CN1834072A - 肥料控释剂及其制造方法 - Google Patents

Abstract

肥料控释剂及其制造方法，涉及一种控释剂及其制造方法。针对目前国内厂家开发生产的缓释/控释肥料存在着生产工艺复杂、成本高或者释放效果不理想的缺点，本发明的肥料控释剂由2～3wt.％可溶性壳聚糖、6～9wt.％多肽母粉、45～55wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、3～5wt.％螯合剂、8～24wt.％载体组成，制造方法为：(1)制备可溶性壳聚糖；(2)制备多肽母粉；(3)将上述原料加入反应釜充分混合，通入保温蒸汽，螯合、干燥后得到肥料控释剂。本发明研制的肥料控释剂可使肥料氮素利用率提高30～50％，与不添加控释剂的对照处理相比，增产幅度达到5～8％。

Description

肥料控释剂及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种控释剂及其制造方法。

背景技术

肥料控释剂是用于复混肥料、复合肥料加工添加或肥料施用过程中混拌的化学制剂。该制剂可以有效地控制肥料中氮素的科学释放，保证植物生长过程中对营养元素的全面吸收，控制肥料施用后氮素的提前释放，减少氮素在土壤环境中的流失与固定，从而降低肥料中氮素对生态环境的污染。

为避免肥料养分在土壤中过量供应，协调土壤养分供应与植物养分吸收之间的矛盾，提高养分利用率和减少对环境的危害，缓释/控释肥料成为解决这一问题的一个发展方向。总体上说，控释肥料大体有3种类型：

①有机氮化合物：尿素与醛类化合是缓释肥常用的制备方法，有机氮化合物只限于作为缓释氮肥，该种肥料大多数可以溶于水，氮素的释放主要是由化学分解作用引起的，因此其释放速率受到肥料颗粒的大小、土壤温度、水分和PH值的影响，难于控制。

②包囊法：包囊法是指用某种物质将养分包起来，再通过这种包裹物质的某种特性将养分释放出来的方法，这种肥料又分为包裹型肥料和包膜型肥料。包裹型肥料的包裹物多为低分子有机或无机化合物，可溶性养分的释放速率取决于该种肥料的性质、平均粒度、包裹层材料的理化性质及其厚度、比表面积、制造工艺、水分、温度、土壤等条件。因此，尽管这种肥料价格相对较低，但由于影响因素太多，难以达到满意的控释效果。包膜型肥料是依靠渗透涂层，通过摩擦、化学或生物作用打开这层涂层后释放可溶性肥料。涂层材料多为硫磺、醇酸类树脂、聚胺脂类树脂、热固性树脂等，不但包膜成本高，难以降解，而且对环境有负效应，因而限制了它们的推陈出新与应用。

③载体法：载体法是利用适宜的高分子材料为载体包裹或吸收肥料养分而形成的供肥体系，这实际上是利用分子骨架包膜的控释肥料。目前开展以无机物沸石为载体的控释肥料，特别是沸石—尿素控释肥不少人在研制，看起来似乎有较大的应用前景，实际上，沸石绝对的肥料负载量不大以及沸石大量的施用对土壤质地造成的影响使该种肥料的应用前景并不乐观。

同时缓释/控释肥料的生产加工成本居高不下(控释肥料的价格一般比常规肥料高2.5～8倍)，也在很大程度上限制了该种肥料的推广与应用。因此，开发成本适中的控释肥料是当前主要的研究方向。目前国内厂家开发生产的缓释腔释肥料存在着生产工艺复杂、成本高或者释放效果不理想的缺点。

发明内容

针对目前国内厂家开发生产的缓释/控释肥料存在着生产工艺复杂、成本高或者释放效果不理想的缺点，本发明提供一种肥料控释剂及其制造方法。本发明的肥料控释剂以原生矿物硅藻土、麦饭石粉为载体，加入黄腐酸、多肽、微量元素等多种有机、无机化学物质经催化螯合而成，通过控制肥料的释放速率达到与植物生长需要养分同步的目的，具体配方及制备方法如下：

本发明的肥料控释剂由2～3wt.％可溶性壳聚糖、6～9wt.％多肽母粉、45～55wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、3～5wt.％螯合剂、8～24wt.％载体组成。

本发明按照如下步骤制造肥料控释剂：(1)可溶性壳聚糖的制备：蟹壳经常规处理后得到净壳，净壳在4～6wt.％的盐酸中浸泡12～24小时，用清水冲洗到中性后，浸泡在30～40wt.％烧碱溶液，在90～115℃条件下恒温3～6小时，浓缩、干燥，得到可溶性壳聚糖；(2)多肽母粉的制备：角蛋白净化后，加入30wt.％盐酸，在105～110℃条件下水解5～8小时，然后用氨水中和，在温度30～40℃条件下恒温4～6小时；加入0.5～2wt.％中性霉菌蛋白酶，pH值调节至4.5～7.0，在45℃条件下，恒温2～3小时，结晶过滤、浓缩、干燥、粉碎，得到多肽母粉；(3)肥料控释剂的制备：按以下质量百分比称取原料：可溶性壳聚糖2～3％、多肽母粉6～9％、黄腐酸45～55％、微量元素10％、、细菌抑制剂10％、螯合剂3～5％、载体8～24％，将上述原料加入反应釜充分混合，然后通入保温蒸汽，在40～60℃的恒温条件下螯合2～4小时，干燥后得到肥料控释剂。

