專利名稱：荔枝異粒變速控釋肥料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及肥料制備領(lǐng)域尤其是顆粒狀控釋肥料的制備。
背景技術(shù)：
到目前為止尚沒有供肥速度、供肥數(shù)量(氮磷鉀比例)與作物需求同步或吻合的控釋肥料制造技術(shù)及其相應(yīng)的控釋肥料。根據(jù)現(xiàn)有資料報道，國際、國內(nèi)相關(guān)的肥料有緩釋肥料(或長效肥料)和供應(yīng)養(yǎng)分速度單一的控釋肥料兩大類。這兩類肥料的狀況和不足之處如下緩釋肥料或長效肥料相對于普通肥料而言，緩釋肥料或長效肥料是養(yǎng)分釋放速度緩慢，供肥時間較長的一種肥料。這種肥料通常是通過以下四種方法制造的緩釋或長效氮肥。第一類是涂層或包裹尿素，如硫衣尿素(美國、日本、中國等)、鈣鎂磷肥包裹尿素(中國)；第二類是加脲酶抑制劑或硝化抑制劑的穩(wěn)定型氮肥，如ASN+DMPP(德國等)、長效碳銨(中國)；第三類是尿素衍生物，如草酰胺(Oxamide OM)、亞丁烯二脲(Crotonylidene diurea CDU)、亞異丁基二脲(Isobutylidene diurea IBDU)、硫酸脒基脲(Guanylurea sulfateGUS)等(日本、德國、芬蘭、挪威、美國等)；第四類是大粒肥料，如德國、中國的大粒尿素，中國的大粒碳?xì)渌徜@。這四類肥料的供氮時間較純尿素長，且第四類的供氮時間＜第一類＜第二類＜第三類。
存在問題實際上緩釋肥料或長效肥料是把普通尿素經(jīng)過物理或化學(xué)的改性而生產(chǎn)的長效氮肥。如通過增大顆粒減少肥料與土壤和大氣的接觸，或通過在尿素外包裹一層疏水物質(zhì)減小尿素的溶解速度，或在尿素或其他氮肥中添加脲酶抑制劑或硝化抑制劑而延緩尿素水解或防止尿素水解后進(jìn)一步硝化損失氮素，或經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)使尿素徹底改性生成可以使氮素能較長時間的保存在土壤中的改性尿素。但是這些抑制劑均具有毒性，且此類緩釋或長效肥料中的大粒肥料、涂層或包裹尿素、穩(wěn)定型氮肥的肥效常常因土壤水分多少和溫度高低而有較大幅度的變化，在作物生長期，供肥過程有供肥突然過猛的問題，從而造成肥效不穩(wěn)或危害作物。尿素衍生物類長效肥的供肥速度又過緩，在作物生長發(fā)育需求養(yǎng)分量大的時候，肥料中的養(yǎng)分卻常常供不應(yīng)求。肥料價格偏高，其價格通常是普通尿素的5～8倍。此外，肥料供應(yīng)養(yǎng)分的數(shù)量和速度既和土壤的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，又受土壤微生物活性的影響?？刂漆尫诺酿B(yǎng)分主要是氮，所以其他養(yǎng)分供應(yīng)速度和數(shù)量無法控制。故緩效肥料或長效肥料的養(yǎng)分釋放速度和供應(yīng)量不可能與作物需求相一致，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到肥效不可調(diào)控和肥料價格過高等雙重限制。
控釋肥料控釋肥料是美國、以色列、德國等國生產(chǎn)的樹脂包膜復(fù)合肥和日本、中國等國生產(chǎn)的聚乙烯類包膜尿素。事實上聚乙烯類包膜尿素應(yīng)該屬于長效尿素，而真正的控釋肥料當(dāng)屬美國生產(chǎn)的樹脂包膜復(fù)合肥。樹脂包膜復(fù)合肥的養(yǎng)分供應(yīng)速度只取決于包膜的厚度和土壤的溫度。一般包膜厚度越大，供肥速度越小；土壤溫度越高，供肥速度越大。在膜厚度一定時，養(yǎng)分釋放速度與溫度成正比。因此這種包膜肥料的供肥速度可以人為控制(通過控制包膜的厚度)。然而這種控釋肥料也存在一定的問題。
