本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)肥料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種無機(jī)膜材與生化抑制劑聯(lián)合包膜型緩釋肥料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：眾所周知，化肥是農(nóng)作物的“糧食”。目前，我國化肥使用中存在化肥用量大、利用率低的缺陷；同時(shí)化肥的施用不合理也帶來了環(huán)境污染和食品安全問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年僅化肥損失帶來的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)上1000億元；60％左右的氮肥進(jìn)入環(huán)境導(dǎo)致地表水體富營養(yǎng)化和地下水硝酸鹽污染，嚴(yán)重影響人類健康；過量殘留于農(nóng)田的化肥導(dǎo)致土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀的嚴(yán)重退化。因而，研發(fā)既能促進(jìn)作物高產(chǎn)，又能提高養(yǎng)分利用率的新型肥料，是當(dāng)前國內(nèi)外肥料研究機(jī)構(gòu)追求的重要目標(biāo)。目前，作物整個(gè)生育期一次性施用的新型肥料是新型肥料研究和發(fā)展的方向，同時(shí)又符合中國的國情。新型肥料是指改變傳統(tǒng)化肥的物理化學(xué)特性，使之盡可能地與植物各生長階段的養(yǎng)分需求相一致?？蒯尫柿媳环Q為“21世紀(jì)新型環(huán)保肥料”，具有提高肥料利用率、減少化肥施用量、降低肥料對(duì)環(huán)境的污染、減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、降低勞動(dòng)力投入、增產(chǎn)增效等多方面的優(yōu)點(diǎn)?？蒯尫柿鲜腔使I(yè)發(fā)展的方向。然而，當(dāng)前緩釋/控釋肥生產(chǎn)使用中普遍存在成本高、價(jià)格昂貴的問題?，F(xiàn)有的樹脂包膜肥料是目前緩/控釋肥料的主要品種，優(yōu)點(diǎn)是控釋性能較好，但其缺點(diǎn)是成本高，包膜材料難降解，施入土壤易造成二次污染，且生產(chǎn)設(shè)備耗能大。因此尋找廉價(jià)、高效、環(huán)保的包膜材料來研制包膜緩/控釋肥是當(dāng)今新型肥料的發(fā)展方向之一。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多不足之處，提供了一種無機(jī)膜材與生化抑制劑聯(lián)合包膜型緩釋肥料及其制備方法，該肥料采用的包膜材料能控制肥料在土壤中緩慢釋放與轉(zhuǎn)化，并且肥料在土壤中釋放完畢后，所述包膜肥料在土壤中無毒無害，且主要膜材料能為植物供應(yīng)養(yǎng)分，能避免現(xiàn)有包膜肥料存在的缺陷，從而達(dá)到環(huán)境友好的需求。另外，生化抑制劑(脲酶抑制劑、硝化抑制劑)在提高氮素利用效率方面的作用已經(jīng)得到公認(rèn)，選擇控氮效果好、抑制高效、價(jià)格低廉無毒無污染的抑制劑制備新型肥料，來提高氮素利用率、保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)我國資源現(xiàn)狀，借鑒近年國內(nèi)外肥料開發(fā)利用上的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，選擇經(jīng)過微晶化處理的超細(xì)磷礦粉、熱電廠的普通粉煤灰及市售氫醌和雙氰胺按照適當(dāng)比例制成固體混合材料作為包膜材料，制備了無機(jī)材料物理包膜控釋和生化抑制劑抑制型的雙控型緩釋肥料。