水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料及其制备方法与流程

本发明属于肥料领域，具体而言，本发明涉及水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料及其制备方法。

背景技术：

水稻是世界上生产最为广泛的农作物，也是我国第一大农作物，2016年我国稻谷种植面积约3000万公顷，我国有超过65％的人口以稻米为主食，水稻在保障国家粮食安全中起着决定性作用。

伴随着农村劳动力结构的变化，传统水稻种植及施肥方式正在向机械化、轻简化方向发展。水稻机插秧同步侧深施肥技术，既减少了工作量，又提高了肥料利用率，在我国推广应用面积逐年扩大。水稻侧深施肥技术是在精准插秧的同时，在秧苗根部附近3-5厘米处施以肥料的局部施肥技术，施肥量比传统栽培方式节肥30％，提高肥料利用率，减少养分的固定和流失，有效地降低人工成本和减轻种植区域的农业面源污染。

肥料在水稻的种植过程中，起着重要的作用，为了进一步提高水稻的种植效率，相关单位开展了大量的研究，如专利cn106397059a公布了一种高利用率水稻肥及其制备方法，将各类有机质与中微量元素、菌剂等进行混合，提高养分利用率同时可改善土壤质量，提高水稻抗性。专利cn105152780a公布了一种高产水稻肥，通过添加槟榔与凤尾草混合提取液，提供营养成分且降低水稻病虫害发生率，显著提高了大米的品质。专利cn104086338a公布了一种水稻控释肥及其制备方法和应用，以尿素作为肥芯，以凹凸棒石黏土为内层，石蜡为外层进行包裹，制成水稻控释肥，减少施肥量和次数，提高水稻产量。专利cn101033163公布了一种硫包衣尿素水稻肥生产方法，通过对大颗粒尿素喷涂熔硫实现对尿素的包衣，获得的产品能够迅速沉入水中，有效解决了水稻肥漂浮问题。

上述方法生产的水稻专用肥，在延缓氮素释放期，提高养分利用率等方面均有着较好的效果，但还存在以下问题：不能满足水稻侧深施肥装置的要求，强度较低，施肥过程中易造成堵塞；产品为缓释氮，养分难以达到精准释放，容易造成脱肥现象发生，因此，急需开发一款能够满足水稻侧深施肥需求的，满足水稻全生育期养分需求的高效肥料产品。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料及其制备方法，该控释掺混肥料养分有效性高，产品性状能够满足侧深施肥装置要求，并减少施肥次数，省时省工，和普通肥料相比，减肥增效显著，具有良好的社会和经济效益。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料。根据本发明的实施例，所述肥料包括：9～20重量份的速效n、6～10重量份的控释n、0.5～1.5重量份的脲醛缓释氮、10～15重量份的p2o5、12～16重量份的k2o、0.1～0.5重量份的zn、0.5～1.0重量份的si和0.5～1.0重量份的防漂浮表面活性剂。由此，该组成的水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料养分有效性高，采用脲甲醛工艺，肥料颗粒强度高(≥30n)，吸湿性小，产品性状能够满足侧深施肥装置要求；采用聚氨酯包膜尿素提供控释氮，释放期60-90天，与脲醛缓释氮搭配，形成氮的长效、中效、速效的合理配置，满足水稻生育期内养分需求，减少施肥次数，省时省工，和普通肥料相比，减肥增效显著，具有良好的社会和经济效益。

另外，根据本发明上述实施例的水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例，所述速效n来自于尿素、氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种，优选尿素、氯化铵和硫酸铵中的至少一种。由此，可以满足水稻全生育期内的养分需求。

在本发明的一些实施例，所述控释n来自于聚氨酯包膜尿素，优选释放期60～90天，释放曲线呈“s”型的聚氨酯包膜控释尿素；缓释氮来自于尿素与甲醛的缩合，形成长链大分子物质，二者搭配，形成氮的长效、中效、速效的合理配置，由此，可以满足水稻全生育期内养分需求，减少施肥量和施肥次数，减肥增效。

在本发明的一些实施例，所述p2o5来自于磷酸一铵、磷酸二铵、普钙、重钙和磷酸二氢钾中的至少一种，优选磷酸一铵。由此，可以满足水稻全生育期内的养分需求。

在本发明的一些实施例，所述k2o来自于硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾和硝酸钾中的至少一种，优选氯化钾和硫酸钾中的至少一种。由此，可以满足水稻全生育期内的养分需求。

