CN118084575A - 一种水稻用延迟释放型生物基包膜控释肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水稻用延迟释放型生物基包膜控释肥及其制备方法。所述控释肥包括大颗粒尿素和包裹在大颗粒尿素表面的包膜层，所述包膜层是由植物油多元醇、石油基多元醇、扩链剂、S型调节剂、密封剂和异氰酸酯为原料制得的生物基控释膜材。本发明生物基包膜控释肥中的包膜层材料主要以来源丰富、价格低廉的生物质为原料，提高了包膜层的生物基含量，包膜工艺绿色环保，符合绿色农业需求。此外，通过引入S型调节剂调控膜层孔隙结构，阻止水分在育秧期渗入膜层，实现养分在插秧后快速释放，从而满足水稻分蘖期及后期生长对养分的需求。
Description
技术领域
本发明涉及新型肥料领域，具体涉及一种水稻用延迟释放型生物基包膜控释肥及其制备方法。
背景技术
控释肥料是一种采用有机或无机材料对速效性肥料表面进行包覆，实现养分可控释放的新型肥料产品，其具有养分释放速率与作物养分吸收相同步的特点，能大幅提高肥料利用率、降低劳动成本，为解决肥料利用率低、农业面源污染等问题提供了技术途径。
包膜控释肥按其养分释放模式可分为抛物线、直线释放型(L型)和延迟释放型(S型)。S型控释肥是目前控释肥料中养分释放控制最严格、最精准的包膜肥料产品。因其养分释放过程包括了抑制期、释放期和衰退期三个阶段，使得其释放规律与大多数作物的需肥规律相吻合，有利于实现肥料养分利用效率的最大化。上世纪九十年代以来，以日本窒素公司(Chisso Co.Ltd.)为代表的日本公司相继开发出有机溶剂型S型控释肥，如JP2002-234790和JP2004-217434。另外，S型控释肥的初期养分溶出率低，便于采用种肥同播施肥模式，即直接将肥料与种子同时施入土壤中。这种施肥模式既可以提高作物根系对溶出养分吸收率，又降低了劳动成本，为轻简化种植的和农业可持续发展奠定基础。
包膜材料的构成与性质是影响养分释放的模式的关键因素。无溶剂原位反应成膜工艺简单、不含溶剂，对设备没有特殊要求，近年来已成为包膜控释肥料的重要研究方向。聚氨酯是一种由多元醇和异氰酸酯反应而成的聚合物，通过调节原料组成可以改变其性能，是无溶剂型包膜控释肥料中应用最为普遍的聚合物包膜材料。如专利CN111423281A和CN101362665A中描述了采用多元醇和异氰酸酯直接反应制备的聚氨酯包膜控释肥料。面对农业绿色发展要求，以植物油、纤维素、木质素、淀粉等可再生资源为原料的生物基包膜肥料正在兴起。如拜耳公司的Markusch等人在专利US6358296B1中描述了油脂多元醇基聚氨酯控释肥，专利CN201310017918.2和CN201510416904.7等分别公开了淀粉、秸秆的液化产物与固化剂原位反应制备的聚氨酯包膜或复合包膜控释肥。然而，用于水稻的延迟释放型生物基包膜控释肥未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种水稻用延迟释放型生物基包膜控释肥及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明首先提供了一种生物基包膜控释肥。
本发明提供的生物基包膜控释肥包括大颗粒肥料和包裹在所述大颗粒肥料表面的包膜层；其特征在于：所述包膜层是以植物油多元醇、石油基多元醇、扩链剂、S型调节剂、密封剂和异氰酸酯为原料制得的生物基控释膜材。所述生物基包膜控释肥的抑制期为25天至60天，释放期为60天至180天。
上述生物基包膜控释肥中，所述包膜层质量可为所述生物基包膜控释肥质量的3％～10％，优选地，所述包膜层质量为所述生物基包膜控释肥质量的3％～7％。在本发明的具体实施方式中，所述包膜层质量为所述生物基包膜控释肥质量的4％、3％、7％、4.5％、3.5％或5％。
进一步的，所述植物油多元醇和所述石油基多元醇的总质量可为所述包膜层质量的45％～75％，优选地，所述植物油多元醇和所述石油基多元醇的总质量为所述包膜层质量的40％～60％。在本发明的具体实施方式中，所述植物油多元醇和所述石油基多元醇的总质量为所述包膜层质量的60％、48％、52％、40％或53％。
所述异氰酸酯质量可为所述包膜层质量的25％～40％。在本发明的具体实施方式中，所述异氰酸酯质量为所述包膜层质量的33％、32％、25％、40％、30％或31％。
所述S型调节剂质量可为所述包膜层质量的2％～20％。在本发明的具体实施方式中，所述S型调节剂质量为所述包膜层质量的2％、10％、20％、15％、12％或13％。
所述扩链剂质量可为所述包膜层质量的0％～5％。在本发明的具体实施方式中，所述扩链剂质量为所述包膜层质量的4％、5％、0％或3％。
所述密封剂质量可为所述包膜层质量的0％～5％。在本发明的具体实施方式中，所述密封剂质量为所述包膜层质量的1％、5％、3％、2％或0％。
更进一步的，所述植物油多元醇与所述石油基多元醇的质量比可为1:(0.3～1)。在本发明的具体实施方式中，所述植物油多元醇与所述石油基多元醇的质量比为1:0.5、1:1、1:0.3、1:0.62或1:0.76。
