CN111056883A - 一种包膜剂及其制备方法及包膜复合肥 - Google Patents

Abstract

本发明提供包膜剂及其制备方法及包膜复合肥，包膜剂，按重量份计，包括如下组分：腐植酸钾5‑30份、磷酸一铵5‑30份、氢氧化钾1‑10份、黄原胶0.01‑1份、水30‑60份。包膜剂还包括可溶性木质素1‑10份，聚谷氨酸混合物1‑10份，聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物1‑10份。本发明提供的包膜剂及其制备方法及包膜复合肥使得肥料具有较高的利用率。

Description

一种包膜剂及其制备方法及包膜复合肥

技术领域

本发明属于肥料领域，具体涉及一种包膜剂及其制备方法及包膜复合肥。

背景技术

化学肥料是全球农业发展的重要物质基础。然而，化学肥料养分的释放速度难以控制，释放速度太快，作物来不及吸收就流失了，导致肥料利用率低，一般化肥的利用率只有30％～40％，资源浪费大；同时造成了较严重的水体污染，成为农业面源污染的重要因素。

目前，缓控释肥因兼具施肥频率低、肥效利用率高等优点，逐渐成为化学肥料的发展趋势。虽然缓控释肥料已经商品化，但由于成本相对较高，价格还不能被普遍接受，尤其是采用了环氧树脂和聚氨酯等高价包膜材料，因此目前占肥料总消费量比例较低。要拓宽缓控释肥料的应用，应在不断提高缓控释肥料的可控性和减少环境污染问题的同时，还必须不断寻求更加廉价的包膜材料，不断改进包膜工艺，才能实质性降低缓控释肥料的成本以及提高肥效利用率，为更好地由园艺市场向大田作物推广转变，从而获得更大的经济利益。

并且现有的肥料包膜剂对肥料包膜后，存在包膜不均匀等问题，使得包膜肥料依然不能具有较好的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种使化肥利用率较高的包膜剂及其制备方法及包膜复合肥。

本发明提供一种包膜剂，按重量份计，包括如下组分：腐植酸钾5-30份、磷酸一铵5-30份、氢氧化钾1-10份、黄原胶0.01-1份、水30-60份。

优选地，腐植酸钾10-20份、磷酸一铵10-15份、氢氧化钾1-5份、黄原胶0.1-0.3份、水40-50份。

优选地，包膜剂还包括可溶性木质素1-10份。

包膜剂还包括聚谷氨酸混合物，聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物1-10份。

所述聚谷氨酸和复合微生物的重量比为2-5：1。

所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和圆褐固氮菌，所述枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和圆褐固氮菌的重量比为1-5：3-6：0.3-2。

所述腐植酸钾和磷酸一铵的重量比为1-2:1。

本发明还提供一种包膜复合肥，包括复合肥和如权利要求1-7所述的包膜剂，所述包膜剂包覆于所述复合肥表面，所述包膜剂用量为复合肥的2％-10％。

优选地，所述复合肥包括生物质锅炉渣56-78份，腐殖酸钾2-15份和微量元素盐3-5份。

本发明还提供一种包膜剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份计，将腐植酸钾5-30份溶于水中；

(2)向步骤(1)的溶液中加入磷酸一铵5-30份反应；

(3)反应5-30分钟后，加入氢氧化钾1-10份、可溶性木质素1-10份、聚谷氨酸混合物1-10份和黄原胶0.01-1份，静置40-80小时，得到包膜剂，所述聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物。

本发明提供的包膜剂及其制备方法及包膜复合肥使得肥料具有较高的利用率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种包膜剂，按重量份计，包括如下组分：腐植酸钾5-30份、磷酸一铵5-30份、氢氧化钾1-10份、黄原胶0.01-1份、水30-60份。

本实施例提供的包膜剂用于包覆在复合肥表面，形成包膜层。该包膜层能起到肥料缓释的作用。当土壤的微生物分解包膜层之后，养分才释放出来，避免肥料释放速度较快。包膜层分解后，释放的腐植酸钾还可以接续延长养分的利用率。腐植酸钾对氮、磷、钾均有一定程度的增效及提高利用率的作用。使得肥料的利用率较高，对作物的生长和产量都有较好的效果。

腐植酸钾做为有机大分子物质，其分子结构非交联态，不能直接用于肥料包膜，本实施例通过配合磷酸一铵，具有磷元素使得腐植酸钾形态发生改变，腐植酸钾分子之间产生联系，使其能够作为直接包膜肥料的物质。