肥料控释剂能够控制肥料中氮素营养的释放速度，从而使肥料中的氮素分阶段的科学释放，减少氮素在土壤中的固定程度，提高肥料利用率。本发明肥料控释剂的主要特点是通过调整针对不同作物、不同地区的配方并调整与复合、复混肥料的添加比例来达到养分控释的目的，具有使用简单、成本低、效果好、易推广的特点。本发明研制的肥料控释剂按照科学的比例，添加到复混、复合或施用的氮肥之中，可使肥料中氮素养分利用率提高30～50％，一次性施肥就可以满足作物全生育期对营养成分的需求，与不添加控释剂的对照处理相比，增产幅度达到5～8％，具有生产工艺简单，施用成本低，对土壤环境污染小等特点。在作物相同产量的情况下可以减少33～50％的肥料施用量。一季作物一次施肥，省工省时，经济效益高。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的肥料控释剂由2～3wt.％可溶性壳聚糖、6～9wt.％多肽母粉、45～55wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、3～5wt.％螯合剂、8～24wt.％载体组成。

本实施方式中，所述可溶性壳聚糖的脱乙酰度为50～80％。

本实施方式中，所述微量元素为Zn、B、Mo、Fe、Mn中的一种或几种的混合物。

本实施方式中，所述细菌抑制剂为尿素细菌和硝化细菌抑制剂的混合物。

本实施方式中，所述载体为硅藻土和麦饭石粉的混合物，其质量比为1∶1。

具体实施方式二：本实施方式的肥料控释剂由2.5wt.％可溶性壳聚糖、6.5wt.％多肽母粉、50wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、5wt.％螯合剂、16wt.％载体组成。

具体实施方式三：本实施方式的肥料控释剂由3wt.％可溶性壳聚糖、9wt.％多肽母粉、55wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、4wt.％螯合剂、9wt.％载体组成。

具体实施方式四：本实施方式的肥料控释剂由2wt.％可溶性壳聚糖、7wt.％多肽母粉、45wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、3wt.％螯合剂、23wt.％载体组成。

具体实施方式五：本实施方式按照如下方法制造肥料控释剂：

(1)可溶性壳聚糖的制备：蟹壳→净壳(清洗)→脱钙(4～6wt.％盐酸浸泡12～24小时)→脱蛋白(清水冲洗到中性后，30～40wt.％烧碱溶液，在90～115℃条件下，保持恒温3～6小时)→浓缩→干燥→可溶性壳聚糖(脱乙酰度达到50～80％)。

(2)角蛋白→净化(清洗)→水解(加入30wt.％盐酸，在105～110℃条件下，保持恒温5～8小时)→氨水中和(在温度30～40℃条件下，恒温4～6小时)→多肽混合液(加入中性霉菌蛋白酶0.5～2wt.％，pH值调节至4.5～7.0，在45℃条件下，恒温2～3小时)→结晶过滤→浓缩→干燥→粉碎→多肽母粉。

(3)按以下质量百分比称取原料：可溶性壳聚糖(脱乙酰度达到50％～80％)2～3％、多肽母粉6～9％、黄腐酸45～55％、微量元素(Zn、B、Mo、Fe、Mn等中的一种或几种的混合物)10％、尿素细菌和硝化细菌抑制剂10％、螯合剂3～5％、载体(硅藻土∶麦饭石粉＝1∶1)8～24％。将上述原料加入反应釜充分混合，然后通入保温蒸汽，在40～60℃的恒温条件下，螯合2～4小时，干燥后为成品。

具体实施方式六：为了验证本发明研制的肥料控释剂具有增产增收效果，本实施方式以大豆、水稻、玉米施用肥料控释剂为例进行解释说明，具体田间实验数据如下：

一、大豆施用肥料控释剂：

1、施肥方法：肥料做底肥一次性施入。

2、试验地：土壤为碳酸盐黑钙土型大豆田，肥力中上等，土壤养分含量分别为：有机质20g/kg，速效氮98mg/kg，速效磷35mg/kg，速效钾145mg/kg，pH值7.8。

3、田间管理：实验地三铲三趟，灌二次水，各处理之间管理一致，按期施肥，防治病虫害，并进行生育期调查。

4、小区产量结果及分析(见表1)：

表1                                                                                单位：公斤

处理/重复	小区产量			平均	比对照增产％
						I	II	III
	处理1：对照(无肥)	130.0	125.8						128.4	128.1	0
处理2：常规施肥				170.5	172.5	168.1	170.4	33.0
	处理3：常规施肥+肥料控释剂	178.4	182.8						180.6	180.6	39.0

