CN114436710A - 一种双核缓释锰和尿素的复合肥及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双核缓释锰和尿素的复合肥及其制备方法与应用。本发明通过将0.1～0.3质量份尿素加入水中，80～100℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将0.3～1.6质量份锰肥与0.7～0.9质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过2～4mm筛、100～200℃风温烘干，得到肥料颗粒；将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至60～70℃，将植物油基聚氨酯包膜液喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂2～5次，得到聚氨酯的喷涂质量为2.5％wt～3.5％wt的复合肥。该复合肥可用于降低水稻和小麦的镉富集。发明复合肥能在满足作物对氮素需求的同时靶向调控作物Cd吸收，提高作物全生育期对微量元素锰和氮素的供应。
Description
技术领域
本发明属于农产品安全生产技术领域，尤其涉及一种双核缓释锰和尿素的复合肥及其制备方法与应用。
背景技术
工业化的快速发展导致我国部分区域农田重金属污染问题比较突出。镉作为污染最严重的重金属之一，由于其具有较强的移动性和生物有效性，极易在作物可食部位富集，从而通过食物链进入人体，危害人体健康。近年来，农田镉污染事件频发，如广东湖南等地的镉大米事件、河南部分地区的镉小麦事件等，对我国农产品质量安全和居民身体健康构成了严重威胁。目前研发的镉污染农田安全利用技术包括低积累品种种植、原位钝化、叶面阻控等。然而，施用的钝化剂大多包含石灰，大量施用易造成土壤板结。叶面阻控技术虽操作简单，但阻控效率相对较低。因此，亟需研发高效、经济、快速、简便、可复制易推广的Cd污染农田安全利用技术。
施肥是农业生产中的必须环节。某些功能营养微量元素，如：锰(Mn)，不仅能够提高作物产量、品质和抗逆性，而且具有拮抗作物根系吸收和转运重金属的作用。因此，施用微量元素肥料在抑制作物镉吸收方面具有较好的应用前景。然而，施用常规微量元素肥料在田间土壤环境条件下有效性难以保障，与作物吸收重金属的关键敏感时期匹配度较低。有专利公开了一种利用包膜锰肥来降低水稻镉吸收的方法，发现施用包膜锰肥可以在水稻生长后期一直保持相对较高的水平，可以提高锰肥对水稻的降镉效率。另外，由于氮肥的过量施用导致的面源污染也是农业生产中面临的主要问题，如何利用微量元素在控制作物镉吸收的同时，减少化学氮肥的施用，可为农田安全生产和可持续发展提供新的路径。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双核缓释锰和尿素的复合肥及其制备方法与应用。
本发明是这样实现的，一种双核缓释锰和尿素的复合肥的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将0.1～0.3质量份尿素加入水中，80～100℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将0.3～1.6质量份锰肥与0.7～0.9质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过2～4mm筛、100～200℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至60～70℃，将植物油基聚氨酯包膜液喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂2～5次，得到聚氨酯的喷涂质量为2.5％wt～3.5％wt的复合肥。
优选地，在步骤(1)中，所述锰肥选自一水合硫酸锰、七水合硫酸锰、氯化锰以及一水合氯化锰中的至少一种。
优选地，所述锰肥为一水合硫酸锰。
优选地，在步骤(1)中，在所得颗粒中，所述锰肥和尿素的质量比为0.3～1.6：1。
优选地，所述锰肥和尿素的质量比为0.63：1。
本发明进一步公开了上述制备方法得到的双核缓释锰和尿素的复合肥。
本发明进一步公开了上述双核缓释锰和尿素的复合肥在降低植物富集镉中的应用。
优选地，所述植物包括小麦和水稻。
