CN118047644A - 一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料及其生产方法，该棒状缓释肥料由如下质量分数的各原料制成：氮源20‑40％；磷源30‑50％；钾源20‑40％；中量元素源1‑5％；微量元素源0.5‑5％；填充剂1‑10％；增塑剂1‑5％；固化剂1‑5％；分散润滑剂1‑5％。优点为，该配方的棒状缓释肥，可以在缓释肥料棒表面及棒体中形成稳定凝胶，使得棒状肥形成养分储存的稳定亲水骨架，防止棒体过快崩解，通过水化凝胶层的逐层溶胀‑溶蚀，控制养分释放速度，崩解更均匀稳定，养分不容易被淋洗，可实现缓慢释放养分60‑120天；硬度及韧性好，不易断裂，切断处理时断面光洁损耗小，可直接插入园艺营养土中使用。

Description

一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料及其生产方法

技术领域

本发明属于园艺用肥料领域，具体涉及一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料及其生产方法。

背景技术

当前，园艺盆栽领域常见制剂的缓释肥主要为0.8-2.4mm的圆颗粒或者直径2-5cm的药丸状大颗粒，圆颗粒施肥需借助计量勺称取后拌入盆土中，操作较繁琐，药丸颗粒需要借助工具先开孔后埋入盆土，且体积较大养分分布不均匀。这两种制剂在实际使用过程中均有不便：尤其对家庭园艺盆栽用户，会出现人直接接触盆土的情况，带来卫生安全隐患；拌撒不均时会出现植物根系直接接触肥料，导致烧苗。

针对上述问题，目前的一种解决办法为将肥料制成棒状，施肥时直接将棒状肥料埋入至园艺营养土中。然而当前市售的棒状肥料基本均存在如下问题中的一个或多个：无缓释功能或缓释功能较差，施用后有效成分释放过快，无法持久作用；硬度及韧性无法满足直接向常规密实度的园艺盆土直接插入使用，易折弯、易断裂；棒状肥料两端毛糙有明显颗粒，在生产分切时断面不整洁，分切时导致端面落料产生的损耗较多。

发明内容

本发明提供一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料及其生产方法，旨在克服现有技术中存在的上述不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其由如下质量分数的各原料制成：氮源20-40％；磷源30-50％；钾源20-40％；中量元素源1-5％；微量元素源0.5-5％；填充剂1-10％；增塑剂1-5％；固化剂1-5％；分散润滑剂1-5％；其中氮源中的脲甲醛的质量占比整个氮源的85％以上。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或更优选择。

具体的，所述氮源包括脲甲醛、尿素、硫酸铵和硝酸铵中的的任一种或多种，其中脲甲醛的质量占比为90％以上，所述脲甲醛本身含氮量为38-40％。

具体的，所述磷源包括磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢钙、钙镁磷肥、过磷酸钙、骨粉和海鸟粪中一种或多种。

具体的，所述钾源包括硫酸钾、磷酸二氢钾和氯化钾中的任一种或多种。

具体的，所述中量元素源包括EDTA钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸镁和EDTA镁中的一种或多种，所述微量元素源包括EDTA铁、EDTA铜、EDTA锰和EDTA锌中的一种或多种。

具体的，所述填充剂包括凹凸棒土、高岭土和粘土中的一种或多种。

具体的，所述增塑剂为水、山梨醇山梨坦和甘油中的一种或多种。

具体的，所述固化剂为聚乙烯醇和碳酸钙按照1：2.5-4的质量混合而成。

具体的，所述分散润滑剂为聚乙二醇、季戊四醇和珍珠岩中的一种或多种。

本发明还提供了一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料的生产方法，其用于上述的棒状缓释肥料，包括如下步骤：

S1.原料称取：按相应的质量分数称取各原料，混合后备用；

S2.进料：将S1中混合后的物料投入双螺杆挤出机的喂料斗内；

S3.高温熔合：调整双螺杆设备温度参数，使腔体内温度达到预设温度后，开始进料，S2中喂料斗内的物料进入腔体内部并借助腔内温度实现熔合；

S4.压缩：S3熔合后的物料进一步进入双螺杆机头，调整喂料频率和螺杆转速至指定数值，逐步提升机头压力，实现原料压缩；

S5.成型：将S4所得的压缩原料在双螺杆挤出机的机头模具处挤出，得到特定直径的挤出条，根据所需长度切断挤出条即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所得的棒状缓释肥料，主要以脲甲醛作为氮缓释来源,其由冷水可溶氮、冷水不溶氮和热水不溶氮三部分组成,同时具备缓释氮和速效氮。其主要是靠土壤微生物分解释放氮素,使肥效期延长,养分利用率提高；同时，本发明提供的棒状缓释肥在配方中以特定的固化剂和分散润滑剂配合，可以在缓释肥料棒表面及棒体中形成稳定凝胶，使得棒状肥形成养分储存的稳定亲水骨架，防止棒体过快崩解，棒状肥插入盆土后，受盆土湿度和水分影响，养分缓慢溶出，实现固型缓释，通过水化凝胶层的逐层溶胀-溶蚀，控制养分释放速度，崩解更均匀稳定，养分不容易被淋洗，可实现缓慢释放养分60-120天。

