CN114436707A - 植物栽培用玻璃肥料 - Google Patents

Abstract

本发明提供适于施用在土壤的植物栽培用玻璃肥料。本发明的植物栽培用玻璃肥料是一种施用于土壤、含有微量元素、可溶于柠檬酸水溶液的植物栽培用玻璃肥料，该植物栽培用玻璃肥料由玻璃质载体及该玻璃质载体含有的微量元素组成，所述玻璃质载体的主要成分为SiO₂、B₂O₃和Al₂O₃，其组成中含有碱金属的氧化物及碱土金属的氧化物。

Description

植物栽培用玻璃肥料

技术领域

本发明涉及一种植物栽培用玻璃肥料，含有植物生长所需的少量的微量元素、可溶于柠檬酸水溶液，其玻璃质载体的主要成分为SiO₂、B₂O₃和Al₂O₃。

背景技术

植物生长所不可欠缺的元素有17种，可大概分成常量元素与微量元素两类。需要量少的被称作微量元素，包括Mn、Fe、B、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni这8种元素。其中Mn、Fe、B、Cu、Zn、Mo这6种元素是微量元素肥料中常见的使用成分。

由于微量元素在土壤中有可能被氧化、沉淀或被土壤固定结合，因此会产生即使土壤中含有微量元素也难以被植物吸收的问题。另一方面，虽然植物的根部在土壤中所分泌的根酸或土壤中其他有机物所生成的有机酸，可包覆并螯合在土壤中被固定住的微量元素，带来有助于植物吸收微量元素的效果，其仍不足以免于让植物陷入缺乏微量元素的状况。

有鉴于此，需要研发出一种只要少量地添加入土壤中即能够有效率地、稳定地向植物供给微量元素的肥料。

专利文献1、专利文献2虽然跟本发明一样公开了有关于玻璃肥料的内容，专利文献1、专利文献2的玻璃肥料，却有易溶于水、短时间内便在土壤中溶解殆尽，因此无法长时间稳定地供给微量元素的问题，以及不易溶于水、在土壤中溶解过慢，因此无法充足地向植物供给微量元素的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：中国发明专利申请公开1078711号公报

专利文献2：日本特开2002-3287号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明为了解决上述现有的技术问题，致力于改善肥料的溶出特性、钻研效果更好的成分组成，以提供一种含有微量元素、可溶于柠檬酸水溶液的植物栽培用玻璃肥料。

解决问题的方法

本发明的第一方面涉及一种植物栽培用玻璃肥料，其特征为：是一种施用于土壤、含有微量元素、可溶于柠檬酸水溶液的植物栽培用玻璃肥料，而该植物栽培用玻璃肥料是由玻璃质载体与该玻璃质载体含有的所述微量元素所组成；所述玻璃质载体的主要成分为SiO₂、B₂O₃和Al₂O₃，其组成中亦含有碱金属的氧化物及碱土金属的氧化物。

本发明的第二方面涉及根据本发明第一方面所述的植物栽培用玻璃肥料，其中所述玻璃质载体中各成分的重量比例为：至少包含SiO₂占比20-35重量％、B₂O₃占比5-30重量％、Al₂O₃占比1-10重量％、Na₂O占比0.1-15重量％、K₂O占比0.1-5重量％(Na₂O+K₂O占比1-17重量％)、CaO占比10-20重量％、MgO占比0.1-26重量％(CaO+MgO占比13-35重量％)。

本发明的第三方面涉及根据本发明第一方面所述的植物栽培用玻璃肥料，其中所述玻璃质载体中各成分的重量比例为：至少包含SiO₂占比20-35重量％、B₂O₃占比5-12重量％、Al₂O₃占比1-10重量％、Na₂O占比0.1-15重量％、K₂O占比0.1-5重量％(Na₂O+K₂O占比1-17重量％)、CaO占比10-20重量％、MgO占比0.1-26重量％(CaO+MgO占比13-35重量％)。

本发明的第四方面涉及根据本发明第三方面所述的植物栽培用玻璃肥料，其中所述玻璃质载体中各成分的重量比例为：至少包含SiO₂占比20-35重量％、B₂O₃占比5-12重量％、Al₂O₃占比1-10重量％、Na₂O占比3-15重量％、K₂O占比0.1-5重量％(Na₂O+K₂O占比5-17重量％)、CaO占比10-20重量％、MgO占比0.1-26重量％(CaO+MgO占比13-35重量％)、MnO₂占比12-40重量％。

