CN111848273B - 一种包膜钾肥及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无机肥料技术领域，特别是涉及一种包膜钾肥及其制备方法和应用。本发明提供了一种具有多层结构的包膜钾肥，包括内核和外层；外层为聚乙烯醇层，或者为由内到外的碱性材料层和聚乙烯醇层；所述内核的制备用原料为氢氧化钾，所述碱性材料层的制备用原料为碳酸钙，所述聚乙烯醇层的制备用原料为聚乙烯醇水溶液。本发明所述包膜钾肥可以有效平衡酸性土壤的pH值，并有效提高农作物的农艺性状及其经济效益。

Description

一种包膜钾肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及无机肥料技术领域，特别是涉及一种包膜钾肥及其制 备方法和应用。
背景技术
土壤的酸碱性是指土壤中各种物质杂糅后表现出的酸性或碱性。 土壤的酸碱性取决于土壤中存在的氢离子和氢氧根离子含量。当氢离 子的浓度大于氢氧根离子的浓度时，土壤呈酸性；反之呈碱性；两者 相等时则为中性。土壤偏酸会影响土壤的结构、抑制土壤微生物的活 动，导致有效成分难以被作物利用。尤其是对植物生长发育影响较大 的磷格外受土壤酸碱性的影响，当pH值低于6时，磷酸和其它金属 离子形成迟效态，使金属离子的利用率降低。受酸雨和不规范的施肥 方式影响，土壤的酸碱性极易偏向酸性。
目前，改良酸性土壤的常用方法是施用石灰、白云石粉等碱性物 质直接中和土壤酸度，但该方法存在一些弊端：1)长期、大量施用 石灰会导致土壤板结和养分不平衡；2)改良剂的撒施、土壤与改良剂 的混匀环节费工耗时，而且易出现不均匀的现象，容易造成土壤pH 调节的均匀性不佳，进而导致出现烧苗的情况出现；3)施用石灰后 土壤存在复酸化过程，即石灰的碱性消耗后土壤再次发生酸化，而且 酸化程度比施用石灰前有所加剧。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种包膜钾肥及其制备方法。 本发明提供的包膜钾肥不仅可以起到平衡酸性土壤pH的作用，还可 补充土壤中流失的钾离子。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种包膜钾肥，所述包膜钾肥具有多层结构，包括 内核和外层；所述外层为聚乙烯醇层，或所述外层为由内到外的碱性 材料层和聚乙烯醇层；所述内核的制备用原料为氢氧化钾，所述碱性 材料层的制备用原料为碳酸钙，所述聚乙烯醇层的制备用原料为聚乙 烯醇水溶液。
优选的，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为 200～800g/L。
优选的，所述氢氧化钾的粒径为2～4mm；所述碳酸钙过100～300 目筛。
优选的，所述包膜钾肥的粒径为2.1～4.2mm。
优选的，所述内核的制备用原料、碱性材料层的制备用原料和聚 乙烯醇层的制备用原料的质量比为(65～76)：(0～34)：(1～3)。
优选的，所述聚乙烯醇层的厚度为0.05～0.15mm。
本发明还提供了上述的包膜钾肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)使用干燥空气将加热至熔融状态的氢氧化钾喷吹到转盘上， 得到球形氢氧化钾颗粒；或使用高速剪切的方法将加热至熔融状态的 氢氧化钾剪切到转盘上制成球形氢氧化钾颗粒；
(2)在含步骤(1)所述球形氢氧化钾颗粒的转盘中添加碳酸钙， 得到包裹有碱性材料层的内核；
(3)向步骤(1)得到的球形氢氧化钾颗粒表面或步骤(2)得 到的包裹有碱性材料层的内核表面喷覆聚乙烯醇水溶液，得到包膜钾 肥。
优选的，所述干燥空气喷吹的压力为0.3Mpa～0.8Mpa。
优选的，所述加热的温度为380～450℃。
本发明还提供了上述包膜钾肥在改良酸性土壤中的应用；所述包 膜钾肥的用量为15.0～16.0kg/亩，施用方式为一次性窝施。
