專利名稱：一種緩釋超多元肥體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種肥料，特別是涉及一種緩釋超多元肥體。
世界各國關于包膜緩釋肥的專利報道較多，傳統包膜緩釋肥主要技術特征是將易溶于水的化肥外表以疏水性物質包覆而形成微孔狀薄膜，減少與土壤中水份接觸機會而使肥份緩慢溶出，以增長肥效有效期。美國專利4，081，264所述的包膜緩釋肥是將易溶于水的尿素等肥料先用熔融硫包膜，再用含己烷、石油醚的瀝清包涂，最后用石灰石包覆。其它關于包膜緩釋肥的專利所述的緩釋控制方式與此法類似。這種傳統的緩效控制方式，只立足于增長肥效釋放的有效期，而對緩效肥所釋放養份速度和養份組成能否滿足作物不同生長階段對養份的需要則未加重視，對土壤的危害未采取技術彌補措施，產品價格遠遠高出非緩釋肥30%。
本發明的目的是提供一種釋放的養份與作物不同生長階段對養份需求規律一致以提高肥效利用率和作物產量、減輕肥料對土壤的危害以提高農產品質量、價格便宜的緩釋超多元肥體。
本發明的技術方案是包括養份體系的調配過程、控制釋放體系的調配過程以及養份體系與控制釋放體系的搭配過程。
養份體系的調配過程是在對作物生長特征和需養份規律基本了解的情況下，征對作物的各生長階段各自需養份量和養份組成對應調配，使之營養平衡，每個重要生長階段設置一個相應的養份源(以下稱養份級)，作物整個生長期所需多種營養元素的大致比例滿足N20份、P2份、K15份、Ca8份、Mg2份、S1份。養份級設置過程中包括氮源如碳銨、硝銨、硫酸銨、尿素、硝酸鉀、氯化銨、磷銨、氫氧化銨及其復混物;磷源如普鈣、重鈣、磷酸一銨、磷酸二銨、磷酸鉀、鈣鎂磷肥、磷石膏及其復混物;鉀源如硫酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、碳酸鉀等鉀肥及其復混物;微生物源如腐植土、植物有機綠肥、人畜糞便及生活垃圾、釀酒釀醋殘渣、農產品殘渣、褐煤;相應的中量元素和微量元素;尿酶和反硝化酶抑制劑;必要的高效低毒廣譜殺蟲劑、除草劑、植物生長激素和生物刺激劑等。理論上，養份級按照作物生長規律設置越多越接近作物實際需要;但養份級設置越多，相應的控制級越多導致成本上升。養份級按作物重要生長階段數設置，一般設置點選擇2-5個。
控制釋放體系的調配過程肥體在作物各重要生長階段養分釋放速度的調節通過在各重要生長階段分設控制點(以下稱控制級)來實現。控制級主要由功能高分子、開孔劑和調理劑組成。功能高分子選擇帶親水基團的高分子，如聚乙烯醇PVA、聚醋酸乙烯PVAC、脲醛UF、聚丙烯酸PAA及其鹽、聚乳酸、淀粉改性脲醛、聚氨酯、醇酸樹酯等，主要作用是成膜;開孔劑選擇易溶于水的物質，如尿素、氯化鉀、磷酸一銨、磷酸二銨硫酸鉀、硝酸鉀、氯化銨、硫酸一銨和二銨、硝銨、磷酸一鉀、二鉀、三鉀、磷酸一鈉、二鈉、三鈉、硝酸鈉等，主要作用是調節釋放量;調理劑選擇粉末狀物質，如滑石粉、褐煤粉、石膏、石灰石、粘土、高嶺土、硅藻土、沸石粉、鈣鎂磷肥、普鈣、重鈣、腐植土、泥炭土、爐渣爐灰等，主要作用是協助成膜。根據作物各重要生長階段所需養份釋放速度調配控制級組份，即可達到對肥體養份釋放速度分階段控制的目的。對于生長期短的作物(如疏菜類)可只在最初釋放階段設置1個控制級。因此，控制級設置點根據作物不同可選擇1-5個。
養份體系與控制釋放體系的搭配按作物生長過程相反順序將至少包括氮源、磷源、鉀源、藥源的養份級和對應的至少包括帶親水基團的功能高分子、開孔劑和調理劑的肥份釋放控制級由內到外交替滾覆成粒而達到養份級和肥份釋放控制級有序、多級配置于同一肥體。
本發明采取分養份級和對應控制級對生長較長的作物各重要生長階段高效性、連續性、長期性供應養份，提高了肥效利用率及作物產量，且采用功能高分子代替傳統包膜材料，使緩釋肥價格大為下降，功能高分子可逐漸溶于水而不會在土壤積累為垃圾，減輕了肥料對土壤的危害并具有蓄水保養份能力而有利提高農產品質量。
下面以水稻專用功能高分子分級緩釋超多元肥體為例進一步闡明本發明。
