CN109336698A - 肥效保释剂及制备方法与应用及应用该肥效保释剂的肥料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业肥料的技术领域，具体涉及肥效保释剂，包括如下重量份数的组分：麦饭石粉50‑90份、改性天然矿物质5‑20份、复合氨基酸15‑40份和植物生长调节剂2‑8份，改性天然矿物质为有机蒙脱土和纳基蒙脱土，两者的重量配比为（1‑3）：（0.5‑2.5）；植物生长调节剂为氮素增效剂或/和磷素调节剂；该肥效保释剂可以减少肥料养分在土壤中的渗漏、径流和挥发，提高肥效保持效果；还提供了其制备方法以及应用该肥效保释剂的肥料，从而可以使肥料为植物生长提供必需的营养成分，并且使肥料具有保持水分和养分流失的作用。

Description

肥效保释剂及制备方法与应用及应用该肥效保释剂的肥料

技术领域

本发明涉及农业肥料的技术领域，具体涉及肥效保释剂及制备方法与应用及应用该肥效保释剂的肥料。

背景技术

肥料是农业生产最重要的生产资料之一，是农业持续发展的物资基础。自从1840年德国化学家Liebig J V提出植物矿质营养理论以来，肥料已成为推动世界农业发展的强大力量。然而，经过一百多年的发展，肥料养分的释放速度一直无法人为控制，释放速度太快，作物来不及吸收就流失了。在肥料施入土壤后，既有挥发、渗漏、径流等物理途径流失，又有养分分子，离子形态的转化(酰胺态氮向铵态氮、硝态氮转化；水溶磷被金属离子结合成难溶磷)等化学途径流失浪费，在这个过程中也存在相当程度的养分损失。因此导致我国肥料利用率低，国外氮肥利用率50％～55％、国内仅30％～35％，国内磷肥利用率仅为15％，钾肥利用率为60％，各单质养分均不能被全部吸收利用，导致资源浪费严重。同时因为肥料流失造成了严重的水体污染(水体氮、磷、钾超标导致富营养化)、大气污染，甚至导致蔬菜中硝酸盐严重超标。因此，减缓、控制肥料养分的溶解、释放速度已成为提高肥料利用率、减少因养分流失引起的环境污染最直接、最有效的途径之一。

缓/控释肥能根据作物的需肥规律供给养分，释放出来的养分能较快的被作物吸收利用，养分损失大大降低，肥料利用率显著提高，从而可以达到节本增收、节约资源、减少环境污染的目的。但是缓/控释肥的技术原理为主动释放，容易在作物不需要的时候释放而造成浪费；并且释放速度缓慢，在作物生长较快的阶段难以满足作物的生长需求；多数缓/控释肥使用甲苯、二甲苯、石油醚等石油类溶剂溶解包衣材料，毒性较高，对生产与应用人员健康有害，且使用三氯乙烯、四氯乙烯、四氯甲烷等作溶剂，会破坏臭氧层，造成大气污染。

为了克服缓/控释肥的上述缺陷，肥料控失剂应运而生。肥料控失剂的技术原理为被动释放，可以根据作物的生长需要随需随取；并且可以控制养分迁移问题，减少养分流失；更重要的是肥料控失剂节能环保，无污染，所使用的组分均为对人、作物和环境无污染且无公害的物质；并且还可以对土壤进行改良。

中国专利CN102992907A和CN102992908A分别公开了了一种氮肥增效控失剂及其制备方法和一种肥料增效控失剂及其制备方法，均由氮素稳定剂、生物表面活性剂、生物发酵复合氨基酸、植物生长调节剂、金属离子螯合剂和水组成，两种产品能够减少氮素和磷素的流失，提高肥料利用率，但是其在肥效保持方面的效果依然有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种肥效保释剂，减少肥料养分在土壤中的渗漏、径流和挥发，提高肥效保持效果。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