5、结果分析：

从产量统计结果看，处理2小区平均产量170.4公斤，比对照处理1小区(128.1公斤)平均产量增产42.3公斤，增产33.0％，处理3小区增产39.0％。

6、结论：

通过实验结果证明，肥料控释剂在大豆上具有明显的增产作用，与常规施肥相比平均增产6.0％，增加9.8公斤，增产作用明显，达到显著水平。

二、水稻施用肥料控释剂：

1、施肥方法：肥料做底肥一次性施入。

2、试验地：土壤为碳酸盐黑钙土型水稻田，肥力中上等，土壤养分含量分别为：有机质30g/kg，速效氮108mg/kg，速效磷45mg/kg，速效钾245mg/kg，pH值7.9。

3、小区产量结果及分析(见表2)：

表2                                                                    单位：公斤

处理/重复	小区产量			平均	比对照增产％
						I	II	III
	处理1：对照(无肥)	440	452						458	450	0
处理2：常规施肥				520	533	537	530	17.8
	处理3：常规施肥+肥料控释剂	553	558						560	557	23.8

4、结果分析：

从产量统计结果看，处理2小区平均产量530公斤，比对照处理1小区平均产量(450公斤)增产80.0公斤，增产17.8％，处理3小区增产23.8％。

5、结论：

通过实验结果证明，肥料控释剂在水稻上具有明显的增产作用，与常规施肥相比平均增产5.0％，增加27公斤，增产作用明显，达到显著水平。

三、玉米施用肥料控释剂：

1、施肥方法：肥料做底肥一次性施入。

2、试验地：土壤为碳酸盐黑钙土型玉米田，肥力中上等，土壤养分含量分别为：有机质20g/kg，速效氮98mg/kg，速效磷55mg/kg，速效钾165mg/kg，pH值7.7。

3、小区产量结果及分析(见表3)：

表3                                                                    单位：公斤

处理/重复	小区产量			平均	比对照增产％
						I	II	III
	处理1：对照(无肥)	560	571						528	553	0
处理2：常规施肥				648	567	615	617	11.7
	处理3：常规施肥+肥料控释剂	664	652						682	666	19.7

4、结果分析：

从产量统计结果看，处理2小区平均产量617公斤，比对照处理1小区平均产量(553公斤)增产64公斤，增产11.7％，处理3小区增产19.7％。

5、结论：

通过实验结果证明，肥料控释剂在玉米上具有明显的增产作用，与常规施肥相比平均增产8％，增加49公斤，增产作用明显，达到显著水平。

Claims (10)

1、一种肥料控释剂，其特征在于所述肥料控释剂由2～3wt.％可溶性壳聚糖、6～9wt.％多肽母粉、45～55wt.％黄腐酸、10wt.％微量元素、10wt.％细菌抑制剂、3～5wt.％螯合剂、8～24wt.％载体组成。

2、根据权利要求1所述的肥料控释剂，其特征在于所述可溶性壳聚糖的脱乙酰度为50～80％。

3、根据权利要求1所述的肥料控释剂，其特征在于所述微量元素为Zn、B、Mo、Fe、Mn中的一种或几种的混合物。

4、根据权利要求1所述的肥料控释剂，其特征在于所述细菌抑制剂为尿素细菌和硝化细菌抑制剂的混合物。

5、根据权利要求1所述的肥料控释剂，其特征在于所述载体为硅藻土和麦饭石粉的混合物，其质量比为1∶1。

6、一种肥料控释剂的制造方法，其特征在于所述方法按照如下步骤制造肥料控释剂：

(1)可溶性壳聚糖的制备：蟹壳经常规处理后得到净壳，净壳在4～6wt.％的盐酸中浸泡12～24小时，用清水冲洗到中性后，浸泡在30～40wt.％烧碱溶液，在90～115℃条件下恒温3～6小时，浓缩、干燥，得到可溶性壳聚糖；

(2)多肽母粉的制备：角蛋白净化后，加入30wt.％盐酸，在105～110℃条件下水解5～8小时，然后氨水中和，在温度30～40℃条件下恒温4～6小时；加入0.5～2wt.％中性霉菌蛋白酶，pH值调节至4.5～7.0，在45℃条件下，恒温2～3小时，结晶过滤、浓缩、干燥、粉碎，得到多肽母粉；

(3)肥料控释剂的制备：按以下质量百分比称取原料：可溶性壳聚糖2～3％、多肽母粉6～9％、黄腐酸45～55％、微量元素10％、、细菌抑制剂10％、螯合剂3～5％、载体8～24％，将上述原料加入反应釜充分混合，然后通入保温蒸汽，在40～60℃的恒温条件下螯合2～4小时，干燥后得到肥料控释剂。

7、根据权利要求6所述的肥料控释剂的制造方法，其特征在于所述可溶性壳聚糖的脱乙酰度为50～80％。

8、根据权利要求6所述的肥料控释剂的制造方法，其特征在于所述微量元素为Zn、B、Mo、Fe、Mn中的一种或几种的混合物。

9、根据权利要求6所述的肥料控释剂的制造方法，其特征在于所述细菌抑制剂为尿素细菌和硝化细菌抑制剂的混合物。

10、根据权利要求6所述的肥料控释剂的制造方法，其特征在于所述载体为硅藻土和麦饭石粉的混合物，其质量比为1∶1。