CN1566034A - 全程调控作物营养的缓释/控释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料及其制备方法。其特征在于：包括在其内部形成骨架包膜和外层包膜的三种不同配比的氮、磷、钾为核心的肥料，肥料的成分及含量，按作物的生长周期所需的营养需求，分段采用不同的包膜材料、包膜工艺和不同的释放体系，控制肥料的释放包裹层，还含有微肥添加剂以及起粘结作用的粘结剂，调理剂、增溶剂和活性剂，分段控制释放的肥料。本发明的积极效果在于：超级杂交稻专用缓释/控释复合肥采用一次性全田施肥方法简便、实用，作物产量高，肥效释放时间长，一次性施入能满足水稻各个生长时期的营养需要。

Description

全程调控作物营养的缓释/控释肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料，并且涉及一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料的制备方法。

背景技术

中国是世界上消费化肥最多的国家，1999年化肥消费总量为4124.58万吨(折纯)，而据中科院南京土壤所对全国782个田间试验点调查，我国肥料利用率为28～41％，最低只有16～22％，而肥料是农作物的粮食，根据联合国粮农组织(FAO)统计，化肥对粮食生产贡献率为40％，中国能以占世界7％的耕地面积养活了占世界人口22％的人口，应该说一半归功于化肥的作用。同时提高肥料利用率，减少环境污染，迫切需要肥料工业朝着高浓、多元长效、缓释(控释)的复合肥料的方向发展，农民投入相同量的化肥可以获得更多的效益，达到高产、优质的目标。全程控制作物营养的缓释(控释)肥料就是基于以上原因进行开发研制的。

为了提高肥料利用率，减少化肥流失对环境造成的污染，世界各国均对缓释/控释肥料进行了大量的研究、开发工作，目前世界缓释/控释肥料的年产量约为70万吨。但由于其生产工艺复杂，所用缓释/控释材料价格昂贵，缓释/控释肥料的价格根据其品种不同一般为传统化肥的3～9倍，由于价高，约90％用于非农业目的，如高尔夫球场、苗圃、专业草坪和风景区，用于农业的不到10％，主要是蔬菜、瓜果和高附加值的经济作物。

如美国Scotts公司的Osmocote肥2000年在西欧的批发价为2390美元/吨。

郑州乐喜施肥料公司以钙镁磷肥包裹尿素的包裹型复合肥料，商品名为：Luxuriance，2003年3月价格为(郑州交货)：45％三元包膜复合肥2700～2800元/吨。

国内外包膜型缓释/控释肥有微胶囊、填充剂填充，然后聚合物包膜、肥料包裹肥料等方法，以上方法工艺复杂，需要精确计量，生产成本高，难以大面积推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料，并且提供一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料的制备方法。

本发明的目的是通过如下方式实现的：包括在其内部形成骨架包膜和外层包膜的三种不同配比的氮、磷、钾为核心的肥料，肥料的成份及含量，综合考虑作物依赖外界环境条件，如土壤、阳光、水等要素的影响，按作物的生长周期所需的营养需求，分段采用不同的包膜材料、包膜工艺和不同的释放体系，控制肥料的释放包裹层，还含有微肥添加剂以及起粘结作用的粘结剂，调理剂、增溶剂和活性剂，分段控制释放的肥料。

其调理剂是：碳酸钠、二甲苯磺酸钠、硅酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠、硅酸钾碳酸氢钠、氯化钠等的水溶液。增溶剂是：烷基酰胺、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸脂、T-60乳化剂、T-85乳化剂，聚氧乙烯月桂酸单乙醇酰胺或聚氧乙烯椰子油酸单乙醇酰胺中的至少一种。活性剂是：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙醚硫磺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

全程调控作物营养的缓释/控释肥料的成分及含量是根据不同作物的生长生理周期，按不同作物的生长生理周期所需的营养成分，分生长生理阶段配制的肥料，采用不同的包膜材料、包膜工艺和不同的释放体系，控制肥料的释放。全程调控作物营养的缓释/控释肥料，就水稻而言，将作物的生长生理周期，按所需求的养分差异划分为：返青期、分蘖期、抽穗扬花期和结实期。

