專利名稱：一種緩控釋氧肥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及農用、林用的緩控釋氧肥及其制備領域，尤其是一種緩控性好、肥效期長、生物利用率高、環境友好型的，能為水淹植物等長時間緩控釋地提供氧氣的新型氧肥及其制備方法。
背景技術：
我國為東亞季風性氣候，有著不穩定的氣候系統，降雨季節性、區域性變化大；長期的人口增長與社會、經濟發展的壓力，加劇了人與自然的矛盾，使得我國的淹澇災害環境更加險惡，我國東部、中部地區尤為嚴重。我國的濕害分布廣，大約2/3國土面積上存在不同程度的濕害，而且損失嚴重。據1950-1990年資料統計，我國平均每年洪澇災害面積達 814萬公頃，成災面積448萬公頃，損失糧食約28億公斤，直接經濟損失100-200億元；在長江流域2147萬公頃耕地中易澇易潰耕地有540萬公頃，占25. 15% ;南方14省(市、區)有澇潰地近1000萬公頃，占本區各類中低產田的86%，經過不同程度(大多數為初步治理)治理的澇潰地僅占澇潰地總數的31%。洪澇致使土壤中水分過量，而土壤中的水分與氧氣的含量存在相互制約的關系，水分過量，替代了土壤中的氧氣，使得氧氣缺乏，這正是植物發生澇害的關鍵所在。土壤淹水導致植物根際氧氣濃度降低而形成的種種低氧脅迫和無氧脅迫狀態，影響了植物正常生理代謝和生長發育。為了適應或緩解淹水所帶來的傷害，植物體會發生一系列的水澇反應，既包括代謝和基因表達的暫時改變，也包括長期的發育反應和形態變化。淹水對植物的影響相當的復雜，包括能量代謝的抑制、光合、呼吸作用的抑制、水分和養分吸收的抑制、激素水平的改變、氧氣的產生及抗氧化系統的變化、代謝產物的積累及毒害作用、滲透調節物質的增加、厭氧蛋白的產生、信號的傳遞等。目前亟待確定可靠、直觀的澇害鑒定生理生化指標及解除途徑通過對林木抗澇基因的克隆、興修水利、及時排澇等方法，其效果還是不明顯，對解決植物缺氧仍沒有很大成效。該研究課題里將從一個全新的角度引入一個全新的概念，從植物生長所必須的肥料入手，一種新型緩控釋氧肥。氧肥是氧氣肥料的簡稱，干燥情況下比較穩定，遇到水能緩慢釋放氧氣的肥料，供氧物通常是過氧化物。現有的氧肥主要是過氧化鈣的直接施用，它主要用于小范圍的農業種植(如種子生長發芽)、水產養殖、食品保鮮等的一些微量施用，而且由于過氧化鈣遇水釋放氧氣，生成氫氧化鈣使水溶液PH值高達12 —13，對水淹植物直接施用會嚴重影響土壤PH，導致土壤膠狀板結和鹽潰化，腐蝕植物的根部，從而影響到植物的正常生長。同時，過氧化鈣的直接施用也不能起到一個緩慢控制釋放氧氣的作用，保肥性能不理想，實際應用過程中難以控制用量，不能合理均勻分布，不適宜大范圍推廣。另外許多研究表明，我國無機肥當前的有效利用率僅為30% 35%，造成了嚴重的經濟損失和環境污染。因此提高化肥利用率，減輕其對環境的污染，發展可持續高效農林業已成為各國共同關注的問題。20世紀70年代以來，緩控釋肥的研制和應用為解決上述問題提供了嶄新的思路，緩控釋肥能有效地控制養分的釋放、延長肥效期、滿足作物整個生育期對肥料養分的需要、可最大限度地提高肥料的利用率、減少資源浪費和環境污染，對促進農林業增產、農民增收、農林業可持續發展有著重要作用，是21世紀肥料產業的重要發展方向。目前，全世界每年的無機肥消耗總量是11000萬t，而包膜緩控釋肥消耗量還不到50萬t，主要原因是緩控釋肥料成本太高，是一般肥料的2 6倍，如果能夠著重改進生產技術工藝和應用方法，尋找價格低廉的緩控釋材料，進一步降低肥料生產成本，那么緩控釋肥料必定有巨大的市場空間。