上述生物基包膜控释肥中，所述植物油多元醇为蓖麻油、大豆油多元醇、棕榈油多元醇、橄榄油多元醇、菜籽油多元醇、亚麻籽油多元醇、花生油多元醇和玉米油多元醇中的至少一种。在本发明的具体实施方式中，所述植物油多元醇为大豆多元醇、蓖麻油或棕榈油多元醇。
上述生物基包膜控释肥中，所述石油基多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种。在本发明的具体实施方式中，所述石油基多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇。
上述生物基包膜控释肥中，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、三乙醇胺和二异醇胺中的至少一种。在本发明的具体实施方式中，所述扩链剂为三羟甲基丙烷、1，4-丁二醇、三乙醇胺或乙二醇。
上述生物基包膜控释肥中，所述S型调节剂为淀粉、纤维素、木质素、聚乳酸多元醇、聚己内酯多元醇和聚丙烯酸多元醇中的至少一种。在本发明的具体实施方式中，所述S型调节剂为聚乳酸多元醇、淀粉或聚己内酯多元醇。
上述生物基包膜控释肥中，所述密封剂为石蜡、微晶蜡、蜂蜡、氯化石蜡、聚乙烯蜡、沥青和硅蜡中的任意一种。在本发明的具体实施方式中，所述密封剂为微晶蜡、石蜡或蜂蜡。
上述生物基包膜控释肥中，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、液化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯(HDI)、HDI的三聚体、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种。在本发明的具体实施方式中，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯。
上述生物基包膜控释肥中，所述大颗粒肥料为尿素、磷酸二氢钾、碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸钾和复合肥中的任意一种。
所述大颗粒肥料的平均粒径可为2～8mm，优选2～4.75mm或4～8mm。
在本发明的一个实施方式中，所述大颗粒肥料为尿素颗粒，具体为粒径为4～8mm的尿素颗粒或粒径为2～4.75mm的尿素颗粒。
在本发明的另一个实施方式中，所述大颗粒肥料为磷酸二铵颗粒，具体为粒径为2～4.75mm的磷酸二铵颗粒。
在本发明的又一个实施方式中，所述大颗粒肥料为复合肥颗粒，具体为粒径为2～4.75mm的复合肥颗粒。
上述生物基包膜控释肥的养分释放模式为延迟释放型。
为了实现上述目的，本发明还提供了上述生物基包膜控释肥的制备方法。
本发明提供的上述生物基包膜控释肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将上述大颗粒肥料加入转筒中，预热到55～75℃，得到预热后的大颗粒肥料；
(2)将水或蜡作为打磨剂喷涂至所述预热后的大颗粒肥料表面进行打磨，得到核芯颗粒；
(3)将上述植物油多元醇、上述石油基多元醇、上述扩链剂、上述S型调节剂和上述密封剂在55～75℃条件下加热并搅拌均匀，然后与上述异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后喷涂于所述核芯颗粒表面，在转筒中形成包膜率为1％的包膜层；
(4)重复步骤(3)，直到形成包膜率达到预定比例的包膜层。
上述步骤(1)中，所述预热到55～75℃具体为预热到70℃、60℃、65℃、75℃或55℃。
上述步骤(2)中，所述打磨剂和所述大颗粒肥料的质量比可为1:(200～20000)。在本发明的具体实施方式中，所述打磨剂和所述大颗粒肥料的质量比为1:1000、1:200，1:10000、1:2000、1:400或1:20000。
所述打磨时间为10～30min(如10min、20min、30min)。
上述步骤(3)中，所述在55～75℃条件下加热具体为在70℃、60℃、65℃、75℃或55℃条件下加热。
上述步骤(3)中，所述在转筒中形成包膜率为1％的包膜层可在转速为5～15r/min(如5r/min、10r/min、15r/min)的转筒中固化成膜，4～10min后形成包膜率为1％的包膜层。
上述步骤(4)中，所述重复步骤(3)的次数为3-10次。在本发明的具体实施方式中，所述重复步骤(3)的次数为4次、5次、6次或7次。
所述预定比例为3％～7％。在本发明的具体实施方式中，所述预定比例为4％、3％、7％、4.5％、3.5％或5％。
为了实现上述目的，本发明还提供了用于水稻育秧的产品。
本发明提供的用于水稻育秧的产品包括上述生物基控释膜材和/或生物基包膜控释肥；所述生物基包膜控释肥为上述生物基包膜控释肥或按照上述方法制备得到的生物基包膜控释肥。
为了实现上述目的，本发明还提供了如下a1)-a5)任一种应用：
a1)上述生物基控释膜材在制备水稻育秧用包膜控释肥中的应用；
a2)上述生物基包膜控释肥或按照上述方法制备得到的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用；