本发明提供的一种包膜钾肥。本发明将氢氧化钾制成缓释钾肥， 氢氧化钾在土壤中水解出OH-，与土壤中游离的的H-中和，使得土壤 pH可以迅速下降。而多层结构的包膜式肥料赋予了包膜钾肥缓释特 性，可以长时间维持或保持酸性土壤酸碱度的平衡，而且还减少了钾 离子随雨水流失的问题，提高了钾离子利用率。实施例的结果表明， 本发明提供的包膜钾肥不仅可以迅速提高酸性土壤的pH值30％～ 40％，并长时间将土壤的pH维持在6.5～7.1之间，还可以有效提高烟 株的农艺性状，减少烟草根茎病的发生和病情发展进而提高经济效 益。
具体实施方式
本发明提供了一种包膜钾肥，所述包膜钾肥具有多层结构，包括 内核和外层；所述外层为聚乙烯醇层，或所述外层为由内到外的碱性 材料层和聚乙烯醇层；所述内核的制备用原料为氢氧化钾，所述碱性 材料层的制备用原料为碳酸钙，所述聚乙烯醇层的制备用原料为聚乙 烯醇水溶液。本发明选用强碱氢氧化钾作为包膜钾肥的有效成分，打 破了现有技术中常选择中性或弱碱性物质作为肥料的有效成分的传 统。由于氢氧化钾的强碱性，因此使用氢氧化钾改良酸性土壤的pH 值，可以起到快速、高效的改良效果。
在本发明中，所述所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度优选为 200～800g/L。本发明选择聚乙烯醇水溶液进行包膜，可以减缓氢氧化 钾的释放速度，有效延长包膜钾肥的作用时间。
在本发明中，所述氢氧化钾的粒径优选为2～4mm，更优选为2.5～ 3.5mm，碳酸钙优选过100～300目筛，更优选过120～200目筛后进行 使用。在本发明中，碳酸钙除了起到平衡酸性土壤pH值的效果外， 还起到了分散剂的效果，防止制备得到的氢氧化钠内核出现黏连现 象。
在本发明中，所述包膜钾肥的粒径优选为2.1～4.2mm，更优选 为2.6～3.4mm。
在本发明中，所述内核的制备用原料、碱性材料层的制备用原料 和聚乙烯醇层的制备用原料的质量比优选为(65～76)：(0～34)：(1～3)。 本发明提供的包膜钾肥各原料的配比合理，可以有效提高包膜钾肥的 缓释效果。
在本发明中，所述聚乙烯醇层的厚度优选为0.05～0.15mm，更优 选为0.08～0.12mm。
本发明提供的包膜钾肥不仅可以起到快速平衡酸性土壤pH值的 效果，而且多层结构的包膜肥料还可以有效控制有效物质的释放，不 仅可以延长作用期限，还可以避免出现农作物烧苗的情况出现。
本发明还提供了上述包膜钾肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)使用干燥空气将加热至熔融状态的氢氧化钾喷吹到转盘上， 得到球形氢氧化钾颗粒；或使用高速剪切的方法将加热至熔融状态的 氢氧化钾剪切到转盘上制成球形氢氧化钾颗粒；
(2)在含步骤(1)所述球形氢氧化钾颗粒的转盘中添加碳酸钙， 得到包裹有碱性材料层的内核；
(3)向步骤(1)得到的球形氢氧化钾颗粒表面或步骤(2)得 到的包裹有碱性材料层的内核表面喷覆聚乙烯醇水溶液，得到包膜钾 肥。
在本发明中，所述干燥空气喷吹的压力优选为0.3Mpa～0.8Mpa。 本发明所述压力的设置可以有效将熔融状态的氢氧化钠制成均匀的 颗粒。
在本发明中，所述加热的温度优选为380～450℃，更优选为 400～420℃。
在本发明中，所述转盘的转速优选为15～27转/min，更优选为 18～23转/min；在本发明制备包膜钾肥的过程中，碱性材料层和聚乙 烯醇层在包裹过程中，转盘均优选保持45～60°倾斜角度，更优选 为50～60°的倾斜角度稳定转动。本发明提供的转盘转速有助于碳 酸钙和聚乙烯醇水溶液的均匀分布。所述聚乙烯醇水溶液优选通过高 速雾化泵喷射出来，可以有效将聚乙烯醇水溶液制成轻薄的雾状，确 保了聚乙烯醇层均匀一致的效果。碱性材料层和聚乙烯醇层在裹覆过 程中转盘持续转动。
本发明还提供了上述包膜钾肥或上述制备方法制备得到的包膜 钾肥在改良酸性土壤中的应用；所述包膜钾肥的用量优选为 15.0～16.0kg/亩，施用方式优选为一次性窝施。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的包膜钾 肥及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发 明保护范围的限定。