就水稻而言，按水稻生长周期和所需养分差异为幼苗返青肥、分蘖肥、抽穗结实肥，其特征在于：各种成份占肥料总量的重量百分比为：

幼苗返青肥：

        尿素：        26～50％

        磷酸一铵：    15～40％

        氯化钾：      20～40％

        粘结剂：      1～5％

        微肥添加剂：  0.2～1.2％

        活性剂：      0.1～0.3％

        增溶剂：      0.1～0.3％

        调理剂：      0.2～0.5％

分蘖肥：

        尿素：        20～40％

        磷酸一铵：    15～35％

        氯化钾：      10～30％

        微肥添加剂：  0.5～1.5％

        粘结剂：      1～5％

        包膜剂：      0.1～1.3％

抽穗结实肥：

        尿素：        10～25％

        磷酸一铵：    20～40％

        氯化钾：      25～45％

        粘结剂：      1～8％

        微肥添加剂：  1～8％

        水溶性聚合物：0.5～2.8％

        包膜剂：      1～3％

不同控释机制为：返青期肥采取速效释放机制，添加调理剂、增溶剂和活性剂，促进作物所需养分的溶解，降低土壤中溶液(水分)的表面张力，促进养分在土壤中质流迁移，以利作物根系对养分的吸收，起到了幼苗返青快、壮秧、增加分蘖、促进根系发育的作用；

分蘖期肥采取骨架控释机制，将作物所需的养分粉体与水溶性高分子材料混合后，利用高分子材料的凝胶性能、链段松弛力、范德华力、玻璃化温度等性质，进行工艺处理，与肥料体系中的硅酸盐凝胶共同形成骨架控释系统。

抽穗扬花期的肥粉体采取骨架控释和表面包膜释放机制，其中营养成分的粉体采用多种功能高分子材料进行骨架控释和表面包膜控形成的颗粒状肥料混合物。

调节骨架包膜剂和表面包膜剂浓度和用量，可有效地调整释放周期。

肥料由作物所需的大量元素(氮、磷、钾)、中量元素(硫、氯、钙、镁、硅等)和微量元素(硼、锌、钼、钴、锰等)组成。

骨架控释系统可以是水溶性聚合物和(或)天然水溶性高分子组成，也可以是水不溶聚合物乳液如：聚乙烯醇、聚丙烯酸及其衍生物、羧甲基纤维素、甲壳素等，以及凝胶剂共同组成骨架控释系统。

骨架缓释工艺是控制包膜材料的玻璃化温度。如使用聚乙烯醇单组分作为骨架控释系统时，其玻璃化温度控制在85℃～150℃。

骨架缓释剂的缓释机理是溶胀缓释释放。

外包膜包括多组分的水溶性聚合物或丙烯酸及其衍生物的聚合物，聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或亚乙烯类树脂中的至少一种。

多组分的水溶性聚合物或丙烯酸及其衍生物的聚合物。其包膜在一定时间内，为水不溶的致密膜，膜的破裂时间为50～70天。

释放周期是调整骨架材料的用量和控制玻璃化温度进行控制。

凝胶剂是硅及硅酸盐凝胶。

全程调控作物营养的缓释/控释肥料生产方法是：

a.幼苗返青肥制备方法：

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，送入搅拌机搅均，喷洒活性剂、增溶剂，送入挤压造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm。将造粒后的物料送至转鼓干燥机中进行干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过电子计量最后进入混装仓。

b.分蘖肥的制备方法：

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，送入搅拌机搅均，通过PLC自控系统，根据物料流量喷洒水溶性高分子材料混合，送入挤压造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm。然后将造粒后的物料送至转鼓干燥机中进行干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过电子计量最后进入混装仓。

c.抽穗结实肥的制备方法：

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，送入搅拌机搅均，通过PLC自控系统，根据物料流量喷洒水溶性高分子材料混合，形成骨架包膜，送入挤压造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm。然后将造成粒后的物料送至转鼓干燥机入口，通过PLC控制的贮液罐将水溶性高分子材料与蒸汽、水加热到80～100℃，将溶解后的缓释剂喷到成粒的物料上，送入干燥机，通过干燥机的抛光区进行外包膜，继而干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过电子计量最后进入混装仓。

d.所有进入混装仓的物料，经过计量进入混合机进行混合制成成品，经检验后包装入库。

本发明的积极效果在于：超级杂交稻专用缓释/控释复合肥采用一次性全田施肥方法简便、实用，作物产量高，肥效释放时间长，一次性施入能满足水稻各个生长时期的营养需要，而且省工、省时，减轻了劳动强度，节省了劳力、降低了成本，同时该肥料不会造成水稻疯长带来的各种蔽病；施肥后，移栽秧苗可在24小时内返青，促进分蘖、营养供给平衡，不早衰、强枝健杆。

(1)在湖南省龙山、怀化、桂东和长沙四地进行了小区肥效比较试验，该试验使用超级杂交稻专用缓释/控释复合肥与同养分的进口复合肥、国产复合肥和农村自配单质肥在两优培九、准S/527两个超级杂交稻组合上进行等价、等养分的肥效比较试验。试验结果表明，(a)在同等条件下，超级杂交稻专用缓释/控释复合肥比其它肥料有明显的增穗增产效果，比其它肥料配方更科学，更符合超级杂交稻的需肥规律。(b)超级杂交稻专用缓释/控释复合肥比其它肥料供肥稳、肥效释放时间长，确有缓释、控释效果。

