本发明涉及缓控释肥料技术领域，具体涉及一种楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料及其制备方法。
背景技术：
包膜控释肥是指能够根据植物不同生长阶段的营养需求特点，调节养分的释放速度及供应强度，使其养分释放模式与作物吸肥同步的新型肥料。它不但可以提高肥料的利用率，而且可以减少化学肥料对环境造成的污染。包膜控释肥作为一种新型肥料已经广泛应用到生产实际当中去。但是一方面其价格高居不下，是普通肥料的2-5倍；另一方面，市场上控释肥种类繁多，但单一作物专用型控释肥并不常见。而且包膜控释肥的包膜材料大多数源于石油化工产品，不利于原材料的可持续发展，而且原油加工成本高，污染浪费严重，加大了包膜肥料的成本。因此，研究低成本环保型的专用型包膜控释肥成为当前热点。
花卉作为观赏类经济作物，广受人们的喜欢，有广阔的市场。花卉需要大量的肥料，需追肥多次。作为盆栽植物，花卉施肥时穴施易造成根系破坏，费时费工；撒施容易造成浪费，利用率不高。控释肥能解决多次追肥和利用率不高的问题，但是传统小颗粒的包膜肥料施用起来也不方便，需要大量的劳动力。而且小颗粒肥料的比表面积大，占用的包膜材料多，生产成本较高。所以，亟需开发一种成本低、残膜易降解、控释效果好的花卉专用包膜控释肥。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料及其制备方法。本发明的包膜控释肥料为楔形，可以直接插在花盆里，即插即用，方便快捷，而且相较于小颗粒的包膜肥料，相同质量其表面积更小，所用包膜材料减少40-60％。包膜的原材料不仅限于石油化工原料合成的树脂，更包含各种生物基膜材，能降低成本，环保高效。而且产品中添加了植物生长调节剂和土壤改良剂能促进花卉生长改良土壤，该产品拥有广阔的市场应用前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种生物基纤维硅酮树脂包膜材料，由组分a和组分b混合反应而得；
所述组分a为：将十六烷基三甲基氯化铵、尿素和生物基纤维素溶于醋酸形成的溶液；
所述组分b为硅烷。
优选的，所述组分a中，十六烷基三甲基氯化铵、尿素和生物基纤维素的质量比为1：(6-10)：(2-4)；更优选为1:8:3。
优选的，所述组分a中，所述生物基纤维素为纳米级生物基纤维素，从木屑、小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和棉花秸秆的一种或多种里提取得到。更优选的，所述生物基纤维素是从木屑和棉花秸秆中提取得到；所述木屑和棉花秸秆按质量比1:1混合。
进一步的，提取所用的萃取剂为甲苯、二甲苯、甲醇和乙醇的一种或两种以上混合物。优选的，所用的萃取剂为甲苯、甲醇和乙醇按体积比2:0.5:0.5混合。
进一步的，提取装置为索氏萃取装置。
进一步的，萃取时间为4-6h，原料与萃取剂加入量的比为1：(2-4)。
进一步的，提取还包括：将萃取物在酸化亚氯酸钠溶液中75℃处理1h以除去木质素；再用7wt％氢氧化钾在85℃处理1.5h去除半纤维素的步骤。
优选的，所述组分b中，所述硅烷选自聚甲基硅倍半氧烷、全氟硅烷、端羟基聚二甲基硅氧烷和甲基三甲氧基硅烷中的至少一种。
本发明的第二方面，提供一种楔形花卉专用包膜控释肥，由包膜层和楔形花卉肥料肥核组成；所述楔形花卉肥料肥核的表面被所述包膜层包围；
其中，构成所述包膜层的材料为前述本发明提供的生物基纤维硅酮树脂包膜材料；
所述包膜层占整个楔形花卉专用包膜控释肥质量的1-7％。
所述楔形花卉肥料肥核是由肥料粉末、增效剂和黏合剂混合后，挤压成楔形而成。
