CN1096778A - 一种缓释超多元肥体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓释超多元肥体。其特征是根 据不同作物各生长阶段所需养分进行分级调整，对释 放养分的速度进行分级控制释放，使养分连续性、高 效性、长期性供给作物生长需要。本发明可提高作物 产量而达到促进作物速生丰产减小土壤危害的目的， 价格便宜，是一种代表今后肥料发展的必然趋势的理 想肥料。

Description

本发明涉及一种肥料，特别是涉及一种缓释超多元肥体。

世界各国关于包膜缓释肥的专利报道较多，传统包膜缓释肥主要技术特征是将易溶于水的化肥外表以疏水性物质包覆而形成微孔状薄膜，减少与土壤中水份接触机会而使肥份缓慢溶出，以增长肥效有效期。美国专利4，081，264所述的包膜缓释肥是将易溶于水的尿素等肥料先用熔融硫包膜，再用含己烷、石油醚的沥清包涂，最后用石灰石包覆。其它关于包膜缓释肥的专利所述的缓释控制方式与此法类似。这种传统的缓效控制方式，只立足于增长肥效释放的有效期，而对缓效肥所释放养份速度和养份组成能否满足作物不同生长阶段对养份的需要则未加重视，对土壤的危害未采取技术弥补措施，产品价格远远高出非缓释肥30%。

本发明的目的是提供一种释放的养份与作物不同生长阶段对养份需求规律一致以提高肥效利用率和作物产量、减轻肥料对土壤的危害以提高农产品质量、价格便宜的缓释超多元肥体。

本发明的技术方案是包括养份体系的调配过程、控制释放体系的调配过程以及养份体系与控制释放体系的搭配过程。

养份体系的调配过程是：在对作物生长特征和需养份规律基本了解的情况下，征对作物的各生长阶段各自需养份量和养份组成对应调配，使之营养平衡，每个重要生长阶段设置一个相应的养份源（以下称养份级），作物整个生长期所需多种营养元素的大致比例满足：N20份、P2份、K15份、Ca8份、Mg2份、S1份。养份级设置过程中包括氮源如碳铵、硝铵、硫酸铵、尿素、硝酸钾、氯化铵、磷铵、氢氧化铵及其复混物;磷源如普钙、重钙、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸钾、钙镁磷肥、磷石膏及其复混物;钾源如硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸钾、碳酸钾等钾肥及其复混物;微生物源如腐植土、植物有机绿肥、人畜粪便及生活垃圾、酿酒酿醋残渣、农产品残渣、褐煤;相应的中量元素和微量元素;尿酶和反硝化酶抑制剂;必要的高效低毒广谱杀虫剂、除草剂、植物生长激素和生物刺激剂等。理论上，养份级按照作物生长规律设置越多越接近作物实际需要;但养份级设置越多，相应的控制级越多导致成本上升。养份级按作物重要生长阶段数设置，一般设置点选择2-5个。

控制释放体系的调配过程：肥体在作物各重要生长阶段养分释放速度的调节通过在各重要生长阶段分设控制点（以下称控制级）来实现。控制级主要由功能高分子、开孔剂和调理剂组成。功能高分子选择带亲水基团的高分子，如聚乙烯醇PVA、聚醋酸乙烯PVAC、脲醛UF、聚丙烯酸PAA及其盐、聚乳酸、淀粉改性脲醛、聚氨酯、醇酸树酯等，主要作用是成膜;开孔剂选择易溶于水的物质，如尿素、氯化钾、磷酸一铵、磷酸二铵硫酸钾、硝酸钾、氯化铵、硫酸一铵和二铵、硝铵、磷酸一钾、二钾、三钾、磷酸一钠、二钠、三钠、硝酸钠等，主要作用是调节释放量;调理剂选择粉末状物质，如滑石粉、褐煤粉、石膏、石灰石、粘土、高岭土、硅藻土、沸石粉、钙镁磷肥、普钙、重钙、腐植土、泥炭土、炉渣炉灰等，主要作用是协助成膜。根据作物各重要生长阶段所需养份释放速度调配控制级组份，即可达到对肥体养份释放速度分阶段控制的目的。对于生长期短的作物（如疏菜类）可只在最初释放阶段设置1个控制级。因此，控制级设置点根据作物不同可选择1-5个。

养份体系与控制释放体系的搭配：按作物生长过程相反顺序将至少包括氮源、磷源、钾源、药源的养份级和对应的至少包括带亲水基团的功能高分子、开孔剂和调理剂的肥份释放控制级由内到外交替滚覆成粒而达到养份级和肥份释放控制级有序、多级配置于同一肥体。