本发明的第五方面涉及根据本发明第三方面所述的植物栽培用玻璃肥料，其所述微量元素为Mn、Fe、B、Cu、Zn、Mo。

本发明的第六方面涉及根据本发明第三方面所述的植物栽培用玻璃肥料，其特征为，所述微量元素的含有量的重量占比，为所述肥料整体的15-65重量％。

发明的效果

根据本发明第一方面所涉及的发明，透过玻璃肥料中的玻璃质载体中，所含有的碱金属的氧化物及碱土金属的氧化物的各种成分的含有量，可调整栽培中的植物如蔬菜或果树等，这些植物的根所分泌的根酸或土壤中其他有机物所生成的有机酸(柠檬酸等)，其溶出肥料成分的特性；特别是包含钙和镁的碱土金属的氧化物的含有量的调整，由于溶出特性是缓缓地被调整，因此可以稳定微量元素的肥效，能够带来更加促进植物生长的效果。

根据本发明第二方面所涉及的发明，透过玻璃质载体的组成成分，可替该肥料的溶出特性带来渐进地溶出的效果。

根据本发明第三方面所涉及的发明，透过玻璃质载体的组成成分，可以更加优选地调整该肥料的溶出特性。

根据本发明第四方面所涉及的发明，透过玻璃质载体的组成成分，可以调整该肥料的溶出特性，尤其以微量元素来说，能够带来在土壤中更加稳定地供给会影响植物生长的锰的效果。

根据本发明第五方面所涉及的发明，含有其玻璃质载体可形成肥料的玻璃骨架的硼元素，还可以稳定地供给植物生长所必要的6种微量元素，并能够透过其他成分之间的作用，带来让植物更加健全地生长、稳定收获量的效果。

根据本发明第六方面所涉及的发明，其玻璃质载体和微量元素的配方比例有一定的合适范围。假如其中微量元素的含量占比过高，会造成施用到土壤中的微量元素过量、微量元素成分容易变得过剩；假如微量元素的含量占比过低，会造成削弱肥料效果的不利状况。

具体实施方式

以下，对于本发明的植物栽培用玻璃肥料的合适的实施例进行详细说明。

本发明基于与玻璃的化学性质相关的控制技术，开发透过玻璃组成出具有难溶于水、但可溶于弱酸性溶液的性质的技术，并进一步提供一种由最合适的配方所组成的缓释玻璃肥料。

另外，可让所述玻璃，其所含有的植物所必要的Mn、Fe、B、Cu、Zn、Mo微量元素中一部份或全部的合计量(用氧化物换算)，达到15-65重量％的重量占比。

玻璃骨架是由SiO₂所构成。若其重量占比为20重量％以下，玻璃会容易被酸性溶液溶出，无法发挥缓释肥料的机能；若其重量占比为35重量％以上，会使玻璃的熔融温度提高，让制造变得困难，产生在被酸性溶液溶解后仍残留未溶解物的不利状况。

B₂O₃也是构成玻璃骨架所需的其中一种微量元素，有必要对其溶出量进行控制。若其重量占比为5重量％以下，会使玻璃的熔融温度提高而带来制造上的困难，玻璃也会变得难以被酸性溶液溶出，让B₂O₃的肥料效果被削弱。又或者若重量占比为30重量％以上，会让玻璃骨架变脆弱，使其变得容易被酸性溶液溶出，便无法发挥作为缓释肥料的机能。因此合适的占比为5-12重量％。

Al₂O₃会同时影响到玻璃骨架的形成以及被酸性溶液溶出的溶出特性；若其含有量过多，会因玻璃的熔解温度提高而难以做成玻璃；若含有量太少，则会变得容易被酸性溶液溶出。

属于碱金属的氧化物的Na₂O，若重量占比为15重量％以上，会使被酸性溶液溶出的量增加，不适合做成肥料。K₂O虽然是让玻璃稳定的必要成分，若其重量占比若为5重量％以上，会削弱玻璃的耐水性，并增加其被酸性溶液溶出的量，相当不妥。若Na₂O和K₂O的合计量的占比为1重量％以下，会因融点提高而难以做成玻璃，若重量占比为17重量％以上，则会被酸性溶液过度溶解，不利于做成缓释肥料。

虽然碱土金属的氧化物和碱金属的氧化物一样，能够切断玻璃骨架、增加被酸性溶液溶出的溶出量，两者发挥效果的程度不同，其中碱土金属的氧化物的作用比较稳定。而若CaO的重量占比为10重量％以下，会使熔点提高因而难以做成玻璃，若重量占比为20重量％以上，则会被酸性溶液过度溶解。

由于MgO为使玻璃稳定化的必要成分，若其重量占比超过26重量％，会使玻璃变得容易被酸性溶液溶解，无法做成缓释肥料。

进一步地，属于碱土金属的氧化物的MgO和CaO的合计量，其优选的重量占比为13-35重量％，这将更有利于发挥其适合做成肥料的玻璃特性。

将组成比例在上述范围内的玻璃溶融，在调合其原料时，可以添加合计量的占比为15-65重量％的MnO₂、Fe₂O₃、B₂O₃、CuO、ZnO、MoO₃。这些成分是植物所必要的微量元素，当玻璃被弱酸性溶液溶解，这些微量元素也会跟着玻璃的溶解比例被溶出。于是可以预期，除了SiO₂、B₂O₃和Al₂O₃等主要成分以外，这些微量成分也会用同样的方式溶解。

