CN1800114A - 一种根际友好肥料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植物根际友好肥料，它是基于使用二价金属磷酸铵钾盐包裹的控释肥料和/或微溶性含氮化合物缓释肥料与水溶性钾肥、促根剂、诱根剂、含微量元素肥料与粘合剂制成的胶结型或包囊型缓释－控释肥。本发明的根际肥料对种子、幼苗根系友好，可以直接用于根际施肥，能促使作物根系发育，促进根系向深层土壤延伸，其肥效可长达3年之久。

Description

一种根际友好肥料及其制造方法

【技术领域】

本发明属于缓释、控释肥料技术领域，更具体地，本发明涉及缓释-控释类肥料其制造法。

【背景技术】

按照国际标准化组织(ISO)的规定，缓释肥料(slow-releasefertilizer，SRF)定义为一种其肥料养分以化合物形态或以某种物理状态存在而能对植物有效性延长的肥料；缓释肥料与控释肥料没有法定的区别，在美国作物营养检查官协会(AAPFCO)的官方用语和定义中，同时使用二者名称，但遵循国际惯例控释肥料(controlled-releasefertilizer，CRF)定义为水溶性速效肥料被非水溶性材料包膜(包裹)或包囊而控制其释放速率的肥料。

于1998年8月22日授权的中国发明专利CN95109720.2(发明人李菂萍、王好斌、许秀成、候翠红)“一种控制释放肥料”，于1998年12月15日授权的美国专利US 5 849 060(发明人Li Diping、WangHeobin、Xu Xiucheng、Hou Cuihong)“Controlled release fertilizer andproparations thereof”介绍了一种使用二价金属磷酸铵钾盐包裹水溶性颗粒肥料而得到符合ISO及AAPFCO定义的缓释、控释肥料。二价金属磷酸铵钾盐本身微溶于水，是一种以化合物形态存在的缓释肥料；而采用这种缓释肥料包裹颗粒状尿素，使水溶性颗粒肥料尿素对植物的有效性延长，从而符合控释肥料的定义。

尽管上述缓释、控释肥料，以肥料包裹肥料，无有机聚合物残留于土壤中，属于环境友好型缓释、控释肥料；但其缺点在于尿素核心的释放期仅为3～4个月。在施用这种肥料时，由于尿素释放速度较快，释放的尿素与种子或幼苗接触，会致使种子发芽率降低与烧死幼苗；另外，尿素水解所形成的氨，会使肥料附近的局部区域环境碱性值升高，于是导致作物根系出现“避肥性”的现象。例如，在种植夏玉米时，采用精播机，撒玉米种子与施肥同时进行，必须注意使上述的控释肥料施于种子下方5cm处，否则会影响玉米种籽的发芽和幼苗的生长。其它非有机聚合物包膜的控释肥料或缓释肥料也都存在同样的缺陷。

人们知道根是某些植物长期适应陆上生活过程中，发展起来的一种向下生长的器官。当主根生长到一定长度后，它会产生一些分枝，这些分枝统称为侧根。侧根生长过程中，可能再分枝，形成新的侧根，这就是第二级侧根。当然还可以有第三级、第四级等。这些根具有吸收、输送、贮藏、固着养分的功能，植物通过根部有效吸收、输送、贮藏、固着无机态和有机态养料而茁壮成长，才能大量获得人们所需要的果实。因此，我们不仅需要对环境友好，还同时迫切需要一种与作物或植物种籽和/或根系友好相处的控释肥料或缓释肥料。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的在于提供一种植物根际友好肥料，它可与作物或植物种籽和/或根系友好相处，因此可以与种子混播，与幼苗或根系密切接触，作物或植物的根系表现出具有“趋肥性”；另外，它也可用作灌溉施肥(Fertigation)的底肥，诱导根系向下发展，以克服灌溉施肥根系浅的缺点。

本发明另一个目的在于提供一种植物根际友好肥料的制造方法。

[技术方案]

