CN107652091A - 控释聚谷氨酸包膜复合肥及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控释聚谷氨酸包膜复合肥及其制备方法与应用。本发明采用酯类与醇类、水物质、聚谷氨酸通过机械吸附、超声震荡分子吸附将包膜材料混合均匀后，利用原位聚合反应交叉成膜对大颗粒复合肥进行一次性包膜，得到了一种控释聚谷氨酸包膜复合肥。本发明在保证活化效果的基础上解决了聚谷氨酸类材料易淋溶及易分解的问题，突破了已有类似包膜材料用量高、肥料养分释放期短的技术瓶颈；不仅控释了氮素释放，还活化了土壤磷素，提高了二者利用率，减少了二者淋失量，具有重要的应用价值。

Description

控释聚谷氨酸包膜复合肥及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于肥料领域，涉及一种控释聚谷氨酸包膜复合肥及其制备方法与应用。
背景技术
聚谷氨酸(γ-PGA)，由于具有大量的氨基和羧基，能够提高肥料的溶解、存储、输送与吸收，平衡土壤酸碱值，增加作物产量，近来被作为肥料添加剂应用到肥料产品当中。但由于其优良的水溶性、生物降解性，导致其遇水容易与肥料分离、淋溶和分解，从而降低其作用效果，近年来的田间试验也表明含有聚谷氨酸的肥料作用有效期短，成本较高，区域差异特性不明，部分土壤的作用效果有差异，导致其效果不稳定。
通常含有聚谷氨酸添加剂肥料的生产工艺是将其粉末与固体结合或加入到液体肥料里，通过挤压、圆盘造粒等工艺制备成颗粒肥料或水溶肥料。由于这些制备工艺没有对聚谷氨酸形成调控，容易导致其遇到大量灌水或降雨而淋失，与肥料养分分离降低其效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种控释聚谷氨酸包膜复合肥及其制备方法与应用。
本发明提供的制备控释聚谷氨酸包膜复合肥的方法，包括如下步骤：
1)将醇类物质与固化剂混合至匀，反应完毕得到体系a；
2)向步骤1)所得体系a中加入良溶剂和扩链剂混合至匀，再加入聚谷氨酸I超声震荡，得到体系b；
3)将步骤2)所得体系b、异氰酸酯类化合物和聚谷氨酸II分成若干等份，分批喷涂在复合肥颗粒表面进行原位成膜，得到所述控释聚谷氨酸包膜复合肥。
上述方法的步骤1)中，醇类物质选自一元醇中至少一种；具体选自甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种；
所述固化剂选自二元醇和多元醇中至少一种；
所述二元醇具体选自乙二醇、丙二醇和丁二醇中至少一种；
所述多元醇具体选自季戊四醇、甘油和三羟甲基乙烷中至少一种；
所述醇类物质与固化剂的用量比为(1-10)ml：1g，具体为10ml：4g、5ml：1g或10ml：1g；
所述混合步骤中，温度为10℃-60℃，具体为50℃；时间为5min-30min，具体为15min。
所述良溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙酰胺、苯甲酰胺和植物油中至少一种；所述植物油选自花生油、豆油、亚麻油、蓖麻油和菜籽油中至少一种；
所述扩链剂选自石蜡、山梨醇、三羟甲基乙烷、甘油、三羟甲基丙烷、三甘醇、新戊二醇(NPG)和二乙氨基乙醇(DEAE)中至少一种；
所述聚谷氨酸I和聚谷氨酸II的粒径为0.5mm以下；
所述聚谷氨酸I和聚谷氨酸II的分子量均为1万至10万，具体可为1万至5万；
所述聚谷氨酸I与聚谷氨酸II的质量比为1：10-30，具体为1：12或1：24；
所述良溶剂、聚谷氨酸I与醇类物质的质量份数比为(1-10)g：1g：(1-5)ml，具体为6g：1g：2ml、2g：1g：1ml或1g：1g：1ml；
所述扩链剂与所述醇类物质的体积比为1：(0.5-10)，具体为1:1、1:0.5或1:3.3；
所述混合步骤中，温度为20℃-70℃，具体为50℃；时间为1min-10min，具体为5分钟；
所述超声震荡步骤中，功率为0.2-1kW，具体为0.3kW；时间为5-60分钟，具体为5分钟或30分钟。