一般的植物的根会分泌根酸(有机酸)，土壤中的其他有机物则会生成各种有机酸(柠檬酸等)。于是可以被例如柠檬酸更容易进行溶解的物质，其在整体组成中占有多少比例便相当重要。相对于形成玻璃骨架的SiO₂或B₂O₃，碱金属的氧化物Na₂O或K₂O不但可切断玻璃骨架，还可以更加容易地制做出低融点的玻璃。另外，虽然碱土金属的氧化物MgO或CaO一样具有切断玻璃骨架的作用，碱土金属的氧化物的作用效果比较稳定，因此比较容易用来调整玻璃的溶解方式。以上形成玻璃质的各种成分比例的变化，会影响到玻璃是否容易被制作成型，以及影响到肥料缓释性的调整。

实施例

以下，列举具体的实施例来说明本发明的各种实施方式。毋庸多言，本发明的技术范围并不局限于以下的实施例。

实施例1

玻璃肥料的制造方法

将表1中的组成原料做调合，把混合料放入粘土坩埚中并用坩埚炉加热，让温度持续维持1280℃一个小时，然后取出坩埚，把溶融物倒在不锈钢制的水冷式滚轮上，便可以得到急速冷却后的薄板状玻璃试料。可以使用锰矿物、碳酸钙、硼砂、长石、硅石、碳酸钠等来作为玻璃的原料成分。

接着，将此薄板状的玻璃试料压碎，粉碎成其中的80％都能通过筛孔为150μm大小的筛网的植物栽培用玻璃肥料。

玻璃肥料可被酸性溶液溶出的特性

也做了关于玻璃肥料可被酸性溶液溶出的溶出特性的调查。根据日本《肥料取缔法》的规定，在关于肥料可被酸性溶液溶出的溶出特性的调查中，使用2重量％的柠檬酸水溶液。然而，由于这种方法会造成过度溶出、甚至虽然非缓释肥料也被判断为具有缓释肥料的效果，本发明亦使用了较柠檬酸为弱酸性的乙酸铵和醋酸水溶液，来做测定并确认溶出性。以下表1显示为各项实施例的玻璃肥料的组成，并以重量％做表示。

表1

重量％

	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O	CaO	M<sub>g</sub>O	M<sub>g</sub>O+CaO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CuO	ZnO	MnO<sub>2</sub>	MoO<sub>3</sub>
															实施例1	29	6	11	5	1	6	14	2	15	5			27
实施例2	34	4	12	5	2	8	18	1	19	2	3	5	14
															实施例3	31	9	5	5	3	8	17	2	19	7			21
实施例4	30	7	18	7	3	10	17	18	35
															实施例5	29	4	27	13	2	15	11	13	24	1
															比较例1	37	8	32	11		11	8	4	12
比较例2	40	8	13	5		5	9	3	12			6	16

柠檬酸可溶性测定

在250ml的锥形瓶中加入1.0g的玻璃肥料，再加入150ml的加热到30℃的2重量％的柠檬酸(pH≒2)水溶夜并密封锥形瓶，用锥形瓶摇床在30-40转/分(30±1℃)的条件下将其回旋振荡1个小时。放置至冷却后，加水到标线位置，接着将其过滤以制成样品溶液，再透过标准分析法来测定滤液中各种微量元素(Mn、B、Cu、Zn)及Mg的浓度，并测定各种微量元素的柠檬酸可溶性成分。

乙酸铵及醋酸的可溶性测定

接着，关于乙酸铵和醋酸的可溶性测定，使用以下的试剂做测定。

①1.0M醋酸水溶液

②1.0M乙酸铵水溶液(pH4.5)

③1.0M乙酸铵水溶液(pH7.0)

调配出这些试剂后，依照如同上述柠檬酸可溶性测定一样的操作，进行乙酸铵及醋酸的可溶性测定。

各实施例中Mn和B的溶出量及溶出率的结果，如下方表2所示。各项实施例下行的数据，是将2重量％的柠檬酸水溶液的溶出率设定为100，来表示相对比例。各种添加成分的优选的溶出率重量比为：①1.0M醋酸水溶液为95％以上、②1.0M乙酸铵水溶液(pH4.5)约80％、③1.0M乙酸铵水溶液(pH7.0)为20％左右；根据各项实施例的研究结果，微量元素的溶出特性相当良好。

