CN112028690B - 一种缓释增效磷肥及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓释增效磷肥及其制备方法与应用。缓释增效磷肥具有核壳结构，内核由包括磷肥、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺的组分制得，外壳由包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸的组分制得；磷肥、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸与聚丙烯酰胺的质量比为80‑100：0.1‑10：0.1‑10：0.1‑5：0.1‑5；壳寡糖、硫磺、柠檬酸与酒石酸的质量比为0.1‑4：0.1‑4：0.1‑3：0.1‑3。本发明在磷肥中加入具有生物降解、螯合、改良土壤结构、针对性强的原料，使磷肥效果好，利用率高，满足多种作物对磷素的需求，可与其它肥料混合使用，适用于作物的各个时期，并且生产安全、能耗低、不会产生二次污染。

Description

一种缓释增效磷肥及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种缓释增效磷肥及其制备方法与应用。

背景技术

磷是植物重要的必需营养元素，是参与组成植物体内化合物的重要物质，对植物生长发育起重要作用。土壤中磷的总含量为0.2-0.02％，植物所需磷大部分来源于土壤吸收，而磷在土壤中易被固定吸附，利用率较低。

目前，磷肥的当季利用率为10-20％。作物根部接触的土壤有限，只占耕层土壤的4-10％，磷在土壤中只能移动1-3cm距离，而且磷在移动过程中易被固定，也限制了作物对土壤中磷的吸收能力。由于磷矿资源比较短缺，因此提高磷肥的利用率具有十分重要的意义。

近年来，针对提高磷养分利用率、减少磷肥在土壤中的固定开展了大量研究。目前常见的提高磷素利用的方式有添加外源有机酸，利用腐植酸、海藻酸或聚谷氨酸做增效磷肥，解磷微生物肥料等，成本低，对环境无污染，但是作用形式单一，对土壤中磷的释放和提高磷素利用率的能力有限。

发明内容

本发明实施例提供一种缓释增效磷肥。本发明的缓释增效磷肥具有磷素利用率高的特点，可适用于作物的各个时期。

本发明实施例提供一种缓释增效磷肥，包括：

内核，它包括磷肥料、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺；及

包覆在所述内核外层的外壳；所述外壳包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸。

本发明人研究发现，通过设置核壳结构，将磷肥料用多种具有缓释功能的原料包覆，克服了磷素在土壤中易被金属离子固定、移动距离短、有效性降低的问题，以增加磷素有效性；尤其是，内核通过选用上述聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺原料的配合，从而利用生物高分子降解、营养元素吸收之间的协同作用、大分子物质对土壤团粒结构的改善作用等，提高磷素的有效性及在土壤种的活性；外壳通过选用上述壳寡糖、硫磺、柠檬酸原料的配合，从而能够将磷素螯合成植物可吸收利用的有效态，利用低分子有机酸对磷素的活化作用，减少磷素在土壤中的固定；从而整体上提高磷素利用率，可满足多重作物对磷素的需求，适用于作物的各个生育时期，可有效提高磷肥当即利用率和作物产量。

在一些实施例中，所述内核中磷肥料、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸与聚丙烯酰胺的质量比为(80-100)：(0.1-10)：(0.1-10)：(0.1-5)：(0.1-5)。

在一些实施例中，所述外壳中壳寡糖、硫磺、柠檬酸与酒石酸的质量比为(0.1-4)：(0.1-4)：(0.1-3)：(0.1-3)。

在一些实施例中，所述缓释增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷肥料80-100份

柠檬酸0.1-3份

酒石酸0.1-3份

硫磺0.1-4份

壳寡糖0.1-4份

活化腐植酸0.1-10份

聚丙烯酰胺0.1-5份

海藻酸0.1-5份

聚谷氨酸0.1-10份。

在一些实施例中，所述缓释增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷肥料85-95份

柠檬酸0.5-1.5份

酒石酸0.5-1.5份

硫磺2-3份

壳寡糖0.2-0.6份

活化腐植酸4-8份

聚丙烯酰胺0.3-1份

海藻酸1-2份

聚谷氨酸3-5份。

本发明中，根据影响磷肥有效性的主要因素，利用生物高分子降解功能、低分子有机酸对磷的活化作用、营养元素吸收之间的协同作用、大分子物质对土壤团粒结构的改善作用等，制备一款安全、高效的缓释增效磷肥，使用后可明显提高当季磷肥利用率和作物产量。