本发明的植物根际友好肥料是基于使用二价金属磷酸铵钾盐包裹的控释肥料和/或微溶性含氮化合物缓释肥料与水溶性钾肥、促根剂、诱根剂、含微量元素肥料与粘合剂以压力成型机制成球状、片状、柱状、椭园状的胶结型或包囊型缓释-控释肥。

本发明涉及一种根际友好肥料，其特征在于该肥料含有以重量份计如下组分：

控释肥料和/或缓释肥料             200-700

水溶性钾肥                        100-600

促根剂                            100-200

诱根剂                            3-15

含微量元素肥料                    5-30

粘结剂                            10-60

优选地，该肥料含有以重量份计如下组分：

控释肥料和/或缓释肥料             300-700

水溶性钾肥                        200-350

促根剂                            110-190

诱根剂                            5-10

含微量元素肥料                    10-25

粘结剂                            20-50

根据本发明的一种实施方式，所述的控释肥料是一种或多种选自用含微溶性营养元素的化合物包裹的控释肥料。

这种控释肥料包括以控释肥料质量计20-65％的粒状水溶性肥料为核心，以控释肥料质量计30-80％的3-5层微溶性化合物为包裹层，其层中含有以控释肥料质量计3-10％的粘结剂。

所述的粒状水溶性肥料是一种或多种选自尿素、硝铵、硫酸铵、硝酸钾或磷酸铵的肥料。

所述的含微溶性化合物是一种或多种选自(1)混合金属磷酸盐MM′PO₄，其式中M是K、Na、NH₄离子，M′是Mg、Ca、Zn、Mn、Cu、Fe离子；(2)MgHPO₄·3H₂O、CaHPO₄·2H₂O、CaK₂(SO₄)₂·H₂O、3MgCO₃·Mg(OH)₂·3H₂O、Mg(OH)₂·3H₂O、Mg(OH)₂、MgO；(3)熔融含镁磷肥，含营养元素的玻璃肥料；(4)甲醛、淀粉、羧基甲基纤维素与尿素缩合反应生成的微溶性含氮化合物，尿甲醛(UF或MU)、异亚丁基二脲(IBDU)、亚丁烯基二脲(CDU)、草酸胺的化合物及改性淀粉缓释肥、含吸水树脂缓释肥料。

优选地，所述的微溶性化合物是一种或多种选自(1)混合金属磷酸盐MM′PO₄，其式中M是K、Na、NH₄离子，M′是Mg、Ca、Zn、Mn、Cu、Fe  离子；(2)MgHPO₄·3H₂O、CaHPO₄·2H₂O、CaK₂(SO₄)₂·H₂O、3MgCO₃·Mg(OH)₂·3H₂O(3)熔融含镁磷肥；(4)尿甲醛、异亚丁基二脲、亚丁烯基二脲的化合物，改性淀粉缓释肥。

所述的粘结剂通常是反应性粘结剂，也可使用非反应性粘结剂。所述的反应性粘结剂选自6％-30％质量的含镁硫酸溶液，由MgO溶解于硫酸溶液中配制而成，或20％～60％质量的含镁磷酸溶液，由MgO溶解于磷酸溶液中配制而成，MgO与硫酸或磷酸质量比为(0-1)∶(4-40)或质量比1∶(0.3-0.6)的6％～30％质量的硫酸与磷铵混合物的粘结剂，或含N≥32％质量的脲甲醛溶液；所述的非反应性粘结剂选自2％～10％质量的尿素与羧基甲基纤维素混合物或2％～10％质量的淀粉溶液。

根据本发明的一种实施方式，所述的缓释肥料是一种或多种选自熔融含镁磷肥、含微量元素的玻璃肥料、磷酸氢钙、脱氟磷肥、烧结钙钠磷肥、偏磷酸钙、钢渣磷肥或活性磷矿粉的缓释肥料。

