇、假硅灰石Ca₃Si₃O₉、白榴石KAlSi₂O₆和钾霞石KAlSiO₄等，其养分为枸溶性而非水溶性，施用后营养元素会逐步释放。但是大田试验效果发现，硅钙钾镁肥肥效较慢，针对一些作物的特定营养需求，当季养分有时不能得到很好的补充，有一定的局限性。因此，提供一种促进硅钙钾镁肥枸溶性养分释放的解决方案显得尤为重要。枸溶性养分是指能在0.5mol/L盐酸或者2％柠檬酸、柠檬酸铵中能被溶解的养分。NY/T2272-2012“土壤调理剂钙、镁、硅含量的测定”中规定，肥料中养分测定是指经0.5mol/L盐酸提取后检测出来的养分含量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥及其制备方法，该肥料通过将柠檬酸与硅钙钾镁肥混合，加速了硅钙钾镁肥中营养元素的释放，提高了水溶性养分含量，大大提高了肥料中钙、镁、硅、钾等元素的活化速率，使得硅钙钾镁肥中枸溶性和水溶性养分有效地结合起来，为作物的生长提供了丰富、速效的营养元素。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥，包括下述质量份的原料：硅钙钾镁肥152～188份，柠檬酸12～48份。

进一步，所述硅钙钾镁肥含有植物可吸收利用的有效钙、有效硅、有效镁和有效钾这些营养成分；这些营养成分的质量分数按照氧化物计算如下：K₂O≥5％、CaO≥28％、MgO≥4.0％、SiO₂≥30.0％；

硅钙钾镁肥的pH为9.5～11.5。

进一步，上述利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥的制备方法，包含如下步骤：

将粉状硅钙钾镁肥与柠檬酸组成原料按质量份进行计量、配料；将混合后的物料装入球磨机内球磨，球磨时间为30～60min，转速为1500～1800r/min，磨球选用直径为5mm和15mm的玛瑙球；球磨结束后倒出混合肥料，过200-300目筛，得到一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

更进一步，上述利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥的制备方法，包含如下步骤：

将188重量份的硅钙钾镁肥与12重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球100个，15mm玛瑙磨球20个，设置球磨机转速为1800r/min，球磨时间为30min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

本发明的优点及积极效果为：

1、本发明利用球磨机将硅钙钾镁肥和柠檬酸进行混合，在机械力化学反应之下，将混合料球磨到200～300目之间，通过有机-无机联合活化，加速硅钙钾镁肥中的硅、钙、钾、镁等元素的活化，释放为可被植物有效利用的元素，大大提高了硅钙钾镁肥中水溶性硅、钙、镁等元素含量。

2、本发明利用柠檬酸对硅钙钾镁肥中硅、钙、钾、镁等有益元素活化，能够有效提高可被作物吸收利用的营养元素比例，具有提高肥料利用率，减少养分流失的作用。

3、本发明制得的产品营养全面，可以改善土壤理化性质和生物活性，缓解土壤板结。

4、施用该产品后，农产品品质优良，其颜色鲜艳、视觉效果明显、口感好，可提前农产品成熟期，延长保鲜时间。当季肥效较原硅钙钾镁肥提升显著。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下。

本发明公开了一种利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥，包括下述质量份的原料：硅钙钾镁肥152～188份，柠檬酸12～48份；

所述硅钙钾镁肥含有植物可吸收利用的有效钙、有效硅、有效镁和有效钾这些营养成分；这些营养成分的质量分数按照氧化物计算如下：K₂O≥5％、CaO≥28％、MgO≥4.0％、SiO₂≥30.0％；硅钙钾镁肥的pH为9.5～11.5。

柠檬酸(C₆H₈O₇)是一种重要的有机物，也称枸橼酸，广泛应用于工业、农业以及食品业。枸橼酸为二元羧酸，两个羧基上的羰基氧原子作为供电子基团，给出其外层的孤对电子，金属离子以空轨道接受氧原子的孤对电子，从而形成配位化学键。柠檬酸与硅钙钾镁肥中的MgO和CaO发生反应的原理如下：

(1)MgO+H₂O→Mg(OH)₂

(2)2C₆H₈O₇+Mg(OH)₂→Mg₂(C₆H₈O₇)₂+H₂O

(3)CaO+H₂O→Ca(OH)₂

(4)2C₆H₈O₇+Ca(OH)₂→Ca₂(C₆H₈O₇)₂+H₂O

此外，柠檬酸还作为一种浸提剂，能够模拟植物根系所分泌的弱酸，将土壤中可被植物吸收的营养元素元素浸提出来。前人研究表明，植物根系分泌的有机酸主要包括：甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、麦根酸、番石榴酸等。这些有机酸能够促进土壤胶体表面吸附养分的解吸，增加难溶性养分的溶解，从而改善根际环境。

优选的，所述的柠檬酸为一水柠檬酸；

本发明还公开了一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥的制备方法，包含如下步骤：

(1)将粉状硅钙钾镁肥与柠檬酸组成原料按所述质量份进行计量、配料。

(2)将混合后的物料装入球磨机内球磨，球磨时间为30～60min，转速为1500～1800r/min，磨球选用直径为5mm和15mm的玛瑙球；

(3)球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

优选的，所述球磨机可以是行星式球磨机或振动磨的一种或两种。

优选的，5mm玛瑙球的数量为80～100个；15mm玛瑙球的数量为10～20个。

以下通过3个实施例对一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥的制备方法进行详细描述：

实施例1

将188重量份的硅钙钾镁肥与12重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球100个，15mm玛瑙磨球20个，设置球磨机转速为1800r/min，球磨时间为30min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例2

