CN118005462A - 一种提高作物抗病性的稳定性肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高作物抗病性的稳定性肥料及其制备方法。提高作物抗病性的稳定性肥料，包括如下重量份的原料：尿素45‑60份、磷酸一铵16‑20份、硫酸钾10‑15份、硅肥3‑5份、硫酸铜2‑4份、硫酸锌1‑2份、硼砂0.5‑1份、黄腐酸2‑4份、壳聚糖5‑7份、改性DMPP1‑2份，所述DMPP通过纳米复合技术改性，得到的一种稳定性更高的DMPP。本发明的稳定性肥料不仅可以提高氮肥的利用率，增强作物对病害的抗性，改善作物的品质并提高产量，而且制备工艺简单，单耗低，产品成本低。
Description
技术领域
本发明涉及肥料制造技术领域，具体涉及一种提高作物抗病性的稳定性肥料及其制备方法。
背景技术
植物病害是指植物收到病原体(细菌、真菌、病毒、线虫等)的侵染而造成形态、生理和生化上的变化，会导致植物生长发育异常甚至死亡。病害是我国的主要农业灾害之一，具有种类多、影响大等特点，根据估算，我国每年因病害导致的粮食损失达1400万吨。
施用农药是防治植物病害最便捷、高效的方法之一，2022年我国农药登记产品超4万个，产量近250万吨，而利用率仅有30％左右，过量施用农药不仅会导致农田土壤和水体中农药残留量的增加，对土壤微生物、水生生物和非靶向生物造成毒害，破坏生态平衡，同时，过量施用农药会导致目标害虫或病原体产生抗药性，使农药失去效果。随着安全和环保监管趋严，农药新产品的开发成本和开发周期逐年上升。因此，通过开辟新途径提高植物的抗病性具有重要意义。
植物诱导抗病性是指通过物理、化学或者生物等诱导因子激发植物自身的防御体系而产生的的抗病反应，这种内源抗病性具有光谱性、相对持久性以及无污染等特点，被认为是植物病害可持续防治的重要途径。外源的矿质营养也是是控制植物病害的重要方面，通过施肥不仅直接影响植物生长和化学组成，而且对土壤和根际的微生物活性以及对植物根和地上部病害抗性具有深刻的间接影响，其中磷酸改性DMPP通过抑制土壤中的硝化细菌活性，从而减少硝化作用，使更多的氮素能够以氨的形式存在，而不是以硝态氮的形式流失。这样，更多的氮素可以被植物吸收利用，提高氮肥的利用率。此外，磷酸改性DMPP也可以抑制土壤中的亚硝酸盐氧化菌活性，从而减少亚硝酸盐的产生，降低氮素损失。总的来说，磷酸改性DMPP可以提高氮肥的利用率，减少化肥的用量，从而降低对环境的污染，对于环保和农业可持续发展具有重要的意义，但目前常见的磷酸改性DMPP具有稳定性问题：磷酸改性DMPP在某些环境条件下可能不稳定，容易发生水解或分解反应，导致性能下降。
发明内容
本发明公开了一种提高作物抗病性的稳定性肥料及其制备方法，不仅可以提高氮肥的利用率，增强作物对病害的抗性，改善作物的品质并提高产量，而且制备工艺简单，单耗低，产品成本低。
为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高作物抗病性的稳定性肥料，包括肥料内芯颗粒以及包裹肥料内芯颗粒的外包膜，所述外包膜为改性后的DMPP。
优选的，所述肥料内芯颗粒的材料包括如下以重量份数计的原料：尿素45-60份、磷酸一铵16-20份、硫酸钾10-15份、硅肥3-5份、硫酸铜2-4份、硫酸锌1-2份、硼砂0.5-1份、壳聚糖5-7份、黄腐酸2-4份。
优选的，所述硅肥为硅酸钙和硅酸镁的混合物。
优选的，所述硅肥中硅酸钙和硅酸镁的重量比为1:1。
优选的，所述的提高作物抗病性的稳定性肥料，所述外包膜的改性DMPP通过以下步骤制备：
