CN112225602A - 一种硼化氨基丁酸钙肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种硼化氨基丁酸钙肥料及其制备方法，包括如下重量百分比原料：硼钙元素肥55～72％、氨基丁酸20～30％、植物内源提取物2～3％、活化剂0.1～0.2％、分散剂1～2％、改性剂2.1～4.5％、稳定剂1～2％和硫酯1.5～2.5％。本发明所提供的肥料中氨基丁酸和硼酸根、钙离子通过化学键链接形成链式结构，通过稳定剂提升链式结构的聚合稳定性，同时利用硫酯的抗氧化功能提高链式结构稳定性，形成以长链型分子态聚合在一起的硼化氨基丁酸钙；植物以长链型分子为单位吸收养分，避免了离子态养分因所带电荷引起的拮抗作用，促进植物养分吸收均衡，同时减少叶片和根系细胞所受离子伤害。

Description

一种硼化氨基丁酸钙肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种硼化氨基丁酸钙肥料及其制备方法。

背景技术

随着现代农业的不断发展，人们对各种经济作物的产量和品质的要求也在不断提升。种植业在增加矿物质大量元素氮磷钾肥料的投入以提升作物产量的同时，也逐步意识到微量元素在作物特定生育期的作用，其中硼元素在作物开花坐果期具有明显的提升作物座果率、提高作物产量的功效，钙元素在作物花后坐果期具有补充果实细胞壁中钙的含量的功效，还能够减少裂果现象以及缺钙引起的多种生理性病害，例如苹果苦痘病、辣椒脐腐病、苹果水心病等。

农业中硼主要采用四水八硼酸钠，PH值为10-12呈中强碱性，在使用中混配性差，而且四水八硼酸钠中的钠离子会影响植物细胞渗透压，在逆境环境中吸收利用率很低。农业中钙主要采用硝酸铵钙或硝酸钙，钙离子容易和其他肥料中的硫酸根、磷酸根产生不溶物，影响使用效果，且增加操作难度；并且当硝酸铵钙或硝酸钙中氮元素含量达13.5％以上时，在作物开花坐果期使用会增加营养生长抑制生殖生长，导致坐果不良、落花、落果等现象；而硼酸钙难溶于水，不可用于农业补充钙硼元素。

作为农业上使用最广泛的三酸，腐殖酸、氨基酸、海藻酸正逐渐得到农户的认可并广泛使用，其中氨基酸作为一种植物刺激素在作物的不同时期起到多种关键性作用，且不同种类的氨基酸对于作物的功能性完全不同。其中氨基丁酸(GABA)在作物开花结果期能够对植物多种逆境胁迫，如酸碱胁迫、低温、热刺激、高盐、机械损失等均产生响应提升作物抗性，其本身亦可作为氮源发挥作用，通过GABA支路调节氮-碳平衡，增加作物在逆境环境下的座果率。

本发明基于上述硼钙元素在应用中存在的缺陷及问题，考虑采用氨基丁酸结合硼钙元素的方式制备新的营养肥料，除PH值、氮含量过高、混配性差，溶解度低等不利因素，提高硼钙元素的吸收率及硼、钙、氨基丁酸的肥效功能性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种硼化氨基丁酸钙肥料及其制备方法，针对作物开花坐果期，使钙、硼矿物质元素与氨基丁酸更好的结合，提高肥料吸收利用率，解决离子态养分安全性以及吸收率问题，提高硼、钙、氨基丁酸的肥效功能性。

本发明的技术方案是：

一种硼化氨基丁酸钙肥料，按重量百分比计，包括如下原料：硼钙元素肥55～72％、氨基丁酸20～30％、植物内源提取物2～3％、活化剂0.1～0.2％、分散剂1～2％、改性剂2.5～4.1％、稳定剂1～2％和硫酯1.5～2.5％。通过氨基丁酸(GABA)、植物内源提取物、改性剂以及硫酯的协同作用，将氨基丁酸与硼钙营养元素通过化学键链接在一起形成分子态物质。氨基丁酸采用片状氨基丁酸，分子式为C₄H₉NO₂。

进一步的，所述植物内源提取物为萜类化合物，由植物内源提取的萜类化合物可提高植物叶片光合作用，促进植物代谢循环，增加植物抵抗病害能力，同时萜类化合物含有饱和程度不同的烯键，在高温高压条件下可以与离子营养元素或其他有机类物质之间通过原子共价键链接，形成新的分子结构。上述萜类化合物为柠檬醛、薄荷醇、金合欢醇、胡萝卜素中的一种或几种；优选的，为胡萝卜素。