a3)上述生物基包膜控释肥或按照上述方法制备得到的生物基包膜控释肥在制备水稻育秧的产品中的应用；
a4)上述产品在水稻育秧中的应用；
a5)上述产品在制备水稻育秧的产品中的应用。
为了实现上述目的，本发明最后提供了一种水稻育秧的方法。
本发明提供的水稻育秧的方法包括将上述生物基包膜控释肥或按照上述方法制备得到的生物基包膜控释肥与水稻种子一起进行播种育苗的步骤。
在本发明的一个具体实施方式中，所述生物基包膜控释肥按照大田施氮量165kg/hm2与水稻种子一起进行播种育苗。
在本发明的一个具体实施方式中，所述生物基包膜控释肥按照大田施磷量45kg/hm2与水稻种子一起进行播种育苗。
在本发明的一个具体实施方式中，所述水稻的品种为陵两优179。
本发明具有如下有益效果：
1、相比于现有水稻育秧用控释氮肥技术中包膜层材料以石化产物为原料，本发明制得的水稻育秧用控释氮肥产品中包膜层材料主要以来源丰富、价格低廉的植物油为原料，并通过简化植物油改性工艺，调控反应程度优化多元醇结构及性能，将生物基原料应用于水稻育秧用包膜层材料中且包膜工艺绿色，符合绿色农业需求。
2、本发明生物基包膜控释肥的抑制期为25天至60天，释放期为60天至180天。相比于L型控释氮肥或抑制期短的S型控释氮肥会在水稻育秧时烧苗，本发明制得的水稻育秧用控释肥产品通过引入S型调节剂调控膜层孔隙结构，阻止水分在育秧期渗入膜层，前期氮素累积释放率≤5％，保证控释肥与水稻种子接触育苗不会烧苗。在插秧后，水分通过膜层，快速通过膜壳进出孔道，将肥料溶出，形成了养分快速释放的过程，能够满足分蘖和水稻生长对氮素的需求，直至氮素累积释放率≥80％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
下述实施例中生物基包膜控释肥控释性能的测试采用水浸泡法，具体步骤如下：称取10g控释肥置于100目的尼龙网袋中，封口后将尼龙网袋置入盛有250mL蒸馏水的塑料容器中，密封后，放入25℃恒温培养箱中，分别于1、3、7、14、21、28、35、42、49、56、63天…后取样测定养分溶出量。其中，包膜尿素颗粒时，采用分光光度法测定氮溶出量来标定控释性能；包膜磷酸二铵颗粒时，采用钼锑抗比色法测定磷溶出量来标定控释性能；包膜复合肥颗粒时，采用蒸馏后滴定法测定总氮含量来标定控释性能。
下述实施例中养分抑制期指包膜控释肥(生物基包膜控释肥)中氮或磷在25℃静水中浸提开始至达到5％的养分累积释放率所需的天数。
下述实施例中养分释放期指包膜控释肥(生物基包膜控释肥)中氮或磷在25℃静水中浸提开始至达到80％的养分累积释放率所需的天数。
下述实施例中涉及的材料及其来源如下：
粒径为2～4.75mm的尿素颗粒(含氮量为46.0％)和粒径为4～8mm的尿素颗粒(含氮量为46.4％)是江苏双多化工的产品。
粒径为2～4.75mm的磷酸二铵颗粒(P2O5含量为46.0％、含氮量为18.0％)和粒径为2～4.75mm的复合肥颗粒(N-P2O5-K2O为15:15:15)是四川好时吉化工有限公司的产品。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PM200)和甲苯二异氰酸酯(TDI)是烟台万华公司的产品。
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,6-己二异氰酸酯(HDI)是德国拜耳公司的产品。
大豆油多元醇和棕榈油多元醇是山东斯科瑞新材料科技股份有限公司的产品。
聚醚多元醇(TAE-470)是天津石化公司的产品。
聚酯多元醇(SKR-T5)是北京思科瑞科技有限公司的产品。
蓖麻油、1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、聚乳酸多元醇(1000)和聚己内酯多元醇(530)均是上海麦克林生化科技有限公司的产品。
淀粉是山东东都食品有限公司的产品。
石蜡(56#)是中国石油天然气大庆炼化分公司的产品。
微晶蜡(70#)是河南誉洋蜡业有限公司的产品。
蜂蜡是河北徐氏蜂蜡有限公司的产品。
下述实施例中的水稻种子的品种为(审定编号：国审稻20170018)。
实施例1、以大豆多元醇为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥及其应用
一、以大豆多元醇为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥
1、称取1kg粒径为4～8mm的尿素颗粒加入转筒中，预热到70℃，得到预热后的尿素颗粒。
2、将1g水作为打磨剂喷涂至预热后的尿素颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为10min，得到核芯颗粒。
3、将4g大豆油多元醇、2g聚醚多元醇、0.4g三羟甲基丙烷、0.2g聚乳酸多元醇和0.1g微晶蜡在70℃加热并搅拌均匀，然后与3.3g甲苯二异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后喷涂于核芯颗粒表面，在转速为10r/min的转筒中继续固化成膜，4min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复4次步骤3，直到形成包膜率为4％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为S型释放特征，抑制期为35天，释放期为120天。
