CN108546200A - 一种黄芩专用缓控释复合肥及其制备方法 - Google Patents

一种黄芩专用缓控释复合肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种黄芩专用缓控释复合肥及其制备方法，有效成分由包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰组成，其中包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比范围为0.5~5：5~25：1~10：0.05~0.5：0.5~6。本发明公开了一种专门用于黄芩的缓控释复合肥料，包括包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰，其中包衣尿素由硫衣尿素、氢醌和双氰胺组成，其中氢醌为脲酶抑制剂，双氰胺为硝化抑制剂，本发明使氮肥缓控释、有效延长肥效、减少施肥次数、提高劳动生产率，从而提高黄芩的产量和品质，增加药用植物种植的价值和经济效益。

Description

一种黄芩专用缓控释复合肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合肥料，尤其涉及一种黄芩专用缓控释复合肥及其制备方法。
背景技术
黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)系唇形科(Labiatae)植物黄芩的干燥根，为常用正品大宗中药材，分布于我国西北、东北、华北及河南、山东、四川等地，黄芩亦是陕南山区商洛市有名的“秦岭五大商药”之一，陕西省科技厅在该市商州区建有万亩黄芩规范化种植示范基地。黄酮类化合物包括已分离鉴定得到的黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素、千纸层素等是黄芩的主要化学成分，其中黄芩苷为《药典》规定的黄芩的指标成分，黄芩中还含有二氢黄酮、査耳酮、萜类、生物碱、葡萄糖、蔗糖、甾醇、挥发性成分等多种化合物。黄芩除具有清热、燥湿、解毒、止血、安胎等传统功效外，还具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等功能，随着黄芩应用价值及范围的扩大，野生资源已不能满足日益增长的市场需求，人工种植已成必然趋势。
实施配方施肥是现代精准农业的重要标志，依据配方研发针对性强、肥效良好的专用肥深受用户欢迎并得到快速发展，已广泛应用于各种经济作物、粮油作物、林木及庭园草地等。目前为提高药用植物产量和品质，促进农民节支增效，从事中药材专用肥研究者越来越多，且凸现出良好的发展前景。但是黄芩的种植过程中忽视各种养分的供给，有机肥与无机肥失衡，施肥不合理以及施肥不当导致肥料利用率低，导致黄芩作物营养失调，品质下降，药用价值降低；同时耕地土壤性状恶化，严重的环境污染，黄芩的生产潜力和土壤等自然资源效率得不到发挥，限制了黄芩的产量和品质；另外由于黄芩为多年生草本植物，两年生以上的商品根产量及有效成分含量明显提高，由于种植周期较长的实际，一般的肥料需要多次施肥，降低了劳动生产率，因此研发一种适合黄芩生长的缓控释复合肥很有必要，并且对于黄芩的专用复合肥还没有任何企业或者个人公开。
发明内容
为了解决人工种植黄芩产量低，药用价值低，需要多次施肥的问题，本发明公开了一种黄芩专用缓控释复合肥及其制备方法，发明目的是用于补充黄芩生长所需的营养元素以及微量元素，增加土壤肥力，使氮肥缓控释、有效延长肥效、减少施肥次数、提高劳动生产率，从而提高黄芩的产量和品质，增加药用植物种植的价值和经济效益。
本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种黄芩专用缓控释复合肥，有效成分由包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰组成，其中包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比范围为0.5～5：5～25：1～10：0.05～0.5：0.5～6。
优选的，有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比范围为0.8～2：10～15：2～6：0.08～0.2：1～1.5。
优选的，有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为1：12：4：0.1：1.2。
优选的，所述包衣尿素由硫衣尿素、氢醌和双氰胺组成，其中氢醌和双氰胺的混合物涂覆于硫衣尿素表面，所述氢醌的含量为硫衣尿素的1％，所述双氰胺的含量为硫衣尿素的10％。
优选的，所述氢醌和双氰胺的混合物中包含有羧甲基纤维素钠，其中羧甲基纤维素钠的含量为4％。
一种如上所述黄芩专用缓控释复合肥的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备包衣尿素，将氢醌、双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