优选地，所述的缓释肥料是一种或多种选自熔融含镁磷肥、磷酸氢钙、脱氟磷肥、烧结钙钠磷肥或活性磷矿粉的缓释肥料。

更优选地，所述的缓释肥料是一种或多种选自熔融含镁磷肥、磷酸氢钙、脱氟磷肥或活性磷矿粉的缓释肥料。

根据本发明的意义，所述的诱根剂应该理解是促使肥料与植物或作物根系友好相处，具有引诱或吸引根系向根际友好肥料延伸的“趋肥性”作用，促进根系吸收输送营养物质的任何有益物质。

根据本发明的另一种实施方式，所述的诱根剂是一种或多种选自过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化镁、过氧化钙、过氧化锌或过氧化尿素的诱根剂。

优选地，所述的诱根剂是一种或多种选自过氧化钙或过氧化尿素的诱根剂。

根据本发明的意义，所述的促根剂应该理解是促进根系生长，增强根系活力，促进根系吸收、转移养分，提高光合效率，实现壮根、齐苗、壮苗与活化土壤，抑制病菌滋生的任何物质。

稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育、增加根系对养分的吸收、转化和利用。稀土还能促进种子萌发、增加种子萌发率、促进幼苗生长。

根据本发明的另一种实施方式，所述的促根剂是一种或多种选自稀土磷酸盐、稀土硝酸盐、稀土氧化物、过磷酸钙或磷酸铵盐类的促根剂。所述的稀土磷酸盐例如是混合稀土磷酸盐，像La、Ce、Pr、Nd轻稀土磷酸盐；混合稀土氧化物，像La、Ce、Pr、Nd轻稀土氧化物。更具体地，使用农用碳酸稀土、农用稀土。

优选地，所述的促根剂是一种或多种选自稀土磷酸盐、稀土硝酸盐、过磷酸钙或磷酸铵盐类的促根剂。

根据本发明的另一种实施方式，所述的水溶性钾肥是一种或多种选自氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或磷酸二氢钾的钾肥。

根据本发明的另一种实施方式，所述的粘结剂是一种或多种选自含镁或含铵的硫酸、磷酸、盐酸、硝酸或尿素与甲醛反应原液的反应型粘结剂。它们与肥料中的某些组份反应发生胶结作用，并放出反应热，能够蒸去粘结剂所带入的水分，因此，制造肥料时可省去干燥过程，于是节省了能源，降低了生产成本。

根据本发明的另一种实施方式，所述的含微量元素肥料是一种或多种选自硼、铁、锰、锌、铜或镍微量元素肥料或玻璃肥料以及腐植酸螯合微量元素肥料。

本发明还涉及一种根际友好肥料的制备方法，其特征在于取200-700质量份上述控释肥料和/或缓释肥料、100-600质量份上述水溶性钾肥、100-200质量份上述促根剂、3-15质量份上述诱根剂以及5-30质量份上述含微量元素肥料在混合机中充分混合；在上述混合物料中，一边混合，一边喷入10-60质量份粘结剂，使混合物料充分润湿后，采用滚动成球或压力成型机压制成型的根际友好肥料。通常地，采用滚动成球或压力成型机压制成型的根际友好肥料为0.5-500g，这些肥料组分相互胶结成型于一个坚实的块状肥料内，呈球状、片状、柱状、椭园状等任何可行的形状。

粘接剂的质量浓度及类型是影响凝固的主要因素，调节混料速度，粘接剂浓度、类型及造粒、成型速度是获得具有足够强度及预定释放速率根际友好肥料的技术关键。本技术领域的技术人员可以根据肥料造粒技术的一般试验方法确定所述的因素。

[有益效果]

本发明的根际友好肥料可以将其肥效期由3个月延长达3年之久，且对种子、幼苗根系友好，可以直接用于根际施肥，所含促根剂能促使作物根系发育，所含诱根剂可促进根系向深层土壤延伸，成为根际友好的缓释肥料。