将188重量份的硅钙钾镁肥与12重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球90个，15mm玛瑙磨球15个，设置球磨机转速为1600r/min，球磨时间为45min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例3

将188重量份的硅钙钾镁肥与12重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球80个，15mm玛瑙磨球10个，设置球磨机转速为1500r/min，球磨时间为60min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例4

将176重量份的硅钙钾镁肥与24重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球100个，15mm玛瑙磨球20个，设置球磨机转速为1800r/min，球磨时间为30min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例5

将176重量份的硅钙钾镁肥与24重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球90个，15mm玛瑙磨球15个，设置球磨机转速为1600r/min，球磨时间为45min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例6

将176重量份的硅钙钾镁肥与24重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球80个，15mm玛瑙磨球10个，设置球磨机转速为1500r/min，球磨时间为60min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例7

将152重量份的硅钙钾镁肥与48重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球100个，15mm玛瑙磨球20个，设置球磨机转速为1800r/min，球磨时间为30min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例8

将152重量份的硅钙钾镁肥与48重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球90个，15mm玛瑙磨球15个，设置球磨机转速为1600r/min，球磨时间为45min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

实施例9

将152重量份的硅钙钾镁肥与48重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球80个，15mm玛瑙磨球10个，设置球磨机转速为1500r/min，球磨时间为60min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

试验实施例：本发明柠檬酸增效硅钙钾镁肥对土壤水溶性养分含量的影响

样品制备：制备硅钙钾镁肥SC作为对照样品，该硅钙钾镁肥其主要营养成分满足K₂O≥5％、CaO≥28％、MgO≥4.0％、SiO₂≥30.0％、pH：9.5～11.5。

按照实施例描述的方法，选出了参数效果最优的三组进行试验，分别为实施例1、实施例4和实施例7。制备得到对应编号为CA-SC1、CA-SC2、CA-SC3的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

试验步骤：分别按照等硅钙钾镁肥(6g/kg)投入的原则，称取相应重量的柠檬酸增效硅钙钾镁肥和硅钙钾镁肥产品，分别与过2mm筛的600g风干红壤混合均匀，装入塑料培养杯中，用重量法调节土壤含水量为田间持水量的60％，用塑料膜封口，并在薄膜上留2个通气孔，置于25±2℃人工气候箱保持湿度培养7天，培养结束后，从培养杯内取出80g土壤风干研磨。根据(鲁如坤.《土壤农业化学分析方法》.北京：中国农业科技出版社，2000)测试土壤水溶性养分含量；其试验结果列于表1及表2中：

表1：红壤理化性质

表2：红壤水溶性养分含量检测结果

种类	水溶性钙(mg/kg)	水溶性镁(mg/kg)	水溶性硅(mg/kg)
				SC	10.47	2.09	30.32
CA-SC1	20.52	3.67	36.49
				CA-SC2	15.56	2.54	33.77
CA-SC3	13.58	2.35	33.40

试验结果表明，本发明制备的柠檬酸增效硅钙钾镁肥可显著提升土壤水溶性钙、镁、硅含量。其中，水溶性钙和水溶性硅含量分别提升了29.7％～95.99％、10.16％～20.35％，尤其是实施例1中的肥料对水溶性钙、水溶性镁和水溶性硅的含量有更明显的提升作用。这些结果说明在球磨机的机械化学力作用下，物料的粒径逐渐变小，比表面积增大，并且晶体结构发生畸变，更有利于柠檬酸中的酸性活性基团与硅钙钾镁肥中的金属离子发生络合与螯合作用，从而释放出可被植物有效利用的元素，通过有机-无机联合活化，枸溶性与水溶性养分相结合，有效提高可被作物吸收利用的营养元素比例，具有提高肥料利用率，减少养分流失的作用；此外，施用该产品后，发现农产品品质优良，其颜色鲜艳、视觉效果明显、口感好，可提前农产品成熟期，延长保鲜时间；当季肥效较原硅钙钾镁肥提升显著，证明本专利的肥料具有良好的应用前景。

本发明的内容并不局限于硅钙钾镁肥，高温烧结或熔融法制备的硅肥、硅钙肥、硅钙钾肥、钾钙肥、钾硅肥及其衍生产品，主要营养成分为能被植物根部吸收的有效硅、有效钙、有效钾、有效镁养分，都属于本发明的保护范围之内。相同领域内的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都应包括在本发明的范围内。

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的内容，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 (4)

1.一种利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥，其特征在于：包括下述质量份的原料：硅钙钾镁肥152～188份，柠檬酸12～48份。

2.如权利要求1所述的利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥，其特征在于：所述硅钙钾镁肥含有植物可吸收利用的有效钙、有效硅、有效镁和有效钾这些营养成分；这些营养成分的质量分数按照氧化物计算如下：K₂O≥5％、CaO≥28％、MgO≥4.0％、SiO₂≥30.0％；

硅钙钾镁肥的pH为9.5～11.5。

3.如权利要求1至2任一项所述的利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

(1)将粉状硅钙钾镁肥与柠檬酸组成原料按质量份进行计量、配料。

(2)将混合后的物料装入球磨机内球磨，球磨时间为30～60min，转速为1500～1800r/min，磨球选用直径为5mm和15mm的玛瑙球；

(3)球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到一种柠檬酸增效硅钙钾镁肥。

4.如权利要求3所述的利用柠檬酸增效硅钙钾镁肥的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

将188重量份的硅钙钾镁肥与12重量份的柠檬酸混合装入行星式球磨机中，装入直径为5mm玛瑙磨球100个，15mm玛瑙磨球20个，设置球磨机转速为1800r/min，球磨时间为30min，球磨结束后倒出混合肥料，过200目筛，得到所述的柠檬酸增效硅钙钾镁肥。