在一些实施例中，所述聚谷氨酸的分子量分布为5万～200万Da，优选为80万～120万Da；和/或，所述聚谷氨酸为液体聚谷氨酸，聚谷氨酸含量为2～4％。

在一些实施例中，所述壳寡糖的聚合度为2～20，分子量为1800～2200Da；优选选用液体壳寡糖，壳寡糖含量为20％。

在一些实施例中，所述聚丙烯酰胺的分子量为100万～200万，水解度为20～25，固含量≥90％，pH为中性。

在一些实施例中，所述活化腐植酸含水量≤20％，细度为60～100目。

在一些实施例中，所述磷肥料选自聚磷酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙中的一种或多种。本发明中，所述磷肥料可采用本领域常规类型；可以为聚磷酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙等磷肥料的其中一种原料或两种及以上混合原料；优选选自磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙中的一种或多种；更优选为磷酸一铵。

在一些实施例中，所述缓释增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷酸一铵88份

柠檬酸0.6份

酒石酸0.6份

硫磺2份

壳寡糖0.2份

活化腐植酸6份

聚丙烯酰胺0.3份

海藻酸1份

聚谷氨酸2份。

本发明中，聚谷氨酸为谷氨酸单元形成的高分子聚合物，聚谷氨酸作为大分子物质具有保水螯合的作用，可以减少水肥流失，螯合中微量元素，改善土壤微生物结构提高土壤中磷素有效性。聚谷氨酸降解为多肽、小肽及单体后，可以起到生物刺激和植物营养的功能，提高植物光合作用速率，加强植物营养代谢。壳寡糖相对分子量小、水溶性好、吸收性强，具有增长因子的作用，可以调节植物细胞生理活性及改善作物品性，促进有益微生物的生长，起到解磷活磷的作用。聚丙烯酰胺可以改善土壤结构，消除土壤板结，增强土壤渗透能力，提高土壤的缓冲性能，提高肥料利用率。腐植酸可以增加土壤营养，对土壤中的营养元素具有吸附、络合、离子交换等作用，抑制土壤对磷的固定，增加磷在土壤中的移动距离，延缓速效磷向无效磷的转化，提高磷肥利用率和肥效，增加作物吸磷量。硫磺施入土壤中后，可以促进硫化细菌的繁殖，促进难溶性磷酸盐的溶解；酒石酸和柠檬酸可以调节碱性土壤的pH值，吸附金属离子，减少磷的固定。发明人经研究意外发现，将上述有效成分合理搭配，可以提高磷肥利用率，并且达到增效缓释的作用。

本发明实施例还提供一种缓释增效磷肥的制备方法，包括：

1)将包括磷肥料、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸和聚丙烯酰胺的原料制成颗粒，作为内核；及

2)将包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸的原料制成包膜液体，包覆在所述内核外层。

在一些实施例中，缓释增效磷肥的制备方法，包括：

1)，将所述磷肥料、所述活化腐植酸、所述聚丙烯酰胺、所述海藻酸、所述聚谷氨酸和水混合，然后造粒、过筛，得到颗粒磷肥；

2)，将所述柠檬酸、所述酒石酸、所述硫磺、所述壳寡糖和水混合，得到包膜液体；

3)，将所述包膜液体与所述颗粒磷肥混合，形成包膜颗粒磷肥；

4)，将所述包膜颗粒磷肥进行干燥、冷却、筛分，即得。

本发明实施例还提供上述缓释增效磷肥在花生专用肥中的应用。

本发明的有益效果至少在于：添加生物提取的海藻酸，将大分子物质降解为植物可吸收小分子，保留了海藻中的多种有效成分，可改善土壤微生态、活土促根，保水保肥，促进土壤团粒结构形成，提高作物品质和产量；腐植酸经化学活化后，打破了腐植酸原有大分子结构，增加了官能团的数量，使其水溶性提高，螯合能力增强，调节和稳定土壤的pH值，增强植株抗逆性；有机酸和聚谷氨酸、硫磺等有效成分速效性和缓效性结合，可以活化土壤中被固定的磷，供给植物全生育期磷肥的需求。多种增效剂按照一定比例混合，与磷酸一铵制成增效磷肥，产品全水溶、无污染，有利于作物吸收利用养分，可有效减少肥料的淋失，减少磷在土壤中的固定，提高磷肥利用率。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

本发明中，海藻酸是采用生物酶解法制备，海藻酸的制备方法包括：选用优质海藻，所述海藻使用红藻、褐藻、绿藻三类的中一种或多种藻类；将干海带切断进行一次浸泡，二次清洗后切碎输送入提取罐，在提取罐中加入100kg海带，500kg水，加入300g提取酶；发酵罐中温度为30-55℃，pH4-8，提取时间为2-4小时；海藻提取率为40-50％；所述提取酶为果胶酶、碱性果胶酶、纤维素酶和蛋白酶，使用比例是1.07：1.3：10：4；酶提取后的海藻内的生物大分子物质彻底的降解为小分子有效活性物质，该工艺生产的海藻酸富含多种海藻多糖、氨基酸多肽及内源激素类活性小分子物质等，安全高效。