存在問題雖然這類控釋肥料供應(yīng)養(yǎng)分的速度和數(shù)量與除溫度外土壤的物理化學(xué)性質(zhì)、土壤微生物活性無關(guān)，僅與溫度有關(guān)，但是在一定的土壤條件下，肥料供應(yīng)養(yǎng)分的速度恒定不變，無論在作物生長的任何時期，不管作物需求什么樣的氮磷鉀比例，而該控釋肥料釋放或供應(yīng)的養(yǎng)分比例不變，供肥速度和數(shù)量實際上也無法調(diào)節(jié)，即供肥數(shù)量和速度與作物需求不同步。同時，肥料制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件嚴(yán)格，肥料成本較高，是普通復(fù)合肥的5～6倍。其中聚乙烯類包膜尿素的供肥速度過緩，在作物生長發(fā)育需求養(yǎng)分量大的時候，肥料中的養(yǎng)分卻常常供不應(yīng)求，而且養(yǎng)分釋放后往往把不可降解的聚乙烯類塑料物質(zhì)殘留于土壤，久而久之造成環(huán)境二次污染的問題。故這類控釋肥料的養(yǎng)分釋放速度和供應(yīng)量也不可能與作物需求一致，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也受到肥效不能與作物需求同步以及肥料價格過高等雙重限制。
綜上所述，現(xiàn)行緩效、長效肥料和控釋肥料的共同缺點在于肥料的制造成本高，肥料中養(yǎng)分釋放速度、供應(yīng)量和氮磷鉀比例與作物不同生長階段的需求又不一致，因此使控釋肥料在生產(chǎn)實踐中不能真正起到控制養(yǎng)分釋放或控制供應(yīng)養(yǎng)分的作用。換言之，施用現(xiàn)行的長效、緩效和控釋肥料并不能達(dá)到既省工(根據(jù)產(chǎn)品的介紹，一次施用一生見效)，又高效節(jié)肥(根據(jù)產(chǎn)品的介紹，這種肥料在土壤中可以緩慢釋放養(yǎng)分，供作物吸收)的目的。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的提供一種根據(jù)荔枝生長期各個階段的營養(yǎng)特性而控制養(yǎng)分釋放速度、供應(yīng)數(shù)量、供應(yīng)氮磷鉀比例的控釋肥料，固體顆粒狀可降解高分子材料包膜控釋肥料及其制備方法，利用該方法制造的高分子材料包膜控釋肥料能保障控制肥料供應(yīng)養(yǎng)分速度、養(yǎng)分供應(yīng)數(shù)量和氮磷鉀比例與荔枝生長發(fā)育中的需求基本同步或基本一致。
本發(fā)明根據(jù)作物各生長期的營養(yǎng)特點確定氮、磷、鉀比例，并將適合于各個營養(yǎng)期的氮磷鉀復(fù)合肥制備成包膜控釋肥料。根據(jù)作物的營養(yǎng)特性，將控釋肥料按比例配成異粒變速控釋肥料。
荔枝異粒變速控釋肥根據(jù)荔枝生長期的營養(yǎng)特點，分別確定適合于荔枝秋梢生長期的氮磷鉀比例、花芽分化至開花期的氮磷鉀比例和果實生長發(fā)育期的氮磷鉀比例。根據(jù)這三個營養(yǎng)期的長短，將適合于各個營養(yǎng)期的氮磷鉀復(fù)合肥制備成包膜控釋肥料。根據(jù)荔枝的營養(yǎng)特性將這三種控釋肥料按比例配成適合于荔枝的異粒變速控釋肥。具體內(nèi)容如下(1)營養(yǎng)體(秋梢)生長期。荔枝秋梢生長發(fā)育和老熟的秋梢是來年荔枝的結(jié)果母質(zhì)。從采果后到秋梢抽生發(fā)育和老熟一般需要5～6個月，在此期間荔枝的營養(yǎng)需求如下一方面要恢復(fù)樹體，另一方面要推進(jìn)新梢快抽速長。適合于此期的氮磷鉀復(fù)合肥分析式是20-10-10或22-6-12。這種復(fù)合肥可以使用一種進(jìn)口復(fù)合肥，或以尿素、三料磷肥、硫酸鉀為原料，采用圓盤或滾筒造粒法制成顆粒復(fù)混肥。
將復(fù)合肥20-10-10或22-6-12用流化包膜方法制造成供肥速度為0～5個月的包膜顆?？蒯尫柿希Q為控釋肥料A。流化包膜如下將樹脂溶解于醋酸水溶液中，調(diào)配成質(zhì)量比40％的樹脂溶液。包膜前先將肥料進(jìn)行篩分，去除粉塵，并烘干。然后在流化包膜床內(nèi)，在40～46℃條件下，將樹脂均勻的包裹在肥料顆粒的表面。
(2)花芽分化至開花期。此期荔枝的特點是營養(yǎng)體(秋梢)生長與生殖體(花器官)生長共存。花芽分化從秋梢老熟后開始，約經(jīng)3個月完成開花。在此期間的營養(yǎng)要求一方面要控制秋梢旺長促使葉芽向花芽轉(zhuǎn)化，另一方面要促進(jìn)著花和座果。適合于此期的氮磷鉀復(fù)合肥分析式是10-20-20。這種復(fù)合肥可以使用一種進(jìn)口復(fù)合肥或以尿素、三料磷肥、硫酸鉀為原料，采用圓盤或滾筒造粒法制成顆粒復(fù)混肥。