本发明采用的反应型粘结剂，它们与肥料料中的某些组份反应发生胶结作用，放出反应热，能够蒸去粘结剂所带入的水分，因此，可以省去干燥过程，于是节省了能源，降低了生产成本。

试验证明，本发明的根际友好肥料养分利用率可达75％-90％，比本技术领域的技术人员已知的缓释、控释肥料养分利用率高5％-10％，属于高利用率肥料；达相同产量，施用量可比普通复合肥少用50％。因此，有显著的经济效益。根际友好肥料的所有组分全部由C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、Cu、B、Cl、Mo、Ni植物生长17种必需营养元素所组成，对环境友好，生产过程自热干燥节省能源，符合生态工艺要求，属于环境友好型肥料。

它可与作物或植物种籽和/或根系友好相处，因此可以与种子混播，与幼苗或根系密切接触，作物或植物的根系表现出具有“趋肥性”；另外，它也可用作灌溉施肥(Fertigation)的底肥，诱导根系向下发展，以克服灌溉施肥根系浅的缺点；它还可以用于鱼塘，增加水体氧含量及时解决鱼虾危急缺氧状态。

【具体实施方式】

实施例1

称取粒状尿素205kg作为粒状水溶性肥料核心，70kg一水磷酸铵镁、75kg硫酸钾与100kg轻烧氧化镁混合物作物包裹层原料，以50kg含P₂O₅ 30％的磷酸作为粘结剂，将这些原料置于包裹机中生产出500kg含N 20％、P₂O₅ 9％、K₂O 10％、10％MgO的二价金属磷酸铵钾盐控释肥料。

再称取100kg含P₂O₅ 18％、MgO 10％、CaO 25％、SiO₂ 22％的熔融含镁磷肥作为缓释磷肥原料。

再分别称取225kg硫酸钾作为水溶性钾肥原料、3kg农用稀土氧化物(RE₂O₃含量38％)和127kg磷酸二铵作为促根剂、5kg过氧化尿素(N含量30％、O₂含量15％)作为诱根剂及10kg硼砂。将上述物料混合20分钟，再在10分钟内一边混合，一边用压缩空气将30kg含P₂O₅ 20％的稀磷酸喷入上述混合物中。在喷完所述的稀磷酸后1小时内，采用压力为60吨压力机将所述1000kg混合物料压制成园柱状根际友好肥料，每粒直径70mm、高33mm、重量200g，其组成以质量百分数计含N12％、P₂O₅ 12％、K₂O 16％、MgO 6％、B₂O₃ 0.3％，它可以作为成年油棕根际肥料使用，其使用方法是将园柱状根际肥料放置于油棕树冠4周深200～300mm。试验测定表明，这种肥料的肥料有效期可达3年。

实施例2.

称取长链尿甲醛(Ureaform，UF)375kg与80kg含P₂O₅ 20％、MgO10％、CaO 27％、SiO₂ 20％的含镁熔融磷肥作为缓释氮、磷源肥料原料。

再分别称取300kg氯化钾作为水溶性钾肥、3kg农用稀土、120kg磷酸二铵和50kg含P₂O₅ 18％的过磷酸钙作为促根剂、5kg过氧化尿素作为诱根剂、20kg腐植酸螯合微量元素(腐植酸10kg、硫酸锰2kg、硫酸锌2kg、硫酸亚铁5kg、硫酸铜1kg)在混合器中混合均匀。以10kg氧化镁(含MgO80％)溶入40kg磷酸溶液(含P₂O₅ 25％)作为粘结剂，在园盘成球机上将上述混合物制成直径为10±2mm的球状根际友好肥料，每粒重1.5-2.0g，含有以质量计N 16％、P₂O₅ 9％、K₂O 18％的果蔬根际肥料。将这种根际肥料放置莲藕池的藕种下部80～120mm处。试验测定表明，这种肥料的肥料有效期可达6个月。

实施例3.

