CN1830919A - 一种环境友好型增效控释肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环境友好型增效控释肥料,该增效控释肥料由普通化学肥料为核心,外加矿物粉、功能菌包衣层组成,本发明还提供这种环境友好型增效控释肥料的制备方法,该方法是使颗粒普通化学肥料表面均匀涂上粘结剂,加入矿物粉,在颗粒肥料表面形成紧密的包衣层,再加粘结剂,最后撒施功能菌粉,形成功能菌包衣层。这种肥料能利用包衣缓释和微生物功能有机结合而延长化肥肥效和提高肥料利用率,从而减少肥料用量,减少肥料流失,因为用料的廉价,最终包衣的产品也较为便宜,既有利农业生产,又有利环境、资源保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境友好型增效控释肥料及其制备方法,属肥料生产领域。
技术背景
提高肥料利用率的最有效措施之一是研制新型控释肥料。20世纪80年代以来,美国、日本,继而欧洲、澳大利亚等发达国家都将研究重点由科学施肥技术转向新型控释肥料的研制,力求从改变化肥自身的特性来大幅度提高肥料的利用率。控释肥料被誉为是21世纪肥料产业的重要方向之一。缓释化肥将成为21世纪化肥产业的主流。赵世民,唐辉等对包膜型控释肥料的一些概念、包膜材料、制备工艺及性能的影响因素等方面进行了论述,并简单分析了控释肥料发展进程和发展前景;郝万晨介绍了缓释肥料的开发途径有:①通过化学反应合成缓释肥料,如脲醛缩合物;②对化肥进行包膜,制成包膜肥料;③掺入阻硝化剂或脲酶抑制剂制成缓释肥。
世界控释肥料总的发展趋势:一是包膜型控释肥料。将由现在单一的氮肥包膜向氮、磷、钾甚至包括中微量元素的多元素和有机——无机肥料包膜方向发展。二是掺混型控释肥料。通过物理或化学手段,按照作物生长期,通过“异粒变速”技术,形成数个养分释放高峰。控释肥料、有机复混肥料、生物肥料是当今世界无公害农业肥料发展的重要方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好型增效控释肥料,是采用包膜控释理论提高肥料利用率和微生物功能细菌提高肥料利用率双重理论研制的,本发明的另一个目的是提供一种环境友好型增效控释肥料的制备方法,该方法采用天然低品位磷矿粉、磷石膏、湖泊底泥粉、淀粉、植物油、聚氨酯、羧甲基纤维素、解磷菌、解钾菌和固氮菌为原料,制备具有控释增效功能的环境友好肥料,用本发明的方法制备的肥料能利用包衣缓释和微生物功能有机结合而延长化肥肥效和提高肥料利用率,从而减少肥料用量,减少肥料流失,因为用料的廉价,最终包衣的产品也较为便宜,既有利于农业生产,又有利于环境、资源保护。
本发明的目的是这样实现的:这种环境友好型增效控释肥料由普通化学肥料为核心,外加矿物粉、功能菌包衣层组成,按照重量百分比,普通化学肥料核心部分占50%~90%,矿物粉、功能菌包衣层占50%~10%。
这种环境友好型增效控释肥料,所述的普通化学肥料是指氮肥,磷肥,钾肥及其复合(复混)肥料和中微量元素肥。
这种环境友好型增效控释肥料,所述的包衣层包括:
(1)矿物粉包衣层,由矿物粉加植物油、聚氨酯等粘结剂组成,按照重量百分比矿物粉占本增效型控释肥料的42%~8%,植物油、聚氨酯等粘结剂占2%~8%;
(2)功能菌包衣层,由功能菌和淀粉、植物残体粉,羧甲基纤维素粘结剂组成,按照重量百分比功能菌和淀粉、植物残体粉占本增效控释肥料的1%~30%,羧甲基纤维素粘结剂占0%~8%。
这种环境友好型增效控释肥料,所述的包衣层中:矿物粉包衣层的组成中:矿物粉主要包括:150目以上低品位磷矿粉、磷石膏粉、湖泊底泥粉;植物油包括熟桐油,豆油,蓖麻油,菜油,棕榈油;功能菌包衣层中,功能菌包括:固氮菌用固氮菌属(Azotobacter)、氮单胞菌属(Azomonas)、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)、固氮螺菌属(Azospirillum)中的具有固氮功能的细菌;解磷菌用具有分解有机磷化合物和转化无机磷化合物的细菌、解磷巨大芽胞杆菌(Bacillus megatherium phosphaticum)、解磷珊瑚红赛氏杆菌(Serratia carolleraphosphaticum)、节杆菌属中的一些种(Arthrobacter sp.),假单胞菌属中的一些种(Pseudomonas sp.)。