腐植酸钾作为骨架物质，磷酸一铵作为交联剂，配合氢氧化钾来调节整个配方中的酸碱度，再配合黄原胶作为润滑剂，使得包膜剂包膜后的包膜层更加均匀。

在优选实施例中，腐植酸钾10-20份、磷酸一铵10-15份、氢氧化钾1-5份、黄原胶0.1-0.3份、水40-50份。

在优选实施例中，包膜剂还包括可溶性木质素1-10份。所述可溶性木质素为木质素磺酸盐类，包括木质素磺酸钙、木质素磺酸铵、木质素磺酸钠。可溶性木质素具有黏合固定作用，增强包膜层的硬度，同时还是较好的活性剂，具有一定的肥料增效作用。

包膜剂还包括聚谷氨酸混合物，聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物1-10份。

聚谷氨酸(γ-PGA)，又称纳豆胶、多聚谷氨酸，γ-PGA聚谷氨酸是一种有粘性的物质，在“纳豆”——发酵豆中被首次发现。γ-PGA聚谷氨酸是一种特殊的阴离子自然聚合物，是以α-胺基(α-amino)和γ-羧基(γ-caboxyl)之间经酰胺键结(amide linkage)所构成的同型聚酰胺(homo-polyamide)，通常是由500-5000个左右的谷氨酸单体组成，相对分子量在1万-200万范围内。聚谷氨酸分子主链上含有大量游离的亲水性羧基，可以发生螯合、交联及衍生化等反应，因此，具有良好的水溶性、生物降解性和水解特性。在生理功能方面可防止细胞脱水，保护细胞免受蛋白酶的降解等。

本次添加的为可食用级聚谷氨酸，天然可降解，分解后依然是氨基酸，不会造成土壤的负担。广泛应用于工农业。具有以下优点：富集养分，提高肥料利用率；长效缓释功能；改善土壤理化性状；强力促进根系发育；提高作物品质；增产丰收；环境友好。

1、吸附富集养分，提高肥料利用率

聚谷氨酸长链上有大量游离负电羧基对正电养分离子有强的吸附功能；与养分离子的吸附交换能力是自然土壤的100倍左右，减少了养分的淋失和挥发；既富集氮磷钾，也富集钙镁等中微量养分，满足作物多种需求，提高土壤养分的供应能力。

2、具有长效缓释功能

因γ-PGA具体的生物可降解型及吸收促进剂的特性得以充分的发挥和利用。既可以进一步增加作物的产量，还可以对肥料起到很好的缓释作用，同肥料一起漫淹于土壤中时，会在植株根毛表层形成一层薄膜，不但具有保护根毛的功能，更是土壤中养份、水份与根毛亲密接触的最佳输送平台，能很有效率的提高肥料的溶解、存储、输送与吸收。在促进作物的吸收的同时吸蓄养分，储存植物暂时不用的养分，起到了抑制肥料成分快速分解和流失的作用，满足作物养分需求。

3、螯合沉淀有毒重金属

γ-PGA还具有多阴电性，能有效阻止化肥中SO42-、CO32-、PO43-、C2O42-与Ca、Mg等微量元素的结合，避免产生低溶解性盐类与沉淀作用，使作物更能有效吸收土壤中微量元素，促进作物根系的发育、加强抗病性。对酸、碱具有绝佳缓冲能力，可有效平衡土壤酸碱值，避免因长期使用化学肥料造成的酸性土质及土壤板结化。此外，对Pb2+、Cu2+、Cd2+、Cr3+、Al3+等重金属离子，γ-PGA有极佳的螯合效果，可作为重金属吸收剂，避免作物吸收过多土壤中有毒重金属。

应用于包膜剂中，可以形成水包膜，肥水一体，减少水肥流失、抗干旱，并且可螯合微量元素，添加普通元素可达螯合态效果，并且可以提高铵离子周转库容量，减少肥料流失。自然降解为多肽小肽型时可作为一种植物生长调节剂，大幅度提高植物光合作用效率，上调植物抗逆相关基因，提高抗逆能力。自然降解为单体型可作为氨基酸直接被作物吸收利用。

在优选实施例中，聚谷氨酸和复合微生物的重量比为2-5：1。

在优选实施例中，复合微生物包括枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和圆褐固氮菌，枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和圆褐固氮菌的重量比为1-5：3-6：0.3-2。

圆褐固氮菌具有较强的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育,因此，将圆褐固氮菌施用到土壤中，可以提高农作物的产量。枯草芽孢杆菌通过成功定殖至植物根际、体表或体内，与病原菌竞争植物周围的营养，分泌抗菌物质以抑制病原菌生长，同时诱导植物防御系统抵御病原菌入侵，从而达到生防的目的。枯草芽孢杆菌主要可以抑制由丝状真菌等植物病原菌所引起的多种植物病害。高活性胶冻样芽胞杆菌富含的有效、活性的胶冻样芽孢杆菌，它可在土壤中繁殖生长，并产生有机酸、荚膜多糖等代谢产物，破坏硅铝酸盐的晶格结构、难溶性磷化合物等，分解释放出可溶的磷钾元素及钙、硫、镁、铁、锌、钼、锰等中微量元素盐，既增进了土壤肥力，又为作物提供了可吸收利用的营养元素，同时产生赤霉素、细胞激动素、微生物酶、细菌多糖等生理活性物质，促进作物营养吸收和生长代谢。