旨在研制出價(jià)格低廉、施用方便、養(yǎng)分控釋效果好、無環(huán)境污染的新型包膜緩釋肥，其中氫醌和雙氰胺作為生化抑制劑提高氮素利用效率，能夠保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：一種無機(jī)膜材與生化抑制劑聯(lián)合包膜型緩釋肥料，以尿素為主要氮源的高濃度復(fù)混肥料顆粒為核心、并在其外表面包裹一層包膜材料制成；所述的包膜層由超細(xì)磷礦粉、粉煤灰、氫醌、雙氰胺組成，所述包膜層用量為核芯重量的15-25％，包膜厚度為0.05-0.2mm；所述的核芯與包膜層通過粘結(jié)劑結(jié)合在一起；其中，所述肥料顆粒選自普通高濃度復(fù)合肥，且該復(fù)合肥的氮源成份應(yīng)以尿素為主，其粒徑為2-4mm；所述超細(xì)磷礦粉根據(jù)公開號(hào)為cn101429071的專利“一種非酸化制備高效磷肥的方法中記載的超微細(xì)活化磷礦粉的制備方法制備而得，發(fā)明人在此不再贅述；所述粉煤灰為當(dāng)?shù)仉姀S常規(guī)粉煤灰，一般控制粒徑≦45μm，重金屬含量分別為：cd≦0.30mgkg-1，cr≦43.9mgkg-1，pb≦60.0mgkg-1，均低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)即可，這樣不會(huì)對(duì)土壤造成重金屬污染；所述超細(xì)磷礦粉和粉煤灰為本發(fā)明所述肥膜的基材。采用上述兩種物質(zhì)組合，與現(xiàn)有的樹脂包膜或硫化物包膜材料相比具有原料容易獲取、價(jià)格低廉、不污染土壤并且能供應(yīng)養(yǎng)分的特點(diǎn)。二者在粘結(jié)劑作用下成膜迅速、均勻，施入土壤后在土壤水作用下緩慢破碎對(duì)肥料核芯養(yǎng)分的釋放具有很好的阻控作用。施入土壤崩解完全后對(duì)土壤沒有任何不良影響，并且能供應(yīng)大量營養(yǎng)元素磷和部分中微量營養(yǎng)元素。所述硝化抑制劑為雙氰胺(dcd)，化學(xué)式c2h4n4，分子量為：84.08；白色結(jié)晶粉末，可溶于水、醇、乙二醇和二甲基甲酰胺，幾乎不溶于醚和苯。不可燃，干燥時(shí)穩(wěn)定，作為硝化抑制劑添加肥膜中后能夠抑制硝化細(xì)菌的活性，當(dāng)肥料施入土壤后能抑制肥料顆粒周圍介質(zhì)中硝化細(xì)菌的活性，從而減緩從肥料核芯中釋放出的銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的速率，在無機(jī)材料包膜養(yǎng)分緩釋的基礎(chǔ)上進(jìn)一步延長氮肥的肥效，達(dá)到雙控緩釋的效果。所述脲酶抑制劑為氫醌(hq)，化學(xué)式c6h6o2，分子量為：110.10；無色或白色結(jié)晶。在空氣中露光易變色。其水溶液在空氣中能氧化成褐色，堿性介質(zhì)中氧化更快。易溶于乙醇，溶于水，微溶于苯，作為脲酶抑制劑添加肥膜中后能夠抑制脲酶的活性，當(dāng)肥料施入土壤后能抑制肥料顆粒周圍介質(zhì)中脲酶的活性，從而減緩從肥料核芯中釋放出的尿素轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮的速率，在無機(jī)材料包膜養(yǎng)分緩釋的基礎(chǔ)上進(jìn)一步延長尿素的肥效，達(dá)到雙控緩釋的效果。本發(fā)明所采用的粘結(jié)劑選自聚乙烯醇和淀粉的混合物，其中聚乙烯醇為普通聚乙烯醇粘結(jié)劑，淀粉是指直鏈淀粉或支鏈淀粉，其中優(yōu)選支鏈淀粉。以固體質(zhì)量計(jì)算所述超細(xì)磷礦粉、粉煤灰、氫醌、雙氰胺、粘結(jié)劑溶質(zhì)的重量比例為60:35:3:1:1～40:55:1:3:1，均具有較好的延長肥料效果的作用。從緩釋時(shí)間和制作成本上來考慮膜材料組成為60:35:3:1:1的組合在越冬作物上效果更優(yōu)，40:55:1:3:1更適合夏季作物。另外，對(duì)于華北地區(qū)的主栽農(nóng)作物，夏玉米上優(yōu)選膜材比例為40:55:1:3:1的組合；冬小麥上優(yōu)選60:35:3:1:1。本發(fā)明包膜復(fù)合肥的制備方法，步驟如下：包裹材料的制備：按重量份計(jì)算，將將60-40份超細(xì)磷礦粉、35-55份粉煤灰、3-1份氫醌、1-3份雙氰胺攪拌混勻，得到包裹層固體材料。包膜過程：首先將待包膜的肥料顆粒置于轉(zhuǎn)盤造粒機(jī)中對(duì)肥料進(jìn)行拋光，同時(shí)噴撒粘結(jié)劑溶液，然后用噴粉機(jī)噴撒固體混合包膜材料，包膜材料用量為肥芯重量的15-25％，包膜厚度為0.05-0.2mm，干燥制得包膜肥。其中所述粘結(jié)劑霧化于肥料顆粒表面是通過霧化壓力噴頭實(shí)現(xiàn)的，所述霧化噴頭，霧化壓力范圍為0.01mpa-0.5mpa，所述包膜液的霧化流速為0.1～0.5kg/分鐘。