制備例一①養份體系碳銨85克硫銨420克磷酸一銨128克氯化鉀155克鈣美磷肥125克苗期和分蘗期硅酸鈣22克養分級硫粉10克(數量/千克) FeSO410克
ZnSO420克MnSO410克NaNO30.2克來福靈0.05毫升新得力0.03克α-萘乙酸0.02克碳銨100克硫銨440克磷酸一銨187克氯化鉀190克拔節期和早穗期鈣美磷肥20克養分級腐植土20克(數量/千克)硅酸鈣20克硫粉5克FeSO45克ZnSO410克MnSO45克NaNO30.2克來福靈0.05毫升新得力0.03克偏礬酸銨0.01克碳銨120克硫銨235克磷酸一銨305克灌漿期和成熟期氯化鉀210克養分級硅酸鈣20克(數量/千克)腐植土100克FeSO42克ZnSO45克MnSO42克NaNO30.2克硼砂2克②控制體系水溶型酚醛樹脂10克脲醛(Mn=2000-4000)30克苗期和分蘗期水30毫升肥份釋放80目尿素30克控制級滑石粉80克(數量/千克肥料)氧化鈣10克水溶型酚醛樹脂10克脲醛(Mn=2000-4000)30克拔節期和早穗期水30毫升肥份釋放80目尿素36克控制級滑石粉80克(數量/千克肥料)氧化鈣10克水溶型酚醛樹脂10克脲醛(Mn=2000-4000)30克灌漿期和成熟期水30毫升肥份釋放80目尿素41克控制級滑石粉80克(數量/千克)氧化鈣10克綠熟料20克③養份體系和控制釋放體系的搭配將420克灌漿期和成熟期養份級在噴0.2-1%水的條件下，于轉鼓造粒機內滾制成小圓粒。在保持PH值等于1的條件下往小圓粒上交替加入灌漿期和成熟期養份釋放控制級的復合功能高分子水溶液和尿素，用氧化鈣堿化、滑石粉調理，直到小圓粒表面有晶瑩水澤。接著在小圓粒外表按與上述相似操作將870克拔節期和孕穗期養份級以及相應的肥份釋放控制級逐一滾覆后，再將420克苗期和分裂蘗期養份級以及肥份釋放控制級逐一滾覆而制成直徑約3.5mm-4.5mm的綠色小圓粒。
制備例二過程重復制離例一，用碳銨、得到性能和效果等同于制備例一的肥體。
制備例三過程重復制備例一，用普鈣、重鈣、磷石膏、鈣鎂磷肥、磷酸鉀、磷酸二銨代替磷酸一銨，得到性能和效果等同于制備例一的肥體。
制備例四過程重復制備例一，用硝酸鉀、磷酸鉀、硫酸鉀以及其它無氯鉀鹽代替氯化鉀，得的性能和效果近似于制備例一的肥體。
制備例五過程重復制備例一，用植物有機綠肥、人蓄糞便及生活垃圾、農產品殘渣、釀造業殘渣、氨化褐煤、泥炭土代替腐植土，得到性能和效果近似于制備例一的肥體。
制備例六過程重復制備例一，用聚乳酸、淀粉改性脲醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸及其鹽、醇酸樹脂、脲醛、酚醛等代替復合功能高分子，得到性能和效果近似于制備例一的肥體。
制備例七過程重復制備例一，用甲醛、乙醛、丙醛，代替水作功能高分子稀釋劑，得到性能和效果近似于制備例一的肥體。
制備例八用氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、氯化銨、硫酸一銨和二銨、磷酸一銨和二銨、硝銨、磷酸一鉀、二鉀和三鉀、磷酸一鈉、二鈉、和三鈉、硝酸鈉、碳銨代替尿素作開孔劑，得到性能和效果近似于制備例一的肥體。
制備例九用熟石膏、生石膏、粘土、高嶺土、硅藻土、沸石粉、鈣鎂磷肥、普鈣、重鈣、腐植土、泥炭末、褐煤灰、爐渣爐灰、石灰等代替滑石粉，得到性能和效果近似于制備例一的肥體。
使用水稻專用功能高分子分級緩釋超多元肥體，試驗了本發明對水稻各生長階段供養特性，同時也試驗了對水稻的增產作用和降低土壤危害的作用。并把日本三井東壓肥料株式會社生產的硫磺包膜緩釋復肥和國內非緩釋NPK復混肥作對比例。試驗例一取制備例一制備的功能高分子分級緩釋超多元肥體3.8517克、日本三井東壓肥料株式會社生產的硫磺包膜緩釋復肥3.8754克以及國內非緩釋NPK復混肥3.2317克分別放入三支直徑均為5cm、長20cm且帶進水調節閥的沙芯漏斗中部同一高度，并以40目沙粒填充剩余空間。在25℃條件下調節進水閥使三支沙芯漏斗均以每小時有3ml淋洗液從漏斗中淋出。