所述步骤3)中，所述异氰酸酯类化合物选自异氰酸、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)和赖氨酸二异氰酸酯中至少一种；
所述异氰酸酯类化合物与醇类物质的用量比为(1-15)g：1ml，具体为4g：1mL、12g：1ml或7g：1ml；
所述异氰酸酯类化合物与聚谷氨酸II的质量比为1：1-4，具体为1:1.5、1:2、1:1.7；
所述步骤3)成膜步骤中，复合肥颗粒的温度为50-60℃；
喷出包膜时间为每次1分钟；
喷出包膜量为每分钟0.01-2kg包膜材料；
压缩空气压强为5-10Pa；
喷头雾化压强为4-12Pa，具体为8Pa；
喷雾速度为0.05～1kg/min、0.1～2kg/min或3kg/min；
转鼓转数为15-60转/min，具体为25转/min、40转/min或50转/min；
所述复合肥的粒径具体可为2.0-4.0mm，更具体可为2.0-3.0mm或3.0-4.0mm；
具体的，所述步骤3)中，步骤2)所得体系b可分为三等份或四等份或五等份；
所述异氰酸酯类化合物可分为三等份或四等份或五等份；
所述聚谷氨酸II可分为二等份或三等份或四等份；
更具体的，所述步骤2)所得体系b分为三等份，所述异氰酸酯类化合物分为三等份，所述聚谷氨酸II分为二等份时，所述分批喷涂的顺序具体为：
所述体系b总量的1/3、所述异氰酸酯类化合物总量的1/3、所述聚谷氨酸II总量的1/2、
所述体系b总量的1/3、所述异氰酸酯类化合物总量的1/3、所述聚谷氨酸II总量的1/2、
所述体系b总量的1/3、所述异氰酸酯类化合物总量的1/3。
所述步骤2)所得体系b分为四等份，所述异氰酸酯类化合物分为四等份，所述聚谷氨酸II分为三等份时，所述分批喷涂的顺序具体为：
所述体系b总量的1/4、所述异氰酸酯类化合物总量的1/4、所述聚谷氨酸II总量的1/3、
所述体系b总量的1/4、所述异氰酸酯类化合物总量的1/4、所述聚谷氨酸II总量的1/3、
所述体系b总量的1/4、所述异氰酸酯类化合物总量的1/4、所述聚谷氨酸II总量的1/3、
所述体系b总量的1/4、所述异氰酸酯类化合物总量的1/4。
所述步骤2)所得体系b分为五等份，所述异氰酸酯类化合物分为五等份，所述聚谷氨酸II分为四等份时，所述分批喷涂的顺序具体为：
所述体系b总量的1/5、所述异氰酸酯类化合物总量的1/5、所述聚谷氨酸II总量的1/4、
所述体系b总量的1/5、所述异氰酸酯类化合物总量的1/5、所述聚谷氨酸II总量的1/4、
所述体系b总量的1/5、所述异氰酸酯类化合物总量的1/5、所述聚谷氨酸II总量的1/4、
所述体系b总量的1/5、所述异氰酸酯类化合物总量的1/5、所述聚谷氨酸II总量的1/4、
所述体系b总量的1/5、所述异氰酸酯类化合物总量的1/5。
所述分批喷涂步骤中，喷涂所述异氰酸酯类化合物时的转鼓转数低于喷涂所述体系b和聚谷氨酸II时的转鼓转数。具体的，喷涂所述异氰酸酯类化合物时的转鼓转数可低于喷涂所述体系b和聚谷氨酸II时的转鼓转数10转/min；
更具体的，喷涂所述异氰酸酯类化合物时的转鼓转数为30转/min时，喷涂所述体系b和聚谷氨酸II时的转鼓转数可为40转/min；
喷涂所述异氰酸酯类化合物时的转鼓转数为40转/min时，喷涂所述体系b和聚谷氨酸II时的转鼓转数可为50转/min；
每次喷涂之间的时间间隔为2min-20min，更具体可为2min、10min或20min，以保证每次喷涂的物料能够反应充分，以获得更好的包膜效果。
另外，按照上述方法制备得到的控释聚谷氨酸包膜复合肥及该控释聚谷氨酸包膜复合肥在制备聚谷氨酸肥料中的应用以及该控释聚谷氨酸包膜复合肥在农作物或蔬菜施肥中的应用，也属于本发明的保护范围。
所述控释聚谷氨酸包膜复合肥中，包膜层占控释聚谷氨酸包膜复合肥总质量的0.5％-5％；
包膜层的厚度为0.1mm以下；
所述农作物或蔬菜均具体可为单子叶植物或双子叶植物；
所述单子叶植物具体为玉米、小麦或水稻；
所述双子叶植物具体为棉花、番茄、黄瓜或茄子；
所述施肥步骤中，施氮量为250-400kg/hm2，具体为300kg/hm2；施肥部位为根部；施肥方式为作为基肥一次性施用。