步骤二：将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比范围为0.5～5：5～25：1～10：0.05～0.5：0.5～6进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明公开了一种专门用于黄芩的缓控释复合肥料，包括包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰，其中包衣尿素由硫衣尿素、氢醌和双氰胺组成，其中氢醌为脲酶抑制剂，双氰胺为硝化抑制剂，本发明使氮肥缓控释、有效延长肥效、减少施肥次数、提高劳动生产率，从而提高黄芩的产量和品质，增加药用植物种植的价值和经济效益；
(2)本发明复合肥专门用于黄芩，施肥对象高度精准，配伍科学，根据黄芩的生长需求，配伍出最合适其生长的肥料配比，复合肥品质好、肥效长、养分利用率高、安全环保，施肥效果优异；
(3)本发明复合肥营养全面，养分含量高，提高了黄芩产量、保障品质，平衡养分、协调供给，降低成本、提高效益，减少污染、保护了生态，实现了养分资源节约、环境友好和中药材质量提高。
附图说明
图1为各处理尿素氮素养分累积释放量示意图。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施方式作进一步详细说明。
本发明试验区位于陕西省商洛市商州区黄芩种植基地，商州区地处陕东南秦岭腹地，界于东经109°30′-111°16′、北纬33°16′-34°12′之间，属于南暖温带到北亚热带边缘地带的山地季风性气候区域，商州区为土石山区农业土壤类型复杂，试验地选择在河谷川塬地貌阶地上的壤质潮土区域，土地平整、土壤性状基本一致，农业生产条件良好，试验前在田间均匀布点用对角线法采集0～40cm土壤混合样品，室内处理、检测并依据土壤肥力分级参考指标予以评价。
施肥对药用植物有明显的影响已被有关试验所证实，为确定合理的施肥水平以保证种植黄芩的产量稳定、质量可控，在田间采用氮磷钾三因素二次饱和D-最优设计(即310方案)，设置10个处理、3次重复、30个面积4m×6m＝24m2小区，随机安排田间试验，并在黄芩生长的2年内施肥三次，三次的施用量相同。
实施例1
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为0.5：5：1：0.05：0.5，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为70g，换算得到氢醌的重量为0.7g，双氰胺的重量为7g。
制备包衣尿素，将0.7g氢醌、7g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为0.5：5：1：0.05：0.5进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例2
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为5：25：10：0.5：6，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为100g，换算得到氢醌的重量为1g，双氰胺的重量为10g。
制备包衣尿素，将1g氢醌、10g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为5：25：10：0.5：6进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例3
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为0.8：10：2：0.08：1，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为58g，换算得到氢醌的重量为0.58g，双氰胺的重量为5.8g。
制备包衣尿素，将0.58g氢醌、5.8g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为0.8：10：2：0.08：1进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例4
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为2：15：6：0.2：1.5，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为80g，换算得到氢醌的重量为0.8g，双氰胺的重量为8g。
制备包衣尿素，将0.8g氢醌、8g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为2：15：6：0.2：1.5进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例5
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为1：11：3：0.15：0.8，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为63g，换算得到氢醌的重量为0.63g，双氰胺的重量为6.3g。
制备包衣尿素，将0.63g氢醌、6.3g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为1：11：3：0.15：0.8进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例6