一种肥效保释剂，包括如下重量份数的组分：麦饭石粉50-90份、改性天然矿物质5-20份、复合氨基酸15-40份和植物生长调节剂2-8份，所述改性天然矿物质为有机蒙脱土和纳基蒙脱土，两者的重量配比为(1-3)∶(0.5-2.5)；所述植物生长调节剂为氮素增效剂或/和磷素调节剂。

通过采用上述技术方案，麦饭石是具有海绵状多孔性、巨大表面积的固体物质，具有很强的吸附性、溶解性、调节性、生物活性和矿化性等，它能吸附水中游离的金属离子，经水浸泡后的麦饭石，可溶出40多种元素，其中近20种为微量元素，此外，还有微量稀土元素。麦饭石中含15％的Al₂O₃，其作为中性氧化物，在水溶液中遇碱(OH)起反应降低pH值，遇酸(H)起反应提高pH值，从而具有双向调节pH的功能。因此，麦饭石一方面可以提供植物生长所需的元素，另一方面可以利用其超强吸附性能来吸附养分，对养分起到保持的作用，有效的避免养分流失。

天然蒙脱土的层间域存在着大量可交换的亲水性无机阳离子，使蒙脱土表面通常有一层薄薄的水膜，具有强烈的亲水性，因而不能有效地吸附疏水性的有机物。而将天然蒙脱土改性制成有机蒙脱土后，改性剂季铵盐阳离子的N端被交换吸附在带负电荷的蒙脱土层间，而烷基链相互挤在一起形成的有机相，可以提高蒙脱土表面的疏水性，从而达到有效吸附疏水性有机物的目的。其次由于有机阳离子的水合作用明显小于无机阳离子，通常没有水膜存在于改性有机蒙脱土表面，也能提高其吸附有机物的能力。再者改性有机蒙脱土层间域由于大量有机阳离子的存在便形成憎水相，可成为有机物的有机分配相，即有机物在水相和有机相之间发生分配作用。利用改性的有机蒙脱土能有效地阻止养分在土壤中迁移而流失，可以将有机营养物质被吸附在有机蒙脱土的孔洞结构内，起到保肥的效果。蒙脱土经过纳基改性得到的纳基蒙脱土，具有较大的层间距、较好的热稳定性、可调变的酸性，使其具有更好的膨胀性、阳离子交换性，水介质中的分散性、粘性、润滑性、热稳定性及抗压强度，从而增加土壤团粒结构，被吸附固定住的肥料养分与土壤结合，“放大”了肥料分子空间尺度而团聚于土壤耕作层中，即水肥土耦合成胶粘、溶胀团粒群，降低水分子以及溶解在水中的肥料分子的迁移速率和挥发特性，改变了肥料的溶解特性以及主动释放性。将有机蒙脱土与纳基蒙脱土复配，可以使保释剂的保水与保肥效果达到平衡，进一步提高肥效保释剂的肥效保持效果。

氮素增效剂、磷素调节剂则为植物生长必需的大量元素提供增效调节的作用，促进N、P的供给与吸收。

作为优选，所述复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为(1-2)∶(1.5-3)∶(1-3)的粉体混合物。

通过采用上述技术方案，亮氨酸(LEU)是植物生长促进剂，对农作物有着奇特的光合作用和调节作用。甘氨酸(GLY)，增加农作物对磷钾元素的吸收，提高植物抗逆性，对植物的生长特别是光合作用具有独特的促进作用，它可以增加植物叶绿素含量，提高酶的活性，促进二氧化碳的渗透，使光合作用更加旺盛，对提高作物品质，增加Vc和糖的含量都有着重要作用。精氨酸(ARG)具有贮藏氮元素营养的功能，参与植物生长发育、抗逆性等生理化过程。通过将三种氨基酸复配得到复合氨基酸，在为植物生长提供促进的同时，还可以增强作物对营养元素的吸收。