在此發明中，選取的粘土礦物恰好符合當前肥料市場的要求，其來源廣泛，價格低廉，膨潤土肥料的增效作用也是不容懷疑的(湖南省地質研究所童潛明、楊慧敏，湖南渾澹農場孫樹高等專業研究人員，已經在水稻、棉花、油菜做了膨潤土肥料的應用試驗，結果表明膨潤土肥料的施加有著明顯的增產、增效作用)，粘土礦物在農業方面應用較為廣泛，膨潤土是一種非常好的改良劑，其能改變土壤中的固、液、氣的比例，具有疏松土壤結構、保水、保肥等優點。因此加強緩控釋肥控釋機理與技術的研究，開發符合國際上“緩效化、流體化、復合化、專用化、高效化”發展趨勢的新型緩控釋肥料，解決洪澇災害對農林業生產的損失有著重大的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種材料來源廣泛，環境友好，肥效期長、施加方式簡便、生產工藝簡單的緩控釋氧肥及其制備方法。實現上述發明目的的技術方案如下一種緩控釋氧肥，其是包含過氧化鈣、鈉基膨潤土和聚乙烯醇縮甲醛的混合物；所述的鈉基膨潤土與過氧化鈣的質量比為12:5，聚乙烯醇縮甲醛含量占緩控釋氧肥總質量的15%。所述的緩控釋氧肥的制備方法，包括以下步驟(I)取相應質量的過氧化鈣粉末和鈉基膨潤土充分粉碎混勻；(2)向混合物中加入相應比例的聚乙烯醇縮甲醛溶液混勻，制成軟材；(3)室溫放置2-3小時后，擠壓成小顆粒；(4)將小顆粒烘烤后壓制成型；(5)自然吸濕，即得緩控釋氧肥樣品。步驟(3)中擠壓成小顆粒是通過8 10目篩擠壓。步驟(4)中是將小顆粒在50 60°C中烘烤30min。步驟(5)中自然吸濕的條件是在濕度80%條件下自然吸濕12h。所述的鈉基膨潤土的前處理方法為對鈉基膨潤土采用濕法提純后，使其中蒙脫石的質量含量在30%-80%之間，并過O. 025mm篩，然后將其置于烘箱中，在105°C條件下烘2h,取出備用。所述的聚乙烯醇縮甲醛溶液配制方法為稱取5g聚乙烯醇置于玻璃燒杯中，加入IOOmL去離子水和5mL甲醛，然后于磁力攪拌器上攪拌lOmin，使之均勻，再放入恒溫水浴鍋中，逐漸升溫使之溶解，并不斷攪拌；在80°C恒溫條件下保持30min即可。本發明具有以下優點I、為水淹植物提供氧氣解除淹水植物根際氧氣濃度降低而造成的種種低氧脅迫和無氧脅迫狀態，維持植物正常生理代謝和生長發育，從而減小洪澇對我國農林業造成的經濟損失。2、肥效期長該新型緩控釋氧肥在材料處理上是比較新穎的、創新的，也是現代緩控釋肥料生產的一個趨勢，具有很大的市場空間；另外通過水培實驗發現該新型緩控釋氧肥的放氧時間是可持續近一個月，相對現在直接使用過氧化鈣來說，不會對植物造成傷害，放氧時間更長，放氧量更加穩定。3、材料來源廣泛，價格低廉，環境友好我國粘土礦物資源豐富，粘土礦物在農業方面應用也較為廣泛，膨潤土是一種非常好的改良劑。其能改變土壤中的固、液、氣的比例，具有疏松土壤結構、保水、保肥等優點，不會造成土壤板結。4、生產工藝簡單，操作簡便該新型緩控釋氧肥的制備儀器簡單，操作簡便，生產環境要求不苛刻，過程中通入熱風，保持整個制造環境干燥即可(過氧化鈣因遇到水釋放氧需要干燥的環境)。本發明既簡化了生產工藝流程的工序，又提高了生產效率，降低了生產成本，節約了生產空間，節約了能源，無任何污染排放。