本发明的环境友好型增效控释肥料的制备方法包括以下步骤:在转动的园盘造粒机中加入颗粒普通化学肥料,喷淋部分粘结剂,使普通化学肥料表面均匀涂上粘结剂,加入部分矿物粉,转动片刻,使颗粒普通化学肥料表面形成一层紧密的包衣层;再加一部分粘结剂以浸润包衣层,撒施一部分矿物粉,续继转动,直到粘结剂完全浸润包衣层;重复上述步骤,直到完全将普通化学肥料包住为止;最后加一部分粘结剂,撒施功能菌粉;干燥成型。
本发明的环境友好型增效控释肥料由于所采用的包衣材料和现有技术不同,选用不会在使用中形成二次污染的天然的物质作为包衣材料,可使磷肥生产中形成的废弃物低品位磷矿粉、磷石膏和湖泊治污清出的底泥等得到有效的资源化。因为用料的廉价,最终包衣的产品也较为便宜;另外在一般控释增效肥料的理念中加入具有提高肥效的功能菌,进一步提高缓释之后的肥料被作物吸收利用的效率。将化肥优点和微生物肥料优点有机结合,在延长化肥肥效、提高肥料利用率、减少肥料流失等方面开创了新的技术途径。让被包衣的肥料实现包衣后的缓慢释放和提高肥料利用率是本专利的核心技术。主要技术原理分为二部分:一是矿物粉包衣层形成的控释功能层,控制核心的化肥逐渐溶解渗出,缓慢和土壤结合,提供植物吸收利用,减少肥料随灌溉、雨水、空气途径的损失;二是外面的包衣层是由易释放到环境中的混合淀粉、植物残体粉的解磷菌、解钾菌和固氮菌等组成,这些功能细菌提高包在核心的肥料释放到土壤中的利用率,同时还提高土壤环境中原有肥料的有效性。本专利发明创新之处就是利用包衣缓释和微生物功能有机结合而延长化肥肥效和提高肥料利用率,从而减少肥料用量,减少肥料流失,既有利于农业生产,又有利于环境、资源保护。
附图说明
图1是本发明的环境友好型增效控释肥料结构示意图。
图2是本发明的环境友好型增效控释肥料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
图1中,本发明的环境友好型增效控释肥料由普通化学肥料为核心,外加矿物粉、功能菌包衣层组成,按照重量百分比,普通化学肥料核心部分占50%~90%,矿物粉、功能菌包衣层占50%~10%。
图2中,本发明的环境友好型增效控释肥料的制备方法包括以下步骤:在转动的园盘造粒机中加入颗粒普通化学肥料(即滚动的待包衣的肥料),加粘结剂均匀涂布肥料表面,生成表面有粘结剂的肥料,加矿物粉均匀扑粉,生成带矿物粉包衣层的肥料;加功能菌包衣层粘结均匀涂布于表面,生成表面有粘结剂的肥料,加功能菌粉,生成带矿物粉和功能菌包衣层的肥料;最后干燥成型,生成本发明的环境友好型增效控释肥料。
具体制备方法详述如下:
1、所用原料、配比及用量
原料:被包衣的普通化学肥料,可以是诸如尿素、碳酸氢铵、钾肥等的单元素的肥料,也可以是一种以上元素的复合(复混)肥料,如N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15的三元复合肥等水溶性的化学肥料。在最终成品中重量百分比占50%~90%。
实施例1,尿素用量55%(总增效控释肥料的重量%);
实施例2,尿素用量60%(总增效控释肥料的重量%):
实施例3,三元复合肥用量65%(总增效控释肥料的重量%)。
矿物粉包衣层:采用矿物粉加植物油、聚氨酯等粘结剂组成。按照重量百分比磷矿粉、磷石膏、湖泊底泥粉占本控释增效肥料的42%~8%,植物油、聚氨酯粘结剂占2%~8%。
功能菌包衣层:由功能菌和淀粉、植物残体粉、羧甲基纤维素粘结剂组成。按照重量百分比,功能菌和淀粉、植物残体粉占本控释增效肥料的1%~30%,羧甲基纤维素粘结剂占0%~8%。
矿物粉包衣层粘结剂种类和用量见下:表1。
表1矿物粉包衣层粘结剂和用量表(占总增效控释肥粒的重量%)
粘结剂 | 熟桐油 | 植物油 | 聚氨酯 |
用量 | 0~8 | 0~8(蓖麻油) | 0~8 |
实施例1 | 1.5 | 1.9(菜油) | 1 |
实施例2 | 2 | 1.4(豆油) | 0.6 |
实施例3 | 1.5 | 1.3(棕榈油) | 0.7 |
矿物粉包衣层矿物粉原料见表2
表2矿物粉包衣层原料和用量表(占总增效控释肥料的重量%)
矿物 | 磷含量小于28%的低品位磷矿粉 | 磷石膏(提磷后的矿渣改性) | 湖泊底泥粉(滇池底泥) |
规格(目) | 100~500 | 100~500 | 100~500 |
用量 | 0~50 | 0~50 | 0~50 |
实施例1 | 12.5(200目) | 2.5(200目) | 3(200目) |