所述肥料粉末包括市场上各种常见肥料粉末，如磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和高聚合度聚磷酸铵粉末，其氮、磷、钾所占比例可根据不同花卉的需肥特性任意添加。所述肥料粉末占楔形花卉肥料肥核质量的95-99％。
所述增效剂为赤藓糖醇、水杨酸、茉莉酸和多胺中的一种或两种以上的组合。优选的，所述增效剂为赤藓糖醇、茉莉酸和多胺按质量比为1:1:1混合而成。
所述黏合剂为焦磷酸。
所述增效剂和黏合剂共占楔形花卉肥料肥核的1-5％。
优选的，所述增效剂和黏合剂加入量的比为3:1。
优选的，所述楔形花卉肥料肥核的长为5-10cm，厚为0.5-2cm，重量为5-50g。
本发明的第三方面，提供上述楔形花卉专用包膜控释肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将肥料粉末、增效剂和黏合剂混合，用压片机挤压成楔形，制得楔形花卉肥料肥核；
(2)将楔形花卉肥料肥核放入流化床中，将十六烷基三甲基氯化铵、尿素和生物基纤维素溶于醋酸，再同硅烷一起加入到流化床中，加热反应，固化，即制备得到楔形花卉专用包膜控释肥。
优选的，步骤(1)中，将压片机的压力范围设为0t-200t。
优选的，步骤(2)中，加热至80℃反应10min。
本发明的有益效果：
(1)本发明的楔形花卉专用包膜控释肥，将肥料肥核压成楔形，上宽下尖，可以很方便的插入盆中，不会破坏花卉的根系，方便快捷，一次施肥不用追肥，节省劳动力；而且，相同质量下比小颗粒肥料的表面积减少，所用的包膜材料减少了40-60％，降低了成本。
(2)本发明所用的包膜材料为生物基纤维硅酮树脂包膜材料，充分利用了废弃的可再生资源，不仅减少了资源浪费和对环境的污染，而且大大降低了成本，减少了对石油化工产品的依赖，实现了可持续发展。而且本发明的包膜材料具有良好的延展性、弹性和超疏水性，取得了优异的包膜控释效果。
(3)本发明的楔形花卉专用包膜控释肥中加入了赤藓糖醇、水杨酸等多种生物类植物营养调节剂，不仅可促进花卉发育开花，并有助于改良土壤。
(4)本发明的楔形花卉专用包膜控释肥的肥料残膜可以降解，并且含有一定的有机营养物质，分解后可以给作物提供营养。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所介绍的，研究低成本、环保的、花卉专用型包膜控释肥是目前亟需要解决的问题。基于此，本发明提出了一种楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料。
现有技术中制备包膜控释肥所采用的包膜材料主要为：环氧树脂、聚氨酯和醇酸树脂等；但这些包膜材料的主要成分是石油化工产品，石化产品的高价格和不断枯竭的石油资源，使之难以维持控释肥的可持续发展；而且石化产品膜材料不易降解。为提高膜材料的降解能力，也有以农作物秸秆中的纤维类物质作为包膜材料，但将包膜材料涂布于肥料颗粒后还存在固化过程，固化过程容易导致农作物纤维膜层出现撕裂、针孔等宏观的缺陷，影响了膜层的控释性能。因此，制备具有良好控释性、优异降解性和成本低廉的包膜控释肥仍是本领域的技术难点所在。
本发明首次提出以十六烷基三甲基氯化铵、尿素、生物基纤维素和硅烷为原料制备控释肥的包膜材料，该包膜材料中的各组分具有显著的协同作用，缺一不可，使制备的包膜材料具有良好的延展性、弹性、超疏水性和可生物降解性，将该包膜材料用于制备控释肥，在固化过程中不会出现撕裂、针孔等宏观缺陷，制备的控释膜具有优异的控释性能。
