CN113754497A - 一种改良土壤的棉花专用缓释肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改良土壤的棉花专用缓释肥及其制备方法，该肥料具体包括以下重量份的组分：尿素40～60份、磷酸氢二钾20～35份、氯化钙7～13份、硼砂0.5～2份、作物秸秆60～90份、微生物菌剂5～20份、磷酸二铵9～20份、氯化钾7～13份、海藻酸钠10～20份、羟丙基纤维素10～20份；经高温发酵秸秆获得发酵物料，配置海藻酸钠和羟丙基纤维素水溶液，然后加入发酵物料、磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，搅拌均匀，造粒、干燥，获得颗粒状棉花专用缓释肥。该缓释肥有效改良棉花地土壤，平衡土壤肥力，以海藻酸钠和羟丙纤维素为缓释材料，能够将营养元素缓慢释放，一次施肥即可满足棉花整个生长期所需营养成分，提高棉花产量和品质，同时无污染、残留，为环保型缓释肥。

Description

一种改良土壤的棉花专用缓释肥及其制备方法

技术领域

本发明属于农用肥料技术领域，尤其涉及一种改良土壤的棉花专用缓释肥及其制备方法。

背景技术

棉花是世界上重要的经济作物之一，中国是世界第二产棉大国，是世界第一用棉大国，棉花附加值高、产业链长，在国民经济中占有举足轻重的作用。棉纤维能制成多种规格的织物，从轻盈透明的巴里纱到厚实的帆布和厚平绒，适于制作各类衣服，还可作为护肤的美容产品，同时还是一种重要的蜜源植物。可见其用途广泛，且经其制备的产品均为人类经常用的生活用品，在国民经济和和社会发展中占有举足轻重的地位，不断提高棉花产量和品质是农业生产的重要任务。棉花属于无限生长的多年生木本植物，具有营养生长和生殖生长共生期较长的特点，对养分的需求较多，且在不同生育阶段的需肥特点也存在差异。为满足棉花不同生育阶段对养分的需求，日常生产中多采用多次施肥，用工较多，导致投入成本增加，收益降低。

缓释肥料指一种肥料所含的养分是以化合的或以某种物理状态存在，以使其养分对植物的有效性延长。目前市场上缓释肥料品种包括树脂包衣型、硫包衣型、肥包肥型、脲酶抑制剂或硝化抑制剂型、脲甲醛型、海藻包膜型、控失型，均存在一定的优缺点。比如脲酶抑制剂或硝化抑制剂型优点：可直接加入少量的加入抑制剂，无须进行二次加工，生产成本最低的易被农民接受，缺点为由于生产过程中，抑制剂用量难以把握，使得长效效果不如包衣型肥料稳定；海藻包膜型优点为绿色环保无公害，缺点为包膜材料难得，价格贵；硫包衣型优点为加工工艺也相对简单，生产成本较树脂包衣要低，缺点为较大量的单质硫施用于土壤中会对土壤中已有菌群产生影响，有可能会产生二氧化硫，加速土壤酸化。目前应用于棉花的缓释肥多为上述类型，发明一种制备简便、环保且具有稳定缓释作用棉花专用缓释肥是现阶段需解决的技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种改良土壤的棉花专用缓释肥及其制备方法，施用该棉花专用缓释肥后，可平衡土壤营养成分，提高棉花产量和品质。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种改良土壤的棉花专用缓释肥，具体包括以下重量份的组分：尿素40～60份、磷酸氢二钾20～35份、氯化钙7～13份、硼砂0.5～2份、作物秸秆60～90份、微生物菌剂5～20份、磷酸二铵9～20份、氯化钾7～13份、海藻酸钠10～20份、羟丙基纤维素10～20份。

优选的，所述作物秸秆包括玉米秸秆、麦秸秆、稻草、高粱秸秆和豆秸秆。

优选的，所述微生物菌剂包括细菌、真菌、放线菌。

优选的，所述海藻酸钠在质量比2％水溶液、温度25℃时的粘度为20～400mPa·s。

优选的，所述羟丙基纤维素在质量比2％水溶液、温度25℃时的粘度为4～100mPa·s。

本发明还提供了上述所述的棉花专用缓释肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述作物秸秆剪切研磨至70～80目粉末，加入所述尿素和水，静置15～20min，然后以220～500r/min的转速搅拌5～10min，加入所述微生物菌剂，搅拌均匀后，在40～50℃条件下密封2～5天，得秸秆发酵物料；