每7天收集此段時間淋出液量并測定累計養份量(N+P2O5+K2O)，求出此段時間淋出的累計養份量占總養份量的百分數作為此7天的平均養份釋放速度。N的測量原理先將有機態N分解轉化為硝態N和銨態N，再把硝態N還原為銨態N;銨態N堿化后，以NH3形式蒸餾出來，用硼酸吸收，標準酸滴定。P2O5的測量原理磷在水中以正磷酸鹽存在，正磷酸鹽于鉬銻抗壞血酸顯色劑下在波長為660nm處有強吸光度，可用分光光度計或光電比色計測定其含量。K2O的測量原理在甲醛-EDTA為掩蔽劑的微堿性介質中，用四苯硼鈉沉淀K+后在波長為420nm處有較強的吸光度，可采用分光光度計測定其含量。結果發現功能高分子分級緩釋超多元肥體在第14天-28天、第77天-105天、第119天-140天產生三個養份釋放高峰，分別占總養份量的8%(苗期和分蘗期養份量的32%)、11%(拔節期和孕穗期養份量的22%)和10%(灌漿期和成熟期養份量的40%);日本三井東壓肥料株式會社生產的硫磺包膜緩釋復肥在第42天-56天出現一個占總養份量30%的釋放高峰后，就一直以占總養份量4%的平均釋放速度保持到175天，沒在出現高峰釋放;非緩釋NPK復混肥在第一周測定時就已全部釋放出來。這一結果表明功能高分子分級緩釋超多元肥體能隨時間延續出現高峰供養時刻，其養份釋放量比較符合水稻需養規律;硫磺包膜緩釋復肥初釋放速度過大，此后釋放速度小且速度變化幅度很小，不是太符合水稻需要養份規律;非緩釋NPK復混物一接觸水就全釋放出來，無明顯時間延續性。
試驗例二①試樣組成使用南優2號雜交水稻作試驗作物，栽植于0.024平方米的盆中，每區5盆，每盆6株。A區施功能高分子分級緩釋超多元肥體，每盆用量為26克，施肥深度為12cm。B區施日本三井東壓肥料株式會社生產的硫磺包膜復肥，每盆用量為26克，施肥深度為12cm。C區施國內非緩釋NPK復肥，每盆用量為26克，施肥深度為12cm。全部試樣均采取水稻整過生長期一次性肥料基施，灌水至土床表面以上3.5cm。然后進行水稻移栽。實驗中水稻按水稻標準栽培方法進行。
②水稻移栽及管理水稻移栽于4月中旬進行。移栽后的試樣置于無任何遮蔽的室外任其生長，不再進行追肥、除草、治蟲、增減水量等管理工作，直到收獲。
③水稻產量的調查水稻的產量調查工作收獲同時在8月底進行。對每區內水稻的穗數、粒數、千粒重以及稻谷與稻草比值進行調查，求出其平均值，并對相對增產率作了統計，結果概括于下表功能高分子分級緩釋超多元肥體(FCDF)日本三井東壓肥料株式會社生產的硫磺包膜緩釋肥(SCF)和國內非緩釋NPK復肥(NCF)對水稻增產情況對比表 從上表可知，功能高分子分級緩釋超多元肥體對水稻的增產作用極為明顯，優于日本三井東壓肥料株式會社生產的硫磺包膜緩釋肥，更優于國內非緩釋NPK復肥。功能高分子分級緩釋超多元肥體對水稻的增產實質在于對肥體按水稻各生長階段養分組成的需要進行合理分級調配、養份供給量經過合理地分級控制，使養份利用率高且轉化為產品率也高。日本三井東壓肥料株式會社生產硫磺包膜緩釋復肥也有較好的增產效果，但其釋放養份速度較慢，養份組成中氮含量過高、鉀含量偏低而使水稻太嬌弱，同時，養份轉化為產品率較低，谷與草比例小。國內非緩釋NPK復肥尚不適宜用作水稻一次性施肥用，尤其在降雨量高的地區，肥料速溶而隨雨水流失，導致水稻后期生長過程養份供應不足，產量低下。
④土壤危害調查水稻收獲后，對A區、B區和C區各盆肥體殘留情況作開土檢查。A區各盆均無明顯肥體外殼殘骸留下;B區各盆均留下脆而硬的硫磺外殼殘骸，取此外殼測其干重占肥體總重的19.2%;C區各盆無明顯肥體殘骸留下。進一步剖盆檢查，發現A區盆土幾乎都有一淺綠色薄層位于距土表20cm～27cm的土層，B區、C區無此現象。放大鏡觀察發現溶有綠顏料的土壤液被土壤顆粒結成的薄層阻擋于薄層上側，薄層下側未發現有淺綠土壤液。這一現象產生的原因是功能高分子分級緩釋超多元肥體施入土壤，高分子聚合物和顏料逐漸溶于水。二者在向土壤深層滲透過程中，由于土壤水份因被作物吸收、蒸發和流失而減少到一定程度時溶解于水的高分子聚合物析出而粘結土壤微粒形成薄層結構，這種結構阻擋以后滲透來的淺綠色土壤液使其不致繼續向土壤更深層滲透散失。土壤液由水份和養份組成，，因而這一薄層結構具有阻擋水分和養份滲透散失能力，是提高水稻產量和肥份轉化利用率的因素之一。