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为3：8：5：0.3：1.2，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为171g，换算得到氢醌的重量为1.71g，双氰胺的重量为17.1g。
制备包衣尿素，将1.71g氢醌、17.1g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为3：8：5：0.3：1.2进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例7
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为1：12：4：0.1：1.2，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为55g，换算得到氢醌的重量为0.55g，双氰胺的重量为5.5g。
制备包衣尿素，将0.55g氢醌、5.5g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为1：12：4：0.1：1.2进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例8
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为2：13：5：0.15：1.1，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为94g，换算得到氢醌的重量为0.94g，双氰胺的重量为9.4g。
制备包衣尿素，将0.94g氢醌、9.4g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为2：13：5：0.15：1.1进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例9
本申请有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为1.2：11：4：0.11：1，总重量为1kg，其中包衣尿素的重量为69g，换算得到氢醌的重量为0.69g，双氰胺的重量为6.9g。
制备包衣尿素，将0.69g氢醌、6.9g双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比为1.2：11：4：0.11：1进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
实施例10
同时设置对照试验，选用目前市场上能买到的普通氮磷钾肥。
以两年生黄芩根为试验产量计算对象，每小区采收4m2，完整挖出根部、洗净、去其皮及须根，烘箱80℃烘干测定干质量并换算至公顷产量。黄芩化学成分复杂，鉴于《药典》规定黄芩苷作为黄芩指标成分且不得低于9％的要求，试验对收获的干黄芩根经粉碎、过筛处理，以超声循环提取紫外分光光度法测定其黄芩苷的含量作为评价黄芩质量是否达标的依据。
在试验处理黄芩质量达标的前提下，以试验黄芩产量并参照市场售价计算产量效益，扣除肥料投入测算施肥处理的经济效益，计算增收量和增收率，见表1。
增收量(元/hm2)＝(试验产量-对照试验的产量)×单价
表1实施例1～10不同配比试验产量及经济效益测算
从表1可以看出本发明复合肥能显著增加黄芩的产量，产量效益依据田间试验产量和当地市场药材收购价计算(商洛黄芩市场价20.00元/kg干重)，对照试验的产量为4001.778kg/hm2，本申请施肥后的产量均大于5000kg/hm2，最高可达6255.556kg/hm2，总收益均大于100000元/hm2，最高可达125111.1元/hm2，同时增收率均大于20％，最高可达36％，因此本发明黄芩专用复合肥可有效用于黄芩，促进黄芩增产增收，提高药用植物种植的价值和经济效益。
本申请缓控释包衣尿素氮素养分累积释放量试验：
准确称取各处理2.5000g肥料和100g试验地风干土装入小塑料袋中，混合均匀后再加入一定量蒸馏水，使其含水量达30％(相当于田间持水量的100％)，然后封口，靠近土壤上方1cm处扎1横排通气小孔(共6个)以创造好气环境，置于25℃的生化恒温培养箱中。供试氮源为尿素(含N46％)，培养期间，每天采用称重法补水1次，使土壤含水量保持在田间持水量的60％～65％，在土壤中分别加入相同量的尿素(U)、尿素(U)+氢醌(HQ)、尿素(U)+双氰胺(DCD)、硫衣尿素(SCU)、硫衣尿素(SCU)+氢醌(HQ)+双氰胺(DCD)，同时作不加尿素的对照试验，分别在第7、14、21、28、35、42d采4个重复样进行土壤氮素的测定，各处理氮素养分累积释放量见图1。
由图1可见，在恒温培养期间，各处理氮素养分累积释放曲线均呈增加趋势，其中氮素累积释放量增幅最大的是尿素的处理，从第1d的250.87mg/kg增加到第42d的1046.98mg/kg；氮素累积释放量增幅最小的为硫衣尿素(SCU)+氢醌(HQ)+双氰胺(DCD)，总培养时间内较尿素(U)、尿素(U)+氢醌(HQ)、尿素(U)+双氰胺(DCD)、硫衣尿素(SCU)处理氮素累积释放量分别降低58.4％、33.3％、12.96％、11.05％，表明硫衣尿素(SCU)+氢醌(HQ)+双氰胺(DCD)处理下氮素缓控释能力较其他处理好。