2)本发明所得的棒状缓释肥，硬度及韧性适中，不易断或弯曲，可不借助工具直接插入一般的园艺营养土中，作为一种新型的施肥方式，使用者可根据花盆体积或植物大小选择合适的数量的肥料棒，不借助外力直接插入盆土中，可以实现清洁施肥、高效施肥。

3)根据需要可以通过改变棒状的长度，实现施肥深度多样化，植物吸收更高效；本发明提供的棒状缓释肥，因采用的特定成分及比例的填充剂、固化剂及分散剂，使得最终产品能够直接通过双螺杆混炼机挤出生产，能够使单根肥料棒的具备一致的养分、重量、硬度和外观并实现连续化生产，产品表面光洁、强度高、韧性强、商品性好，挤出分切时在端面处无明显毛糙或颗粒，分切生产时损耗小。

4)本发明的提供的配方及生产方法，能够生产的缓释棒状肥料的尺寸可以兼容直径1-30mm，长度1-100mm，能够实现缓释棒状肥产品的差异化，实现产品系列化；可以搭配不同的氮磷钾来源，根据不同作物养分需求，更快的开发出相应的缓释肥料产品，实现产品配方的多样化，减少开发成本。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的棒状缓释肥料(左)与市售D品牌棒状肥料(右)的对比图片；

图2为本发明实施例1与市含D品牌棒状肥料进行三点弯曲测试得到负荷-距离曲线；

图3为本发明实施例1对应的棒状缓释肥料应用于盆栽夏堇培养并以未施肥作空白对照时植株长势对比图片，长势好的施用了本实施例1对应肥料；

图4为图3中盆栽夏堇培养过程中观察到的株高变化曲线；

图5为图3中盆栽夏堇培养过程中观察到的冠幅变化曲线；

图6为本发明将实施例1所得的棒状缓释肥料和市售D品牌棒状肥料应用于盆栽玫瑰月季培养的对比图片，左侧为施用实施例1对应肥料。

图7为本发明将实施例1所得的棒状缓释肥料和市售D品牌棒状肥料应用于盆栽瓜叶菊培养的对比图片，左侧为施用实施例1对应肥料。

图8为本发明将实施例1和实施例2所得的棒状缓释肥料一端插入园艺营养土中并经过两月余后拔出观察到的肥料棒下端崩解变细的图片，右侧为实施例1对应肥料。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

为免赘述以下实施例中用到的各原料若无特别说明，则均为市售产品；用到的方法若无特别说明，则均为本领域的常规方法。脲甲醛采用含氮量40％或38％的市售脲甲醛产品；聚乙烯醇分子量优选为110000-130000，中量元素源为采用EDTA钙和EDTA镁按照等质量混合的中量元素包，所述微量元素源为采用EDTA铁、EDTA铜、EDTA锰和EDTA锌按等质量混合的微量元素包。

以下实施例中的棒状缓释肥料采用如下方法进行生产，具体包括如下步骤：

S1.原料称取：按相应的质量分数称取各原料，混合后备用；

S2.进料：将S1中混合后的物料投入双螺杆挤出机的喂料斗内；

S3.高温熔合：调整双螺杆设备温度参数，使腔体内温度达到预设温度后，开始进料，S2中喂料斗内的物料进入腔体内部并借助腔内温度实现熔合；

S4.压缩：S3熔合后的物料进一步进入双螺杆机头，调整喂料频率和螺杆转速至指定数值，逐步提升机头压力，实现原料压缩；

S5.成型：将S4所得的压缩原料在双螺杆挤出机的机头模具处挤出，得到特定直径的挤出条，根据所需长度切断挤出条即得。

具体而言，双螺杆挤出机开机后先预热，待设备腔体温度到达到以下表1中的设定参数后开始投料。

表1.双螺杆挤出机腔体温度设定标准

	腔体1	腔体2	腔体3	腔体4	腔体5	腔体6	机头
								温度(℃)	50	60	70	80	90	100	110

然后，调整双螺杆挤出机的螺杆转速、主机电流及喂料速度到下表2中的参数，在机头处模具处即可得到挤出条。再通过冷却、切割设备，即得，在以下实施例中均以生产直径5mm、长度50mm规格的棒状缓释肥为例。

表2.双螺杆挤出机的运行参数

实施例1

一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其由如下质量分数的各原料制成：

实施例2

一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其由如下质量分数的各原料制成：

实施例3

一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其由如下质量分数的各原料制成：

实施例4

一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其由如下质量分数的各原料制成：

本发明对实施例1至4生产的棒状缓释肥料和市售的D品牌棒状肥料产品分别均进行了三点弯曲测试，采用质构仪对棒状化肥进行强度的检测，根据曲线结果进行数据解读，断裂负荷(breaking load)代表曲线中达到的最大负荷(g)，断距离(breaking distance)代表曲线中达到断裂负荷点对应的距离值(mm)，抗张强度(tens i le strength)代表由触发测试至断裂负荷产生的曲线下面积(g·mm)。结果表明本发明实施例1至4对应的产品的强度、韧性等能均明显优于市售D品牌棒状肥料。其中实施例1和D品牌棒状肥如图1所示，测得的负荷-距离曲线如图2所示，分析测试数据如下表所示：