權利要求
1.一種緩釋超多元肥體，其特征是采取至少包括氮源、磷源、鉀源、藥源的養份體系按作物生長階段養份需求狀況對應調配，對至少包括帶親水基團的功能高分子、開孔劑和調理劑的肥份控制釋放體系按作物各生長階段養分需求狀況對應調配，并將一定數量的各養份級和一定數量的對應肥份釋放控制級有序配置而制得。
2.根據權利要求1所述的緩釋超多元肥體，其特征是養分體系還包括微生物源，該微生物源至少是植物有機綠肥、人畜糞便及生活垃圾、農產品殘渣、釀造業殘渣、褐煤、腐植土中的一種。
3.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述“有序配置”是按作物生長過程相反順序將各養份級和對應的肥份釋放控制級由內到外交替滾覆成粒而達到養份級和肥份釋放控制級有序、多級配置于同一肥體。
4.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述氮源至少包括碳銨、尿素、硝氨、硝酸鉀、氯化銨、硫酸銨、磷酸銨、氯氧化銨中的一種。
5.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述磷源至少包括普鈣、重鈣、磷石膏、鈣鎂磷肥、磷酸鉀、磷酸一銨和二銨中的一種。
6.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述鉀源至少包括括硝酸鉀、磷酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀、碳酸鉀中的一種。
7.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述藥源指高效低毒廣譜殺蟲劑、除草劑、尿酶和反硝化酶抑制劑、植物生長激素、生物刺激素，各種微量元素和著色顏料。
8.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述帶親水基團功能高分子至少包括聚乳酸、淀粉-改性脲醛、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸及其鈉或鉀鹽或銨鹽、聚氨酯、醇酸樹脂、脲醛、酚醛、木質磺酸鈉中的一種。
9.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述的開孔劑至少包括氯化鉀、硫酸一鉀和鉀、硝酸鉀、氯化銨、硫酸一銨和二銨、磷酸一銨和二銨、硝銨、磷酸一鉀、二鉀和三鉀、磷酸一鈉、二鈉和三鈉、碳銨、尿素中的一種。
10.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述調理劑至少包括熟石膏、生石膏、粘土、高嶺土、硅藻土、沸石粉、鈣鎂磷肥、普鈣、重鈣、腐植土、泥碳末、褐煤、爐渣爐灰、石灰、滑石粉、硅酸鈣、草炭中的一種。
11.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述一定數量的養份級指2-5個養份級。
12.根據權利要求1或2所述的緩釋超多元肥體，其特征是所述一定量的肥份釋放控制級指1-5個肥份釋放控制級。
全文摘要
本發明涉及一種緩釋超多元肥體。其特征是根據不同作物各生長階段所需養分進行分級調整，對釋放養分的速度進行分級控制釋放，使養分連續性、高效性、長期性供給作物生長需要。本發明可提高作物產量而達到促進作物速生豐產減小土壤危害的目的，價格便宜，是一種代表今后肥料發展的必然趨勢的理想肥料。
文檔編號C05G1/00GK1096778SQ9311187
公開日1994年12月28日 申請日期1993年6月23日 優先權日1993年6月23日
發明者羅力, 王芳 申請人:羅力, 王芳