其中所述的粘結(jié)劑溶液可按照下述方法的制備：將聚乙烯醇和淀粉重量各為50％的0.15份固體粘結(jié)劑溶質(zhì)加入裝有6份蒸餾水的反應(yīng)釜中，常溫?cái)嚢?0分鐘，然后用水浴加熱至75℃，攪拌糊化半小時(shí)，把包膜料液轉(zhuǎn)移至與空氣泵相連的貯液罐中制得包膜用粘結(jié)劑溶液。其中，聚乙烯醇為普通聚乙烯醇粘結(jié)劑，淀粉是指直鏈淀粉或支鏈淀粉，其中優(yōu)選支鏈淀粉。較之現(xiàn)有的制備方法而言本發(fā)明所屬的制備方法具有需要設(shè)備少、操作簡單，整個(gè)制備過程能耗低的優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)相對(duì)于常規(guī)樹脂包膜肥料能顯著降低成本，并且既具有物理包膜又具有氮素硝化抑制劑的化學(xué)緩釋性能是一種典型的雙控緩釋肥料。(2)本發(fā)明的包膜材料具有環(huán)境友好性，不會(huì)污染土壤，反而會(huì)提供養(yǎng)分，并能延長氮素肥效。(3)本發(fā)明的包膜肥料制作工藝簡單，整個(gè)流程只需要1.0-1.5小時(shí)。(4)本發(fā)明的包膜肥料施入土壤后，可保持氮素肥效延長100-120天。(5)本發(fā)明的包膜肥料適合于各種作物，并且對(duì)后茬作物有明顯效果。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。除特殊說明外本發(fā)明中所采用的技術(shù)均為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)；實(shí)施例1：一種無機(jī)膜材與生化抑制劑聯(lián)合包膜型緩釋肥料，以高濃度復(fù)混肥顆粒(其中氮源應(yīng)主要為尿素)為核芯、并在其外表面包裹一層包膜材料制成；所述的包膜層由超細(xì)磷礦粉、粉煤灰、硝化抑制劑、脲酶抑制劑和粘結(jié)劑溶質(zhì)組成：原料組分按重量份計(jì)為：高濃度復(fù)合肥100份(n-p2o5-k2o＝16-16-16，其中氮源為尿素)、超細(xì)磷礦粉6份、將粉煤灰8.25份、hq0.15份、dcd0.45份，攪拌混勻作為固體膜材料備用；制備方法：步驟(1)，將聚乙烯醇和淀粉重量各為50％的粘結(jié)劑固體混合物0.15份加入裝有6份蒸餾水的反應(yīng)容器中，常溫?cái)嚢?0分鐘，然后用水浴加熱至75℃，攪拌糊化半小時(shí)，把包膜料液轉(zhuǎn)移至與空氣泵相連的貯液罐中制得包膜用粘結(jié)劑溶液；步驟(2)，將待包膜復(fù)合肥100份倒入干燥的轉(zhuǎn)盤造粒機(jī)轉(zhuǎn)盤中滾動(dòng)拋光，然后轉(zhuǎn)鼓以60轉(zhuǎn)/分滾動(dòng)，同時(shí)將步驟(1)制得的包膜粘結(jié)劑經(jīng)壓力泵送至霧化噴頭，將粘結(jié)劑霧化后噴涂到轉(zhuǎn)盤中的肥料顆粒上，其中所述霧化噴頭為壓力式噴頭，霧化壓力范圍為0.01mpa-0.5mpa，所述包膜液的霧化流速為0.1-0.5kg/分鐘，持續(xù)噴霧粘結(jié)劑溶液0.3-0.5分鐘，待復(fù)混肥顆粒表面均勻粘附一層粘結(jié)劑溶液后，開始用鼓風(fēng)噴粉機(jī)噴灑包膜層固體混合材料粉末的三分之一，轉(zhuǎn)盤穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)包膜1分鐘后，再次噴灑粘結(jié)劑溶液，隨之用鼓風(fēng)噴粉機(jī)噴灑包膜層固體混合材料粉末的三分之一，如此循環(huán)2次，然后在轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)動(dòng)摔打加固2分鐘后，即可達(dá)到包膜厚度0.15mm的包膜肥料要求。封送入烘干設(shè)備烘干，得到本發(fā)明膜厚度為0.15mm，膜材料為肥料核芯重15％的包裹型緩釋肥(n:p2o5:k2o＝13.6-13.6-13.6)；田間試驗(yàn)：在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校區(qū)資環(huán)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站上采用夏玉米田間示范對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)置2個(gè)處理，每個(gè)處理0.5畝。