S1：将原料中浓磷酸与DMPP粉剂和壳聚糖的质量比以(53-68)：(47-32)：2，在53-64℃下搅拌混合反应2小时得到磷酸改性DMPP；混合其中浓磷酸为浓度85％的磷酸，DMPP粉剂为质量分数98％的DMPP粉剂；
S2：将纳米材料在温度为0-5℃，转速为3-5000r/min的条件下进行活化；将所述磷酸改性DMPP与纳米材料通过催化剂的作用，以温度为82-94℃的条件下反应15-45min，得到改性DMPP。
纳米材料与磷酸改性DMPP相互作用后形成共价键、配位键等；化学键的形成可以增强两者之间的结合力，从而提高整个体系的稳定性。其次，纳米材料与磷酸改性DMPP之间还可以形成物理吸附作用，其中包括范德华力、静电力等。这些物理吸附作用也可以增加两者之间的相互作用，与上述的化学键结合进行协同作用，从而提高体系的稳定性；纳米材料还可以通过空间位阻效应来提高磷酸改性DMPP的稳定性。当纳米材料与磷酸改性DMPP结合后，由于纳米材料的尺寸效应，可以阻碍磷酸改性DMPP的聚集和沉降，从而使其在溶液中更加稳定。
壳聚糖是一种天然高分子聚合物，具有良好的生物相容性和生物活性，因此在医药、食品、化妆品、农业等领域得到广泛应用。当壳聚糖添加在外包膜中时，它可以与内料的壳聚糖结合，从而提高整体结合效果。这种结合作用主要基于以下几个方面的原理：
化学键合作用：壳聚糖分子中含有多个活性基团，如氨基和羟基等，这些基团可以与其他分子或基团发生化学反应，形成化学键合作用。当壳聚糖添加在外包膜中时，它可以与内料的壳聚糖发生化学反应，形成更加牢固的化学键合作用，从而提高整体结合效果。
物理吸附作用：壳聚糖分子具有较高的亲水性，可以在水溶液中形成凝胶层。当壳聚糖添加在外包膜中时，它可以与内料的壳聚糖发生物理吸附作用，形成更加紧密的结合力，从而提高整体结合效果。
空间位阻效应：壳聚糖分子具有较大的分子量和相对较小的侧链基团，因此可以占据较大的空间位阻。当壳聚糖添加在外包膜中时，它可以有效地阻挡内料分子之间的相互渗透和扩散，从而增强整体结合效果。
一种提高作物抗病性的稳定性肥料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将准确称量的尿素置于熔融槽中，加热至133℃-140℃，得到熔融状尿素；
S2：将准确称量的磷酸一铵、硫酸钾、硅肥、硫酸铜、硫酸锌、硼砂、黄腐酸、壳聚糖置于混合槽中，加热至50℃-60℃备用；
S3：将所述熔融状尿素加入所述混合槽的材料中，混合均匀，得到共熔体；
S4：采用喷浆造粒工艺对所述共熔体进行造粒，得到肥料内芯颗粒；
S5：将改性DMPP搅拌均匀后制成混合喷涂液，将混合喷涂液喷涂在肥料内芯颗粒的表面，搅拌均匀后送入到空气湿度小于50％的熟化库中，然后在熟化库中经过36-60h的熟化形成所述的提高作物抗病性的稳定性肥料。优选的，所述纳米材料包括纳米氧化锌颗粒和纳米氧化镁颗粒中的一种；所述催化剂包括氯化镁、氟化铈和氟化钙中的一种。
所述熟化库中熟化时间为48h。
所述熟化形成的具有提高作物抗病性的稳定性肥料水分小于1.2％。
优选的，肥料内芯颗粒粒径为1.8-4mm。
优选的，药液喷涂期间前，肥料内芯颗粒的水分小于0.8％，混合喷涂液的喷涂比例为0.38％。
有益效果
本发明提供的提高作物抗病性的稳定性肥料，添加了硅肥、硫酸铜、硫酸锌、硼砂、壳聚糖，可以提高植物对病害的抗性的同时，通过纳米复合技术改性制备出一种高稳定性的DMPP，并使其作为肥料中的外包膜结构的主要成分，进一步提升改性DMPP稳定的抑制土壤中的硝化细菌活性，从而减少硝化作用，使更多的氮素能够以氨的形式存在，而不是以硝态氮的形式流失；更多的氮素可以被植物吸收利用，提高氮肥的利用率。添加了腐殖酸，不仅能提高植物对病害的抗性，而且可以保护DMPP，延长抑制剂的作用时间。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