在本发明的一些实施例，所述zn来自于edta螯合锌、氨基酸螯合锌、聚天冬氨酸螯合锌和聚磷酸铵螯合锌中的至少一种，优选聚磷酸铵螯合锌。由此，可提高水稻对中微量元素的吸收，可以满足水稻全生育期内的养分需求。

在本发明的一些实施例，所述si来自于偏硅酸钠、硅酸钠、硅酸钾和过二硅酸钠中的至少一种，优选偏硅酸钠。由此，可以满足水稻全生育期内的养分需求。

在本发明的一些实施例，所述防漂浮表面活性剂为吐温、聚谷氨酸和水溶性氮酮中的至少一种，优选聚谷氨酸。由此，使得该肥料在稻田施用过程不漂浮，避免了养分流失。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述所述的水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将速效氮源、磷源、钾源、锌源和硅源等原料进行混合，经粉碎后输送到造粒机内，以便得到混料；

(2)将脲甲醛溶液与步骤(1)得到的所述混料混合造粒以便得到脲甲醛复合肥料；

(3)将所述脲甲醛复合肥料与控释氮源进行掺混，以便得到聚氨酯控释掺混肥料；

(4)将所述聚氨酯控释掺混肥料与防漂浮表面活性剂混合进行防漂浮处理，以便得到水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料。

根据本发明实施例的制备水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的方法通过将混料与脲甲醛混合造粒后与控释氮源进行掺混，其中，脲甲醛的加入一方面显著提高了产品的强度，肥料颗粒强度高(≥30n)，吸湿性小，能够满足侧深施肥装置要求，另一方面脲甲醛在酸性环境下缩合固化，形成不同的长链大分子脲甲醛，提供部分缓释氮养分，并且采用聚氨酯包膜尿素提供控释氮，释放期60-90天，与脲醛缓释氮搭配，形成氮的长效、中效、速效的合理配置，满足水稻生育期内养分需求，减少施用量和施肥次数，减肥增效，进一步的加入防漂浮表面活性剂对肥料进行防漂浮处理，使得该肥料在稻田施用不漂浮，避免了养分流失。另外通过添加螯合态中微量元素锌和硅，能够进一步提高水稻对中微量元素的吸收和普通肥料相比，减肥增效显著，具有良好的社会和经济效益。

另外，根据本发明上述实施例的制备水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混料与所述脲甲醛溶液的混合质量比为(940～980)：(20～60)。由此，可以增强肥料颗粒强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述脲甲醛复合肥料与所述控释氮源的混合质量比为(800～850)：(150～200)。由此，可以满足水稻全生育期内养分需求，减少施量和施肥次数，减肥增效。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述聚氨酯控释掺混肥料与所述防漂浮表面活性剂的混合质量比为1000：(5～10)。由此，使得该肥料在稻田施用不漂浮，避免了养分流失

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的方法流程示意图；

图2是各实验例肥料播种后不同时间0-20cm耕层土壤速效氮养分变化曲线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料。根据本发明的实施例，该肥料包括：9～20重量份的速效n、6～10重量份的控释n、0.5～1.5重量份的脲醛缓释氮、10～15重量份的p2o5、12～16重量份的k2o、0.1～0.5重量份的zn、0.5～1.0重量份的si和0.5～1.0重量份的防漂浮表面活性剂。发明人发现，如果速效氮含量过低，前期不能满足水稻生长所需养分，如果速效氮含量过高，水稻未完全吸收利用，易造成氮素损失，如果缓释氮含量过低，不能满足水稻后期养分需求，而如果缓释氮含量过高，养分释放周期过长，有可能造成水稻后期贪青晚熟；如果脲醛缓释氮含量过低，无法保证肥料颗粒强度，而如果脲醛缓释氮含量过高，造成氮素浪费；如果p2o5含量过低，则会对植物生长造成缺磷胁迫，而如果p2o5含量过高，则会造成土壤中磷含量过剩，影响植物对锌、铁等微量元素的吸收；如果k2o含量过低，则不能满足植株对钾元素的吸收，导致植株瘦小、叶面积下降最终抑制植株生长和产量形成；如果k2o含量过高，则原料成本增加，并造成资源浪费，土壤环境污染；同时本申请含量的锌和硅更利于水稻植株的生长，并且该含量的防漂浮表面活性剂可以避免所得肥料在稻田施用漂浮，防止养分流失。由此，该组成的水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料养分有效性高，产品性状能够满足侧深施肥装置要求，并减少施肥次数，省时省工，和普通肥料相比，减肥增效显著，具有良好的社会和经济效益。