本发明中，所述活化腐植酸含水量≤20％，细度为80目。所述活化腐植酸是由普通腐植酸经过特殊活化工艺制得。活化腐植酸的制备方法为：选用品质较好的腐植酸矿，游离腐植酸含量在30％以上，水分在30％左右，粉碎过筛，细度在80目以上；将粉碎后的腐植酸加入到容器中，同时加入活化剂进行充分活化，将这些物料充分混合均匀并搅拌10min，随后将这些物料经过微波加热10min，使植物难以吸收的腐植酸大分子结构活化为易溶解的小分子物质，获得活化腐植酸。所述活化腐植酸水溶性好，抗酸碱能力强。所述活化剂为氢氧化钠、草酸、焦磷酸钠、亚硫酸钠。

本发明中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的原料均可在国内产品市场方便买到，实施例中，所述聚丙烯酰胺为阴离子型。所述聚丙烯酰胺分子量在100万-200万之间，水解度在20-25之间，固含量≥90％，pH呈中性。所述柠檬酸为固体粉末产品，有效含量≥98％。所述酒石酸为固体粉末产品，有效含量≥98％。所述硫磺为固体粉末产品，有效含量≥98％。聚谷氨酸的分子量分布为液体聚谷氨酸，分子量分布为80万～120万Da，聚谷氨酸含量为3.5％。壳寡糖选用液体壳寡糖，是将壳聚糖经生物酶解技术降解得到，含量为20％，聚合度在2-20之间，分子量为2000Da左右。

实施例1

本实施例提供的缓释增效磷肥，内核包括磷酸一铵、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺；外壳包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸。配方:粉状磷酸一铵的含量为85重量份，柠檬酸0.6重量份，酒石酸0.6重量份，硫磺2重量份，壳寡糖0.2重量份，活化腐植酸8重量份，聚丙烯酰胺0.3重量份，海藻酸1重量份，聚谷氨酸5重量份。

本实施例提供的缓释增效磷肥的制备：

(1)按上述重量份数计，将粉状磷酸一铵、活化腐植酸、聚丙烯酰胺、海藻酸、聚谷氨酸，添加到滚筒造粒机中，同时根据成粒情况加入3-5重量份水，将上述物料充分混合均匀后造粒，并过筛，得到直径为2.0～4.0mm的颗粒磷肥。

(2)将柠檬酸、酒石酸、硫磺、壳寡糖，加入3重量份软化水升温至60℃搅拌均匀，得到混合均匀的包膜液体。

(3)将步骤(1)中得到的均匀颗粒磷肥加入到复合肥料包裹机中，将步骤(2)中的包膜液体喷入肥料包裹机中的颗粒磷肥中，形成包膜颗粒磷肥。

(4)将上述包膜颗粒磷肥通过烘干机在温度65～80℃中进行干燥，至其水分含量占增效磷肥2％以下，经过冷却、筛分等环节，得到缓释增效磷肥。

实施例2

本实施例提供的缓释增效磷肥，内核包括磷酸一铵、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺；外壳包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸。粉状磷酸一铵的含量为88重量份，柠檬酸0.6重量份，酒石酸0.6重量份，硫磺2重量份，壳寡糖0.2重量份，活化腐植酸6重量份，聚丙烯酰胺0.3重量份，海藻酸1重量份，聚谷氨酸4重量份。

按照实施例1中步骤(1)-(4)，得到缓释增效磷肥。

实施例3

本实施例提供的缓释增效磷肥，内核包括磷酸一铵、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺；外壳包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸。粉状磷酸一铵的含量为91重量份，柠檬酸0.6重量份，酒石酸0.6重量份，硫磺2重量份，壳寡糖0.2重量份，活化腐植酸4重量份，聚丙烯酰胺0.3重量份，海藻酸1重量份，聚谷氨酸3重量份。

按照实施例1中步骤(1)-(4)，得到缓释增效磷肥。

对比例1

本对比例提供的增效磷肥，原料包括磷酸一铵、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺。粉转磷酸一铵的含量为91重量份，活化腐植酸4重量份，聚丙烯酰胺0.3重量份，海藻酸1重量份，聚谷氨酸3重量份。

本对比例提供的缓释增效磷肥的制备：

(1)按上述重量份数计，将粉状磷酸一铵、活化腐植酸、聚丙烯酰胺、海藻酸、聚谷氨酸，添加到滚筒造粒机中，同时根据成粒情况加入3-5重量份水，将上述物料充分混合均匀后造粒，并过筛，得到直径为2.0～4.0mm的颗粒磷肥。