实施例2 | 11(250目) | 3(250目) | 3(250目) |
实施例3 | 10(150目) | 2.5(150目) | 2(150目) |
功能菌包衣层粘结剂原料见表3
表3功能菌包衣层粘结剂和用量表(占总增效控释肥料的重量%)
粘结剂 | 羧甲基纤维素 |
用量 | 0~15 |
实施例1 | 5 |
实施例2 | 4 |
实施例3 | 4.2 |
功能菌包衣层功能菌原料见表4。
表4功能菌包衣层原料和用量表(占总增效控释肥料的重量%)
功能菌 | 解磷菌 | 解钾菌 | 固氮菌 | 淀粉 | 植物残体粉 |
规格 | 芽胞菌粉浓度1×101~1×1013(个/克) | 100~400目 | 100~400目 | ||
用量 | 0~10 | 0~15 | 0~15 | ||
实施例1 | 1.2(1×108个/克巨大芽孢菌菌粉) | 1.2(1×108个/克胶冻样芽孢杆菌菌粉) | 1.2(1×108个/克阴沟肠杆菌菌粉) | 6(200目马铃薯淀粉) | 8(200目水葫芦干粉 |
实施例2 | 1(1×108个/克解磷巨大芽孢杆菌菌粉) | 1(1×108个/克胶质芽孢杆菌菌粉) | 1(1×108个/克粪产碱菌菌粉) | 5(250目玉米淀粉) | 7(250目蚕豆秸杆粉) |
实施例3 | 0.5(1×108个/克巨大芽孢菌菌粉) | 0.5(1×108个/克胶冻样芽孢杆菌菌粉) | 0.5(1×108个/克粪产碱菌菌粉) | 5(150目红薯淀粉) | 6.5(150目水稻秸杆粉) |
2、制备方法
普通化学肥料表面涂布粘结剂:将普通化学肥料放入圆盘造粒机等设备中,让其滚动,加入粘结剂,使粘结剂随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于肥料颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉,将矿物粉加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到矿物粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成一层包衣层。
视需要可重复上述步骤,分批次加粘结剂和矿物粉,得到目标厚度的矿物粉包衣层肥料。
接上述过程将粘结剂加入滚动的矿物粉包衣层肥料中,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉:将功能菌粉、淀粉、植物残体粉混合物加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成功能菌包衣层。
干燥成型:将上述包衣的肥料采用自然或吹风干燥,即成增效控释肥料。
上述过程,因无挥发溶剂,只需在普通条件下即可完成,一个流程需时10~60分钟。
3、缓释BB肥
本发明的方法制备的增效控释肥料可为单元素控释肥或复合(复混)控释肥,也可在包衣之后再按不同元素比例混合成为各种BB肥。
4、控释技术说明
按照本发明所制备的增效控释肥料,可控制被包衣的肥料延长肥效期30~120天,肥料利用率提高20~50%,流失减少40~60%。室内检测控制效果可采用水浸泡法或土柱淋溶等方法,功能细菌可采用将功能菌包衣层洗脱下来定量检测功能细菌种类和数量的方法进行。本专利技术所制作的控释增效肥料产品达到以下标准:即在25℃下、(1)肥料中的养份在24h内的释放率不超过15%;(2)在28d内的养份释放率不超过75%:(3)在规定时间内,养份释放率不低于75%。
实施例4:适合水田的包衣尿素的制作
(1)肥料表面涂布粘结剂:将直径在2mm~4mm的大颗粒尿素(含氮量46%)放入圆盘造粒设备,让其滚动,加入实施例1的粘结剂,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于肥料颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉:将实施例1的矿物粉加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成一层包衣层。
重复上面步骤,第1次加入粘结剂和矿物粉用量的40%,第2次加入粘结剂和矿物粉用量的20%,第3次加入粘结剂和矿物粉用量的20%。