脲酶抑制剂氢醌(HQ)可以延缓尿素的水解，使尿素能够扩散移动到较深的土层中，从而减少表层土壤中铵态及氨态氮总浓度，以减少氨挥发损失。硝化抑制剂双氰胺(DCD)是用于提高氮肥利用率的硝化抑制剂，能够有效抑制尿素水解产物的氧化，使其以交换态NH4 +的形式在土壤中长时间持留。硫衣尿素(SCU)是以硫磺为主要包裹材料对颗粒尿素进行包裹，实现对氮的缓慢释放的缓控释肥料，属于无机包膜类缓释肥料。
尿素中辅之以脲酶抑制剂或硝化抑制剂，可减缓土壤中尿素NH2-N的水解以及NH4 +-N至NO3 --N的氧化，减少了HN3挥发造成的损失。脲酶抑制剂和硝化抑制剂的作用机理有所不同，脲酶抑制剂可以延缓土壤中尿素的水解减少HN3的挥发损失从而间接地延缓NH4 +氧化为NO3 -，而硝化抑制剂则是直接抑制HN4 +氧化为NO3 -并且减少NO3 -淋溶以及N2和N2O等温室气体排放，因此在单独使用的过程中效果并不是一直显著。当同时在尿素中添加脲酶抑制剂氢醌(HQ)和硝化抑制剂双氰胺(DCD)时，能够有效地抑制土壤脲酶活性以延缓尿素水解，显著抑制土壤中NH4 +-N的氧化作用，将较长时间保持较高NH4 +-N的含量并能降低NO3 --N淋溶及反硝化损失的可能性。硫衣尿素(SCU)由于有包膜材料硫磺的保护，从而表现出对氮素控释的长效性。基于上述，本研究中硫衣尿素(SCU)+氢醌(HQ)+双氰胺(DCD)处理的缓控释氮素的效果较硫衣尿素(SCU)、尿素(U)+氢醌(HQ)、尿素(U)+双氰胺(DCD)更为显著。
本申请中氢醌、双氰胺用4％羧甲基纤维素钠(粘结剂)涂覆于硫衣尿素表面，机械滚动造粒，干燥筛选备用，其中氢醌添加量为硫衣尿素用量的1％，双氰胺添加量为硫衣尿素用量的10％。
本申请复合肥在黄芩生长的两年内只需要施肥三次，三次的施用量相同，而一般肥料需要施肥至少6次以上，因此本申请复合肥减少了施肥次数、提高了劳动生产率。
本发明公开了一种专门用于黄芩的缓控释复合肥料，包括包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰，其中包衣尿素由硫衣尿素、氢醌和双氰胺组成，其中氢醌为脲酶抑制剂，双氰胺为硝化抑制剂，本发明使氮肥缓控释、有效延长肥效、减少施肥次数、提高劳动生产率，从而提高黄芩的产量和品质，增加药用植物种植的价值和经济效益。
本发明复合肥专门用于黄芩，施肥对象高度精准，配伍科学，根据黄芩的生长需求，配伍出最合适其生长的肥料配比，复合肥品质好、肥效长、养分利用率高、安全环保，施肥效果优异。
本发明复合肥营养全面，养分含量高，提高了黄芩产量、保障品质，平衡养分、协调供给，降低成本、提高效益，减少污染、保护了生态，实现养分资源节约、环境友好和中药材质量提高三者的统一。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.一种黄芩专用缓控释复合肥，其特征在于：有效成分由包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰组成，其中包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比范围为0.5~5：5~25：1~10：0.05~0.5：0.5~6。
2.根据权利要求1所述的一种黄芩专用缓控释复合肥，其特征在于：有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比范围为0.8~2：10~15：2~6：0.08~0.2：1~1.5。
3.根据权利要求2所述的一种黄芩专用缓控释复合肥，其特征在于：有效成分包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰的重量比为1：12：4：0.1：1.2。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种黄芩专用缓控释复合肥，其特征在于：所述包衣尿素由硫衣尿素、氢醌和双氰胺组成，其中氢醌和双氰胺的混合物涂覆于硫衣尿素表面，所述氢醌的含量为硫衣尿素的1%，所述双氰胺的含量为硫衣尿素的10%。
5.根据权利要求4所述的一种黄芩专用缓控释复合肥，其特征在于：所述氢醌和双氰胺的混合物中包含有羧甲基纤维素钠，其中羧甲基纤维素钠的含量为4%。
6.一种如权利要求5所述黄芩专用缓控释复合肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：制备包衣尿素，将氢醌、双氰胺和羧甲基纤维素钠混合，然后将混合物涂覆于硫衣尿素表面，利用机械滚动造粒，干燥筛选备用；
步骤二：将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰按照重量比范围为0.5~5：5~25：1~10：0.05~0.5：0.5~6进行配料，接着将包衣尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硼酸和硫酸锰均匀混合制成颗粒剂。
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