處理1：基施n:p2o5:k2o＝15-15-15的復(fù)合肥40kg/畝，一次性施入，抽雄期追施5kg/畝的尿素。處理2：基施本實(shí)施例肥料40kg/畝，一次性施入不再追肥。試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，施用本發(fā)明肥料的玉米長勢明顯優(yōu)于普通復(fù)合肥料，農(nóng)藝學(xué)指和產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)顯著優(yōu)于普通復(fù)合肥料(表1,2)。表1不同施肥處理對(duì)玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響表2不同施肥處理對(duì)玉米品質(zhì)的影響實(shí)施例2：一種無機(jī)膜材與生化抑制劑聯(lián)合包膜型緩釋肥料，以高濃度復(fù)混肥顆粒(其中氮源應(yīng)主要為尿素)為核芯、并在其外表面包裹一層包膜材料制成；所述的包膜層由超細(xì)磷礦粉、粉煤灰、硝化抑制劑、脲酶抑制劑和粘結(jié)劑溶質(zhì)組成：原料組分按重量份計(jì)為：高濃度復(fù)合肥100份(n:p2o5:k2o＝19-19-19)、超細(xì)磷礦粉15份、將粉煤灰8.75份、hq粉末0.75份、dcd粉末0.25份混合物，攪拌混勻作為固體膜材；制備方法：步驟(1)，將聚乙烯醇和淀粉重量各為50％的粘結(jié)劑固體混合物0.25份加入裝有10份蒸餾水的反應(yīng)容器中，常溫?cái)嚢?0分鐘，然后用水浴加熱至75℃，攪拌糊化半小時(shí)，把包膜料液轉(zhuǎn)移至與空氣泵相連的貯液罐中制得包膜用粘結(jié)劑溶液；步驟(2)，將待包膜復(fù)合肥100份倒入干燥的轉(zhuǎn)盤造粒機(jī)轉(zhuǎn)盤中滾動(dòng)拋光，然后轉(zhuǎn)鼓以60轉(zhuǎn)/分滾動(dòng)，同時(shí)將步驟(1)制得的包膜粘結(jié)劑經(jīng)泵送至霧化噴頭，并將其霧化后噴涂到轉(zhuǎn)盤中的肥料顆粒上，其中所述霧化噴頭為壓力式噴頭，霧化壓力范圍為0.01mpa-0.5mpa，所述包膜液的霧化流速為0.1-0.5kg/分鐘，持續(xù)噴霧粘結(jié)劑溶液0.5分鐘，待尿素顆粒表面均勻粘附一層粘結(jié)劑溶液后，開始用鼓風(fēng)噴粉機(jī)固體包膜材料的混合物五分之一，轉(zhuǎn)盤穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)1分鐘后，第二次噴灑粘結(jié)劑溶液，隨之用鼓風(fēng)噴粉機(jī)噴灑包膜層固體混合材料粉末五分之一，如此循環(huán)4次，然后在轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)動(dòng)摔打加固2分鐘后，即可達(dá)到包膜厚度0.2mm的包膜肥料要求。隨后用傳送帶送入烘干設(shè)備烘干，得到本發(fā)明的得到本發(fā)明膜厚度為0.20mm，膜材料為肥料核芯重25％的包裹型抗鹽緩釋肥(n:p2o5:k2o＝14.25-14.25-14.25)。盆栽試驗(yàn)：采用冬小麥田間對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)置兩個(gè)處理，每個(gè)處理0.5畝。處理1：基施n:p2o5:k2o＝15-15-15的復(fù)合肥50kg/畝，一次性施入，拔節(jié)期追施5kg的尿素；處理2：基施本實(shí)施例肥料50kg/畝，一次性施入不再追肥。試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，施用本發(fā)明肥料的冬小麥長勢明顯優(yōu)于普通復(fù)合肥料，出苗率、苗期生長指標(biāo)和農(nóng)藝學(xué)指標(biāo)顯著優(yōu)于普通復(fù)合肥料(表3,4)。說明自制肥料能顯著促進(jìn)冬小麥的生長，提高冬小麥的產(chǎn)量。表3不同施肥處理對(duì)冬小麥出苗率及幼苗生長的影響表4不同施肥處理小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素處理穗數(shù)(104/hm2)穗粒數(shù)千粒重(g)產(chǎn)量(kg/hm2)處理1504.544.434.66701處理2614.043.037.77704當(dāng)前第1頁12