为克服现有技术的缺点和不足，本发明公开了一种双核缓释锰和尿素的复合肥及其制备方法与应用。在本发明制备方法中，采用部分尿素溶解是更好的调整液固比从而使造粒成球性更好，当尿素全部与锰肥混和会造成固体物料过多，需另外加水增加后继烘干成本，当尿素全部溶于水中则固体料过少，造粒过程中无法成粒。本发明双核缓释锰和尿素的复合肥应用于镉污染农田水稻和小麦镉积累的阻控方面，所述双核缓释锰和尿素的复合肥施用量为13.13～25.66kg/亩。对于水稻季，在播种前一次性将肥料与基肥一起或者单独均匀撒入田中，然后用旋耕机将肥料与表层土壤旋耕混匀，材料撒播后，放水浸泡4小时以上，淹水3～5cm，待肥料与土壤平衡1～2天后，再种植水稻。对于小麦季，在播种前一次性将功能肥料和基肥均匀撒入田中，然后用旋耕机将功能肥料与表层土壤旋耕混匀，材料撒播后，保持土壤含水量为60％左右，待肥料与土壤平衡1～2天后，再种植小麦。除了施用增施各种肥料以外，其余田间管理等方面均参照该田块常规管理模式。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
(1)通过向土壤中施加本发明复合肥，在满足作物对氮素需求的同时靶向调控作物Cd吸收，提高作物全生育期对微量元素锰和氮素的供应，可同时实现化肥减量和作物安全生产的双重目标；
(2)对氮肥进行改性，开发低耗能、成本低、效果好的增值尿素是国内外新型肥料研究的重要方向之一，增值尿素概念为在基本不改变尿素生产工艺的基础上，简单增加一些添加增效剂设备，向尿素熔融液中添加生物活性类增效剂所生产的尿素增值产品。本发明复合肥料也是增效肥料的一种，可以节约包膜成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将0.2质量份尿素加入20质量份水中，90℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将0.63质量份一水合硫酸锰与0.8质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过3mm筛、150℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至65℃，将植物油基聚氨酯包膜液(详见参考专利：CN 105111402 A)喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂2次，得到聚氨酯的喷涂质量为2.5％wt的复合肥1。
实施例2
(1)将0.3质量份尿素加入30质量份水中，80℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将0.3质量份七水合硫酸锰与0.7质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过4mm筛、200℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至70℃，将植物油基聚氨酯包膜液(详见参考专利：CN 105111402 A)喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂4次，得到聚氨酯的喷涂质量为3.0％wt的复合肥2。
实施例3
(1)将0.2质量份尿素加入40质量份水中，100℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将1.1质量份氯化锰与0.8质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过2mm筛、100℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至60℃，将植物油基聚氨酯包膜液(详见参考专利：CN 105111402 A)喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂5次，得到聚氨酯的喷涂质量为3.5％wt的复合肥3。
实施例4
(1)将0.2质量份尿素加入20质量份水中，90℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将0.63质量份一水合硫酸锰与0.8质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过3mm筛、150℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至65℃，将植物油基聚氨酯包膜液(详见参考专利：CN 105111402A)喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂5次，得到聚氨酯的喷涂质量为3.5％wt的复合肥4。
实施例5
(1)将0.1质量份尿素加入20质量份水中，90℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将1.6质量份一水合硫酸锰与0.9质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过3mm筛、150℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至65℃，将植物油基聚氨酯包膜液(详见参考专利：CN 105111402A)喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂5次，得到聚氨酯的喷涂质量为3.5％wt的复合肥5。