(2)在湖南省龙山、永顺进行了超级杂交稻专用肥与进口复合肥、国产复合肥以及农村自配单质肥的田间大区对比试验：(a)在同等条件下，超级杂交稻专用缓释/控释复合肥比其它肥料有显著的增产效果，其结果与小区试验基本吻合，更进一步验证了超级杂交稻专用缓释/控释复合肥比其它肥料配方更科学，更适合超级杂交稻的生长。(b)超级杂交稻专用缓释/控释复合肥比其它肥料投入产出比高，有利于农民增产增收。

                 专用肥与对照肥比较增产情况

            专用肥/进口肥    专用肥/国产肥    专用肥/习惯用肥

两优培九        11.78％         19.79％            9.63％

准S/527         8.87％          19.43％            13.34％

(3)在湖南省龙山、永顺、益阳、湘潭、郴州等地进行了早、中、晚稻超级杂交稻专用肥的百亩连片试验示范工作。

                  生产示范片各试验点实测产量

试验点         面积(亩)     品种          平均产量(公斤)    备注

龙山           112          88S/0293      813.7             中稻

龙山           105          两优培九      625.9             中稻

永顺           100          S/527         715               中稻

郴州           100          两优培九      684               中稻

湘潭           100          金优207       503               晚稻

益阳           100          金优213       514               早稻

据当地农户反映，此产量均高于往年产量，也高于当地施用其它肥料的同品种产量，增产幅度大于15～35％。超级杂交稻专用缓释/控释复合肥采用一次性全田施肥方法简便、实用，该肥不仅肥效好、释放时间长，一次性施入能满足水稻各个生长时期的营养需要，而且省工、省时，减轻了劳动强度，节省了劳力、降低了成本，同时该肥料不会造成水稻疯长带来的各种蔽病，深受农户欢迎。龙山百亩连片示范试验点亩产813.7公斤的产量结果已由袁隆平院士在2002年的世界水稻大会上向全世界报告。

增产效果显著(经超级杂交水稻大田试验，可提高作物产量5～35％)。一次性施肥，释放周期在作物生长期内可调。施肥后，移栽秧苗可在24小时内返青，促进分蘖、营养供给平衡，不早衰、强枝健杆。收割稻谷时，杆直、叶青、穗熟、结实率高。

具体实施方式

实施例1：制备幼苗返青肥

       磷铵：      16％；

       尿素：      53.32％；

       氯化钾：    21％；

       钙镁磷肥：  4％；

       硼酸：      1.2％；

       硫酸锌：    0.6％；

       硫酸锰：    0.8％；

       氧化镁：    1.2％；

       粘结剂：    1.2％；

       活性剂：    0.25％；

       增溶剂：    0.23％；

       调理剂：    0.2％

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，送入搅拌机搅均，喷洒0.25％活性剂、0.23％增溶剂，送入挤造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm。将造成粒后的物料送至干燥机中进行干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过电子计量最后进混装仓。

实施例2：制备分蘖肥

               磷铵：        15％；

               尿素：        40％；

               氯化钾：      30％；

               钙镁磷肥：    5.2％；

               硼酸：        1.2％；

               硫酸锌：      0.6％；

               硫酸锰：      0.8％；

               氧化镁：      1.2％；

               粘结剂：      4％；

               包膜剂：      1.2％；

               水溶性聚合物：0.3％。

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，送入搅拌机搅均，通过PLC自控系统，根据物料流量喷洒水溶性高分子材料混合，送入挤造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm。将造成粒后的物料送至转鼓干燥机中进行干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过电子计量最后进混装。

实施例3：制备抽穗结实肥

                磷铵：      29％；

                尿素：      21.7％；

                钼酸铵：    0.5％；

                氯化钾：    28％；

              钙镁磷肥：    10.8％；

              硼酸：        1.2％；

              硫酸锌：      0.6％；

              硫酸锰：      0.8％；

              氧化镁：      1.2％；

              粘结剂：      2.4％。

              包膜剂：      1.38％；

              水溶性聚合物：2.42％。

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，送入搅拌机搅均，通过PLC自控系统，根据物料流量喷洒水溶性高分子材料混合，送入挤压造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm。将成粒后的物料送至干燥机入口，通过PLC控制的贮液罐将水溶性高分子材料与蒸汽、水加热到80～100℃，将溶解后的缓释剂喷到成粒的物料上，送入干燥机，通过干燥机的抛光区进行外包膜，继而干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过电子计量最后进入混装仓。

以上进入混装仓的三种肥料，通过计量后，用运输机送入混合机进行混合，经检验计量后包装入库。

Claims (11)