作为优选，所述植物生长调节剂为磷素调节剂，所述磷素调节剂为柠檬酸、腐殖酸、氨基三乙酸、苹果酸中的一种或多种。

作为优选，所述有机蒙脱土和纳基蒙脱土的粒径为100-200目。

通过采用上述技术方案，有机蒙脱土和纳基蒙脱土的粒径过大则不利于本发明肥效保释剂的分散，过小则会影响有机蒙脱土和纳基蒙脱土自身发挥其保水保肥吸附的作用，选用100-200目为最佳。

作为优选，所述麦饭石粉的粒径为100-120目。

通过采用上述技术方案，不影响麦饭石发挥作用的情况下，使其更利于肥效保释剂的分散均匀。

本发明的第二个目的是提供一种上述肥效保释剂的制备方法，具体操作为：将麦饭石粉溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入改性天然矿物质、复合氨基酸和植物生长调节剂，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。

通过采用上述技术方案，先将麦饭石溶解于水中，使其经水浸泡后溶出40多种元素，自身为肥效保释剂提供中量元素与微量元素的来源，然后与其余组分混合并利用其多孔结构来吸附养分，配合有机蒙脱土和纳基蒙脱土，将养分吸附粘着在土壤中，有效的避免养分迁移而流失。

本发明的第三个目的是提供一种可以进一步改善土壤情况且具有保肥作用的肥效保释剂。

本发明的第三个目的通过以下技术方案来实现：

一种肥效保释剂，包括如下重量份数的组分：麦饭石粉50-90份、改性天然矿物质5-20份、复合氨基酸15-40份、植物生长调节剂2-8份和草炭5-15份，所述改性天然矿物质为有机蒙脱土和纳基蒙脱土，两者的重量配比为(1-3)∶(0.5-2.5)；所述植物生长调节剂为氮素增效剂或/和磷素调节剂。

通过采用上述技术方案，草炭又称泥炭，含丰富的氮、钾、磷、钙、锰等多样元素，是纯天然的有机物质，它是一种无菌、无毒、无公害、无污染、无残留的绿色物质，可作多方用途。对无论是种花、种草或种植其他农作物的土壤，如有板结、硬化等现像，只要加入适量“草炭”便可恢复并提高土壤的持水、通气和保肥的能力，又能增加营养成分。添加草炭，进一步的提高了肥效保释剂的保肥效果，并且增加了营养成分，改善了土壤。

本发明的第四个目的是提供一种第三个发明目的的肥效保释剂的制备方法，具体操作为：将麦饭石粉溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入改性天然矿物质、复合氨基酸、植物生长调节剂和草炭，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。

本发明的第五个目的是将第一个发明目的和第三个发明目的肥效保释剂应用在制备肥料中，从而发挥肥效保释剂的作用。

本发明的第六个目的是提供一种保护第一个发明目的和第三个发明目的的肥效保释剂的肥料，从而可以使肥料为植物生长提供必需的营养成分，并且使肥料具有保持水分和养分流失的作用。

本发明的肥效保释剂作用于作物的原理为：以玉米作物为例，作物生长初期，由于保释剂养分的被动释放特性与作物根系对养分的主动吸收性，使用保释剂初期略显于麦苗稳长不疯长，根系发达，早期初显于根系发达。作物在拔节期达到营养生长高峰期和需水需肥高峰期，作物主动吸收保释剂中吸附的养分，养分水分随需随取，作物茎壮叶绿。抽穗期是作物的生殖生长关键期，水肥的供给情况决定最终产量，保释剂通过其多孔结构控制养分不流失，养分供给充足，保证了作物丰产，减少追肥的同时，还能在一定程度上保水抗旱。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

(1)以麦饭石粉及改性天然矿物质为主题材料，与其他作物营养因子精制而成，无毒无害、改良土壤；

(2)麦饭石粉以及改性天然矿物质材料较普通材料拥有较大的比表面积、较强的吸附性能，遇水后自组织成微纳尺度的“互穿网络”结构，通过氢键及范德华力作用吸附固定住肥料有效养分，减少肥料养分在土壤中的渗漏、径流和挥发，达到控制化肥养分损失的目的；N、P利用率较普通肥料提高20％；