实施例1
提高作物抗病性的稳定性肥料配方1：尿素60份、磷酸一铵20份、硫酸钾15份、硅肥3份、硫酸铜2份、硫酸锌1份、硼砂0.5份、壳聚糖5份、黄腐酸2份、改性DMPP1份。
实施例2
提高作物抗病性的稳定性肥料配方2：尿素45份、磷酸一铵16份、硫酸钾10份、硅肥5份、硫酸铜4份、硫酸锌2份、硼砂1份、壳聚糖7份、黄腐酸4份、改性DMPP2份。
实施例3
提高作物抗病性的稳定性肥料配方：尿素54份、磷酸一铵18份、硫酸钾12份、硅肥4份、硫酸铜3份、硫酸锌1.5份、硼砂0.8份、壳聚糖6份、黄腐酸3份、改性DMPP1.5份。
实施例4实施例1-2的制备方法
方法1
S1：将原料中浓磷酸与DMPP粉剂和壳聚糖的质量比以55：49：2，在60℃下搅拌混合反应2小时得到磷酸改性DMPP；
S2：将纳米材料在温度为0℃，转速为4000r/min的条件下进行活化；将所述磷酸改性DMPP与纳米材料通过催化剂的作用，以温度为90℃的条件下反应30min，得到改性DMPP。
将上述改性DMPP混合喷涂液喷涂在肥料内芯颗粒的表面，搅拌均匀后送入到空气湿度小于50％的熟化库中，然后在熟化库中经过48h的熟化形成具有外包膜的稳定性肥料，即得到所述提高作物抗病性的稳定性肥料。
药剂喷涂期间，肥料内芯颗粒的水分小于0.8％，混合喷涂液的喷涂比例为0.38％。
熟化形成的具有外包膜的稳定性肥料水分小于1.2％。
DMPP溶液中DMPP的溶解温度控制在30℃。
肥料内芯颗粒的粒径为2.8mm。
方法2
将浓磷酸与DMPP溶液按55:49的比例混合搅拌均匀后制成混合喷涂液，其中浓磷酸为浓度85％的磷酸，DMPP溶液为浓度36％的DMPP(进口)溶液；将混合喷涂液喷涂在肥料内芯颗粒的表面，搅拌均匀后送入到空气湿度小于50％的熟化库中，然后在熟化库中经过48h的熟化形成具有外包膜的稳定性肥料，即得到所述提高作物抗病性的稳定性肥料。
药剂喷涂期间，肥料内芯颗粒的水分小于0.8％，混合喷涂液的喷涂比例为0.38％。
熟化形成的具有外包膜的稳定性肥料水分小于1.2％。
DMPP溶液中DMPP的溶解温度控制在30℃。
肥料内芯颗粒的粒径为2.8mm。
实施例5本发明对提高水稻对纹枯病抗性的效果
1、验证试验：
以实施例1为例，分别以方法1和方法2制备，地点在湖北省荆门市新洋丰农业科技股份有限公司水稻种植示范田中，前茬作物为水稻，试验面积667亩，不设重复。在水稻田中，将实施例1制得的稳定性肥料按每亩60kg的用量施入田内，然后种植水稻。
2、对比试验：
地点在湖北省荆门市，条件与验证试验一致，在水稻田里，按种植户正常施肥习惯和施肥量：将氮磷钾配比为15-15-15的复合肥料50kg/亩施入水稻田中，然后种植水稻，10天后追施尿素15kg/亩。
3、调查方法：
水稻收割时，测定单位面积有效穗、穗粒数和产量；水稻纹枯病分别于水稻分蘖期和破口期调查1次，每块田平行3点取样，每点50丛，每次每个处理共取样150丛。记录发病丛数及株数。计算丛病率和株病率。
株病率＝发病株数/(调查总丛数×没丛株数)×100％
丛病率＝发病丛数/调查总丛数×100％
4、结果：
表1.水稻农艺性状调查及产量
表2.包膜稳定性肥料对水稻纹枯病抗性的影响