將復(fù)合肥10-20-20用流化包膜方法制造成供肥速度為6～9個月的包膜顆?？蒯尫柿?，稱為控釋肥料B。流化包膜方法同上。
(3)果實生長發(fā)育和膨大期。此期荔枝的特點是果實的膨大生長(前期)與果實糖分的積累(后期)。從座果到菜果約經(jīng)3～4個月。在此期間的營養(yǎng)要求一方面果實膨大期要有足量、適量的氮素保障果實迅速長大，另一方面要由足量的鉀素營養(yǎng)保障碳水化合物和糖分向果實運輸和在果實中的積累，并保障果皮的強度降低裂果率。適合于此期的復(fù)合肥的氮磷鉀分析式是13-10-21或11-6-23。這種復(fù)合肥可以使用一種進(jìn)口復(fù)合肥或以尿素、三料磷肥、硫酸鉀為原料，采用圓盤或滾筒造粒法制成顆粒復(fù)混肥。
將復(fù)合肥13-10-21或11-6-23用流化包膜方法制造成供肥速度為0～5個月的包膜顆?？蒯尫柿希Q為控釋肥料C。流化包膜方法同上。
控釋肥料A、控釋肥料B和控釋肥料C的顆粒大小一致。A的供肥速度快，供氮為主以磷鉀為輔，養(yǎng)分供應(yīng)主要量集中在作物生長前期；B的供肥速度較慢，供磷鉀為主以氮為輔，養(yǎng)分供應(yīng)主要量集中在作物生中期；C的供肥速度最慢，供鉀為主以氮磷為輔，養(yǎng)分供應(yīng)主要集中在果實生長發(fā)育階段的前四分之三時期。
將控釋肥料A、控釋肥料B和控釋肥料C按照重量比1∶1∶2的比例混合均勻即成異粒變速控釋肥料。
本發(fā)明可用于設(shè)計和制備荔枝等果樹專用異粒變速控釋肥料或速度復(fù)合型控釋肥料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下(1)發(fā)展了以往控釋肥料的思想，擴充了控釋肥料的內(nèi)涵。即異粒變速控釋肥料或速度復(fù)合型控釋肥料在以往控釋肥料僅僅局限于控制肥料中養(yǎng)分的釋放，延長其供肥時間的思想基礎(chǔ)上，將控釋肥料的理念擴展到不僅僅延緩肥料的供肥時間，而是控制肥料中養(yǎng)分的釋放或供應(yīng)速度、供應(yīng)數(shù)量、供應(yīng)氮、磷、鉀的比例與作物各個生育期的氮、磷、鉀需求量基本吻合。
(2)提供了一種生產(chǎn)控釋肥料的方法，利用該方法生產(chǎn)的肥料能滿足供肥速度和供應(yīng)養(yǎng)分?jǐn)?shù)量、比例與作物的需求基本同步。
現(xiàn)結(jié)合實列說明荔枝異粒變速復(fù)合肥料的制備過程實施項目利用星王復(fù)合肥制備荔枝異粒變速控釋肥料制備過程和步驟1.確定荔枝年生長期各個營養(yǎng)階段適宜的氮磷鉀配比自1999年至2002年6月，利用回歸正交設(shè)計開展荔枝大田定位試驗，每一個荔枝年生育期，采集各個營養(yǎng)階段前中后三個時段的植株樣品，分析荔枝體的氮磷鉀營養(yǎng)元素組成。肥料試驗結(jié)果表明，適宜于荔枝秋梢發(fā)育期的氮磷鉀比例為2∶1∶1；適合于花芽分化和開花期的氮磷鉀比例為1∶2∶2；適合于果實發(fā)育期的氮磷鉀比例為1.3∶1∶2.1。
2.選擇適宜的復(fù)合肥料。根據(jù)上述的實驗結(jié)果，分別選擇20-10-10，10-20-20和13-10-21的星王氮磷鉀復(fù)合肥分別為上述各個生育階段的復(fù)合肥。
3.根據(jù)荔枝年生長周期的營養(yǎng)特點和生育期長短確定各個生育階段的控釋肥料的供肥期。秋梢發(fā)育期控釋肥料(20-10-10包膜肥)的供肥期為0～5個月，花芽分化和開花期的控釋肥料(10-20-20包膜肥)的供肥期為0～9個月，果實發(fā)育期的控釋肥料(13-10-21包膜肥)的供肥期為0～12個月。
4.按照供肥期的要求分別利用流化包膜機制備包膜控釋肥。其方法如下1).將400g水溶性樹脂溶解于1000ml醋酸水溶液中制成40％的樹脂水溶液。
2).根據(jù)荔枝生長期各營養(yǎng)階段的營養(yǎng)需求選擇氮磷鉀分析式分別是20-10-10，10-20-20和13-10-21的三種星王氮磷鉀復(fù)合肥。