(2)将所述海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液，将所述海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入步骤(1)所述的发酵物料以及所述的磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，搅拌均匀后造粒、干燥，得棉花专用缓释肥。

优选的，所述海藻酸钠水溶液质量百分比为2～60％，所述羟丙基纤维素水溶液质量百分比为2～60％。

优选的，所述棉花专用缓释肥的颗粒粒径为0.5～3.5mm。

本发明还提供了上述所述棉花专用缓释肥在改善植物生长中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明缓释肥中采用了作物秸秆，并将秸秆经过高温发酵的方式获得发酵物料，可为土壤提供多种微量元素以及有机质，平衡了土壤营养成分。

本发明首次以海藻酸钠和羟丙基纤维素为缓释材料制备缓释肥，将其配制成水溶液，与其他组分混合，制备的颗粒肥料可达到有效缓释的效果，作为基肥一次性施入可满足棉花整个生育期对养分的需求，同时相比常规用海藻酸钠和羟丙基纤维素作为包膜材料，简化了制备方法，节省了生产成本。

具体实施方式

本发明提供了一种改良土壤的棉花专用缓释肥，具体包括以下重量份的组分：尿素40～60份、磷酸氢二钾20～35份、氯化钙7～13份、硼砂0.5～2份、作物秸秆60～90份、微生物菌剂5～20份、磷酸二铵9～20份、氯化钾7～13份、海藻酸钠10～20份、羟丙基纤维素10～20份。

在本发明中，所述作物秸秆优选为玉米秸秆、麦秸秆、稻草、高粱秸秆和豆秸秆，更优选为玉米秸秆、麦秸秆和高粱秸秆。

在本发明中，所述微生物菌剂优选为细菌、真菌、放线菌，所述细菌优选为地衣芽孢杆菌、假单胞杆菌、亮丝杆菌、产碱杆菌、枯草芽孢杆菌，所述真菌优选为曲霉菌、草酸青霉、木霉和烟曲霉，所述放线菌优选为黑红旋丝放线菌、纤维放线菌、小单孢菌、生二素链霉菌。

在本发明中，所述海藻酸钠在质量比2％水溶液、温度25℃时的粘度优选为20～400mPa·s，所述羟丙基纤维素在质量比2％水溶液、温度在25℃时的粘度优选为4～100mPa·s。本发明中所述海藻酸分子是由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)2种单体组成的嵌段线性聚合物，大分子的海藻酸钠结构内部空隙可以容纳多种小分子，达到缓释小分子的目的，在海藻酸钠水溶液中加入Ca²⁺、Ba²⁺等阳离子后，海藻酸钠G单元上的Na⁺与二价离子发生离子交换反应，G基团堆积而成交联网络结构，从而转换成水凝胶，也会达到缓释多种阳离子的效果；所述羟丙基纤维素是纤维素羟丙基化的产物，基本上是以β-1,4糖苷键连接而成，是具有网络结构的化合物，其间隔空隙可容纳小分子物质，达到缓释小分子的作用，羟丙基纤维具有一定的粘结性，且随分子量的大小不同，粘结性不同，也可缓释小分子释放。

本发明提供了上述所述的棉花专用缓释肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述作物秸秆剪切研磨至70～80目粉末，加入所述尿素和水，静置15～20min，然后以220～500r/min的转速搅拌5～10min，加入所述微生物菌剂，搅拌均匀后，在40～50℃条件下密封2～5天，得秸秆发酵物料；

(2)将所述海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液，将所述海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入步骤(1)所述的发酵物料以及所述的磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，搅拌均匀后造粒、干燥，得棉花专用缓释肥。

在本发明中，所述发酵物料含有丰富的氮、磷、钾以及多种有机质，同时还含有钙、镁、硼、锌等中微量营养元素，可改善土壤营养成分，使棉花对养分的吸收更加全面均衡，提高棉花的铃数、铃重和棉花纤维品质，进而提高棉花的产量和质量。

在本发明中，所述海藻酸钠水溶液质量百分比优选为2～60％，所述羟丙基纤维素水溶液质量百分比优选为2～60％。本发明所述海藻酸钠和羟丙基纤维素在相同环境下随分子量的增加粘度也增加，适宜的海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液浓度有利于小分子相嵌于海藻酸钠和羟丙基纤维素间隙中，达到缓释的效果，同时也可顺利制备颗粒肥料。

