CN112225622B - 具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥 - Google Patents

具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥 Download PDF

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Abstract

本发明公开了具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，属于农业生产肥料技术领域，其特征在于配方包括：磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸、EDTA螯合锌和聚丙烯酰胺，还包括超支化聚硫醚季铵盐,配置超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，预处理5分钟，预处理为通入N2进行底层曝气处理5分钟；本发明的有益效果是：聚丙烯酰胺能快速形成土壤团粒结构，改良土壤结构，增强土壤的通透性，提高土壤保水保肥的能力；超支化聚硫醚季铵盐，避免聚丙烯酰胺在酸性或碱性条件下的分解问题，避免高速搅拌的作用下，剪切力导致分解。

Description

具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥
技术领域：
本发明属于农业生产肥料技术领域，更具体地涉及具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥。
背景技术：
大量元素水溶肥在未种植作物之前的酸碱度主要是由配方中的各种化合物的化学酸碱性的影响，如果选用的配方，其中的各种化合物之间的化学酸碱性配合比例和数量较合适，一般不会过于偏离作物生长所要求的pH值范围。
但当大量元素水溶肥用于种植作物时，由于作物根系对营养液中的各种离子进行吸收之后，营养液中的不同盐类的生理酸碱性反应的表现不一样，势必会影响到营养液的酸碱性变化。究竟土壤酸碱度的变化如何则随大量元素水溶肥配方pH值的不同而定。
当施入土壤后大量元素水溶肥pH值变化范围不适于作物根系生长时，就会影响作物对氮磷钾、中微量元素等各养分的吸收，而大量元素水溶肥中被作物吸收剩余的硫酸根离子、磷酸根离子、碳酸根离子等酸根离子与土壤中的金属阳离子形成难溶化合物，使土壤变得板结、通透性下降，影响作物正常生长发育。
发明内容：
为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，
解决的第一个技术问题是：当施入土壤后大量元素水溶肥pH值变化范围不适于作物根系生长时，就会影响作物对氮磷钾、中微量元素等各养分的吸收；
解决的第二个技术问题是：大量元素水溶肥中被作物吸收剩余的硫酸根离子、磷酸根离子、碳酸根离子等酸根离子与土壤中的金属阳离子形成难溶化合物，使土壤变得板结、通透性下降，影响作物正常生长发育的问题。
本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，其特征在于配方包括：磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸、EDTA螯合锌和聚丙烯酰胺，按照质量份数为10-50份、磷酸氢二钾10-40份、尿素20-50份、硝酸钾10-30份、硼酸1-2份、EDTA螯合锌1-2份和聚丙烯酰胺5-10份。
进一步地，所述的配方还包括超支化聚硫醚季铵盐。
进一步地，所述的配方中：按照质量份数，所述磷酸二氢钾为6-28.5份、磷酸氢二钾13.5-36.5份、尿素28.5-41.5份、硝酸钾10-13.5份、硼酸1-2份、EDTA螯合锌1-2份、聚丙烯酰胺5-10份和超支化聚硫醚季铵盐1-5份。
具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥的制备方法，制备所述具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，步骤包括：
(1)配置超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，预处理5分钟，然后升温到20-40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
进一步地，所述的预处理为通入N2进行底层曝气处理5分钟。
进一步地，所述的预处理为低速搅拌5分钟，所述的低速搅拌的转速低于60rpm。
本发明的有益效果是：