称取中链尿甲醛(Methylene Urea，MU)410kg与实施例1同样的含镁熔融磷肥100kg分别作为缓释氮、磷源原料。

再称取230kg硝酸钾作为水溶性钾肥，120kg磷酸一铵及70kg农用稀土、过磷酸钙(以重量计含RE₂O₃ 2％)作为促根剂、10kg过氧化钙为诱根剂以及10kg实施例2使用的腐植酸螯合微肥在混合机中充分混合。再在10分钟内一边混合，一边喷入50kg含镁硫酸溶液(5kg氧化镁溶解在25kg 65％的H₂SO₄溶液中)粘结剂。在喷完所述的稀磷酸后1小时内，采用压力为60吨的压力机将所述1000kg混合物料压制成园柱状根际友好肥料，每粒直径30mm、高15mm、重量20g，其组成以质量百分数计N 20％、P₂O₅ 8％、K₂O 10％的速生林根际肥料，施于树冠四周150～250mm处。试验测定表明，这种肥料的肥料有效期可达1年。

实施例4

称取535kg粒状硝酸钾为核心，以295kg含P₂O₅ 16％、MgO 12％、CaO 27％、SiO₂ 28％的熔融含镁磷肥为包裹层以50kg含镁硫酸溶液(2kg氧化镁溶解在28kg 60％的H₂SO₄溶液中)，为粘结剂，在包裹机中生产出880kg含N 8％、P₂O₅ 6％、K₂O 27％的包裹型缓释肥料。

再取，65kg磷酸二铵、35kg含P₂O₅ 16％的过磷酸钙为促根剂、8kg过氧化镁为诱根剂及12kg硫酸锌，在包裹型肥料尚未完全自热干燥前，与包裹型肥料混合均匀，在对辊挤压机中，压成重量为2g的椭园形颗粒，产品组成含N 8％，P₂O₅ 8％、K₂O 24％，可用作烟草专用肥。其使用方法将椭园形粒肥，施于烟草幼苗前后两方下侧100mm处。这种根际友好肥料的有效期为1年。

实施例5

称取300kg含N 31％的异亚丁基二脲(IBDU)与175kg含P₂O₅41％的磷酸氢钙分别为缓释氮、磷源肥料原料。

再分别称取240kg硫酸钾作为水溶性钾肥，10kg稀土硝酸盐-R(NO₃)₃·6H₂O、R₂O₃≥38％。120kg含P₂O₅的过磷酸钙作为促根剂，10kg过碳酸钠为诱根剂，加入15kg腐植酸螯合的微量元素，在混合器中混合均匀，以30kg含N 10％的尿素与羧基甲基纤维素为粘结剂，在压力机上压制成园柱状根际友好肥料。每粒直径50mm，高35mm，质量100g，其组成以质量百分数计含N 13％、P₂O₅ 9％、K₂O 12％。用于茶园种植，放置在茶树冠4周深150～200mm处，这种根际友好肥料的有效期为1年。

实施例6

称取300kg含N 32％的亚丁烯基二脲(CDU)与150kg含有效P₂O₅ 8％的活性磷矿粉及100kg氧化镁粉作为缓释氮、磷、镁源肥料原料。

再分别称取200kg硫酸钾；10kg稀土氧化物，160kg磷酸一铵为促根剂；8kg过氧化钙为诱根剂及12kg含B₂O₃ 3％、MnO 3％、FeO 3％的玻璃微量元素肥料，在混合器中混合均匀，以50kg含N 35％的脲甲醛原液为粘结剂，在压力机上压制成园柱状根际友好肥料，每粒直径30mm，高15mm，重量20g，其组成为N 13％、P₂O₅ 8％、K₂O 10％、MgO 10％。用于猕猴桃专用肥、在猕猴桃由苗圃至定植时，每个定植坑(直径0.8～1m、深0.6～0.8m)底部呈三角形放置3粒，这种根际友好肥料的有效期为3年。

Claims (10)