包膜剂腐植酸钾和磷酸一铵的重量比为1-2:1。

本发明还提供一种包膜剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份计，将腐植酸钾5-30份溶于水中；

(2)向步骤(1)的溶液中加入磷酸一铵5-30份反应；

(3)反应5-30分钟后，加入氢氧化钾1-10份、可溶性木质素1-10份、聚谷氨酸混合物1-10份和黄原胶0.01-1份，静置40-80小时，得到包膜剂，聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物。

本发明还提供一种包膜复合肥，包括复合肥和如权利要求1-7的包膜剂，包膜剂包覆于复合肥表面，包膜剂用量为复合肥的2％-10％。

在优选实施例中，包膜复合肥包括复合微生物30-45份、生物质锅炉渣56-78份，腐殖酸钾2-15份和微量元素盐3-5份。

生物质能作为一种可再生能源日益受到人们的青睐，但是生物质电厂运行过程中会产生大量的废渣，废渣填埋不仅会占据大面积土地，还给环境带来巨大压力。生物质锅炉渣含有K、N、S、P、C、Si等元素，能够较好的作为肥料使用，不仅能够为作物提供养分，同时节能环保。生物质锅炉渣还能为微生物提供一个较好的繁衍生存环境，使得微生物复合菌肥能够较好的发挥其功效，较大的提升作物的产量。

在优选实施例中，微量元素盐包括EDTA-锌、硫酸锌、七水硫酸亚铁、硫酸锰、钙盐、铜盐中的一种或几种。优选为EDTA-锌。

本发明还提供一种包膜复合肥的制备方法，包括如下步骤：

包膜复合肥的准备：

将生物质锅炉渣过筛后灭菌，制备成颗粒状；

按重量份计，准备生物质锅炉渣56-78份、腐殖酸钾2-15份、微量元素盐3-5份和防板结剂0.5-3份

包膜剂的准备：

按照上述实施例的制备方法，制备得到包膜剂。

包膜复合肥的制备：

将包膜剂腐殖酸钾、微量元素盐和防板结剂混合成悬液，包膜剂用量为复合肥的2％-10％

将悬液喷涂于生物质锅炉渣制备的颗粒表面。

为使本发明上述微生物复合菌肥的细节更利于本领域技术人员的理解和实施，以及突出本案的进步性效果，以下通过具体的实施例来对本案的上述内容进行举例说明。

实施例1

将15份的腐植酸钾放于50份的水中，搅拌溶解。向腐植酸钾溶液中加入10份的磷酸一铵，搅拌反应。待反应结束后，加入2.5份的氢氧化钾，搅拌反应，加入可溶性木质素5份，聚谷氨酸混合物6份(包括聚谷氨酸：复合微生物＝2：1)，再加入0.1份的黄原胶，搅拌溶解。静置48-72小时，混合物形成膏状物体，便制得包膜剂。包膜剂与硝硫型复合肥混合得到包膜复合肥。包膜剂用量为复合肥的6％。

实施例2

将12份的腐植酸钾放于50份的水中，搅拌溶解。向腐植酸钾溶液中加入12份的磷酸一铵，搅拌反应。待反应结束后，加入3份的氢氧化钾，搅拌反应，加入可溶性木质素5份，聚谷氨酸混合物6份(包括聚谷氨酸：复合微生物＝2：1)。再加入0.2份的黄原胶，搅拌溶解。静置48-72小时，混合物形成膏状物体，便制得包膜剂备用。

将生物质锅炉渣过筛后灭菌，用喷浆造粒机按照100目的粒径进行喷浆造粒，制备成颗粒状，备用。按重量份计，准备生物质锅炉渣65份、复合微生物35份、腐殖酸钾5份、微量元素盐3份、防板结剂2份和包膜剂，包膜剂用量为复合肥的6％。将包膜剂、复合微生物、腐殖酸钾、微量元素盐和防板结剂混合成悬液；将制备的生物质锅炉渣颗粒经过滚筒，肥料温度控制50℃左右，然后用悬液对生物质锅炉渣颗粒进行表面喷涂。