1.本发明创造性的利用了缓冲试剂的缓冲效果，得到了多种不同pH值缓冲区间的大量元素水溶肥，将肥料维持在稳定的pH值区间内；
2.本发明创造性地加入了聚丙烯酰胺能快速形成土壤团粒结构，改良土壤结构，增强土壤的通透性，提高土壤保水保肥的能力；
3.本发明创造性的引入了超支化聚硫醚季铵盐，避免聚丙烯酰胺在酸性或碱性条件下的分解问题，从而适用于不同pH值缓冲功能的大量元素水溶肥；同时超支化聚硫醚季铵盐有效地对聚丙烯酰胺进行保护，避免高速搅拌的作用下，剪切力导致了聚丙烯酰胺分解；
4.本发明采用N2进行底层曝气，有效地规避剪切力导致了聚丙烯酰胺分解，保证聚丙烯酰胺与超支化聚硫醚季铵盐作用之前不被分解，从而避免了土壤出现板结的现象。
具体实施方式：
在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的具体实施方式：具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，其特征在于配方包括：磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸、EDTA螯合锌和聚丙烯酰胺，按照质量份数，所所述磷酸二氢钾为6-28.5份、磷酸氢二钾13.5-36.5份、尿素28.5-41.5份、硝酸钾10-13.5份、硼酸1-2份、EDTA螯合锌1-2份、聚丙烯酰胺5-10份。
进一步地，所述的配方还包括超支化聚硫醚季铵盐。
进一步地，所述的配方中：按照质量份数，所述磷酸二氢钾为6-28.5份、磷酸氢二钾13.5-36.5份、尿素28.5-41.5份、硝酸钾10-13.5份、硼酸1-2份、EDTA螯合锌1-2份、聚丙烯酰胺5-10份和超支化聚硫醚季铵盐1-5份。
具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥的制备方法，制备所述具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，步骤包括：
(1)配置超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，预处理5分钟，然后升温到20-40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
进一步地，所述的预处理为通入N2进行底层曝气处理5分钟。
进一步地，所述的预处理为低速搅拌5分钟，所述的低速搅拌的转速低于60rpm。
实施例一：
表1：实施例一配方组分含量
组分名称 质量百分比
磷酸二氢钾 28.5份
磷酸氢二钾 16份
尿素 38.5份
硝酸钾 11份
硼酸 2份
EDTA螯合锌 1份
聚丙烯酰胺 5份
超支化聚硫醚季铵盐 1份
(1)按照实施例一的配方含量，首先配制成超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理5分钟，然后升温到20℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
实施例二：
表2：实施例二配方组分含量
组分名称 质量百分比
磷酸二氢钾 18.5份
磷酸氢二钾 23份
尿素 41.5份
硝酸钾 10份
硼酸 1份
EDTA螯合锌 1份
聚丙烯酰胺 5份
超支化聚硫醚季铵盐 1份
(1)按照实施例二的配方含量，首先配制成超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理8分钟，然后升温到20℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
实施例三：
表3：实施例三配方组分含量
组分名称 质量百分比
磷酸二氢钾 12.5份
磷酸氢二钾 28.5份
尿素 28.5份
硝酸钾 13.5份
硼酸 1份
EDTA螯合锌 1份
聚丙烯酰胺 8份
超支化聚硫醚季铵盐 3份
(1)按照实施例三的配方含量，首先配制成超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理10分钟，然后升温到40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
实施例四：
表4：实施例四配方组分含量
组分名称 质量百分比
磷酸二氢钾 12.5份
磷酸氢二钾 28.5份
尿素 28.5份
硝酸钾 13.5份
硼酸 1份
EDTA螯合锌 2份
聚丙烯酰胺 8份
超支化聚硫醚季铵盐 3份
(1)按照实施例四的配方含量，首先配制成超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理10分钟，然后升温到40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
