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(méi)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(bào)道，國(guó)際、國(guó)內(nèi)相關(guān)的肥料有緩釋肥料(或長(zhǎng)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(zhǎng)效肥料相對(duì)于普通肥料而言，緩釋肥料或長(zhǎng)效肥料是養(yǎng)分釋放速度緩慢，供肥時(shí)間較長(zhǎng)的一種肥料。這種肥料通常是通過(guò)以下四種方法制造的緩釋或長(zhǎng)效氮肥。第一類是涂層或包裹尿素，如硫衣尿素(美國(guó)、日本、中國(guó)等)、鈣鎂磷肥包裹尿素(中國(guó))；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(guó)等)、長(zhǎng)效碳銨(中國(guó))；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(guó)、芬蘭、挪威、美國(guó)等)；第四類是大粒肥料，如德國(guó)、中國(guó)的大粒尿素，中國(guó)的大粒碳?xì)渌徜@。這四類肥料的供氮時(shí)間較純尿素長(zhǎng)，且第四類的供氮時(shí)間＜第一類＜第二類＜第三類。
存在問(wèn)題實(shí)際上緩釋肥料或長(zhǎng)效肥料是把普通尿素經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)的改性而生產(chǎn)的長(zhǎng)效氮肥。如通過(guò)增大顆粒減少肥料與土壤和大氣的接觸，或通過(guò)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(guò)化學(xué)反應(yīng)使尿素徹底改性生成可以使氮素能較長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)期，供肥過(guò)程有供肥突然過(guò)猛的問(wèn)題，從而造成肥效不穩(wěn)或危害作物。尿素衍生物類長(zhǎng)效肥的供肥速度又過(guò)緩，在作物生長(zhǎng)發(fā)育需求養(yǎng)分量大的時(shí)候，肥料中的養(yǎng)分卻常常供不應(yīng)求。肥料價(jià)格偏高，其價(jià)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。控制釋放的養(yǎng)分主要是氮，所以其他養(yǎng)分供應(yīng)速度和數(shù)量無(wú)法控制。故緩效肥料或長(zhǎng)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(jià)格過(guò)高等雙重限制。
控釋肥料控釋肥料是美國(guó)、以色列、德國(guó)等國(guó)生產(chǎn)的樹(shù)脂包膜復(fù)合肥和日本、中國(guó)等國(guó)生產(chǎn)的聚乙烯類包膜尿素。事實(shí)上聚乙烯類包膜尿素應(yīng)該屬于長(zhǎng)效尿素，而真正的控釋肥料當(dāng)屬美國(guó)生產(chǎn)的樹(shù)脂包膜復(fù)合肥。樹(shù)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?。煌寥罍囟仍礁?，供肥速度越大。在膜厚度一定時(shí)，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(guò)控制包膜的厚度)。然而這種控釋肥料也存在一定的問(wèn)題。
存在問(wèn)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(wú)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(wú)論在作物生長(zhǎng)的任何時(shí)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(shí)際上也無(wú)法調(diào)節(jié)，即供肥數(shù)量和速度與作物需求不同步。同時(shí)，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(guò)緩，在作物生長(zhǎng)發(fā)育需求養(yǎng)分量大的時(shí)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(wèn)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(jià)格過(guò)高等雙重限制。
綜上所述，現(xiàn)行緩效、長(zhǎng)效肥料和控釋肥料的共同缺點(diǎn)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(zhǎng)階段的需求又不一致，因此使控釋肥料在生產(chǎn)實(shí)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(zhǎng)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(jiàn)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(zhǎng)期各個(gè)階段的營(yíng)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(zhǎng)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(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)確定氮、磷、鉀比例，并將適合于各個(gè)營(yíng)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(yíng)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(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，分別確定適合于荔枝秋梢生長(zhǎng)期的氮磷鉀比例、花芽分化至開(kāi)花期的氮磷鉀比例和果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期的氮磷鉀比例。根據(jù)這三個(gè)營(yíng)養(yǎng)期的長(zhǎng)短，將適合于各個(gè)營(yíng)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)體(秋梢)生長(zhǎng)期。荔枝秋梢生長(zhǎng)發(fā)育和老熟的秋梢是來(lái)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(gè)月，在此期間荔枝的營(yíng)養(yǎng)需求如下一方面要恢復(fù)樹(shù)體，另一方面要推進(jìn)新梢快抽速長(zhǎng)。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(gè)月的包膜顆?？蒯尫柿?，稱為控釋肥料A。流化包膜如下將樹(shù)脂溶解于醋酸水溶液中，調(diào)配成質(zhì)量比40％的樹(shù)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(shù)脂均勻的包裹在肥料顆粒的表面。
(2)花芽分化至開(kāi)花期。此期荔枝的特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)體(秋梢)生長(zhǎng)與生殖體(花器官)生長(zhǎng)共存?；ㄑ糠只瘡那锷依鲜旌箝_(kāi)始，約經(jīng)3個(gè)月完成開(kāi)花。在此期間的營(yíng)養(yǎng)要求一方面要控制秋梢旺長(zhǎng)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(gè)月的包膜顆?？蒯尫柿希Q為控釋肥料B。流化包膜方法同上。