对比例1

与实施例里相比，对比例1的包膜剂中未加入磷酸一铵，其余配方和制备方法均与实施例1相同。

对比例2

未进行包膜的普通硝硫型复合肥(17-17-17)。

将上述实施例1-2和对比例1-2制备的肥料应用于玉米的种植。

试验方法如下：

供试地点：地势平坦、排灌方便，地力中等，前茬作物为玉米。

设置四组处理区域，每个小区面积88m²(10mx8.8m)，小区间间隔30cm。

第一组采用实施例1的复合肥(用量约50kg/亩)，作为底肥一次性施用，后期不再追肥；

第二组采用实施例2的复合肥(用量约50kg/亩)，作为底肥一次性施用，后期不再追肥；

第三组采用对比例1的复合肥(用量约50kg/亩)，作为底肥一次性施用，后期不再追肥；

第四组采用对比例2的复合肥(用量约50kg/亩)，作为底肥一次性施用，后期不再追肥。

四个组的处理方法均相同，于2019年4月10日开始播种玉米(郑单958)，观察玉米整个生育期直至收获。表1为玉米物候期及生育期记载。

表1

表2为玉米成熟期主要农艺性状。

表2

将上述实施例1-2和对比例1-2制备的肥料应用于马铃薯的种植。

供试地点：江门，前茬为水稻，肥力中等水平。

设置四组处理区域，每个小区面积36㎡(6mx6m)，小区间间隔30cm。除施肥不同外，每组处理区域无差别管理。

第一组采用实施例1的复合肥(用量约100kg/亩)，作为底肥施用，后期根据情况喷施叶面肥；

第二组采用实施例2的复合肥(用量约100kg/亩)，作为底肥施用，后期根据情况喷施叶面肥；

第三组采用对比例1的复合肥(用量约100kg/亩)，作为底肥施用，后期根据情况喷施叶面肥；

第四组采用对比例2的复合肥(用量约100kg/亩)，作为底肥施用，后期根据情况喷施叶面肥。

四个组的处理方法均相同，种植马铃薯(荷兰7号)25天检查出苗率，在马铃薯开花期测量植株株高、叶色等生物学性状，马铃薯收获期实施全面实测。具体数据如表3所示。

表3

从表1的数据可以看出，本实施例1和实施例2制备得到的包膜复合肥用于种植玉米，对玉米的生长具有较好的增效作用。实施例1-2肥料种植的玉米相对对比例1-2肥料种植的玉米抽雄期和成熟期都提早较多，植株明显较高，并且叶色浓绿。实施例1-2肥料种植的玉米灌浆充分，秃尖较少。

从表2的数据可以看出，本实施例1-2制备得到的包膜复合肥用于种植玉米相对对比例1-2的肥料种植的玉米。穗长、穗粗均较好；秃顶降低，穗位数、出籽率和千粒重均较高。

从表3的数据可以看出，本实施例1-2制备得到的包膜复合肥用于种植马铃薯相对对比例1-2的肥料种植的马铃薯。茎秆粗壮，叶片肥大，叶色浓绿。马铃薯商品率较高，马铃薯淀粉含量也相对较高。

综上，说明本申请包膜剂的配方合理，得到的包膜剂用于制备包膜肥料后，对作物生长有着较好的提升。能够节约作物种植成本，提高收入。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种包膜剂，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：腐植酸钾5-30份、磷酸一铵5-30份、氢氧化钾1-10份、黄原胶0.01-1份、水30-60份。

2.如权利要求1所述的包膜剂，其特征在于，腐植酸钾10-20份、磷酸一铵10-15份、氢氧化钾1-5份、黄原胶0.1-0.3份、水40-50份。

3.如权利要求1所述的包膜剂，其特征在于，还包括可溶性木质素1-10份。

4.如权利要求1所述的包膜剂，其特征在于，还包括聚谷氨酸混合物，聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物1-10份。

5.如权利要求4所述的包膜剂，其特征在于，所述聚谷氨酸和复合微生物的重量比为2-5：1。

6.如权利要求4所述的包膜剂，其特征在于，所述复合微生物包括枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和圆褐固氮菌，所述枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和圆褐固氮菌的重量比为1-5：3-6：0.3-2。

7.如权利要求1所述的包膜剂，其特征在于，所述腐植酸钾和磷酸一铵的重量比为1-2:1。

8.一种包膜复合肥，其特征在于，包括复合肥和如权利要求1-7所述的包膜剂，所述包膜剂包覆于所述复合肥表面，所述包膜剂用量为复合肥的2％-10％。

9.如权利要求8所述的复合肥，其特征在于，所述复合肥包括生物质锅炉渣56-78份，腐殖酸钾2-15份和微量元素盐3-5份。

10.一种包膜剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按重量份计，将腐植酸钾5-30份溶于水中；

(2)向步骤(1)的溶液中加入磷酸一铵5-30份反应；

(3)反应5-30分钟后，加入氢氧化钾1-10份、可溶性木质素1-10份、聚谷氨酸混合物1-10份和黄原胶0.01-1份，静置40-80小时，得到包膜剂，所述聚谷氨酸混合物包括聚谷氨酸和复合微生物。