1、一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料，其特征在于：包括在其内部形成骨架包膜和外层包膜的三种不同配比的氮、磷、钾为核心的肥料，肥料的成份及含量，综合考虑作物依赖外界环境条件，如土壤、阳光、水等要素的影响，按作物的生长周期所需的营养需求，分段采用不同的包膜材料、包膜工艺和不同的释放体系，控制肥料的释放包裹层，还含有微肥添加剂以及起粘结作用的粘结剂，调理剂、增溶剂和活性剂，分段控制释放的肥料。

2、根据权利要求1所述的一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料，就水稻而言，按水稻生长周期和所需养分差异为幼苗返青肥、分蘖肥、抽穗结实肥，其特征在于：各种成份占肥料总量的重量百分比为：

幼苗返青肥：

尿    素：    26～50％

磷酸一铵：    15～40％

氯 化 钾：    20～40％

粘 结 剂：    1～5％

微肥添加剂：  0.2～1.2％

活 性 剂：    0.1～0.3％

增 溶 剂：    0.1～0.3％

分 蘖 肥：

尿    素：    20～40％

磷酸一铵：    15～35％

氯 化 钾：      10～30％

微肥添加剂：    0.5～1.5％

粘 结 剂：      1～5％

包 膜 剂：      0.1～0.3％

抽穗结实肥：

尿    素：      10～25％

磷酸一铵：      20～40％

氯 化 钾：      25～45％

粘 结 剂：      1～8％

微肥添加剂：    1～8％

水溶性聚合物：  0.1～0.8％

3、根据权利要求2所述的一种速效壮秧控释复合肥，其特征在于：其调理剂是碳酸钠、二甲苯磺酸钠、硅酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠、硅酸钾碳酸氢钠、氯化钠等的水溶液。

4、根据权利要求2所述的一种速效壮秧控释复合肥，其特征在于：增溶剂是烷基酰胺、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸脂、T-60乳化剂、T-85乳化剂，聚氧乙烯月桂酸单乙醇酰胺或聚氧乙烯椰子油酸单乙醇酰胺中的至少一种。

5、根据权利要求2所述的一种速效壮秧控释复合肥，其特征在于：活性剂是烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙醚硫磺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

6、根据权利要求2所述的一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料，其特征在于：微量元素包括硼、锌、钼、钴、锰中的至少一种。

7、根据权利要求2所述的一种全程调控作物营养的缓释/控释肥料，其特征在于：骨架控释系统包括水溶性聚合物/或天然水溶性高分子物，或包括水不溶聚合物乳液如：聚乙烯醇、聚丙烯酸及其衍生物、羧甲基纤维素、甲壳素中的至少一种，以及凝胶剂共同组成骨架控释系统。

8、根据权利要求1所述的一种制备全程调控作物的缓释/控释肥料生产方法，其特征在于：外包膜包括多组分的水溶性聚合物或丙烯酸及其衍生物的聚合物，聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或亚乙烯类树脂中的至少一种。

9、一种用于制备权利要求1所述的全程调控作物的缓释/控释肥料生产方法，其特征在于：

a.幼苗返青肥制备方法：

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，按一定比例送入搅拌机搅均，喷洒活性剂、增溶剂，送入挤造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm，将造成粒后的物料送至干燥机中进行干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过计量最后进混装。

b.分蘖肥的制备方法：

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，按一定比例送入搅拌机搅均，通过自控系统，根据物料流量喷洒水溶性高分子材料混合，送入挤造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm，将造成粒后的物料送至转鼓干燥机中进行干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过计量最后进混装。

c.抽穗结实肥的制备方法：

按比例称取各种配料，经破碎机破碎至60～80目，按一定比例送入搅拌机搅均，通过自控系统，根据物料流量喷洒水溶性高分子材料混合，送入挤感应造粒机或转鼓造粒机中成球Φ3～5mm，将成粒后的物料送至干燥机入口，通过贮液罐将水溶性高分子材料与蒸汽、水加热到80～100℃，将溶解后的缓释剂喷到成粒的物料上，送入干燥机，通过干燥机的抛光区进行外包膜，继而干燥，然后将烘干后物料进行筛分，成品物料经运输皮带送至冷却机，经过计量最后进混装。

d.所有进入混装仓的物料，经过计量进入混合机进行混合制成成品，经检验后进行包装入库。

10、根据权利要求9所述的全程控制作物营养的缓释(控释)肥料的制备方法，其特征在于：干燥的温度：入口为120℃～160℃，出口温度为50℃～80℃，时间为15～45分钟。

11、根据权利要求9所述的全程控制作物营养的缓释/控释肥料的制备方法，其特征在于：缓释包膜采用饱和蒸汽加热，高分子材料溶液温度为65℃～95℃，溶液用泵打出时通过PLC系统自动控制。