圖I為繪制氧氣累計溶出量與水浸時間的關系曲線；由圖I可以看出，整個試驗期間，水培對照一直處于較低的浸氧量水平，過氧化鈣水培浸氧量的變化趨勢是先上升后下降，第12天浸氧量達到頂峰，接著轉為急速下降，緩釋氧肥在水培中的釋氧量持續保持在32天左右，其曲線較過氧化鈣的更加平緩持久，過程中沒有出現暴釋和急速降低的現象，能夠起到緩慢釋放氧氣，給水淹植物提供氧氣的作用。圖2為繪制pH值與水浸時間的關系曲線。由圖2可以看出，整個試驗過程中，水培對照的pH值一直保持在7的水平，過氧化鈣的PH值保持在很高的強堿性水平。而緩釋氧肥的pH值一直處于pH值〈8的較低水平并且很穩定，說明少量緩釋氧肥的施加不會改變土壤的酸堿性，加上土壤大環境自身的調節能力，不會造成土壤板結、影響植物正常生長。
具體實施例方式以下結合具體實施方式
旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。本發明緩控釋氧肥制備工藝的優化I、膨潤土性能參數以鈣基原礦土、鈣基膨潤土和鈉基膨潤土作為肥料制備的填充劑，按照國標檢測方法，對膨潤土的基本性能參數吸藍量、膨脹容、膠質價和陽離子交換容量進行檢測，檢測結果見表I表I實驗用膨潤土基本性能參數
權利要求
1.一種緩控釋氧肥，其特征在于，其是包含過氧化鈣、鈉基膨潤土和聚乙烯醇縮甲醛的混合物；所述的鈉基膨潤土與過氧化鈣的質量比為12:5，聚乙烯醇縮甲醛含量占緩控釋氧肥總質量的15%。
2.權利要求I所述的緩控釋氧肥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)取相應質量的過氧化鈣粉末和鈉基膨潤土充分粉碎混勻； (2)向混合物中加入相應比例的聚乙烯醇縮甲醛溶液混勻，制成軟材； (3)室溫放置2-3小時后，擠壓成小顆粒； (4)將小顆粒烘烤后壓制成型； (5)自然吸濕，即得緩控釋氧肥樣品。
3.根據權利要求2所述的緩控釋氧肥的制備方法，其特征在于，步驟(3)中擠壓成小顆粒是通過8 10目篩擠壓。
4.根據權利要求2所述的緩控釋氧肥的制備方法，其特征在于，步驟(4)中是將小顆粒在50 60°C中烘烤30min。
5.根據權利要求2所述的緩控釋氧肥的制備方法，其特征在于，步驟(5)中自然吸濕的條件是在濕度80%條件下自然吸濕12h。
6.根據權利要求2所述的緩控釋氧肥的制備方法，其特征在于，所述的鈉基膨潤土的前處理方法為對鈉基膨潤土采用濕法提純后，使其中蒙脫石的質量含量在30%-80%之間，并過O. 025mm篩，然后將其置于烘箱中，在105°C條件下烘2h，取出備用。
7.根據權利要求2所述的緩控釋氧肥的制備方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇縮甲醛溶液配制方法為稱取5g聚乙烯醇置于玻璃燒杯中，加入IOOmL去離子水和5mL甲醒，然后于磁力攪拌器上攪拌lOmin，使之均勻，再放入恒溫水浴鍋中，逐漸升溫使之溶解，并不斷攪拌；在80°C恒溫條件下保持30min即可。
全文摘要
本發明公開了一種緩控釋氧肥，其是包含過氧化鈣、鈉基膨潤土和聚乙烯醇縮甲醛的混合物；所述的鈉基膨潤土與過氧化鈣的質量比為12:5，聚乙烯醇縮甲醛含量占緩控釋氧肥總質量的15%。本發明探討了這種緩控釋氧肥在水介質條件下的氧氣釋放特征及溶液pH值變化。試驗結果表明與單純施加過氧化鈣粉末相比，本發明所制得的緩控釋氧肥具有肥效期長，施加方式簡便，生產工藝簡單的特點，選用材料來源廣泛且為環境友好型材料，可廣泛應用。
文檔編號C05G3/00GK102924176SQ20121047217
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者何鋼, 王蕾, 杜琳倩, 王靜 申請人:中南林業科技大學