在本发明中所述棉花专用缓释肥颗粒粒径优选为0.5～3.5mm。

本发明还提供了上述所述棉花专用缓释在改善植物生长中的应用。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种改良土壤的棉花专用缓释肥，具体包括以下重量份的组分：尿素50份、磷酸氢二钾30份、氯化钙11份、硼砂1份、作物秸秆90份、微生物菌剂5份、磷酸二铵9份、氯化钾7份、海藻酸钠10份、羟丙基纤维素10份。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

(1)将作物秸秆剪切研磨至70目粉末，加入尿素和适量的水，静置15min，然后以220r/min的转速搅拌5min，加入地衣芽孢杆菌、曲霉菌、纤维素放线菌，搅拌均匀后，在50℃条件下密封2天，得秸秆发酵物料。

(2)将海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成质量百分比为5％的水溶液和质量百分比为10％的水溶液，将上述水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入发酵物料以及磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得2.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

实施例2

一种改良土壤的棉花专用缓释肥，具体包括以下重量份的组分：尿素50份、磷酸氢二钾30份、氯化钙11份、硼砂1份、作物秸秆70份、微生物菌剂20份、磷酸二铵9份、氯化钾7份、海藻酸钠20份、羟丙基纤维素10份。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

(1)将作物秸秆剪切研磨至80目粉末，加入尿素和适量的水，静置20min，然后以500r/min的转速搅拌10min，加入假单胞杆菌、草酸青霉、纤维素放线菌，搅拌均匀后，在40℃条件下密封3天，得秸秆发酵物料。

(2)将海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成质量百分比为50％的水溶液和质量百分比为2％的水溶液，将上述水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入发酵物料以及磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得3.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

实施例3

一种改良土壤的棉花专用缓释肥，具体包括以下重量份的组分：尿素60份、磷酸氢二钾35份、氯化钙13份、硼砂2份、作物秸秆60份、微生物菌剂15份、磷酸二铵20份、氯化钾13份、海藻酸钠20份、羟丙基纤维素20份。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

(1)将作物秸秆剪切研磨至75目粉末，加入尿素和适量的水，静置20min，然后以500r/min的转速搅拌5min，加入地衣芽孢杆菌、木霉、黑红旋丝放线菌，搅拌均匀后，在45℃条件下密封2天，得秸秆发酵物料。

(2)将海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成质量百分比为35％的水溶液和质量百分比为35％的水溶液，将上述水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入发酵物料以及磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得0.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

对比例1

不添加海藻酸钠，其他组分及用量同实施例1。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

(1)将作物秸秆剪切研磨至70目粉末，加入尿素和适量的水，静置15min，然后以220r/min的转速搅拌5min，加入地衣芽孢杆菌、曲霉菌、纤维素放线菌，搅拌均匀后，在50℃条件下密封2天，得秸秆发酵物料。

(2)将羟丙甲纤维素配制成质量百分比为10％的水溶液，然后向所述水溶液中加入发酵物料以及磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得2.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

对比例2

不添加羟丙基纤维素，其他组分及用量同实施例1。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

(1)将作物秸秆剪切研磨至70目粉末，加入尿素和适量的水，静置15min，然后以220r/min的转速搅拌5min，加入地衣芽孢杆菌、曲霉菌、纤维素放线菌，搅拌均匀后，在50℃条件下密封2天，得秸秆发酵物料。

(2)将海藻酸钠配制成质量百分比为5％的水溶液，然后向所述水溶液中加入发酵物料以及磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得2.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

对比例3

不添加海藻酸钠和羟丙基纤维素，其他组分及用量同实施例1。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

(1)将作物秸秆剪切研磨至70目粉末，加入尿素和适量的水，静置15min，然后以220r/min的转速搅拌5min，加入地衣芽孢杆菌、曲霉菌、纤维素放线菌，搅拌均匀后，在50℃条件下密封2天，得秸秆发酵物料。

(2)将发酵物料、磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，加入适量水，继续搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得2.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

对比例4

不添加作物秸秆和微生物菌剂，其他组分及用量同实施例1。

所述上述缓释剂的制备方法如下：

将海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成质量百分比为5％的水溶液和质量百分比为10％的水溶液，将上述水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，投入搅拌机搅拌均匀，经烘干机干燥，然后于造粒机中造粒，烘干机干燥，即得2.5mm颗粒状棉花专用缓释肥。