二、以大豆多元醇为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施氮量165kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧28天后未出现烧苗。可将生物基包膜控释肥随秧苗一起移至稻田，不用再追施其他氮肥。
实施例2、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥及其应用一、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥
1、称取1kg粒径为2～4.75mm的磷酸二铵颗粒加入转筒中，预热到60℃，得到预热后的磷酸二铵颗粒。
2、将5g水作为打磨剂喷涂至预热后的磷酸二铵颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为20min，得到核芯颗粒。
3、将2.4g蓖麻油、2.4g聚醚多元醇、0.5g 1,4-丁二醇、1g淀粉和0.5g石蜡在60℃加热并搅拌均匀，然后与3.2g多亚甲基多苯基多异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后快速喷涂于核芯颗粒表面，在转速为5r/min的转筒中继续固化成膜，10min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复6次步骤3，直到形成包膜率为3％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为S型释放特征，抑制期为25天，释放期为60天。
二、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施磷量45kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧20天后未出现烧苗。可将生物基包膜控释肥随秧苗一起移至稻田，不用另外施磷肥。
实施例3、以棕榈油多元醇为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥及其应用
一、以棕榈油多元醇为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥
1、称取1kg粒径为2～4.75mm的尿素颗粒加入转筒中，预热到65℃，得到预热后的尿素颗粒。
2、将0.1g石蜡作为打磨剂喷涂至预热后的尿素颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为20min，得到核芯颗粒。
3、将4g棕榈油多元醇、1.2g聚酯多元醇、2g聚乳酸多元醇和0.3g蜂蜡在65℃加热并搅拌均匀，然后与2.5g二苯基甲烷二异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后快速喷涂于核芯颗粒表面，在转速为15r/min的转筒中继续固化成膜，5min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复7次步骤3，直到形成包膜率达到7％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为S型释放特征，抑制期为60天，释放期为180天。
二、以棕榈油多元醇为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施氮量165kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧35天后未出现烧苗。可将生物基包膜控释肥随秧苗一起移至稻田，不用再追施其他氮肥。
实施例4、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥及其应用一、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥
1、称取1kg粒径为4～8mm的尿素颗粒加入转筒中，预热到75℃，得到预热后的尿素颗粒。
2、将0.5g蜂蜡作为打磨剂喷涂至预热后的尿素颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为20min，得到核芯颗粒。
3、将2g蓖麻油、2g聚酯多元醇、0.3g三乙醇胺、1.5g聚己内酯多元醇和0.2g石蜡在75℃加热并搅拌均匀，然后与4g多亚甲基多苯基多异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后快速喷涂于核芯颗粒表面，在转筒转速为5r/min的转筒中继续固化成膜，4min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复5次步骤3，直到形成包膜率为4.5％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为S型释放特征，抑制期为40天，释放期为150天。