可以看出，相比于传统施肥，施用本发明提高作物抗病性的稳定性肥料后，水稻的株高、有效穗和穗粒数均升高，产量增长14.21％；在水稻分蘖期和破口期，水稻纹枯病的丛病率和株病率均降低。在相似的实施例的条件下，不同的方法制备出来的改性DMPP，方法1中的改性DMPP作用下的肥料颗粒作用在产量的效果要比常规磷酸改性DMPP高11.11％，水稻纹枯病的丛病率和株病率也均降低；说明本发明对于提高水稻产量和提高抗病性具有明显效果，改性DMPP的作用条件下对于提高水稻产量和提高抗病性具有促进作用。
实施例6本发明对提高水稻对纹枯病抗性的效果
1、验证试验：
以实施例2为例，分别以方法1和方法2制备，地点在湖北省荆门市新洋丰农业科技股份有限公司水稻种植示范田中，前茬作物为水稻，试验面积667亩，不设重复。在水稻田中，将实施例1制得的稳定性肥料按每亩60kg的用量施入田内，然后种植水稻。
2、对比试验：
地点在湖北省荆门市，条件与验证试验一致，在水稻田里，按种植户正常施肥习惯和施肥量：将氮磷钾配比为15-15-15的复合肥料50kg/亩施入水稻田中，然后种植水稻，10天后追施尿素15kg/亩。
3、调查方法：
水稻收割时，测定单位面积有效穗、穗粒数和产量；水稻纹枯病分别于水稻分蘖期和破口期调查1次，每块田平行3点取样，每点50丛，每次每个处理共取样150丛。记录发病丛数及株数。计算丛病率和株病率。
株病率＝发病株数/(调查总丛数×没丛株数)×100％
丛病率＝发病丛数/调查总丛数×100％
4、结果：
表3.水稻农艺性状调查及产量
表4.包膜稳定性肥料对水稻纹枯病抗性的影响
可以看出，相比于传统施肥，施用本发明提高作物抗病性的稳定性肥料后，水稻的株高、有效穗和穗粒数均升高，产量增长13.79％；在水稻分蘖期和破口期，水稻纹枯病的丛病率和株病率均降低。在相似的实施例的条件下，不同的方法制备出来的改性DMPP，方法1中的改性DMPP作用下的肥料颗粒作用在产量的效果要比常规磷酸改性DMPP高10.12％，水稻纹枯病的丛病率和株病率也均降低；说明本发明对于提高水稻产量和提高抗病性具有明显效果，改性DMPP的作用条件下对于提高水稻产量和提高抗病性具有促进作用。
实施例7本发明对提高番茄抗病性的效果
1、验证试验：
以实施例3为例，分别以方法1和方法2制备，地点在湖北省荆门市新洋丰农业科技股份有限公司番茄示范田中，前茬作物为番茄，试验采用随机区组设计，小区总面积15m2(长6m×2.5m)，设置3个重复，采用畦栽法。
2、对比试验：
地点湖北省荆门市，条件与验证试验一致，在番茄田里，按种植户正常施肥习惯和施肥量：将氮磷钾配比为15-15-15的复合肥料50kg/亩施入番茄田中，然后种植水稻。
3、调查方法：
采收后，对番茄果实的可溶性固形物、可溶性糖和维生素含量进行测定，对3个重复取平均值。记录整个生育期茎基腐病、根腐病、灰霉病和叶霉病的发病株数，计算发病率。
发病率＝发病株数/总株数×100％
表5.番茄果实品质指标及产量
表6.包膜稳定性肥料对番茄抗病性的影响
可以看出，相比于传统施肥，施用本发明提高作物抗病性的稳定性肥料后，番茄锅是的可溶性固形物、可溶性糖、维生素C均升高，产量增长31.24％；在番茄生长期内，茎基腐病、根腐病、灰霉病和叶霉病发病率均降低。在相似的实施例的条件下，不同的方法制备出来的改性DMPP，方法1中的改性DMPP作用下的肥料颗粒作用在产量的效果要比常规磷酸改性DMPP高12.11％，在番茄生长期内，茎基腐病、根腐病、灰霉病和叶霉病发病率也均降低；说明本发明对于提高番茄产量和提高抗病性具有明显效果，改性DMPP的作用条件下对于提高番茄产量和提高抗病性具有促进作用。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改和替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，包括肥料内芯颗粒以及包裹肥料内芯颗粒的外包膜，所述外包膜为改性后的DMPP。