实施例1
在耐高温金属陶瓷为内胆的加热罐中将氢氧化钾原料加热至380 ℃，使氢氧化钾达到熔融状态。用高速干燥空气喷吹，氢氧化钾液滴 因表面张力形成球形液滴，液滴遇冷风凝固成圆形粒球。遇冷风凝固 成的圆形粒球落入装有120目石灰细粉，20转/min转速，55°角度 的转盘中，随着转盘转动氢氧化钾颗粒包面包裹一层石灰粉。
聚乙烯醇与水的质量比为3：10，先将水加热至80℃，然后慢 慢加入聚乙烯醇，搅拌至溶解；通过高速雾化泵将聚乙烯醇水溶液喷 雾，均匀地喷洒在石灰包裹正在匀速滚动的圆粒状氢氧化钾的表面， 形成0.05～0.15mm厚的包膜，即得包膜钾肥。
应用例1
根据《中国烟草种植区划》生态适应性区域划分，合理选择植烟 田块，试验安排在最适宜区—云南省丘北县；经采集土壤样品并进行 检测，土壤pH为4.6。试验区域有配套的水源和滴灌设施。产地环 境符合《烟草产地环境技术条件(NY/T852—2004)》。
选择茎秆粗壮、根系发达、真叶7～9片、茎高4～5cm、叶片浓绿 、健壮无病的云烟87品种的烟苗进行栽种。亩栽1100株烟苗。
将试验田分为实验田和对照田，试验田和对照田均亩施N:P:K＝1: 1:3的肥料5kg，N:P:K2O＝10:10:10的烟草专用复合肥50kg。其中试 验田亩施实施例1提供的包膜钾肥15.4kg，施用方法为一次性窝施， 将烟草专用复合肥和实施例1提供的包膜钾肥与烟穴底部的土壤混 匀，然后栽烟，再向烟穴内浇水，待不见明水后封土盖膜；对照田亩 施生石灰45kg，施用方法为：于整地前撒施到土壤表面，随土壤翻 耕时与土壤混合均匀。
于4月23日开始移栽烟苗。移栽后3～7天内及时查田补苗；移 栽15天后，对弱小苗要追施偏心水、偏心肥。烤烟的其他田间管理 措施参考《郴州市桂阳县烤烟栽培技术方案》。
对试验进行过程中的试验田和对照田的土壤pH值进行检测，统 计结果见表1。
表1试验田和对照田土壤pH测定结果
Figure BDA0002591873560000051
施用本发明实施例1提供的包膜钾肥，在可以将土壤的pH稳定 维持在6.5～7.1，保证烟苗的生长发育；而施用石灰的土壤pH为4.7 ～6.6，很明显的，在移栽烟苗35～40天以后土壤的pH开始持续下降 ，导致土壤的酸碱性出现失衡。由此可知本发明实施例1提供的包膜 钾肥可以将农作物生长的土壤酸碱度长时间保持在微酸到中性的状 态中。
应用例2
待应用例1中栽种的烟株打顶后，在试验田和对照田分别选择1 0株有代表性的烟株，参考行业标准YC/T142－2010测量其农艺性状 (株高、有效叶片数、烟叶长度、烟叶宽度等)。统计结果见表2～3 。
表2试验田和对照田旺长期主要农艺性状统计(cm，片)
Figure BDA0002591873560000061
表3试验田和对照田平顶期主要农艺性状统计(cm，片)
Figure BDA0002591873560000062
由表2～3记载的数据知，采用本发明实施例1提供的包膜钾肥处 理的烟叶，在各生长阶段阶段的各项农艺性状指标均优于施用生石灰 处理的对照田。
应用例3
待应用例1中栽种的烟株进行采收和烤制后，对烤后的烟叶按照 GB2635－1992(烤烟)整理(去青去杂)和分级，对其产量、均价、上 等烟叶比例、上中等烟叶比例等进行统计。统计结果见表4。
表4试验田和对照田主要经济性状对比
Figure BDA0002591873560000071
由表4可知，与对照田的各项经济性状相比，采用本发明实施例 1提供的包膜钾肥处理的烟叶的单位面积烟叶产量、产值、上等烟叶 比例等经济性状都明显高于对照田的。
应用例4
应用例3提供的烟叶进行烟叶中主要化学成分进行检测，检测结 果见表5。
表5试验田和对照田烟叶主要化学成分比较
Figure BDA0002591873560000072
由表5可知，与对照田所产烟叶相比，采用本发明实施例1提供 的包膜钾肥处理的烤烟的钾含量明显提高，其他有效化学成分也有所 提高。
应用例5
以农业农村部烟草产业产品质量监督检验中心参考行业标准YC /T138-1998对采用本发明实施例1提供的包膜钾肥处理的烤烟生产的 烟叶样品卷制的单料烟进行感官质量评价，指标包含：香气质、香气 量、余味、杂气和刺激性等，分别进行赋分。统计结果见表6。