(2)将上述颗粒磷肥通过烘干机在温度65～80℃中进行干燥，至其水分含量占增效磷肥2％以下，经过冷却、筛分等环节，得到缓释增效磷肥。

实验例1(肥效试验)

试验地点选在山东省临沂市蛟龙镇；选用丰花一号花生品种，播种前进行拌种并在阴凉通风处晾干。试验地要求播前精细整地，地平无土块，播种前土壤含水量在60～70％，播种深度3-4厘米。

土壤信息：供试土壤为砂壤，土壤养分为有机质含量1.2％，硝态氮110mg/kg，有效磷30mg/kg，速效钾112mg/kg。

试验处理：本实验例共设6个处理，具体处理信息如下

处理1：不施磷肥处理，使用尿素16kg，硫酸钾16kg，后期免追肥。

处理2：常规施肥处理，使用尿素13kg，普通磷酸一铵13kg，硫酸钾16kg，后期免追肥。

处理3：实施例1的缓释增效磷肥处理，使用尿素13kg，缓释增效磷酸一铵13kg，硫酸钾16kg，后期免追肥。

处理4：实施例2的缓释增效磷肥处理，使用尿素13kg，缓释增效磷酸一铵13kg，硫酸钾16kg，后期免追肥。

处理5：实施例3的缓释增效磷肥处理，使用尿素13kg，缓释增效磷酸一铵13kg，硫酸钾16kg，后期免追肥。

处理6：对比例1的缓释增效磷肥处理，使用尿素13kg，缓释增效磷酸一铵13kg，硫酸钾16kg，后期免追肥。

试验布置：每个试验小区60平米，每个处理3次重复，采用随机区组排列，以减小试验误差，保证每个处理土壤肥力一致。春花生播期气温应稳定在17摄氏度以上，本次试验时间为4月23日，收获时间为9月6日，生育期为136天。花生双粒播种，每亩0.8万穴。各处理除磷肥使用不同外，其余打药、除草等方式一致。

表1为各处理不同生育期记载表

表2为各处理对花生不同性状的影响

通过以上试验对比可以得出，处理4即使用实施例2中的缓释增效磷肥的处理花生主茎高、侧枝长。

使用缓释增效磷肥的处理单株荚果数、成果率和百果重相对处理2和处理1即常规施肥处理和不施磷肥处理明显提高。

实施例2和3相较对比例处理单株荚果数、成果率和百果重明显提高。

其中处理4即使用实施例2的缓释增效磷肥的花生产量最高为373.4kg/亩，相比较处理2即常规施肥产量提高了13.13％；相比较处理1即不施磷肥产量提高39.02％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于花生专用肥的缓释增效磷肥，其特征在于，包括：

内核，它包括磷酸一铵、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸、聚丙烯酰胺；及

包覆在所述内核外层的外壳；所述外壳包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸；

粉状磷酸一铵的含量为88重量份，柠檬酸0.6重量份，酒石酸0.6重量份，硫磺2重量份，壳寡糖0.2重量份，活化腐植酸6重量份，聚丙烯酰胺0.3重量份，海藻酸1重量份，聚谷氨酸4重量份；

所述聚谷氨酸为液体聚谷氨酸，聚谷氨酸含量为3.5%；所述聚谷氨酸的分子量分布为80万~120万Da；所述壳寡糖的聚合度为2~20，分子量为2000Da；所述壳寡糖选用液体壳寡糖，壳寡糖含量为20%；所述聚丙烯酰胺的分子量为100万~200万，水解度为20~25，固含量≥90%，pH为中性；所述活化腐植酸含水量≤20%，细度为80目。

2.权利要求1所述缓释增效磷肥的制备方法，其特征在于，包括：

1）将包括磷肥料、聚谷氨酸、活化腐植酸、海藻酸和聚丙烯酰胺的原料制成颗粒，作为内核；及

2）将包括壳寡糖、硫磺、柠檬酸、酒石酸的原料制成包膜液体，包覆在所述内核外层。

3.根据权利要求2所述的缓释增效磷肥的制备方法，其特征在于，包括：

1），将所述磷肥料、所述活化腐植酸、所述聚丙烯酰胺、所述海藻酸、所述聚谷氨酸和水混合，然后造粒、过筛，得到颗粒磷肥；

2），将所述柠檬酸、所述酒石酸、所述硫磺、所述壳寡糖和水混合，得到包膜液体；

3），将所述包膜液体与所述颗粒磷肥混合，形成包膜颗粒磷肥；

4），将所述包膜颗粒磷肥进行干燥、冷却、筛分，即得。

4.权利要求1所述的缓释增效磷肥在花生专用肥中的应用。