实施例五：
表5：实施例五配方组分含量
Figure BDA0002790518890000061
Figure BDA0002790518890000071
(1)按照实施例五的配方含量，首先配制成超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理10分钟，然后升温到40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
并将上述实施例一至实施例五，配制的大量元素水溶肥，并按照每亩用量5-15公斤的比例，将上述大量元素水溶肥配制成水溶液，以土壤浇灌的方式对不同pH需求植物进行多次施肥；
表6：各个实施例施肥的实验指标
pH 植物生长 土壤板结
实施例一 6.2 正常 无
实施例二 6.8 正常 无
实施例三 7.0 正常 无
实施例四 7.5 正常 无
实施例五 8.0 正常 无
由表6数据分析可知:上述实施例一至实施例五配制的大量元素水溶肥，均能满足不同植物对于不同pH生长需求，使用后土壤无板结。
为了更加直观的展现本发明的聚丙烯酰胺的工艺优势，特以本发明的方法和相同工艺采用单一替换原则的方法进行对比，
对比例一：
制备方法同实施例一，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加聚丙烯酰胺；
对比例二：
制备方法同实施例二，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加聚丙烯酰胺；
对比例三：
制备方法同实施例三，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加聚丙烯酰胺；
对比例四：
制备方法同实施例四，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加聚丙烯酰胺；
对比例五：
制备方法同实施例五，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加聚丙烯酰胺；
表7：聚丙烯酰胺对于土壤板结的实验指标
pH 植物生长 土壤板结
对比例一 6.2 正常 板结
对比例二 6.8 正常 板结
对比例三 7.0 正常 板结
对比例四 7.5 正常 板结
对比例五 8.0 正常 板结
由表7数据分析可知：未添加聚丙烯酰胺的条件下，长期使用大量元素水溶肥会导致使土壤变得板结、通透性下降；
这与大量元素水溶肥中被作物吸收剩余的硫酸根离子、磷酸根离子、碳酸根离子等酸根离子与土壤中的金属阳离子形成难溶化合物，使土壤变得板结、通透性下降的栽培原理是一致的。
从而，这证明了本发明通过添加聚丙烯酰胺能快速形成土壤团粒结构，生产出具有pH值缓冲、松土功能的大量元素水溶肥，维持土壤pH值始终在作物适宜的范围内，抑制土壤酸化、碱化趋势；改良土壤结构，增强土壤的通透性，提高土壤保水保肥的能力，促进作物生长，提高产量。
为了更加直观的展现本发明的超支化聚硫醚季铵盐的工艺优势，特以本发明的方法和相同工艺采用单一替换原则的方法进行对比，
对比例六：
制备方法同实施例一，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加超支化聚硫醚季铵盐；
对比例七：
制备方法同实施例二，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加超支化聚硫醚季铵盐；
对比例八：
制备方法同实施例三，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加超支化聚硫醚季铵盐；
对比例九：
制备方法同实施例四，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加超支化聚硫醚季铵盐；
对比例十：
制备方法同实施例五，所不同的是：本对比例的制备过程中，未添加超支化聚硫醚季铵盐；
表8：不同pH对于土壤板结的影响
Figure BDA0002790518890000091
Figure BDA0002790518890000101
由表8数据分析可知：
虽然对比例六至对比例十，在配方中添加了聚丙烯酰胺，且聚丙烯酰胺添加能快速形成土壤团粒结构，改良土壤结构，增强土壤的通透性，提高土壤保水保肥的能力；但是由于聚丙烯酰胺的稳定性较差，特别是在酸性条件和碱性条件下，即使在N2进行底层曝气的条件下，也会产生分解，致使土壤的部分板结；