本发明采取分养份级和对应控制级对生长较长的作物各重要生长阶段高效性、连续性、长期性供应养份，提高了肥效利用率及作物产量，且采用功能高分子代替传统包膜材料，使缓释肥价格大为下降，功能高分子可逐渐溶于水而不会在土壤积累为垃圾，减轻了肥料对土壤的危害并具有蓄水保养份能力而有利提高农产品质量。

下面以水稻专用功能高分子分级缓释超多元肥体为例进一步阐明本发明。

制备例一：

①养份体系

                                    碳铵    85克

                                    硫铵    420克

                                    磷酸一铵    128克

                                    氯化钾    155克

                                    钙美磷肥    125克

苗期和分蘖期            硅酸钙    22克

养分级                        硫粉    10克

(数量/千克) FeSO₄10克

ZnSO₄20克

MnSO₄10克

NaNO₃0.2克

                                    来福灵    0.05毫升

                                    新得力    0.03克

                                    α-萘乙酸    0.02克

                                    碳铵    100克

                                    硫铵    440克

                                    磷酸一铵    187克

                                    氯化钾    190克

拔节期和早穗期        钙美磷肥    20克

养分级                        腐植土    20克

(数量/千克)                硅酸钙    20克

                                    硫粉    5克

FeSO₄5克

ZnSO₄10克

MnSO₄5克

NaNO₃0.2克

                                    来福灵    0.05毫升

                                        新得力    0.03克

                                        偏矾酸铵    0.01克

                                        碳铵    120克

                                        硫铵    235克

                                        磷酸一铵    305克

灌浆期和成熟期            氯化钾    210克

养分级                            硅酸钙    20克

(数量/千克)                腐植土    100克

FeSO₄2克

ZnSO₄5克

MnSO₄2克

NaNO₃0.2克

                                        硼砂    2克

②控制体系                    水溶型酚醛树脂    10克

                                        脲醛(Mn=2000-4000)    30克

苗期和分蘖期                水    30毫升

肥份释放                        80目尿素    30克

控制级                            滑石粉    80克

(数量/千克肥料)        氧化钙    10克

                                        水溶型酚醛树脂    10克

                                        脲醛(Mn=2000-4000)    30克

拔节期和早穗期            水    30毫升

肥份释放                        80目尿素    36克

控制级                            滑石粉    80克

(数量/千克肥料)            氧化钙    10克

                                        水溶型酚醛树脂    10克

                                        脲醛(Mn=2000-4000)    30克

灌浆期和成熟期            水    30毫升

肥份释放                        80目尿素    41克

控制级                            滑石粉    80克

(数量/千克)                氧化钙    10克

                                        绿熟料    20克

③养份体系和控制释放体系的搭配：

将420克灌浆期和成熟期养份级在喷0.2-1%水的条件下，于转鼓造粒机内滚制成小圆粒。在保持PH值等于1的条件下往小圆粒上交替加入灌浆期和成熟期养份释放控制级的复合功能高分子水溶液和尿素，用氧化钙碱化、滑石粉调理，直到小圆粒表面有晶莹水泽。接着在小圆粒外表按与上述相似操作将870克拔节期和孕穗期养份级以及相应的肥份释放控制级逐一滚覆后，再将420克苗期和***蘖期养份级以及肥份释放控制级逐一滚覆而制成直径约3.5mm-4.5mm的绿色小圆粒。

制备例二：过程重复制离例一，用碳铵、得到性能和效果等同于制备例一的肥体。

制备例三：过程重复制备例一，用普钙、重钙、磷石膏、钙镁磷肥、磷酸钾、磷酸二铵代替磷酸一铵，得到性能和效果等同于制备例一的肥体。

制备例四：过程重复制备例一，用硝酸钾、磷酸钾、硫酸钾以及其它无氯钾盐代替氯化钾，得的性能和效果近似于制备例一的肥体。

制备例五：过程重复制备例一，用植物有机绿肥、人蓄粪便及生活垃圾、农产品残渣、酿造业残渣、氨化褐煤、泥炭土代替腐植土，得到性能和效果近似于制备例一的肥体。

制备例六：过程重复制备例一，用聚乳酸、淀粉改性脲醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸及其盐、醇酸树脂、脲醛、酚醛等代替复合功能高分子，得到性能和效果近似于制备例一的肥体。