进一步的，改性剂为2-羟基丙酸、乙酸、2,3-二羟基丁二酸中的一种或几种有机酸类与烷基酚聚氧乙烯醚复配制得。改性剂为有机酸类与烷基酚聚氧乙烯醚复配制得，可有效改善溶液酸碱环境，降低溶液PH值，提升溶液复配性，起到溶液缓冲作用；同时改性剂还可以为植物提供有机类营养，施入土壤中后可被植物吸收或经微生物分解后被植物根系吸收；改性剂在改善溶液混配性的同时为土壤微生物提供粮食，促进微生物繁殖，提升土壤微生物含量，间接改善作物整体长势。

有机酸类所包括的2-羟基丙酸是一种羧酸，乙酸是一种有机一元酸，2-羟基丙酸和乙酸具有很强的溶液缓冲作用，而2,3-二羟基丁二酸是一种重要的助剂和还原剂，有抗氧化作用，溶液有缓凝性。与有机酸类进行复配的烷基酚聚氧乙烯醚性质稳定、耐酸碱，具有很好的渗透、分散和增溶作用，可提升有机酸类物质活性。复配制得的改性剂可降低氢氧化钙溶液的PH值，增加氢氧化钠溶解性，减少溶液酸碱中和反应，提升钙元素与硼酸以及钙元素与氨基丁酸之间的复配性。

进一步的，所述硫酯为硫代二甘醇二硬脂酸酯。硫酯是在ATP分解或合成过程中的中间产物，含有高能化学键，同时硫酯类可以对植物细胞起到很好的保护作用，并且在分子链中起到抗氧化的作用。本发明所采用的硫代二甘醇二硬脂酸酯能够保护分子链形态不被氧化，分子链结构不发生任何改变，保证了硼化氨基丁酸钙的性质稳定、不变质。

进一步的，所述硼钙元素肥包括硼酸和氢氧化钙。硼钙元素肥为植物花期提供必需营养，其采用目前本领域肥料生产所用普通原料，硼元素采用硼酸(H₃BO₃)，钙元素采用熟石灰(Ca(OH)₂)。

进一步的，所述活化剂包括直链烷基苯磺酸钠、a-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基二甲基氯化铵、阳离子瓜尔胶、阳离子泛醇，优选的，所述活化剂由直链烷基苯磺酸钠和阳离子泛醇组成。活化剂帮助氨基丁酸的羟基在溶剂中处于离子状态，加速钙离子被氨基丁酸中H原子置换。

进一步的，所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。分散剂能够降低分散体系中固体或液体离子的聚集，提高整体溶液溶解的均匀程度；本发明采用的脂肪醇聚氧乙烯醚可提高溶解性，同时能调节植物细胞渗透压，促进肥料吸收。

进一步的，所述稳定剂为亚磷酸酯、新戊二醇中的一种或两种。亚磷酸酯是相对高效稳定剂，在使用中能够改善聚合物稳定性，并且亚磷酸酯为环保物质，不含游离酚和壬基苯酚、双酚，能够结合其他稳定剂配合使用；采用亚磷酸酯可以提高改性氨基丁酸的稳定性。

一种硼化氨基丁酸钙肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼钙元素肥原料进行粉碎，过200目筛网；按重量百分比称取硼钙元素肥、氨基丁酸、植物内源提取物、活化剂、分散剂、改性剂、稳定剂和硫酯各原料，备用；

(2)配制硼酸溶液，将混配均匀的硼酸溶液和植物内源提取物加入反应釜中，设置加热温度为72～85℃，加热搅拌至完全溶解，搅拌过程中加入氨基丁酸并持续加热；然后密闭反应釜，设置反应釜内压强为400kpa，反应时间50～70min，反应过程中间断加热，保持反应釜压强不变，至溶液为粘稠状时停止；