(3)锁住养分，持续供给，一季不缺肥；

(4)麦饭石粉以及改性天然矿物质遇水膨胀，疏松土壤，复合氨基酸、植物生长调节剂和草炭提供土壤微生物营养，增加土壤微生物活性。

具体实施方式

本发明中的各组分均为市售产品，未经过二次加工处理。其中，有机蒙脱土和纳基蒙脱土均选自丰虹牌。氮素增效剂为市售产品，且纯度≥98％。

实施例1

一种肥效保释剂，通过如下制备方法制备得到：将粒径为120目的麦饭石粉500g溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入粒径为200目的有机蒙脱土33.3g、粒径为200目的纳基蒙脱土16.7g、复合氨基酸150g和氮素增效剂20g，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。其中，复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为1∶1.5∶1的粉体混合物。

实施例2

一种肥效保释剂，通过如下制备方法制备得到：将粒径为100目的麦饭石粉600g溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入粒径为100目的有机蒙脱土28.6g、粒径为100目的纳基蒙脱土71.4g、复合氨基酸200g、柠檬酸20g和氮素增效剂20g，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。其中，复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为1∶3∶3的粉体混合物。

实施例3

一种肥效保释剂，通过如下制备方法制备得到：将粒径为120目的麦饭石粉700g溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入粒径为200目的有机蒙脱土128.6g、粒径为200目的纳基蒙脱土21.4g、复合氨基酸250g和腐殖酸50g，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。其中，复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为2∶1.5∶1的粉体混合物。

实施例4

一种肥效保释剂，通过如下制备方法制备得到：将粒径为120目的麦饭石粉800g溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入粒径为200目的有机蒙脱土109.1g、粒径为200目的纳基蒙脱土90.9g、复合氨基酸300g、氨基三乙酸20g和柠檬酸40g，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。其中，复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为2∶3∶3的粉体混合物。

实施例5

一种肥效保释剂，通过如下制备方法制备得到：将粒径为120目的麦饭石粉900g溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入粒径为200目的有机蒙脱土80g、粒径为200目的纳基蒙脱土80g、复合氨基酸400g、苹果酸20g、腐殖酸40g和柠檬酸20g，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。其中，复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为2∶1.5∶3的粉体混合物。

实施例6-10

实施例6-10的肥效保释剂分别是在实施例1-5的基础上，在加入改性天然矿物质、复合氨基酸、植物生长调节剂的同时，实施例6加入50g草炭、实施例7加入70g草炭、实施例8加入90g草炭、实施例9加入120g草炭、实施例10加入150g草炭，混合得到的肥效保释剂。

对比例1

对比例1中的肥效保释剂与实施例3的区别在于，无纳基蒙脱土，其余与实施例3相同。

对比例2

对比例2中的肥效保释剂与实施例3的区别在于，无有机蒙脱土，其余与实施例3相同。

对比例3

对比例3中的肥效保释剂与实施例3的区别在于，无纳基蒙脱土，也无有机蒙脱土，其余与实施例3相同。

对比例4

对比例4中的肥效保释剂与实施例3的区别在于，无麦饭石粉，其余与实施例3相同。

对比例5

对比例5中的肥效保释剂与实施例3的区别在于，直接将麦饭石粉与其他组分混合后，加入与麦饭石粉等质量的水搅拌均匀，各组分含量和实施例3相同。

对照组1

授权公告号为CN 102992908B的肥料增效控失剂。

对照组2

授权公告号为CN 102992907B的肥料增效控失剂。

应用例

将实施例1-10、对比例1-5的肥效保释剂和对照组的肥料增效控失剂，分别按2％的重量比添加到尿素中得到对应的增效肥料。

性能测试

将应用例中的各增效肥料应用于大田玉米中，试验在河北藁城区进行，分别选取18个测试点，试验地地势均为平坦，肥力均匀、中等，能灌能排。选取的18块试验地除肥料处理不同外，均进行除草、防病等安全相同田间管理措施。空白组不施加任何肥料。在相同的时间施肥，施肥前测定土壤中氮元素、磷元素、钾元素的含量。施肥两周与四周后分别再次检验土壤中氮元素、磷元素、钾元素的含量。施用本发明的肥效保释剂，作物平均亩增产幅度最高可达10％。玉米作物的根系发达，茎秆粗壮，叶片鲜绿，保水抗旱，还可以使土壤潮湿、疏松、籽粒饱满且玉米不秃尖。具体检测结果见表1、表2和表3所示。