本发明采用酯类与醇类、水物质、聚谷氨酸通过机械吸附、超声震荡分子吸附将包膜材料混合均匀后，利用原位聚合反应交叉成膜对大颗粒复合肥进行一次性包膜，得到了一种控释聚谷氨酸包膜复合肥。本发明改变了传统聚谷氨酸添加剂类肥料的工艺，开发出了一种操作简单、配方易调、成本低廉的控释聚谷氨酸包膜复合肥及其制备方法。本发明在保证活化效果的基础上解决了聚谷氨酸类材料易淋溶及易分解的问题，突破了现有包膜材料用量高、肥料养分释放期短的技术瓶颈；不仅控释了氮素释放，还活化了土壤磷素，提高了二者利用率，减少了二者淋失量，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为控释聚谷氨酸包膜复合肥氮磷与聚谷氨酸溶出特征。
图2为聚谷氨酸复合肥氮磷与聚谷氨酸溶出特征。
图3为夏玉米氮素吸收模式图(目标产量为8.3吨/hm2)
图4为土壤耕层铵态氮含量变化
图5为土壤耕层硝态氮含量变化。
图6为土壤耕层有效磷含量变化。
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。
实施例1、
1)10ml乙醇加热到50℃，放入固化剂丁二醇8.0g，边加边搅拌进行混合，15分钟后混匀，得到体系a；
2)控制温度在50℃后，向步骤1)所得体系a中加入良溶剂蓖麻油30g，边加边搅拌，之后再向其中加入扩链剂石蜡3ml，边加边搅拌，5分钟后混合均匀；控制温度在50℃，再加入粒径为0.02-0.2mm、分子量为1万至5万的聚谷氨酸I 5g，于功率为0.3kW的条件下超声震荡30分钟，得到体系b；将其等分成3份；
3)加热异氰酸酯40g，边加边搅拌维持温度在30℃，然后将其等分成3份；
4)准备粒径为0.02-0.2mm、分子量为1万至5万的聚谷氨酸II 120g，将其等分成2份；
5)采用转鼓喷涂包膜工艺对复合肥颗粒进行包膜：
将3kg颗粒复合肥肥料预热(粒径为3.0-4.0mm)，进风温度为65℃，预热温度为60℃，压缩空气压强为5Pa，喷头雾化压强为8Pa，喷雾速度为0.1kg/min；将体系b的三分之一喷涂到复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在40转/min，进风温度控制在65℃；将异氰酸酯总量的三分之一随后喷涂到滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在30转/min，进风温度控制在65℃，充分反应2min，转鼓转数调到40转/min，然后喷入聚谷氨酸的二分之一，充分反应，保持温度和转数不变10min；
6)将体系b的三分之一喷涂到步骤5)所得复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在40转/min，进风温度控制在65℃；随后将异氰酸酯总量的三分之一喷涂到该滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在30转/min，充分反应2min，转鼓转数调到40转/min，进风温度控制在65℃，然后喷入聚谷氨酸的二分之一，充分反应，保持温度和转数不变10min；
7)将体系b的三分之一喷涂到6)滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在40转/min，进风温度控制在65℃；随后将异氰酸酯总量的三分之一喷涂到滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在30转/min，充分反应，保持温度和转数不变20min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，得到本发明提供的控释聚谷氨酸包膜复合肥，包膜层的厚度为0.1mm以下。
实施例2
1)5ml乙醇加热到50℃，放入乙二醇1.0g，边加边搅拌进行混合，15分钟后混匀，得到体系a；