(3)调整反应釜压强至正常气压，向反应釜中加入活化剂和分散剂，持续加热搅拌至混配均匀，搅拌5～10min后加入硫酯，加热搅拌5～10min至硫酯混配均匀；

(4)自然冷却至20～30℃后，加入改性剂，搅拌3～5min直至均匀，加温至40～50℃停止加热，加入氢氧化钙持续搅拌至完全溶解；

(5)带溶液自然冷却至20～30℃，加入稳定剂持续搅拌至完全溶解，即得硼化氨基丁酸钙肥料。

进一步的，所述步骤(2)中加热温度为80℃，所述反应时间为60min。

本发明的有益效果：

本发明所提供的硼化氨基丁酸钙肥料中，氨基丁酸和硼酸根、钙离子通过化学键链接形成链式结构，通过稳定剂提升链式结构的聚合稳定性，同时利用硫酯的抗氧化功能提高链式结构稳定性，最终形成硼化氨基丁酸钙；硼化氨基丁酸钙以长链型分子态聚合在一起，植物在吸收养分时以长链型分子为单位吸收，避免了离子态养分因所带电荷引起的拮抗作用，促进植物养分吸收均衡，同时减少了叶片和根系细胞所受离子伤害。

采用本发明所提供的制备方法制备得到的硼化氨基丁酸钙肥料，相比传统化学肥料，提高了肥料吸收利用率，解决了离子态养分安全性以及吸收率问题，同时提高硼、钙、氨基丁酸的肥效功能性，减少养分残留，提高安全性。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种硼化氨基丁酸钙肥料，按重量百分比计，包括如下原料：

硼酸30％，氢氧化钙34％，氨基丁酸25％，胡萝卜素2.6％，直链烷基苯磺酸钠0.1％和阳离子泛醇0.05％，脂肪醇聚氧乙烯醚1.5％，2-羟基丙酸0.1％、乙酸1.5％、2,3-二羟基丁二酸0.15％以及烷基酚聚氧乙烯醚1.5％、亚磷酸酯1.5％和硫代二甘醇二硬脂酸酯2.0％。

一种硼化氨基丁酸钙肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼钙元素肥原料进行粉碎，过200目筛网；按重量百分比称取上述肥料中的各原料，备用；

(2)向称取的硼酸肥中加入适量水，45℃加热充分搅拌10min至完全溶解，配制硼酸溶液，将混配均匀的硼酸溶液和胡萝卜素加入反应釜中，设置加热温度为80℃，加热搅拌至完全溶解，搅拌过程中加入氨基丁酸并持续加热；然后密闭反应釜，设置反应釜内压强为400kpa，反应时间60min，反应过程中间断加热，保持反应釜压强不变，至溶液为粘稠状时停止；

(3)调整反应釜压强至正常气压，向反应釜中加入直链烷基苯磺酸钠、阳离子泛醇和脂肪醇聚氧乙烯醚，持续加热搅拌至混配均匀，搅拌8min后加入硫代二甘醇二硬脂酸酯，加热搅拌8min至硫代二甘醇二硬脂酸酯混配均匀；

(4)自然冷却至25℃后，加入2-羟基丙酸、乙酸和2,3-二羟基丁二酸以及烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌4min直至均匀，加温至45℃停止加热，加入氢氧化钙持续搅拌至完全溶解；

(5)带溶液自然冷却至25℃，加入亚磷酸酯持续搅拌至完全溶解，即得硼化氨基丁酸钙肥料。

实施例2

硼酸33.5％，氢氧化钙38％，氨基丁酸20％，柠檬醛2％，直链烷基苯磺酸钠0.05％和阳离子泛醇0.1％，脂肪醇聚氧乙烯醚1％，2-羟基丙酸0.2％、乙酸1.5％、2,3-二羟基丁二酸0.15％以及烷基酚聚氧乙烯醚1％、亚磷酸酯1％和硫代二甘醇二硬脂酸酯1.5％。

一种硼化氨基丁酸钙肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼钙元素肥原料进行粉碎，过200目筛网；按重量百分比称取上述肥料中的各原料，备用；

(2)向称取的硼酸肥中加入适量水，40℃加热充分搅拌10min至完全溶解，配制硼酸溶液，将混配均匀的硼酸溶液和柠檬醛加入反应釜中，设置加热温度为72℃，加热搅拌至完全溶解，搅拌过程中加入氨基丁酸并持续加热；然后密闭反应釜，设置反应釜内压强为400kpa，反应时间50min，反应过程中间断加热，保持反应釜压强不变，至溶液为粘稠状时停止；

(3)调整反应釜压强至正常气压，向反应釜中加入直链烷基苯磺酸钠、阳离子泛醇和脂肪醇聚氧乙烯醚，持续加热搅拌至混配均匀，搅拌5min后加入硫代二甘醇二硬脂酸酯，加热搅拌5min至硫代二甘醇二硬脂酸酯混配均匀；

(4)自然冷却至20℃后，加入2-羟基丙酸、乙酸和2,3-二羟基丁二酸以及烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌3min直至均匀，加温至40℃停止加热，加入氢氧化钙持续搅拌至完全溶解；