(3)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育和膨大期。此期荔枝的特點(diǎn)是果實(shí)的膨大生長(zhǎng)(前期)與果實(shí)糖分的積累(后期)。從座果到菜果約經(jīng)3～4個(gè)月。在此期間的營(yíng)養(yǎng)要求一方面果實(shí)膨大期要有足量、適量的氮素保障果實(shí)迅速長(zhǎng)大，另一方面要由足量的鉀素營(yíng)養(yǎng)保障碳水化合物和糖分向果實(shí)運(yùn)輸和在果實(shí)中的積累，并保障果皮的強(qiáng)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(gè)月的包膜顆?？蒯尫柿?，稱為控釋肥料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(zhǎng)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(shí)生長(zhǎng)發(fā)育階段的前四分之三時(shí)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(jì)和制備荔枝等果樹(shù)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(diǎn)如下(1)發(fā)展了以往控釋肥料的思想，擴(kuò)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(zhǎng)其供肥時(shí)間的思想基礎(chǔ)上，將控釋肥料的理念擴(kuò)展到不僅僅延緩肥料的供肥時(shí)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(gè)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(shí)列說(shuō)明荔枝異粒變速?gòu)?fù)合肥料的制備過(guò)程實(shí)施項(xiàng)目利用星王復(fù)合肥制備荔枝異粒變速控釋肥料制備過(guò)程和步驟1.確定荔枝年生長(zhǎng)期各個(gè)營(yíng)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(jì)開(kāi)展荔枝大田定位試驗(yàn)，每一個(gè)荔枝年生育期，采集各個(gè)營(yíng)養(yǎng)階段前中后三個(gè)時(shí)段的植株樣品，分析荔枝體的氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)元素組成。肥料試驗(yàn)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(kāi)花期的氮磷鉀比例為1∶2∶2；適合于果實(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)生育階段的復(fù)合肥。
3.根據(jù)荔枝年生長(zhǎng)周期的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)和生育期長(zhǎng)短確定各個(gè)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(gè)月，花芽分化和開(kāi)花期的控釋肥料(10-20-20包膜肥)的供肥期為0～9個(gè)月，果實(shí)發(fā)育期的控釋肥料(13-10-21包膜肥)的供肥期為0～12個(gè)月。
4.按照供肥期的要求分別利用流化包膜機(jī)制備包膜控釋肥。其方法如下1).將400g水溶性樹(shù)脂溶解于1000ml醋酸水溶液中制成40％的樹(shù)脂水溶液。
2).根據(jù)荔枝生長(zhǎng)期各營(yíng)養(yǎng)階段的營(yíng)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(jì)量后置于流化室，并將計(jì)量后的包膜材料溶液置于盛液罐中。
4).開(kāi)機(jī)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(kāi)使霧化壓力達(dá)到0.2Mpa，開(kāi)動(dòng)蠕動(dòng)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(shù)脂溶液包完。包膜過(guò)程隨時(shí)觀察流化室內(nèi)的肥料有無(wú)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(rùn)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(yàn)試驗(yàn)地點(diǎn)茂名電白麻崗大路街村荔枝園試驗(yàn)時(shí)間2001～2002年試驗(yàn)方案試驗(yàn)設(shè)荔枝異粒變速控釋肥料和普通水溶性肥料兩個(gè)處理?？蒯尫柿习?nèi)的肥料和水溶性肥料相同。各個(gè)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(yàn)布置在同一山坡，樹(shù)齡、品種和長(zhǎng)勢(shì)相同的山坡上。每處理選擇48棵樹(shù)，按照6行8株劃分小區(qū)。2002年6月采收，采收時(shí)選取中心8棵樹(shù)全部收獲果實(shí)并分別記產(chǎn)。
試驗(yàn)結(jié)果1)水溶性復(fù)合肥處理每棵樹(shù)荔枝產(chǎn)量24.37kg。
2)荔枝異粒變速控釋肥料處理每棵樹(shù)荔枝產(chǎn)量24.49kg。
經(jīng)過(guò)方差分析結(jié)果檢驗(yàn)，兩個(gè)處理的結(jié)果沒(méi)有統(tǒng)計(jì)上的差異。
試驗(yàn)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(jiǎn)化施肥，節(jié)約勞動(dòng)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(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，將荔枝的生育期劃分為營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)期、生殖體生長(zhǎng)期和果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期三個(gè)營(yíng)養(yǎng)階段，在確定適合于各營(yíng)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(zhǎng)、保肥供肥期長(zhǎng)等三種控釋肥料，其特征在于確定營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)期需求的氮磷鉀為20-10-10或22-6-12，生殖體生長(zhǎng)期需求的氮磷鉀為10-20-20，果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期需求的氮磷鉀為13-10-21或11-6-23，并按各營(yíng)養(yǎng)期的營(yíng)養(yǎng)配比制備成控釋肥料，將三種控釋肥料按重量計(jì)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(zhǎng)期各個(gè)營(yíng)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(zhǎng)、供肥期長(zhǎng)的三種包膜型控釋肥料，按1∶1∶2的比例有機(jī)的配伍而成的一種在作物生長(zhǎng)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(zhǎng)期不同而異，能保障作物生育期各個(gè)營(yíng)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(zhǎng)發(fā)育需求不吻合的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C05G3/00GK1473805SQ0314009
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)