2)控制温度在50℃后，向步骤1)所得体系a中加入良溶剂菜籽油10g，边加边搅拌，之后再向其中加入扩链剂山梨醇10ml，边加边搅拌，5分钟后混合均匀；控制温度在50℃，再加入粒径为0.5mm以下、分子量为1万至5万的聚谷氨酸I 5g，于功率为0.3kW的条件下超声震荡5分钟，得到体系b；将其等分成3份；
3)加热二苯基甲烷二异氰酸酯60g，边加边搅拌维持温度在60℃，然后将其等分成3份；
4)准备粒径0.5mm以下、分子量为1万至5万的聚谷氨酸II120g，将其等分成2份；
5)采用转鼓喷涂包膜工艺对复合肥颗粒进行包膜：
将3kg颗粒复合肥肥料预热(粒径为3.0-4.0mm)，进风温度为65℃，预热温度为60℃，压缩空气压强为10Pa，喷头雾化压强为15Pa，喷雾速度为0.2kg/min；将体系b的三分之一喷涂到复合肥颗粒上，转鼓转数在50转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在50转/min，进风温度控制在65℃；将二苯基甲烷二异氰酸酯总量的三分之一随后喷涂到滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，进风温度控制在65℃，充分反应2min，转鼓转数调到50转/min，然后喷入聚谷氨酸II的二分之一，充分反应，保持温度和转数不变10min；
6)将体系b的三分之一喷涂到5)中滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在50转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在50转/min，进风温度控制在65℃；随后将二苯基甲烷二异氰酸酯总量的三分之一喷涂到该滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，充分反应2min，转鼓转数调到50转/min，进风温度控制在65℃，然后喷入聚谷氨酸II的二分之一，充分反应，保持温度和转数不变10min；
7)将体系b的三分之一喷涂到6)滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在50转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在50转/min，进风温度控制在65℃；随后将二苯基甲烷二异氰酸酯总量的三分之一喷涂到滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，充分反应，保持温度和转数不变20min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，得到本发明提供的控释聚谷氨酸包膜复合肥，包膜层的厚度为0.1mm以下。
实施例3、
1)10ml丙醇加热到50℃，放入固化剂乙二醇4.0g，边加边搅拌，反应时间为15分钟，得到体系a。
2)控制温度在50℃后，向步骤1)所得体系a中加入良溶剂花生油10g，边加边搅拌，之后再向其中加入扩链剂三羟甲基乙烷10ml，边加边搅拌，5分钟后混合均匀；控制温度在50℃，加入粒径为0.5mm以下、分子量为1万至5万的聚谷氨酸I10g，于功率为0.3kW的条件下超声震荡5分钟，得到体系b；将其等分成3份；
3)加热赖氨酸二异氰酸酯70g，边加边搅拌维持温度在60℃，然后将其等分成3份；
4)准备粒径0.5mm以下、分子量为1万至5万的聚谷氨酸II120g，将其等分成2份；
5)采用转鼓喷涂包膜工艺对复合肥颗粒进行包膜：
将3kg颗粒复合肥肥料预热(粒径为2.0-3.0mm)，进风温度为65℃，预热温度为60℃，压缩空气压强为12Pa，喷头雾化压强为18Pa，喷雾速度为0.4kg/min；将体系b的三分之一喷涂到复合肥颗粒上，转鼓转数在50转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在50转/min，进风温度控制在65℃；将赖氨酸二异氰酸酯总量的三分之一随后喷涂到滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，进风温度控制在65℃，充分反应2min，转鼓转数调到50转/min，然后喷入聚谷氨酸II的二分之一，充分反应，保持温度和转数不变10min；