(2)接上述过程将实施例1的粘结剂加入滚动的包衣肥料中,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉,将实施例1的功能菌粉、淀粉、植物残体粉混合物加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结胶均匀结合于肥料颗粒表面,形成功能菌包衣层。
重复上面步骤,第1次加入粘结剂和功能菌粉用量的50%,第2次加入粘结剂和矿物粉用量的50%。
(3)干燥成型。采用吹风干燥包好的肥料,即成适合水田用的生物包衣型控释尿素,含氮量为25.3%。上述包衣全过程一共用时间60分钟。
实施例5:适合旱地的包衣尿素的制作
(1)肥料表面涂布粘结剂将直径在2mm~4mm的大颗粒尿素(含氮量46%)放入圆盘造粒设备,让其滚动,加入实施例2的粘结胶,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结胶均匀涂布于肥料颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉将实施例2的矿物粉加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成一层包衣层。
重复上面步骤,第1次加入粘结剂和矿物粉用量的50%,第2次加入粘结剂和矿物粉用量的50%。
(2)接上述过程将实施例2的粘结剂加入滚动的包衣肥料中,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉,将实施例2的功能菌粉、淀粉、植物残体粉混合物加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成功能菌包衣层。
重复上面步骤,第1次加入粘结剂和功能菌粉用量的50%,第2次加入粘结剂和矿物粉用量的50%。
(3)干燥成型。采用吹风干燥包好的肥料,即成适合水田用的生物包衣型控释尿素,含氮量为27.6%。上述包衣全过程一共用时间45分钟。
实施例6:包衣复合肥的制作
(1)肥料表面涂布粘结剂:将直径在2mm~5mm的复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)放入圆盘造粒设备,让其滚动,加入实施例3的粘结胶,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于肥料颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉,将实施例3的矿物粉加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成一层包衣层。
(2)接上述过程将实施例3的粘结剂加入滚动的包衣肥料中,让其随滚动的肥料滚动,直到粘结剂均匀涂布于颗粒表面。
在有粘结剂的肥料表面扑粉,将实施例3的功能菌粉、淀粉、植物残体粉混合物加到带粘结剂的滚动肥料上,让其随滚动的肥料滚动,直到粉和粘结剂均匀结合于肥料颗粒表面,形成功能菌包衣层。
重复上面步骤,第1次加入粘结剂和功能菌粉用量的50%,第2次加入粘结剂和矿物粉用量的50%。
(3)干燥成型。采用吹风干燥包好的肥料,即成适合水田用的生物包衣型控释三元复合肥,养分含量为N∶P2O5∶K2O=9.75∶9.75∶9.75。上述包衣全过程一共用时间35分钟。
本发明生产的环境友好型增效控释肥料在施用时采用与常规化肥等重比例施用技术,降低化肥使用量25%以上,对大多数作物可以实现一次性施肥,降低施肥劳动成本50%以上,作物普遍增产5~10%,化肥养分流失减少40~60%。虽然环境友好型增效控释肥料的价格比常规化肥高25%左右,但由于减少用量和增产效应,综合生产成本基本持平,综合经济效应提高10%以上,环境保护效应及其显著。
将本发明的环境友好型增效控释肥料应用于玉米生产:施肥量,施肥水平分别采用12kgN/亩、8kgP2O5/亩、10kgK2O/亩,N肥施用本发明生产的控释尿素(含N28%),对照施用等重常规尿素,磷肥施用过磷酸钙、钾肥施用氯化钾。
施肥方法,一次性作基肥施用,在玉米出苗20cm高后距玉米根部10cm处施肥,用土覆盖。常规尿素分成二等分,分别作底肥和追肥。
田间管理,按农户常规习惯,全生长期71天。
收获测产,玉米收获时收割玉米地上部,即玉米棒及秸杆,称总鲜重,从每墒随机取5个玉米棒及5株秸杆,烘干后称干重。