二、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施氮量165kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧30天后未出现烧苗。可将生物基包膜控释肥随秧苗一起移至稻田，不用再追施其他氮肥。
实施例5、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥及其应用一、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥
1、称取1kg粒径为2～4.75mm的尿素颗粒加入转筒中，预热到70℃，得到预热后的尿素颗粒。
2、将2.5g石蜡作为打磨剂喷涂至预热后的尿素颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为30min，得到核芯颗粒。
3、将3.2g蓖麻油、2g聚酯多元醇、0.5g 1,4-丁二醇、1.2g聚己内酯多元醇和0.1g石蜡在70℃加热并搅拌均匀，然后与3g 1,6-己二异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后喷涂于核芯颗粒表面，在转筒转速为10r/min的转筒中继续固化成膜，8min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复4次步骤3，直到形成包膜率为3.5％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为S型释放特征，抑制期为40天，释放期为120天。
二、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施氮量165kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧25天后未出现烧苗。可将生物基包膜控释肥随秧苗一起移至稻田，不用再追施其他氮肥。
实施例6、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥及其应用一、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥
1、称取1kg粒径为2～4.75mm的复合肥颗粒加入转筒中，预热到55℃，得到预热后的复合肥颗粒。
2、将0.05g微晶蜡作为打磨剂喷涂至预热后的复合肥颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为10min，得到核芯颗粒。
3、将3g蓖麻油、2.3g聚醚多元醇、0.3g乙二醇、1.3g聚乳酸多元醇在55℃加热并搅拌均匀，然后与3.1g多亚甲基多苯基多异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后喷涂于核芯颗粒表面，在转速为10r/min的转筒中继续固化成膜，10min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复5次步骤3，直到形成包膜率为5％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为S型释放特征，抑制期为25天，释放期为80天。
二、以蓖麻油为主要原料的包膜层材料制备的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施磷量45kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧35天后未出现烧苗。可将生物基包膜控释肥随秧苗一起移至稻田，不用另外施磷肥。
对比例1
一、生物基包膜控释肥的制备
1、称取1kg粒径为4～8mm的尿素颗粒加入转筒中，预热到70℃，得到预热后的尿素颗粒。
2、将1g水作为打磨剂喷涂至预热后的尿素颗粒表面，进行肥料表面的打磨，打磨时间为10min。
3、将4g大豆油多元醇、2.6g聚醚多元醇和0.1g微晶蜡在70℃加热并搅拌均匀，然后与3.3g甲苯二异氰酸酯快速喷涂于核芯颗粒表面，在转速为10r/min的转筒中继续固化成膜，4min后形成包膜率为1％的包膜层。
4、重复4次步骤3，直到形成包膜率为4％的包膜层，得到生物基包膜控释肥。
5、采用水浸泡法测定生物基包膜控释肥的控释性能。
结果表明：生物基包膜控释肥的养分释放曲线为类S型释放特征，抑制期为5天，释放期为90天。
二、生物基包膜控释肥的应用
于2023年9月1日在北京市农林科学院温室中，将步骤一制备的生物基包膜控释肥按照大田施氮量165kg/hm2随水稻种子一起按照常规方法进行播种育秧，育秧10天后出现烧苗。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