制备例七：过程重复制备例一，用甲醛、乙醛、丙醛，代替水作功能高分子稀释剂，得到性能和效果近似于制备例一的肥体。

制备例八：用氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化铵、硫酸一铵和二铵、磷酸一铵和二铵、硝铵、磷酸一钾、二钾和三钾、磷酸一钠、二钠、和三钠、硝酸钠、碳铵代替尿素作开孔剂，得到性能和效果近似于制备例一的肥体。

制备例九：用熟石膏、生石膏、粘土、高岭土、硅藻土、沸石粉、钙镁磷肥、普钙、重钙、腐植土、泥炭末、褐煤灰、炉渣炉灰、石灰等代替滑石粉，得到性能和效果近似于制备例一的肥体。

使用水稻专用功能高分子分级缓释超多元肥体，试验了本发明对水稻各生长阶段供养特性，同时也试验了对水稻的增产作用和降低土壤危害的作用。并把日本三井东压肥料株式会社生产的硫磺包膜缓释复肥和国内非缓释NPK复混肥作对比例。试验例一：取制备例一制备的功能高分子分级缓释超多元肥体3.8517克、日本三井东压肥料株式会社生产的硫磺包膜缓释复肥3.8754克以及国内非缓释NPK复混肥3.2317克分别放入三支直径均为5cm、长20cm且带进水调节阀的沙芯漏斗中部同一高度，并以40目沙粒填充剩余空间。在25℃条件下调节进水阀使三支沙芯漏斗均以每小时有3ml淋洗液从漏斗中淋出。每7天收集此段时间淋出液量并测定累计养份量（N+P₂O₅+K₂O），求出此段时间淋出的累计养份量占总养份量的百分数作为此7天的平均养份释放速度。N的测量原理：先将有机态N分解转化为硝态N和铵态N，再把硝态N还原为铵态N;铵态N碱化后，以NH₃形式蒸馏出来，用硼酸吸收，标准酸滴定。P₂O₅的测量原理：磷在水中以正磷酸盐存在，正磷酸盐于钼锑抗坏血酸显色剂下在波长为660nm处有强吸光度，可用分光光度计或光电比色计测定其含量。K₂O的测量原理：在甲醛-EDTA为掩蔽剂的微碱性介质中，用四苯硼钠沉淀K⁺后在波长为420nm处有较强的吸光度，可采用分光光度计测定其含量。结果发现：功能高分子分级缓释超多元肥体在第14天-28天、第77天-105天、第119天-140天产生三个养份释放高峰，分别占总养份量的8%（苗期和分蘖期养份量的32%）、11%（拔节期和孕穗期养份量的22%）和10%（灌浆期和成熟期养份量的40%）;日本三井东压肥料株式会社生产的硫磺包膜缓释复肥在第42天-56天出现一个占总养份量30%的释放高峰后，就一直以占总养份量4%的平均释放速度保持到175天，没在出现高峰释放;非缓释NPK复混肥在第一周测定时就已全部释放出来。这一结果表明：功能高分子分级缓释超多元肥体能随时间延续出现高峰供养时刻，其养份释放量比较符合水稻需养规律;硫磺包膜缓释复肥初释放速度过大，此后释放速度小且速度变化幅度很小，不是太符合水稻需要养份规律;非缓释NPK复混物一接触水就全释放出来，无明显时间延续性。

试验例二：

①试样组成：使用南优2号杂交水稻作试验作物，栽植于0.024平方米的盆中，每区5盆，每盆6株。A区施功能高分子分级缓释超多元肥体，每盆用量为26克，施肥深度为12cm。B区施日本三井东压肥料株式会社生产的硫磺包膜复肥，每盆用量为26克，施肥深度为12cm。C区施国内非缓释NPK复肥，每盆用量为26克，施肥深度为12cm。全部试样均采取水稻整过生长期一次性肥料基施，灌水至土床表面以上3.5cm。然后进行水稻移栽。实验中水稻按水稻标准栽培方法进行。

②水稻移栽及管理：水稻移栽于4月中旬进行。移栽后的试样置于无任何遮蔽的室外任其生长，不再进行追肥、除草、治虫、增减水量等管理工作，直到收获。

③水稻产量的调查：水稻的产量调查工作收获同时在8月底进行。对每区内水稻的穗数、粒数、千粒重以及稻谷与稻草比值进行调查，求出其平均值，并对相对增产率作了统计，结果概括于下表：