2.一种如权利要求1所述的一种提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，所述肥料内芯颗粒的材料包括如下以重量份数计的原料：尿素45-60份、磷酸一铵16-20份、硫酸钾10-15份、硅肥3-5份、硫酸铜2-4份、硫酸锌1-2份、硼砂0.5-1份、壳聚糖5-7份、黄腐酸2-4份。
3.一种如权利要求1所述的提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，所述硅肥为硅酸钙和硅酸镁的混合物。
4.一种如权利要求1所述的提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，所述硅肥中硅酸钙和硅酸镁的重量比为1:1。
5.一种如权利要求1所述的提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，所述外包膜的改性DMPP通过以下步骤制备：
S1：将原料中浓磷酸与DMPP粉剂和壳聚糖的质量比以(53-68)：(47-32)：2，在53-64℃下搅拌混合反应2小时得到磷酸改性DMPP；混合其中浓磷酸为浓度85％的磷酸，DMPP粉剂为质量分数98％的DMPP粉剂；
S2：将纳米材料在温度为0-5℃，转速为3-5000r/min的条件下进行活化；将所述磷酸改性DMPP与纳米材料通过催化剂的作用，以温度为82-94℃的条件下反应15-45min，得到改性DMPP。
6.一种如权利要求5所述的提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，所述外包膜的原料中浓磷酸与DMPP溶液的质量比为(21-28)：(47-65)，其中浓磷酸为浓度85％的磷酸，DMPP溶液为43％的DMPP溶液。
7.一种如权利要求5所述的提高作物抗病性的稳定性肥料，其特征在于，所述纳米材料包括纳米氧化锌颗粒和纳米氧化镁颗粒中的一种，粒径为35-50nm；所述催化剂包括氯化镁、氟化铈和氟化钙中的一种。
8.根据权利要求1-7所述的一种提高作物抗病性的稳定性肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将准确称量的尿素置于熔融槽中，加热至133℃-140℃，得到熔融状尿素；
S2：将准确称量的磷酸一铵、硫酸钾、硅肥、硫酸铜、硫酸锌、硼砂、黄腐酸、壳聚糖置于混合槽中，加热至50℃-60℃备用；
S3：将所述熔融状尿素加入所述混合槽的材料中，混合均匀，得到共熔体；
S4：采用喷浆造粒工艺对所述共熔体进行造粒，得到肥料内芯颗粒；
S5：将改性DMPP搅拌均匀后制成混合喷涂液，将混合喷涂液喷涂在肥料内芯颗粒的表面，搅拌均匀后送入到空气湿度小于50％的熟化库中，然后在熟化库中经过36-60h的熟化形成所述的提高作物抗病性的稳定性肥料。
9.一种如权利要求8所述的提高作物抗病性的稳定性肥料的制备方法，其特征在于，所述肥料内芯颗粒粒径为1.8-4mm。
10.一种如权利要求8所述的提高作物抗病性的稳定性肥料的制备方法，其特征在于，药液喷涂期间前，肥料内芯颗粒的水分小于0.8％，混合喷涂液的喷涂比例为0.38％。
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