(5)带溶液自然冷却至20℃，加入亚磷酸酯持续搅拌至完全溶解，即得硼化氨基丁酸钙肥料。

实施例3

硼酸25.5％，氢氧化钙31％，氨基丁酸30％，金合欢醇3％，直链烷基苯磺酸钠0.1％和阳离子泛醇0.1％，脂肪醇聚氧乙烯醚2％，2-羟基丙酸0.15％、乙酸2％、2,3-二羟基丁二酸0.15％以及烷基酚聚氧乙烯醚1.5％、新戊二醇2％和硫代二甘醇二硬脂酸酯2.5％。

一种硼化氨基丁酸钙肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼钙元素肥原料进行粉碎，过200目筛网；按重量百分比称取上述肥料中的各原料，备用；

(2)向称取的硼酸肥中加入适量水，50℃加热充分搅拌10min至完全溶解，配制硼酸溶液，将混配均匀的硼酸溶液和金合欢醇加入反应釜中，设置加热温度为85℃，加热搅拌至完全溶解，搅拌过程中加入氨基丁酸并持续加热；然后密闭反应釜，设置反应釜内压强为400kpa，反应时间70min，反应过程中间断加热，保持反应釜压强不变，至溶液为粘稠状时停止；

(3)调整反应釜压强至正常气压，向反应釜中加入直链烷基苯磺酸钠、阳离子泛醇和脂肪醇聚氧乙烯醚，持续加热搅拌至混配均匀，搅拌10min后加入硫代二甘醇二硬脂酸酯，加热搅拌10min至硫代二甘醇二硬脂酸酯混配均匀；

(4)自然冷却至30℃后，加入2-羟基丙酸、乙酸和2,3-二羟基丁二酸以及烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌5min直至均匀，加温至50℃停止加热，加入氢氧化钙持续搅拌至完全溶解；

(5)带溶液自然冷却至30℃，加入新戊二醇持续搅拌至完全溶解，即得硼化氨基丁酸钙肥料。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，凡在本发明的内容范围内所做出的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下原料：硼钙元素肥55～72％、氨基丁酸20～30％、植物内源提取物2～3％、活化剂0.1～0.2％、分散剂1～2％、改性剂2.1～4.5％、稳定剂1～2％和硫酯1.5～2.5％。

2.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述植物内源提取物为萜类化合物，所述萜类化合物为柠檬醛、薄荷醇、金合欢醇、胡萝卜素中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述改性剂为有机酸类与烷基酚聚氧乙烯醚复配制得，其中有机酸类为2-羟基丙酸、乙酸、2,3-二羟基丁二酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述硫酯为硫代二甘醇二硬脂酸酯。

5.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述硼钙元素肥包括硼酸和氢氧化钙。

6.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述活化剂包括直链烷基苯磺酸钠、a-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基二甲基氯化铵、阳离子瓜尔胶、阳离子泛醇，优选的，所述活化剂由直链烷基苯磺酸钠和阳离子泛醇组成。

7.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

8.根据权利要求1所述的硼化氨基丁酸钙肥料，其特征在于，所述稳定剂为亚磷酸酯、新戊二醇中的一种或两种。

9.制备权利要求1-8任一项所述硼化氨基丁酸钙肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将硼钙元素肥原料进行粉碎，过200目筛网；按重量百分比称取硼钙元素肥、氨基丁酸、植物内源提取物、活化剂、分散剂、改性剂、稳定剂和硫酯各原料，备用；

(2)配制硼酸溶液，将混配均匀的硼酸溶液和植物内源提取物加入反应釜中，设置加热温度为72～85℃，加热搅拌至完全溶解，搅拌过程中加入氨基丁酸并持续加热；然后密闭反应釜，设置反应釜内压强为400kpa，反应时间50～70min，反应过程中间断加热，保持反应釜压强不变，至溶液为粘稠状时停止；

(3)调整反应釜压强至正常气压，向反应釜中加入活化剂和分散剂，持续加热搅拌至混配均匀，搅拌5～10min后加入硫酯，加热搅拌5～10min至硫酯混配均匀；

(4)自然冷却至20～30℃后，加入改性剂，搅拌3～5min直至均匀，加温至40～50℃停止加热，加入氢氧化钙持续搅拌至完全溶解；

(5)带溶液自然冷却至20～30℃，加入稳定剂持续搅拌至完全溶解，即得硼化氨基丁酸钙肥料。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热温度为80℃，所述反应时间为60min。