功能高分子分级缓释超多元肥体（FCDF）日本三井东压肥料株式会社生产的硫磺包膜缓释肥（SCF）和国内非缓释NPK复肥（NCF）对水稻增产情况对比表

从上表可知，功能高分子分级缓释超多元肥体对水稻的增产作用极为明显，优于日本三井东压肥料株式会社生产的硫磺包膜缓释肥，更优于国内非缓释NPK复肥。功能高分子分级缓释超多元肥体对水稻的增产实质在于对肥体按水稻各生长阶段养分组成的需要进行合理分级调配、养份供给量经过合理地分级控制，使养份利用率高且转化为产品率也高。日本三井东压肥料株式会社生产硫磺包膜缓释复肥也有较好的增产效果，但其释放养份速度较慢，养份组成中氮含量过高、钾含量偏低而使水稻太娇弱，同时，养份转化为产品率较低，谷与草比例小。国内非缓释NPK复肥尚不适宜用作水稻一次性施肥用，尤其在降雨量高的地区，肥料速溶而随雨水流失，导致水稻后期生长过程养份供应不足，产量低下。

④土壤危害调查：水稻收获后，对A区、B区和C区各盆肥体残留情况作开土检查。A区各盆均无明显肥体外壳残骸留下;B区各盆均留下脆而硬的硫磺外壳残骸，取此外壳测其干重占肥体总重的19.2%;C区各盆无明显肥体残骸留下。进一步剖盆检查，发现A区盆土几乎都有一浅绿色薄层位于距土表20cm～27cm的土层，B区、C区无此现象。放大镜观察发现：溶有绿颜料的土壤液被土壤颗粒结成的薄层阻挡于薄层上侧，薄层下侧未发现有浅绿土壤液。这一现象产生的原因是：功能高分子分级缓释超多元肥体施入土壤，高分子聚合物和颜料逐渐溶于水。二者在向土壤深层渗透过程中，由于土壤水份因被作物吸收、蒸发和流失而减少到一定程度时溶解于水的高分子聚合物析出而粘结土壤微粒形成薄层结构，这种结构阻挡以后渗透来的浅绿色土壤液使其不致继续向土壤更深层渗透散失。土壤液由水份和养份组成，，因而这一薄层结构具有阻挡水分和养份渗透散失能力，是提高水稻产量和肥份转化利用率的因素之一。

Claims (12)

1、一种缓释超多元肥体，其特征是采取至少包括氮源、磷源、钾源、药源的养份体系按作物生长阶段养份需求状况对应调配，对至少包括带亲水基团的功能高分子、开孔剂和调理剂的肥份控制释放体系按作物各生长阶段养分需求状况对应调配，并将一定数量的各养份级和一定数量的对应肥份释放控制级有序配置而制得。

2、根据权利要求1所述的缓释超多元肥体，其特征是养分体系还包括微生物源，该微生物源至少是植物有机绿肥、人畜粪便及生活垃圾、农产品残渣、酿造业残渣、褐煤、腐植土中的一种。

3、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述“有序配置”是按作物生长过程相反顺序将各养份级和对应的肥份释放控制级由内到外交替滚覆成粒而达到养份级和肥份释放控制级有序、多级配置于同一肥体。

4、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述氮源至少包括碳铵、尿素、硝氨、硝酸钾、氯化铵、硫酸铵、磷酸铵、氯氧化铵中的一种。

5、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述磷源至少包括普钙、重钙、磷石膏、钙镁磷肥、磷酸钾、磷酸一铵和二铵中的一种。

6、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述钾源至少包括括硝酸钾、磷酸钾、硫酸钾、氯化钾、碳酸钾中的一种。

7、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述药源指高效低毒广谱杀虫剂、除草剂、尿酶和反硝化酶抑制剂、植物生长激素、生物刺激素，各种微量元素和着色颜料。

8、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述带亲水基团功能高分子至少包括聚乳酸、淀粉-改性脲醛、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸及其钠或钾盐或铵盐、聚氨酯、醇酸树脂、脲醛、酚醛、木质磺酸钠中的一种。

9、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述的开孔剂至少包括氯化钾、硫酸一钾和钾、硝酸钾、氯化铵、硫酸一铵和二铵、磷酸一铵和二铵、硝铵、磷酸一钾、二钾和三钾、磷酸一钠、二钠和三钠、碳铵、尿素中的一种。

10、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述调理剂至少包括熟石膏、生石膏、粘土、高岭土、硅藻土、沸石粉、钙镁磷肥、普钙、重钙、腐植土、泥碳末、褐煤、炉渣炉灰、石灰、滑石粉、硅酸钙、草炭中的一种。

11、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述一定数量的养份级指2-5个养份级。

12、根据权利要求1或2所述的缓释超多元肥体，其特征是所述一定量的肥份释放控制级指1-5个肥份释放控制级。