3).將肥料按照要求計量后置于流化室，并將計量后的包膜材料溶液置于盛液罐中。
4).開機后先將流化室的溫度調(diào)至50～60℃，并在流化的情況下工作20～30分鐘。在包膜前使肥料完全干燥。
5).待肥料烘干后，把流化室的溫度降至42℃，把流化壓力調(diào)至肥料在流化床內(nèi)可以升高至流化室2/3高處，把霧化壓力閥打開使霧化壓力達(dá)到0.2Mpa，開動蠕動泵，并調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速為3～5rpm。
6).在上述條件下進(jìn)行流化包膜，直至將樹脂溶液包完。包膜過程隨時觀察流化室內(nèi)的肥料有無結(jié)塊。如有結(jié)塊現(xiàn)象表明流化壓力不足，應(yīng)增加流化壓力。包完后繼續(xù)在流化室內(nèi)烘干20～30分鐘。
7).烘干后用肥料重5％的膨潤石粉在流化狀態(tài)下處理包膜肥的表面以防結(jié)塊。
8).把肥料置于密封袋內(nèi)包裝。
5.把制備好的三種包膜控釋肥料，按照1∶1∶2的比例混合即成適用于荔枝的異粒變速控釋肥料。
荔枝異粒變速控釋肥料使用效果試驗試驗地點茂名電白麻崗大路街村荔枝園試驗時間2001～2002年試驗方案試驗設(shè)荔枝異粒變速控釋肥料和普通水溶性肥料兩個處理。控釋肥料包膜內(nèi)的肥料和水溶性肥料相同。各個處理的氮磷鉀比例相同，氮磷鉀養(yǎng)分相等。異粒變速控釋肥料在2001年采果后2周1次使用，水溶性復(fù)合肥按照荔枝年生育期，第一次施肥在2001年采果后2周1使用，的2次在2001年12月使用，第3次在2002年3月初使用。試驗布置在同一山坡，樹齡、品種和長勢相同的山坡上。每處理選擇48棵樹，按照6行8株劃分小區(qū)。2002年6月采收，采收時選取中心8棵樹全部收獲果實并分別記產(chǎn)。
試驗結(jié)果1)水溶性復(fù)合肥處理每棵樹荔枝產(chǎn)量24.37kg。
2)荔枝異粒變速控釋肥料處理每棵樹荔枝產(chǎn)量24.49kg。
經(jīng)過方差分析結(jié)果檢驗，兩個處理的結(jié)果沒有統(tǒng)計上的差異。
試驗結(jié)果表明，一次施用荔枝異粒變速控釋肥的效果與3次施用水溶性復(fù)合肥的效果一樣。荔枝異粒變速控釋肥料適用于荔枝生產(chǎn)，并能簡化施肥，節(jié)約勞動生產(chǎn)力。
權(quán)利要求
荔枝異粒變速控釋肥料依據(jù)作物生育期的營養(yǎng)特點，將荔枝的生育期劃分為營養(yǎng)體生長期、生殖體生長期和果實生長發(fā)育期三個營養(yǎng)階段，在確定適合于各營養(yǎng)階段的氮磷鉀復(fù)合肥的基礎(chǔ)上，分別將其制備成保肥供肥期短、保肥供肥期較長、保肥供肥期長等三種控釋肥料，其特征在于確定營養(yǎng)體生長期需求的氮磷鉀為20-10-10或22-6-12，生殖體生長期需求的氮磷鉀為10-20-20，果實生長發(fā)育期需求的氮磷鉀為13-10-21或11-6-23，并按各營養(yǎng)期的營養(yǎng)配比制備成控釋肥料，將三種控釋肥料按重量計以1∶1∶2的比例混合制造異粒變速控釋肥料。
全文摘要
荔枝異粒變速控釋肥料制備方法涉及到一種供肥數(shù)量和供肥速度與作物生長期各個營養(yǎng)階段的需求基本同步的顆粒狀控釋肥料制造技術(shù)。它由供肥期短、供肥期較長、供肥期長的三種包膜型控釋肥料，按1∶1∶2的比例有機的配伍而成的一種在作物生長期間肥料釋放的速度、供肥數(shù)量、供應(yīng)氮磷鉀的比例隨作物生長期不同而異，能保障作物生育期各個營養(yǎng)階段有適量養(yǎng)分供應(yīng)的速度復(fù)合型控釋肥料。本發(fā)明能有效地解決現(xiàn)行控釋肥料養(yǎng)分供應(yīng)速度、供應(yīng)數(shù)量和氮磷鉀比例與作物生長發(fā)育需求不吻合的問題。
文檔編號C05G3/00GK1473805SQ0314009
公開日2004年2月11日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者樊小林 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)