现有技术中的包膜控释肥多为颗粒状，对于花卉施肥来说，小颗粒的控释肥需要耗费大量的人力进行施肥，增加了生产成本。为使肥料更适用于花卉种植，本发明对控释肥的形状进行了创新，首次提出了一种楔形的包膜控释肥，可以直接插在花盆里，即插即用，方便快捷，而且不会对花卉的根系造成破坏。更为重要的是，将控释肥制成楔形，与相同质量的小颗粒肥料相比，减小了表面积，所用包膜材料的量减少了40-60％，大大降低了肥料的生产成本。经计算，本发明的包膜控释肥的生产成本已与普通肥料相当，与传统控释肥相比，生产成本降低了200-400％。另外，将控释肥的形状改成楔形，与小颗粒控释肥相比，其表面积减小，如何保证改变形状后的肥料的控释效果是技术上的难点，对包膜材料的性能要求也更高。本发明的包膜材料是特别适用于楔形控释肥生产的，通过控制包膜材料的厚度，制备得到不同控释期的控释肥，其控释效果优异。本发明在试验过程中将包膜材料替换为现有技术中报道的多种包膜材料，并用于生产楔形控释肥，结果发现，将包膜材料替换后，制备的控释肥的控释效果显著下降。
本发明对于制备花卉肥料肥核的肥料粉末无特别要求，市场上常见的各种肥料均可，氮、磷、钾的比例可根据花卉生长的需要自行调整。对于花卉肥料肥核，本发明的技术改进在于在肥料中添加了赤藓糖醇、水杨酸、茉莉酸、多胺等一种或两种以上的组合作为增效剂，可以促进花卉生长和改良土壤。由于现有技术中的肥料增效组分种类众多，选择何种增效剂进行添加是技术上的难点，经多次试验，本发明优选以赤藓糖醇、茉莉酸和多胺按质量比为1:1:1混合作为增效剂，这三种组分具有显著的协同增效作用，与未添加增效剂或添加其中种类增效剂的控释肥相比，施用本发明的包膜控释肥，花卉的高度密度均匀，花朵颜色鲜艳，根茎粗壮，病虫害的发生率降低了92％以上。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的市售原料，均可通过商业渠道购买得到。
下述实施例和对比例所得包膜控释肥的控释性能侧测试采用如下水浸泡法：
称取5g包膜控释肥料置于100目的尼龙网袋中，封口后将袋置入盛有250ml蒸馏水的塑料容器中，密封后，放入25℃恒温培养箱中，分别于1、3、7、14、28、35、42天等取样测定养分溶出数据。
养分释放期是指包膜控释肥在25℃水中累积释放率达80％所需的天数。
初期溶出率(％)＝第一天累积溶出的养分量/试样中该养分的含量×100.
生物降解性评价：将控释肥的包膜材料称量准确后埋入土壤中，每隔1个月取样，清洗掉表面的泥土后干燥，再次称量，计算出试样重量损失率。
实施例1：
将98kg肥料(n-p-k：15-10-15)，0.5kg赤藓糖醇、0.5kg焦磷酸、0.5kg茉莉酸和0.5kg多胺加入到压片机进料仓中，调整压力为80t，进料量为10g，将上述材料压成楔形花卉专用肥料。
将过80目筛的木屑和棉花秸秆按质量比1：1混合，然后将甲苯、甲醇、乙醇按体积比为2：0.5：0.5混合作为萃取剂，将混合后的木屑和棉花秸秆连同萃取剂加入到索氏萃取装置中，物料比1：3(即木屑和棉花秸秆与萃取剂加入量的质量比)，提取时间为5h。然后将萃取物在用酸化亚氯酸钠溶液在75℃处理1h以去除木质素，再用7wt％氢氧化钾在85℃处理1.5h去除半纤维素，制得纳米级生物基纤维素备用。
将10kg上述楔形花卉专用肥料放入振动流化床中预热；将十六烷基三甲基氯化铵、尿素粉末、生物基纤维按质量比1：8：3混合，取0.2kg混合后物料溶于100ml醋酸溶液中，再和50ml甲基三甲氧基硅烷一起加入振动流化床中，在80℃下反应10min，加料时应少量多次，然后将产品取出在60℃烘箱中待其固化，制得包膜厚度为2％的楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料，包膜控释肥的初期溶出率为3％，控释期为30-40天；包膜材料12个月降解50％。
实施例2：