实施例4棉花专用缓释肥的田间试验

将实施例1-3和对比例1-4制备的棉花专用复混肥作为基肥，棉田按预定行距开沟15cm，按每亩70kg用量，将缓释肥一次性施入沟中，耙平后在上面种植棉花；棉花品种为主推品种K836，并将试验田分为7块，每块1亩，实验组1-7分别使用实施例1-3和对比例1-4制备的棉花专用缓释肥。棉花收获期，统计棉花的产量和品质，结果见表1和表2，同时棉花收获后取土壤，检测土壤的理化性状，结果见表3。

表1棉花产量对比结果

处理组	铃数/亩	铃重/个	衣分/％	皮棉产量(kg/亩)
					实施例1	83298	6.13	47.25	125.43
实施例2	82980	6.19	46.11	122.34
					实施例3	82561	5.98	46.54	115.49
对比例1	80547	5.68	43.25	108.35
					对比例2	81586	5.24	42.78	107.95
对比例3	75235	4.01	40.01	103.28
					对比例4	79359	4.67	41.12	106.24

表2棉花质量的对比结果

表3土壤理化性状对比结果

经表1-2实验数据结果显示，本发明缓释肥料可显著提高棉花铃数、铃重、皮棉产量和棉花品质，未加海藻酸钠和羟丙基纤维素的肥料不具有缓释作用，肥效释放较快，棉花生长后期得不到足够的养分，影响棉花坐果，进而影响了棉花产量和纤维品质；经实施例1-3与对比例1和对比例2试验结果对比可知，未加海藻酸钠和未加羟丙基纤维素的肥料与加入海藻酸钠和羟丙基纤维素组合的肥料相比，缓释能力降低，不能满足棉花整个生长周期所用的营养物质，产量和品质均低于加入海藻酸钠和羟丙基纤维素组合的肥料；实施例1-3与对比例4试验结果可知，作物秸秆的加入可提高棉花的产量和品质，因作物秸秆含有丰富的氮、磷、钾、有机质、微量元素，可以平衡棉花所需要的营养成分。

经表3实验数据结果显示，本发明缓释肥对土壤具有改良与培肥作用，作物秸秆的加入可降低土壤容重、增加土壤通透性、增加土壤有机质含量、降低或提高土壤酸碱度，海藻酸钠和羟丙基纤维素的凝胶作用可降低土壤对磷的固定，增加磷在土壤中的移动并刺激作物对磷的吸收，减少钾离子被晶格固定的几率，延长钾的肥效。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改良土壤的棉花专用缓释肥，其特征在于，具体包括以下重量份的组分：尿素40～60份、磷酸氢二钾20～35份、氯化钙7～13份、硼砂0.5～2份、作物秸秆60～90份、微生物菌剂5～20份、磷酸二铵9～20份、氯化钾7～13份、海藻酸钠10～20份、羟丙基纤维素10～20份。

2.根据权利要求1所述的棉花专用缓释肥，其特征在于，所述作物秸秆包括玉米秸秆、麦秸秆、稻草、高粱秸秆和豆秸秆。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂包括细菌、真菌、放线菌。

4.根据权利要求1所述的棉花专用缓释肥，其特征在于，所述海藻酸钠在质量比2％水溶液、温度25℃时的粘度为20～400mPa·s。

5.根据权利要求1所述的棉花专用缓释肥，其特征在于，所述羟丙基纤维素在质量比2％水溶液、温度25℃时的粘度为4～100mPa·s。

6.根据权利要求1所述的棉花专用缓释肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将所述作物秸秆剪切研磨至70～80目粉末，加入所述尿素和水，静置15～20min，然后以220～500r/min的转速搅拌5～10min，加入所述微生物菌剂，搅拌均匀后，在40～50℃条件下密封2～5天，得秸秆发酵物料；

(2)将所述海藻酸钠和羟丙甲纤维素分别配制成海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液，将所述海藻酸钠水溶液和羟丙基纤维素水溶液混合均匀，然后向所述混合均匀的水溶液中加入步骤(1)所述的发酵物料以及所述的磷酸氢二钾、氯化钙、硼砂、磷酸二铵、氯化钾，搅拌均匀后造粒、干燥，得棉花专用缓释肥。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠水溶液质量百分比为2～60％，所述羟丙基纤维素水溶液质量百分比为2～60％。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述棉花专用缓释肥的颗粒粒径为0.5～3.5mm。

9.根据权利要求1所述的棉花专用缓释肥在改善植物生长中的应用。