6)将体系b的三分之一喷涂到5)中滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在50转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在50转/min，进风温度控制在65℃；随后将赖氨酸二异氰酸酯总量的三分之一喷涂到该滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，充分反应2min，转鼓转数调到50转/min，进风温度控制在65℃，然后喷入聚谷氨酸II的二分之一，充分反应，保持温度和转数不变10min；
7)将体系b的三分之一喷涂到6)滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在50转/min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，转鼓转数在50转/min，进风温度控制在65℃；随后将赖氨酸二异氰酸酯总量的三分之一喷涂到滚动的复合肥颗粒上，转鼓转数在40转/min，充分反应，保持温度和转数不变20min，包膜后在转鼓内继续转动烘干10分钟，得到本发明提供的控释聚谷氨酸包膜复合肥，包膜层的厚度为0.1mm以下。
实施例4、控释聚谷氨酸包膜复合肥的效果试验
试验实施：
1.田间试验，
1.1供试材料
供试的三种肥料分别为(1)常规施肥(尿素+过磷酸钙+氯化钾)；4(2)聚谷氨酸肥料(尿素+过磷酸钙+氯化钾+聚谷氨酸)；(3)实施例1所得控释聚谷氨酸包膜复合肥(26-8-10)。前两种为市购。
1.2试验设计
试验于2015年在北京市农林科学院试验基地进行，属温带季风性气候,年均降水量627mm。供试土壤为轻壤土,0-20cm土层土壤有机质含量12.96g/kg,全氮1.16g/kg,碱解氮82.44mg/kg,速效磷19.63mg/kg,速效钾126.18mg/kg,pH6.90。供试作物为夏玉米,品种为中农68,前茬为冬小麦。
试验采用随机区组设计,试验小区长4.5m,宽6.0m,面积27.0m2。3个肥料品种为3个处理，每个处理3次重复。玉米种植行距0.50m,株距0.30m,2016年6月17日点播,每穴播3粒,三叶期定植66660株/hm2。施肥处理：(1)常规施肥，基施尿素150kg/hm2+过磷酸钙90kg/hm2+氯化钾120kg/hm2，喇叭口期追施尿素150kg/hm2；(2)聚谷氨酸肥料氮磷钾施用同(1)，聚谷氨酸的加入量占0.2％；(3)控释聚谷氨酸复合肥均一次性底施，氮磷钾施用量与处理(1)相同，磷钾不够以普通过磷酸钙和氯化钾补齐。生育期内按中农68栽培技术进行管理。
控释聚谷氨酸包膜复合肥埋袋处理：称取控释聚谷氨酸包膜复合肥5.00g,缝合在1mm孔径的塑料网袋内，各18袋(共54袋,每次取3袋),定位埋植在保护行内、深度为10～20cm的土壤中,插牌标出。
1.3样品采集与测定方法
在成熟期测定各小区产量并随机选取20株进行室内考种测定夏玉米产量。与此同时,在各生育期取埋袋处理的控释聚谷氨酸包膜复合肥各3袋,洗净其表面、擦干,测定残留氮、磷和聚谷氨酸量,以计算各生育阶段的溶出率。
2.土柱淋洗试验
2.1试验材料
供试土壤取自北京市农林科学院内的中壤质潮土，过2mm筛，其理化性状见表。土柱材料为PVC管，长110cm，内径为10cm，共装土90cm，下端接底盖漏斗，外接橡胶管至接收瓶中，以盛接渗滤液。管柱内壁用环己酮粘结土粒，以减少管壁效应。PVC管内底部采用2层200目的尼龙滤布，并用密封胶带封住，上铺5cm厚的石英砂。石英砂上按容重1.35g/cm3，先均匀装土70cm，然后将表层20cm的土(按容重1.25g/cm3)与聚谷氨酸肥料和控释聚谷氨酸包膜复合肥分别充分混匀，加入土柱，注意每层压实土壤。每隔3d浇水1次，每次浇水400mL，保持田间持水量的60％。为防止浇水过猛冲击土壤表面，浇水时先用量筒量好，倒入喷壶中慢慢洒在土壤表层。