表6试验田和对照田烟叶感官评吸含量
Figure BDA0002591873560000073
由表6可知，采用本发明实施例1提供的包膜钾肥处理的烟叶的 感官评吸质量得分高于对照田的，其中香气质、香气量、余味、杂气 、燃烧性5项指标得分均高于对照田的。
应用例6
对应用例1试验进行过程中的试验田和对照田的植株不同疾病 的发病率进行统计，统计结果见表7。
表7试验田和对照田烟株主要病害发病率
Figure BDA0002591873560000081
由表7可知，采用本发明实施例1提供的包膜钾肥处理的烟株的 青枯病、黑胫病两类根茎类病害发病率都远低于对照田中的。因此， 本发明实施例1提供的包膜钾肥在维持土壤pH值、提供作物钾营养 的同时，还可以有效防治烟叶的各种疾病。
应用例7
对应用例1试验进行过程中的试验田和对照田的植株不同疾病 的发病率进行统计，统计结果见表8。
表8试验田和对照田烟叶主要化学成分比较
Figure BDA0002591873560000082
由表8可知，与对照处理所产烟叶相比，本发明实施例1提供的 包膜钾肥处理的烟株的钾含量明显提高，其他有效化学成分也有所提 高。
由上述应用例可知，本发明提供的包膜钾肥可以有效控制土壤的 pH值，而且还可以有效的稳定维持土壤的pH值。并且在施加本发 明提供的包膜钾肥后可以有效提高烟叶不同阶段的各项农艺性状，还 可以提高烟叶的口感和抗病性，可以大幅度提高经济收益。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发 明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以 做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定 的为准。

Claims (7)

1.一种包膜钾肥，其特征在于，所述包膜钾肥具有多层结构，包括内核和外层；所述外层为聚乙烯醇层，或所述外层为由内到外的碱性材料层和聚乙烯醇层；所述内核的制备用原料为氢氧化钾，所述碱性材料层的制备用原料为碳酸钙，所述聚乙烯醇层的制备用原料为聚乙烯醇水溶液；
所述内核的制备用原料、碱性材料层的制备用原料和聚乙烯醇层的制备用原料的质量比为(65～76)：(0～34)：(1～3)；
所述氢氧化钾的粒径为2～4mm；所述碳酸钙过100～300目筛；
所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为200～800g/L。
2.根据权利要求1所述的包膜钾肥，其特征在于，所述包膜钾肥的粒径为2.1～4.2mm。
3.根据权利要求1所述的包膜钾肥，其特征在于，所述聚乙烯醇层的厚度为0.05～0.15mm。
4.权利要求1～3任一项所述的包膜钾肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)使用干燥空气将加热至熔融状态的氢氧化钾喷吹到转盘上，得到球形氢氧化钾颗粒；或使用高速剪切的方法将加热至熔融状态的氢氧化钾通过高速剪切成粒落到转盘上制成球形氢氧化钾颗粒；
(2)在含步骤(1)所述球形氢氧化钾颗粒的转盘中添加碳酸钙，得到包裹有碱性材料层的内核；
(3)向步骤(1)得到的球形氢氧化钾颗粒表面或步骤(2)得到的包裹有碱性材料层的内核表面喷覆聚乙烯醇水溶液，得到包膜钾肥。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述干燥空气喷吹的压力为0.3Mpa～0.8Mpa。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为380～450℃。
7.权利要求1～3任一项所述包膜钾肥在改良酸性土壤中的应用；所述包膜钾肥的用量为15.0～16.0kg/亩，施用方式为一次性窝施。
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