比较例1的组成中，B₂O₃的占比超过30重量％，而由于CaO+MgO的成分较少，相对地Na₂O+K₂O的量也就比较多且变得容易被溶出，会造成被乙酸铵水溶液溶出的溶出率变得过高的状况。这会使其短时间内便在土壤中溶解殆尽，无法长时间稳定地供给微量元素。

比较例2的组成中，SiO₂+Al₂O₃的占比高达48重量％，相对地碱金属的氧化物或碱土金属的氧化物也就比较少，会过度形成玻璃骨架使溶出变得困难，造成被乙酸铵水溶液溶出的溶出率过低的状况。这会使其在土壤中溶解得过慢，因此无法充足地供给微量元素。

表2

※下行是将2重量％柠檬酸水溶液的溶出率设定为100的相对比例。

试验例1

本发明的肥料施用于黄豆栽培的效果。

将10kg的风干的灰色低地土(含有可溶于热水的硼0.26mg/kg)填入0.05m²大小的栽培盆中，来栽培黄豆。在试验区中，把调配成实施例1(参照表1的实施例1)的玻璃肥料，粉碎成其80％都能通过筛孔为150μm大小的筛网的程度(以下，称之为“F·T·E”。多玛得株式会社产品，为日本及中国注册商标)，分别在各1平方米的范围施用4g、6g、10g、15g。也同样在1平方米的范围，施用比较例1来增加硼的含有量为本实施例各区相同。并且，对所有的栽培盆的土壤，施用含有氮0.7g、磷1.7g、钾1.7g的水溶性化学肥料。

黄豆的收获调查结果如表3所示。肥料无施用(对照)区所结成的豆子，数量较少、大小较小、是有皱皮且未熟成的豆子。另一方面，在施用了实施例1(F·T·E)每平方米4g的区域，被判定具有增加收获的效果，其中不结豆子的豆荚比例降至1/3，因此被判定为提升了收获率。

接着经试验确认了各种收获增加的状况，豆子的数量增加为2倍、100粒的重量增加为1.2倍、每1个栽培盆的粒重(收获量)也增加2倍；基于无施用区的收获量指数为100的设定，在施用本发明的肥料后，指数为236也就是增加了2.4倍。

表3

表3黄豆的收获调查结果

(注)F·T·E表示为实施例1。

试验例2

本发明的肥料施用于西兰花栽培的试验。

在户外的开放地面，使用淡色黑火山灰土来进行西兰花的惯行栽培。在试用区中施用上述的实施例1(F·T·E)。无施用区则不施用实施例1(F·T·E)，接着使用惯行栽培来种植西兰花幼苗。并且，对全范围的土壤，在每1平方米中施用含有氮20g、磷20g、钾20g的共通的水溶性化学肥料。

无施用区出现了缺乏硼的症状，使植株整体的生长状况恶化，叶缘部出现黄化且叶子萎缩的状况、叶柄部或茎部出现疮痂的症状，花蕾的样子也恶化了使外观品质下降。

如以下表4所示，施用实施例1(F·T·E)后，花蕾直径增加了，特别是茎叶重量和花蕾重量增加了2倍，收获量也增加了2.5倍。更进一步地，有关作物中的成分，实施例1(F·T·E)的施用区中锰或硼的含有率提升了，过剩的硝态氮成分则降低了。另外，还使作物中的维生素C增加，向上提升了整体的品质。

表4

生长调查结果

成分分析结果

(注)F·T·E表示为实施例1。

产业实用性

本发明的含有微量元素、可溶于柠檬酸水溶液的植物栽培用玻璃肥料，可以适宜地调整形状等来进行合适的应用。

Claims (6)

1.一种植物栽培用玻璃肥料，该玻璃肥料是施用于土壤、能够溶于柠檬酸水溶液的植物栽培用玻璃肥料，其特征在于，

该植物栽培用玻璃肥料由玻璃质载体及所述玻璃质载体含有的微量元素组成，所述玻璃质载体的主要成分为SiO₂、B₂O₃和Al₂O₃，其组成中也含有碱金属氧化物及碱土金属氧化物。

2.如权利要求1所述的植物栽培用玻璃肥料，其中，所述玻璃质载体中至少包含如下重量％的各成分，

3.如权利要求1所述的植物栽培用玻璃肥料，其中，所述玻璃质载体中至少包含如下重量％的各成分，

4.如权利要求3所述的植物栽培用玻璃肥料，其中，所述玻璃质载体中至少包含如下重量％的各成分，

5.如权利要求3所述的植物栽培用玻璃肥料，其中，所述微量元素为Mn、Fe、B、Cu、Zn及Mo中的至少一种以上元素。

6.如权利要求3所述的植物栽培用玻璃肥料，其中，所述微量元素的含量为所述肥料整体的

重量％。