应用实施例1
本应用实施例1以上述实施例制备的复合肥1为试验对象。
在pH6.3、全镉含量0.87mg/kg的常熟麦田，种植小麦品种为扬麦16。设置三个处理：对照处理，基施6.14kg/亩的一水合硫酸锰处理和基施16.7kg/亩的双核缓释锰和尿素的复合肥处理，常规锰肥和空白对照处理中均配施10kg/亩缓释尿素。基施常规硫酸锰换算成锰元素田间施用量为13mg/kg；双核缓释复合肥中硫酸锰的量换算为锰元素田间施用量为13mg/kg，尿素施用量为10kg/亩。双核缓释复合肥1的包膜材料为聚氨酯，包膜量为2.5％，缓释期为60天；缓释尿素的包膜方法与双核缓释锰和尿素的复合肥的包膜方法相同，包膜量为2.5％，缓释期为60天。在小麦播种前2天，将肥料随基肥一起施入，待小麦成熟后收获，测定小麦产量和籽粒中镉含量，试验结果如表1。
表1试验结果
表1结果表明，施用常规锰肥和双核缓释锰肥对小麦产量影响不显著。基施常规锰肥对降低小麦籽粒镉含量没有效果，小麦籽粒镉含量反而有所增加，基施双核缓释锰和尿素的复合肥16.7kg/亩能使小麦籽粒中镉含量相比对照降低15.7％。
应用实施例2
本应用实施例2以上述实施例制备的复合肥4和复合肥5为试验对象。
在pH6.3、全镉含量0.66mg/kg的常熟稻田，种植水稻品种为常农粳12。设置五个处理：对照处理，基施6.14kg/亩和15.35kg/亩的一水合硫酸锰处理，基施16.9kg/亩和26.6kg/亩的双核缓释锰和尿素的复合肥处理，常规锰肥和空白对照处理中均配施10kg/亩缓释尿素。基施常规硫酸锰换算成锰元素田间施用量分别为13mg/kg和33mg/kg；双核缓释复合肥4、复合肥5中硫酸锰的量换算为锰元素田间施用量分别为13mg/kg和33mg/kg，尿素施用量为10kg/亩。双核缓释复合肥4、5的包膜材料为聚氨酯，包膜量为3.5％，缓释期为90天；缓释尿素的包膜方法同双核缓释锰和尿素的复合肥，包膜量为3.5％，缓释期为90天。在水稻移栽前2天，田间淹水状况下，肥料随底肥基施，田间保持淹水至乳熟期，待水稻成熟后收获，测定水稻产量和籽粒中镉含量，试验结果如表2。
表2试验结果
表2结果表明，施用常规锰肥和双核缓释锰肥对水稻产量影响不显著。从降镉效果来看，基施6.14kg/亩和15.4kg/亩的常规锰肥能使水稻籽粒镉含量降低18.9％和9.1％，而基施双核缓释锰和尿素的复合肥16.9kg/亩和26.6kg/亩能使水稻籽粒中镉含量相比对照降低19.8～39.6％，且基施26.6kg/亩双核缓释锰和尿素复合肥能使水稻籽粒镉含量低于国家食品中镉含量限值。
采用本发明提供的双核缓释锰和尿素的复合肥，可提高锰肥的降镉效率，对小麦和水稻的生长无显著性影响，说明本发明中的包膜锰肥可应用于中轻度镉超标农田安全生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双核缓释锰和尿素的复合肥的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将0.1～0.3质量份尿素加入水中，80～100℃加热搅拌溶解，得到尿素液；将0.3～1.6质量份锰肥与0.7～0.9质量份尿素粉末混合均匀，得到粉状物料；在转鼓造粒机中将所述尿素液喷涂到粉状物料上，完成造粒，将所得颗粒过2～4mm筛、100～200℃风温烘干，得到肥料颗粒；
(2)将肥料颗粒在滚筒包衣机里预热至60～70℃，将植物油基聚氨酯包膜液喷涂在预热后的肥料颗粒，固化成膜后根据所需的缓释周期重复喷涂2～5次，得到聚氨酯的喷涂质量为2.5％wt～3.5％wt的复合肥。
2.如权利要求1所述的双核缓释锰和尿素的复合肥的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述锰肥选自一水合硫酸锰、七水合硫酸锰、氯化锰以及一水合氯化锰中的至少一种。
3.如权利要求2所述的双核缓释锰和尿素的复合肥的制备方法，其特征在于，所述锰肥为一水合硫酸锰。
4.如权利要求1所述的双核缓释锰和尿素的复合肥的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，在所得颗粒中，所述锰肥和尿素的质量比为0.3～1.6：1。
5.如权利要求4所述的双核缓释锰和尿素的复合肥的制备方法，其特征在于，所述锰肥和尿素的质量比为0.63：1。
6.权利要求1～5任一项所述制备方法得到的双核缓释锰和尿素的复合肥。
7.权利要求6所述的双核缓释锰和尿素的复合肥在降低植物富集镉中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述植物包括小麦和水稻。
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