将95kg肥料(n-p-k：20-5-15)，1.25kg赤藓糖醇、1.25kg焦磷酸、1.25kg茉莉酸和1.25kg多胺加入到压片机进料仓中，调整压力为100t，进料量为20g，将上述材料压成楔形花卉专用肥料。
将过80目筛的木屑和棉花秸秆按质量比1：1混合，然后将甲苯、甲醇、乙醇按体积比为2：0.5：0.5混合作为萃取剂，将混合后的木屑和棉花秸秆连同萃取剂加入到索氏萃取装置中，物料比1：3，提取时间为5h。然后萃取物在用酸化亚氯酸钠溶液在75℃处理1h以去除木质素，再用7wt％氢氧化钾在85℃处理1.5h去除半纤维素，制得纳米级生物基纤维素备用。
将10kg上述楔形花卉专用肥料放入振动流化床中；将十六烷基三甲基氯化铵、尿素粉末、生物基纤维按质量比1：8：3混合，取0.3kg混合后物料溶于150ml醋酸溶液中，和75ml端羟基聚二甲基硅氧烷一起加入到振动流化床中，在80℃下反应10min，加料时应少量多次，然后将产品取出在60℃烘箱中待其固化，制得包膜厚度为3％的楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料，包膜控释肥的初期溶出率为1％，控释期为80-90天；包膜材料12个月降解45％。
实施例3：
将99kg肥料(n-p-k：15-5-20)，0.25kg赤藓糖醇、0.25kg焦磷酸、0.25kg茉莉酸和0.25kg多胺加入到压片机进料仓中，调整压力为100t，进料量为30g，将上述材料压成楔形花卉专用肥料。
将过80目筛的木屑和棉花秸秆按质量比1：1混合，然后将甲苯、甲醇、乙醇按体积比为2：0.5：0.5混合作为萃取剂，将混合后的木屑和棉花秸秆连同萃取剂加入到索氏萃取装置中，物料比1：3，提取时间为5h。然后该萃取物在用酸化亚氯酸钠溶液在75℃处理1h以去除木质素，再用7wt％氢氧化钾在85℃处理1.5h去除半纤维素，制得纳米级生物基纤维素备用。
将10kg上述楔形花卉专用肥料放入振动流化床中；将十六烷基三甲基氯化铵、尿素粉末、生物基纤维按质量比1：8：3混合，取0.5kg混合后物料溶于250ml醋酸溶液，再和125ml甲基三甲氧基硅烷一起加入到振动流化床中，在80℃下反应10min，加料时应少量多次，然后将产品取出在60℃烘箱中待其固化，制得包膜厚度为5％的楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料，包膜控释肥的初期溶出率为0.2％，控释期为120-140天；包膜材料12个月降解40％。
实施例4：
将97kg肥料(n-p-k：25-5-10)，0.75kg赤藓糖醇、0.75kg焦磷酸、0.75kg茉莉酸和0.75kg多胺加入到压片机进料仓中，调整压力为60t，进料量为5g，将上述材料压成楔形花卉专用肥料。
将过80目筛的木屑和棉花秸秆按质量比1：1混合，然后将甲苯、甲醇、乙醇按体积比为2：0.5：0.5混合作为萃取剂，将混合后的木屑和棉花秸秆连同萃取剂加入到索氏萃取装置中，物料比1：3，提取时间为5h。然后该萃取物在用酸化亚氯酸钠溶液在75℃处理1h以去除木质素，再用7wt％氢氧化钾在85℃处理1.5h去除半纤维素，制得纳米级生物基纤维素备用。
将10kg上述楔形花卉专用肥料放入流化床中；将十六烷基三甲基氯化铵、尿素粉末、生物基纤维按质量比1：8：3混合，取0.4kg混合后物料溶于200ml醋酸溶液，然后和100ml聚甲基硅倍半氧烷一起加入到振动流化床中在80℃下反应10min，加料时应少量多次，然后将产品取出在60℃烘箱中待其固化，制得包膜厚度为4％的楔形花卉专用生物基纤维硅酮树脂包膜控释肥料，包膜控释肥的初期溶出率为0.5％，控释期为90-110天；包膜材料12个月降解43％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。