分析测试,分别测定玉米棒和秸杆全氮含量,每墒随机5点取土壤样品,分析矿质氮。
结果分析,经济增产5.37%,包膜尿素土壤矿质氮与等N对照处理呈显著性差异,N素利用率提高12.9%。
将本发明的环境友好型增效控释肥料应用于水稻生产:施肥量,施肥水平N采用14kg/亩,施用本发明生产的增效控释尿素(含N25%),对照施用等重常规尿素,其他照常。
施肥方法,一次性追肥施用,在水稻还苗后10天撒施。常规尿素分成二等分,进行两次追肥。
田间管理,按农户常规习惯。
收获测产,水稻收获时按农业常规进行考种。
分析测试,分别测定作物全氮含量和土壤矿质氮。
结果分析,控释增效尿素水稻生物量为10.92×103kg/hm2、产量为5.64×103kg/hm2,普通尿素水稻生物量为8.91×103kg/hm2、产量为5.21×103kg/hm2,增产10.12%,氮素利用率控释增效尿素为56.63%,普通尿素为28.20%,提高28.43%。其他指标有效穗数增加6.5,结实率增加0.78%,千粒重增加0.49g。
将本发明的环境友好型增效控释肥料应用于西芹生产:施肥量,施肥水平N采用35kg/亩,施用本发明生产的增效控释复合肥(N∶P2O5∶K2O=9.75∶9.75∶9.75),对照施用等重常规尿素和复合肥。
施肥方法,一次性追肥施用,在西芹苗成活后10天撒施。常规尿素分成三等分,进行三次追肥。
田间管理,用塑料薄膜埋入土壤60cm隔离墒,用桶收集降雨和灌溉径流,其他按常规习惯。
收获测产,收获按墒测定生物量和产量,每墒随机抽样10株测定单株重、根重。
分析测试,测定西芹全株N、P2O5、K2O含量、土壤常规八项,径流测定总氮和总磷。
结果分析,环境友好型增效控释肥料提高生物产量10.54%,增产12.76%,单株重和根重达到差异显著水平,氮、磷、钾利用率分别提高32.45%、14.21%、8.75%,氮、磷流失分别降低43.65%、22.34%。
Claims (5)
1、一种环境友好型增效控释肥料,其特征在于:该肥料由普通化学肥料为核心,外加矿物粉、功能菌包衣层组成,按照重量百分比,普通化学肥料核心部分占50%~90%,矿物粉、功能菌包衣层占50%~10%。
2、根椐权利要求1所述的环境友好型增效控释肥料,其特征在于:所述的普通化学肥料是指氮肥,磷肥,钾肥及其复合(复混)肥料和中微量元素肥。
3、如权利要求1所述的环境友好型增效控释肥料,其特征在于所述的包衣层包括:
(1)矿物粉包衣层,由矿物粉加植物油、聚氨酯等粘结剂组成,按照重量百分比矿物粉占本增效型控释肥料的42%~8%,植物油、聚氨酯等粘结剂占2%~8%;
(2)功能菌包衣层,由功能菌和淀粉、植物残体粉,羧甲基纤维素粘结剂组成,按照重量百分比功能菌和淀粉、植物残体粉占本增效控释肥料的1%~30%,羧甲基纤维素粘结剂占0%~8%。
4、如权利要求1、2或3所述的环境友好型增效控释肥料,其特征在于所述的包衣层中,矿物粉包衣层的组成中,矿物粉主要包括:150目以上低品位磷矿粉、磷石膏粉、湖泊底泥粉;植物油包括熟桐油,豆油,蓖麻油,菜油,棕榈油;功能菌包衣层中,功能菌包括:固氮菌用固氮菌属(Azotobacter)、氮单胞菌属(Azomonas)、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)、固氮螺菌属(Azospirillum)中的具有固氮功能的细菌;解磷菌用具有分解有机磷化合物和转化无机磷化合物的细菌、解磷巨大芽胞杆菌(Bacillus megatherium phosphaticum)、解磷珊瑚红赛氏杆菌(Serratia carollera phosphaticum)、节杆菌属中的一些种(Arthrobactersp.),假单胞菌属中的一些种(Pseudomonas sp.)。
5、一种环境友好型增效控释肥料的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:在园盘造粒机中加入颗粒普通化学肥料,喷淋部分粘结剂,使普通化学肥料表面均匀涂上粘结剂,加入部分矿物粉,转动片刻,使颗粒普通化学肥料表面形成一层紧密的包衣层;再加一部分粘结剂以浸润包衣层,撒施一部分矿物粉,续继转动,直到粘结剂完全浸润包衣层;重复上述步骤,直到完全将普通化学肥料包住为止;最后加一部分粘结剂,撒试功能菌粉;干燥成型。
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