表1 试验前土壤中各成分含量

表2 施肥后两周土壤中各成分含量

表3 施肥后四周土壤中各成分含量

由表1和表2可知，本发明的肥效保释剂与空白组相比，具有肥效保持与保水效果，并且相比于对照组1和对照组2的增效剂的肥效保持以及保水的效果更佳。表明本发明的保释剂存储肥料养分同时，锁定水肥，降低水分的蒸腾和挥发，保水抗旱，小旱不浇水，大旱少浇水。由实施例6-10对比于实施例1-5可知，本发明中添加草炭后，土壤中的养分含量增加，对土壤有改善作用，并为作物生长提供了营养。由实施例1-10与对比例1-4中的肥效保释剂应用到肥料中的肥效测试可知，本发明中的有机蒙脱土与纳基蒙脱土之间具有协同增效作用，缺失两者中的任一个组分，均使保释剂的肥效保持效果下降。若两者均不存在，则肥效保持效果下降严重。由对比例5的测试结果可知，若各组分混合前，不预先用水将麦饭石粉溶解，则会影响配制的增效肥料的养分与水分保持效果降低，且养分含量也降低，验证了先将麦饭石溶解于水中，其经水浸泡后溶出多种元素，自身为肥效保释剂提供中量元素与微量元素的来源，然后与其余组分混合并利用其多孔结构来吸附养分，配合有机蒙脱土和纳基蒙脱土，将养分吸附粘着在土壤中，有效的避免养分迁移而流失。由表1、表2和表3可知，本发明中的肥效保释剂的耐持久性优于对照组1和对照组2，肥效保持效果更佳。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种肥效保释剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：麦饭石粉50-90份、改性天然矿物质5-20份、复合氨基酸15-40份和植物生长调节剂2-8份，所述改性天然矿物质为有机蒙脱土和纳基蒙脱土，两者的重量配比为（1-3）：（0.5-2.5）；所述植物生长调节剂为氮素增效剂或/和磷素调节剂。

2.根据权利要求1所述的肥效保释剂，其特征在于：所述复合氨基酸为亮氨酸、甘氨酸、精氨酸的摩尔比为（1-2）:（1.5-3）:（1-3）的粉体混合物。

3.根据权利要求1所述的肥效保释剂，其特征在于：所述植物生长调节剂为磷素调节剂，所述磷素调节剂为柠檬酸、腐殖酸、氨基三乙酸、苹果酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的肥效保释剂，其特征在于：所述有机蒙脱土和纳基蒙脱土的粒径为100-200目。

5.根据权利要求1所述的肥效保释剂，其特征在于：所述麦饭石粉的粒径为100-120目。

6.一种权利要求1-5任一项所述的肥效保释剂的制备方法，其特征在于，具体操作为：将麦饭石粉溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入改性天然矿物质、复合氨基酸和植物生长调节剂，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。

7.根据权利要求1所述的肥效保释剂，其特征在于：还包括草炭5-15份。

8.一种权利要求7所述的肥效保释剂的制备方法，其特征在于，具体操作为：将麦饭石粉溶解于等质量的水中，搅拌均匀，加入改性天然矿物质、复合氨基酸、植物生长调节剂和草炭，搅拌混合均匀即得肥效保释剂。

9.一种权利要求1或7所述的肥效保释剂在制备肥料中的应用。

10.一种肥料，其特征在于：包含权利要求1或7所述的肥效保释剂。