2.2样品的采集
培养120d之后，将土壤按照0-20cm、20-40cm、40-60cm和60-80cm土层深度分段取出，按照水土比1:5震荡后，对水溶液进行测定。聚谷氨酸的测定采用液相色谱法。
试验结果
室内25℃恒温静水培养条件下，控释聚谷氨酸包膜复合肥氮素以尿素态氮形式溶出的规律呈现近S型曲线，与夏玉米对氮素的需求曲线近似；由于对聚谷氨酸进行了控释，从聚谷氨酸的释放情况来看，溶出速率慢于尿素态氮，但也呈现出了控制释放的效果，说明本发明提供的控释聚谷氨酸包膜复合肥对复合肥及聚谷氨酸具有双重的控制释放效果。
夏玉米氮素吸收有多个需肥关键期(如图3所示)，主要是苗期、拔节-抽穗期和十叶期前后，肥料所能提供的氮素释放要尽量与关键需肥期相吻合。目前的长效肥料、控释肥料很难做到很吻合。从控释聚谷氨酸包膜肥料氮素在土壤中的释放规律可以看出(图4-图5所示)，在整个夏玉米生育期内，铵态氮呈现出了较强的供应能力和持续能力，有多个释放高峰，与夏玉米的氮素吸收特征最相近，因为首先对氮素释放有一个控释，其次对聚谷氨酸有一个控制释放高峰，聚谷氨酸释放出来后对溶出的尿素又有一个控释高峰，从而实现了多个高峰期；而常规施肥释放出的铵态氮很快升高之后迅速下降；聚谷氨酸肥料供应的铵态氮具有一定的缓冲性，但只有一个高峰期，相比控释聚谷氨酸包膜复合肥料供应强度和峰期值都弱得多。从肥料供应的硝态氮在土壤耕层的变化特征来看，常规施肥供应的硝态氮过多，易造成大量淋失；聚谷氨酸肥料相比常规施肥，供应的硝态氮少些，减少了淋失风险，与夏玉米的氮素吸收特征也接近，但控释聚谷氨酸包膜复合肥释放的硝态氮即控制了总量，也出现了供应高峰，与夏玉米的需氮特征更接近。
表1、夏玉米收获后土壤剖面氮素残留特征
为了进一步说明氮素淋失风险的情况，在夏玉米收获以后对三种肥料在土壤剖面的残留情况进行研究。如表1和图6所示，随着土层的加深，铵态氮、硝态氮和有效磷都呈现了逐渐降低的趋势，从整个土层来看，常规施肥处理含量最低，说明没有控制住铵态氮、硝态氮和有效磷；聚谷氨酸肥料处理比常规施肥好得多，在剖面上层铵态氮、硝态氮和有效磷残留的较多，且主要集中在上层；而控释聚谷氨酸包膜复合肥处理保留住铵态氮、硝态氮和有效磷的效果最好，且主要集中在0-60cm土层内。对比铵态氮、硝态氮和有效磷残留淋失效果，常规施肥硝态氮向下淋失强度较大，淋失风险较大，氮素损失较多；聚谷氨酸肥料与控释聚谷氨酸包膜复合肥处理效果要好得多，其中，控释聚谷氨酸包膜复合肥处理由于具有控释和络合的双重效果，减低了硝态氮、有效磷的淋洗损失，同时保证了在土壤剖面具有一定的含量。
在此基础上对实施例1所得控释聚谷氨酸包膜复合肥对聚谷氨酸的水溶淋失情况进行了研究。由表2可以看出，控释聚谷氨酸包膜复合肥能够实现聚谷氨酸的缓慢释放，显著减少了聚谷氨酸的向下淋溶量，保持了聚谷氨酸在耕层对氮素释放起作用，相比于聚谷氨酸复合肥，0-40cm土层淋失量减少了17.3个百分点，而不是在淋失的过程中对铵态氮、硝态氮起抑制作用，这与上面铵态氮、硝态氮在土壤剖面的残留情况相符合。
表2、土柱淋洗聚谷氨酸淋失特征
最后，通过对夏玉米产量和经济效益的分析发现(表3)，聚谷氨酸肥料和控释聚谷氨酸包膜复合肥比常规施肥均显著增产，且控释聚谷氨酸包膜复合肥由于其对氮素的调控效果，处理增产效果最好。控释聚谷氨酸包膜复合肥虽然成本上价格略高，但从净收入增加上可以看出，其比聚谷氨酸肥料增收381元/公顷。
表3、不同肥料处理夏玉米产量及经济效益分析
表内数据以2015年的市场价计。普通尿素1800元/吨，过磷酸钙1000元/吨，氯化钾2000元/吨，聚谷氨酸肥料16000元/吨，控释聚谷氨酸包膜复合肥3200元/吨，追肥劳动力投入300元/公顷，玉米1500元/吨。
实施例2和实施例3所得控释聚谷氨酸包膜复合肥的效果试验结果与实施例1无实质性差别，不再赘述。

Claims (10)

1.一种制备控释聚谷氨酸包膜复合肥的方法，包括如下步骤：
1)将醇类物质与固化剂混合至匀，反应完毕得到体系a；