1、一种根际友好肥料，其特征在于该肥料含有以质量份计如下组分：

控释肥料和/或缓释肥料        200-700

水溶性钾肥                   100-600

促根剂                       100-200

诱根剂                       3-15

含微量元素肥料               5-30

粘结剂                       10-60

2、一种根际友好肥料，其特征在于该肥料含有以质量份计如下组分：

控释肥料和/或缓释肥料        300-700

水溶性钾肥                   200-350

促根剂                       110-190

诱根剂                       5-10

含微量元素肥料               10-25

粘结剂                       20-50

3、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的控释肥料是一种或多种选自含微溶性营养元素的化合物包裹的控释肥料，这种控释肥料包括以控释肥料质量计20％-65％的粒状水溶性肥料为核心，以控释肥料质量计30％-80％的3-5层微溶性化合物为包裹层，其层中含有以控释肥料质量计3％-10％的粘结剂；所述的粒状水溶性肥料是一种或多种选自尿素、硝铵、硫酸铵、硝酸钾或磷酸铵的肥料，所述的微溶性化合物是一种或多种选自(1)混合金属磷酸盐MM′PO₄，其式中M是K、Na、NH₄离子，M′是Mg、Ca、Zn、Mn、Cu、Fe离子；(2)MgHPO₄·3H₂O、CaHPO₄·2H₂O、CaK₂(SO₄)₂·H₂O、3MgCO₃·Mg(OH)₂·3H₂O、Mg(OH)₂·3H₂O、Mg(OH)₂、MgO；(3)熔融含镁磷肥、含微量元素玻璃肥料；(4)甲醛、淀粉、羧基甲基纤维素与尿素缩合反应生成的微溶性含氮化合物尿甲醛、异亚丁基二脲、亚丁烯基二脲、草酸胺的化合物；所述的粘结剂通常是反应性粘结剂也可使用非反应性粘结剂。所述的反应性粘结剂选自6％-30％质量的含镁硫酸溶液，由MgO溶解于硫酸溶液中配制而成，或20％～60％质量的含镁磷酸溶液，由MgO溶解于磷酸溶液中配制而成，MgO与硫酸或磷酸质量比为(0-1)∶(4-40)或质量比1∶(0.3-0.6)的6％～30％质量的硫酸与磷铵混合物的粘结剂，或含N≥32％质量的脲甲醛溶液；所述的非反应性粘结剂选自2％～10％质量的尿素与羧基甲基纤维素混合物或2％～10％质量的淀粉溶液。

4、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的缓释肥料是一种或多种选自熔融含镁磷肥、含微量元素的玻璃肥料、磷酸氢钙、脱氟磷肥、烧结钙钠磷肥、偏磷酸钙、钢渣磷肥或活性磷矿粉的缓释肥料。

5、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的诱根剂是一种或多种选自过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化镁、过氧化钙、过氧化锌或过氧化尿素的诱根剂。

6、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的促根剂是一种或多种选自稀土磷酸盐、稀土硝酸盐、稀土氧化物、过磷酸钙或磷酸铵盐类的促根剂。

7、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的水溶性钾肥是一种或多种选自氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或磷酸二氢钾的钾肥。

8、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的粘结剂是一种或多种选自含镁或含铵的硫酸、磷酸、盐酸、硝酸或尿素与甲醛反应原液的反应型黏结剂。

9、根据权利要求1或2所述的根际友好肥料，其特征在于所述的含微量元素肥料是一种或多种选自硼、铁、锰、锌、铜、镍微量元素肥料以及用于腐植酸螯合微量元素的肥料。

10、一种根据权利要求1或2所述的根际友好肥料的制备方法，其特征在于取200-700质量份控释肥料和/或缓释肥料、100-600质量份水溶性钾肥、100-200质量份促根剂、3-15质量份诱根剂以及5-30质量份含微量元素肥料在混合机中充分混合；在上述混合物料中，一边混合，一边喷入10-60质量份粘结剂，使混合物料充分润湿后，采用滚动成球或压力成型机压制成型的根际友好肥料。