组别	实施例1	市售D品牌
			断裂负荷(g)	2069.7±155.2	2224.2±850.1
断裂距离(mm)	0.891±0.083	0.494±0.198
			抗张强度(g·mm)	1149.0±202.8	577.7±415.1

从上表数据可以看出，在相近的断裂负荷下，本发明缓释棒状肥拥有更大的断裂距离和更高的抗张强度，其硬度更高、韧性更强。这也正是本发明的棒状缓释肥料在成型时可以负荷较大的成型压力、切口平整、断裂面光滑、减少生产损耗的原因之一；另外，高强度和韧性可以进一步减少物流快递运输导致的产品断裂，商品性好；使用时，其可直接插入盆中园艺营养土中不断裂，实现轻松高效施肥。市售品牌D曲线不连续，韧性低，棒体弯曲也有明显的颗粒状，商品性差。

本发明还将实施例1所得的棒状缓释肥料应用于盆栽夏堇(处理组)，并以完全未施肥的为空白对照(ck组)，经过近60天培养观察，结果如图3至5所示：施用了实施例1棒状缓释肥的盆栽夏堇株高增幅60％，冠幅增幅180％，叶色油绿有光泽，花朵数量多，大大提高了盆栽植物的观赏效果。

本发明还将实施例1所得的棒状缓释肥料应用于盆栽玫瑰月季和瓜叶菊，并以施用了市售D品牌的棒状肥料产品作比较，测试周期30天，结果如图6(盆栽玫瑰月季)和图7(盆栽瓜叶菊)所示：施用了本发明实施例1对应的棒状缓释肥料的植株：叶色油绿有光泽，叶片数量多且大，株高更高冠幅更大，表明实施例1所得的缓释棒状肥养分充足，释放均匀稳定，可以有效给盆栽植物提供生长所需养分。

另外，为了证实本发明提供的棒状缓释肥料是从外向内逐层溶胀溶蚀崩解并持续缓慢释放营养物质，本发明将实施例1和实施例2对应的棒状缓释肥料下端插入至盆栽的园艺营养土中、上端余留一部分位于空气中，其间园艺营养土保持可供植物正常生长的一般湿度，经过两个多月后拔出观察，结果如图8所示，从图中可见插入营养土中的部分明显变细，表明其是从外层逐渐溶胀溶蚀的，而且经过两月有余整个棒状缓释肥仍能整根拔起，未见变粉脆或断裂，质量较好，而本领域技术人员知晓目前市售的缓释棒状肥料插入具有一般湿度的园艺营养土中一般10天左右就完全消失或变粉断裂，不具备逐渐崩解变细并继续维持棒状的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，由如下质量分数的各原料制成：氮源20-40％；磷源30-50％；钾源20-40％；中量元素源1-5％；微量元素源0.5-5％；填充剂1-10％；增塑剂1-5％；固化剂1-5％；分散润滑剂1-5％；其中氮源中的脲甲醛的质量占比整个氮源的85％以上。

2.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述氮源包括脲甲醛、尿素、硫酸铵和硝酸铵中的任一种或多种，其中脲甲醛的质量占比为90％以上，所述脲甲醛本身含氮量为38-40％。

3.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述磷源包括磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢钙、钙镁磷肥、过磷酸钙、骨粉和海鸟粪中一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述钾源包括硫酸钾、磷酸二氢钾和氯化钾中的任一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述中量元素源包括EDTA钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸镁和EDTA镁中的一种或多种，所述微量元素源包括EDTA铁、EDTA铜、EDTA锰和EDTA锌中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述填充剂包括凹凸棒土、高岭土和粘土中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述增塑剂为水、山梨醇山梨坦和甘油中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述固化剂为聚乙烯醇和碳酸钙按照1：2.5-4的质量混合而成。

9.根据权利要求1所述的一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料，其特征在于，所述分散润滑剂为聚乙二醇，季戊四醇和珍珠岩中的一种或多种。

10.一种用于园艺盆栽作物的棒状缓释肥料的生产方法，其特征在于，用于生产权利要求1至9任一项所述的棒状缓释肥料，包括如下步骤：

S1.原料称取：按相应的质量分数称取各原料，混合后备用；

S2.进料：将S1中混合后的物料投入双螺杆挤出机的喂料斗内；

S3.高温熔合：调整双螺杆设备温度参数，使腔体内温度达到预设温度后，开始进料，S2中喂料斗内的物料进入腔体内部并借助腔内温度实现熔合；

S4.压缩：S3熔合后的物料进一步进入双螺杆机头，调整喂料频率和螺杆转速至指定数值，逐步提升机头压力，实现原料压缩；

S5.成型：将S4所得的压缩原料在双螺杆挤出机的机头模具处挤出，得到特定直径的挤出条，根据所需长度切断挤出条即得。