2)向步骤1)所得体系a中加入良溶剂和扩链剂混合至匀，再加入聚谷氨酸I超声震荡，得到体系b；
3)将步骤2)所得体系b、异氰酸酯类化合物和聚谷氨酸II分成若干等份，分批喷涂在复合肥颗粒表面进行原位成膜，得到所述控释聚谷氨酸包膜复合肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，醇类物质选自一元醇、甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种；
所述固化剂选自二元醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、多元醇、季戊四醇、甘油和三羟甲基乙烷中至少一种；
所述醇类物质与固化剂的用量比为(1-10)ml：1g；
所述混合步骤中，温度为10℃-60℃；时间为5min-30min。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述良溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙酰胺、苯甲酰胺、植物油、花生油、豆油、亚麻油、蓖麻油和菜籽油中至少一种；
所述扩链剂选自石蜡、山梨醇、三羟甲基乙烷、甘油、三羟甲基丙烷、三甘醇、新戊二醇和二乙氨基乙醇中至少一种；
所述聚谷氨酸I和聚谷氨酸II的粒径为0.5mm以下；
所述聚谷氨酸I和聚谷氨酸II的分子量均为1万至10万或1万至5万；
所述聚谷氨酸I与聚谷氨酸II的质量比为1：10-30；
所述良溶剂、聚谷氨酸I与醇类物质的质量份数比为(1-10)g：1g：(1-10)ml；
所述扩链剂与所述醇类物质的体积比为1：(0.5-10)；
所述步骤2)混合步骤中，温度为20℃-70℃；时间为1min-10min；
所述步骤2)超声震荡步骤中，功率为0.2-1kW；时间为5-60分钟。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述异氰酸酯类化合物选自异氰酸、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中至少一种；
所述异氰酸酯类化合物与醇类物质的用量比为(1-15)g：1ml；
所述异氰酸酯类化合物与聚谷氨酸II的质量比为1：1-4。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：所述步骤3)成膜步骤中，复合肥颗粒的温度为50-60℃；
喷出包膜时间为每次1分钟；
喷出包膜量为每分钟0.01-2kg包膜材料；
压缩空气压强为5-10Pa；
喷头雾化压强为4-12Pa；
喷雾速度为0.05～1kg/min；
转鼓转数为15-60转/min。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述分批喷涂的顺序为：
所述体系b总量的1/3、所述异氰酸酯类化合物总量的1/3、所述聚谷氨酸II总量的1/2、
所述体系b总量的1/3、所述异氰酸酯类化合物总量的1/3、所述聚谷氨酸II总量的1/2、
所述体系b总量的1/3、所述异氰酸酯类化合物总量的1/3。
7.权利要求1-6中任一所述方法制备得到的控释聚谷氨酸包膜复合肥。
8.根据权利要求7所述的控释聚谷氨酸包膜复合肥，其特征在于：所述控释聚谷氨酸包膜复合肥中，包膜层占控释聚谷氨酸包膜复合肥总质量的0.5％-5％；
包膜层的厚度为0.1mm以下。
9.权利要求7或8所述控释聚谷氨酸包膜复合肥在制备聚谷氨酸肥料中的应用；
权利要求7所述控释聚谷氨酸包膜复合肥在农作物或蔬菜施肥中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述农作物或蔬菜均为单子叶植物、玉米、小麦、水稻、双子叶植物、棉花、番茄、黄瓜或茄子；
所述施肥步骤中，施氮量为250-400kg/hm2；施肥部位为根部；施肥方式为一次性底施。
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