从而证明了在配方中添加超支化聚硫醚季铵盐，能够有效的避免聚丙烯酰胺在酸性或碱性条件下的分解问题。
为了更加直观的展现本发明预处理的工艺优势，特以本发明的方法和相同工艺采用单一替换原则的方法进行对比，
对比例十一：
制备方法同本发明实施例，所不同的是：本对比例的制备过程中，预处理直接采用高速搅拌；
对比例十二：
制备方法同本发明实施例，所不同的是：本对比例的制备过程中，预处理直接采用高速搅拌，且不添加超支化聚硫醚季铵盐；
对比例十三：
制备方法同本发明实施例，所不同的是：本对比例的制备过程中，预处理直接采用低速搅拌，且不添加超支化聚硫醚季铵盐；
对比例十四：
制备方法同本发明实施例，所不同的是：本对比例的制备过程中，且不添加超支化聚硫醚季铵盐；
表9：不同反应条件对于土壤板结的影响
预处理 超支化聚硫醚季铵盐 植物生长 土壤板结
本发明 N2进行底层曝气 有 正常 不板结
对比例十一 高速搅拌 有 正常 不板结
对比例十二 高速搅拌 无 正常 板结
对比例十三 低速搅拌 无 正常 不板结
对比例十四 N2进行底层曝气 无 正常 不板结
由表9数据分析可知：
对比例十一和对比例十二对比可知，高速搅拌的作用下，不添加超支化聚硫醚季铵盐，使用一段时间肥料后土壤出现板结的现象，这可能是由于高速搅拌的作用下，剪切力导致了聚丙烯酰胺分解说产生的；
从而也就证明了超支化聚硫醚季铵盐能够有效地对聚丙烯酰胺进行保护，避免高速搅拌的作用下，剪切力导致了聚丙烯酰胺分解，这可能是由于超支化聚硫醚季铵盐采用N2进行底层曝气与溶剂吸涨后，形成较为丰富的韧性的交联结构，上述的交联结构对聚丙烯酰胺起到了一定的包裹和保护作用，有效地避免了剪切力导致了聚丙烯酰胺分解，后续再进行高温的反应和搅拌也不会导致聚丙烯酰胺分解；
实施例三和对比例十四对比可知：即使不添加超支化聚硫醚季铵盐，采用N2进行底层曝气，也能够有效地规避剪切力导致了聚丙烯酰胺分解，从而避免了土壤出现板结的现象；对比例十二和对比例十三对比也能说明该现象。
进一步地，本发明将表9中的反应条件进一步地用于除了实施例3的其他本发明公开的其他不同实施例，超支化聚硫醚季铵盐均能够有效地对聚丙烯酰胺进行保护，在此不做赘述。
综上所述：
1.本发明创造性的利用了缓冲试剂的缓冲效果，得到了多种不同pH值缓冲功能的大量元素水溶肥；
2.本发明创造性地加入了聚丙烯酰胺能快速形成土壤团粒结构，改良土壤结构，增强土壤的通透性，提高土壤保水保肥的能力；
3.本发明创造性的引入了超支化聚硫醚季铵盐，避免聚丙烯酰胺在酸性或碱性条件下的分解问题，从而适用于不同pH值缓冲功能的大量元素水溶肥；同时超支化聚硫醚季铵盐有效地对聚丙烯酰胺进行保护，避免高速搅拌的作用下，剪切力导致了聚丙烯酰胺分解；
4.本发明采用N2进行底层曝气，有效地规避剪切力导致了聚丙烯酰胺分解，保证聚丙烯酰胺与超支化聚硫醚季铵盐作用之前不被分解，从而避免了土壤出现板结的现象。

Claims (3)

1.具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，其特征在于配方包括：按照质量份数，磷酸二氢钾6-28 .5份、磷酸氢二钾13 .5-36 .5份、尿素28 .5-41 .5份、硝酸钾10-13 .5份、硼酸1-2份、EDTA螯合锌1-2份、聚丙烯酰胺5-10份和超支化聚硫醚季铵盐1-5份，
所述大量元素水溶肥的制备方法步骤包括：
(1)配制超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理5-10分钟进行预处理，然后升温到20-40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
2.一种具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征在于制备权利要求1所述具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，步骤包括：
(1)配制超支化聚硫醚季铵盐水溶液，并按照质量份数加入聚丙烯酰胺，通入N2进行底层曝气处理5-10分钟进行预处理，然后升温到20-40℃，开启搅拌反应1-2h，停止搅拌，低温干燥，获得固体物颗粒；
(2)将步骤(1)获得固体物颗粒与磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、尿素、硝酸钾、硼酸和EDTA螯合锌研磨混合。
3.根据权利要求2所述的具有pH值缓冲和松土功能的大量元素水溶肥，其特征在于所述的预处理为低速搅拌5分钟，所述的低速搅拌的转速低于60rpm。
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