Claims (10)
1.一种生物基包膜控释肥，所述生物基包膜控释肥包括大颗粒肥料和包裹在所述大颗粒肥料表面的包膜层；其特征在于：所述包膜层是以植物油多元醇、石油基多元醇、扩链剂、S型调节剂、密封剂和异氰酸酯为原料制得的生物基控释膜材。
2.根据权利要求1所述的生物基包膜控释肥，其特征在于：所述包膜层质量为所述生物基包膜控释肥质量的3％～10％；
或，所述植物油多元醇和所述石油基多元醇的总质量为所述包膜层质量的45％～75％；
或，所述异氰酸酯质量为所述包膜层质量的25％～40％；
或，所述S型调节剂质量为所述包膜层质量的2％～20％；
或，所述扩链剂质量为所述包膜层质量的0％～5％；
或，所述密封剂质量为所述包膜层质量的0％～5％。
3.根据权利要求1或2所述的生物基包膜控释肥，其特征在于：所述植物油多元醇与所述石油基多元醇的质量比为1：(0.3～1)。
4.根据权利要求1-3任一所述的生物基包膜控释肥，其特征在于：所述植物油多元醇为蓖麻油、大豆油多元醇、棕榈油多元醇、橄榄油多元醇、菜籽油多元醇、亚麻籽油多元醇、花生油多元醇和玉米油多元醇中的至少一种；
或，所述石油基多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种；
或，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、三乙醇胺和二异醇胺中的至少一种；
或，所述S型调节剂为淀粉、纤维素、木质素、聚乳酸多元醇、聚己内酯多元醇和聚丙烯酸多元醇中的至少一种；
或，所述密封剂为石蜡、微晶蜡、蜂蜡、氯化石蜡、聚乙烯蜡、沥青和硅蜡中的任意一种；
或，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯的三聚体、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种；
或，所述大颗粒肥料为尿素、磷酸二氢钾、碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸钾和复合肥中的任意一种；
或，所述大颗粒肥料的平均粒径为2～8mm。
5.根据权利要求1-4任一所述的生物基包膜控释肥，其特征在于：所述生物基包膜控释肥的养分释放模式为延迟释放型。
6.权利要求1-5任一所述的生物基包膜控释肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将权利要求1-5中所述的大颗粒肥料加入转筒中，预热到55～75℃，得到预热后的大颗粒肥料；
(2)将水或蜡作为打磨剂喷涂至所述预热后的大颗粒肥料表面进行打磨，得到核芯颗粒；
(3)将权利要求1-5中所述的植物油多元醇、权利要求1-5中所述的石油基多元醇、权利要求1-5中所述的扩链剂、权利要求1-5中所述的S型调节剂和权利要求1-5中所述的密封剂在55～75℃条件下加热并搅拌均匀，然后与权利要求1-5中所述的异氰酸酯同时输送到混合室内快速混合后喷涂于所述核芯颗粒表面，在转筒中形成包膜率为1％的包膜层；
(4)重复步骤(3)，直到形成包膜率达到预定比例的包膜层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述打磨剂和所述大颗粒肥料的质量比为1:(200～20000)；
或，所述步骤(2)中，所述打磨时间为10～30min；
或，所述步骤(4)中，所述重复步骤(3)的次数为3-10次；
或，所述步骤(4)中，所述预定比例为3％～7％。
8.用于水稻育秧的产品，其包括权利要求1-5中任一所述的生物基控释膜材和/或生物基包膜控释肥；所述生物基包膜控释肥为权利要求1-5任一所述的生物基包膜控释肥或按照权利要求6或7所述方法制备得到的生物基包膜控释肥。
9.如下a1)-a5)任一种应用：
a1)权利要求1-5中任一所述的生物基控释膜材在制备水稻育秧用包膜控释肥中的应用；
a2)权利要求1-5任一所述的生物基包膜控释肥或按照权利要求6或7所述方法制备得到的生物基包膜控释肥在水稻育秧中的应用；
a3)权利要求1-5任一所述的生物基包膜控释肥或按照权利要求6或7所述方法制备得到的生物基包膜控释肥在制备水稻育秧的产品中的应用；
a4)权利要求8所述的产品在水稻育秧中的应用；
a5)权利要求8所述的产品在制备水稻育秧的产品中的应用。
10.一种水稻育秧的方法，包括将权利要求1-5任一所述的生物基包膜控释肥或按照权利要求6或7所述方法制备得到的生物基包膜控释肥与水稻种子一起进行播种育苗的步骤。
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| CN202410173273.XA CN118084575A (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种水稻用延迟释放型生物基包膜控释肥及其制备方法 |
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