具体的，速效n的加入量可以为9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份；控释n的加入量可以为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份；p2o5的加入量可以为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份；k2o的加入量可以为12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份；zn的加入量可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份；si的加入量可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1.0重量份；防漂浮表面活性剂的加入量可以为0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1.0重量份。

根据本发明的实施例，上述肥料中的速效n来自于尿素、氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种，优选尿素、氯化铵和硫酸铵中的至少一种。发明人发现，该类速效氮源中氮素含量较高，并便于贮存和施用，从而降低原料成本。进一步的，上述肥料中控释n来自于聚氨酯包膜尿素，优选释放期60～90天，释放曲线呈“s”型的聚氨酯包膜控释尿素。发明人发现，采用聚氨酯包膜控释尿素，来提供主要的控释氮，其释放期60-90天，可以满足水稻全生育期内养分需求，减少施肥量和施肥次数，减肥增效；进一步的，上述肥料中p2o5来自于磷酸一铵、磷酸二铵、普钙、重钙和磷酸二氢钾中的至少一种，优选磷酸一铵。发明人发现，该类磷源能为植物提供更多的磷，且其溶解到水中后呈微酸性，与水稻适宜生长的微酸性环境一致，从而可以更好的促进水稻生长。进一步地，上述肥料中k2o来自于硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾和硝酸钾中的至少一种，优选氯化钾和硫酸钾中的至少一种。发明人发现，该类钾源中钾含量较高且价格便宜，从而降低施肥成本。进一步的，上述肥料中zn来自于edta螯合锌、氨基酸螯合锌、聚天冬氨酸螯合锌和聚磷酸铵螯合锌中的至少一种，优选聚磷酸铵螯合锌。发明人发现，该类锌源易被植物吸收，且可避免与锌、铁等微量元素产生沉淀，从而促进水稻生长。进一步地，上述肥料中si来自于偏硅酸钠、硅酸钠、硅酸钾和过二硅酸钠中的至少一种，优选偏硅酸钠。发明人发现，该类硅源溶解速度较快，对溶液ph值的缓冲作用强，从而适应水稻生长环境。进一步地，上述肥料中防漂浮表面活性剂为吐温、聚谷氨酸和水溶性氮酮中的至少一种，优选聚谷氨酸。发明人发现，该类防漂浮表面活性剂采用微生物发酵方法得到的，施入土壤中可被微生物降解，从而避免环境污染。

在本发明的再一个方面，本发明提出了制备上述水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

s100：将速效氮源、磷源、钾源、锌源和硅源进行混合

该步骤中，具体的，将上述来源的速效氮源、磷源、钾源、锌源和硅源按上述配比计量后在搅拌机内混合，并经原料皮带输送至破碎机粉碎后进行混合，得到混料。

s200：将步骤s100得到的混料与脲甲醛溶液混合造粒

该步骤中，具体的，在造粒机中加入脲甲醛溶液与上述混料一同造粒，其中脲甲醛溶液在酸性环境下发生亚甲基缩合固化，生成脲醛缓释氮，即得到脲甲醛复合肥料。发明人发现，脲甲醛的加入一方面显著提高了产品的强度，另一方面通过形成不同链长大分子聚合物，提供部分缓释氮养分，与控释氮搭配形成氮的长效、中效和速效的合理配置，满足水稻全生育期内养分需求，减少施量和施肥次数，减肥增效，同时采用脲甲醛工艺，肥料颗粒强度高(≥30n)，吸湿性小，能够满足侧深施肥装置要求。根据本发明的一个具体实施例，混料与脲甲醛溶液的混合质量比为(940～980)：(20～60)。发明人发现，采用该范围的混合比例不仅可以保证产品强度，同时满足水稻全生育期内养分需求。优选的，该步骤中的酸性环境为选自采用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸和腐植酸中的至少一种提供，并且将酸性环境ph调至5.5～6.5，例如5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5。由此，可以显著提高脲甲醛的反应效率，从而在进一步提高产品强度的同时实现减肥增效。

s300：将脲甲醛复合肥料与控释氮源进行掺混

该步骤中，具体的，将上述得到的脲甲醛复合肥料与控释氮源聚氨酯包膜尿素控释肥掺混，得到聚氨酯控释掺混肥料。发明人发现，采用聚氨酯包膜控释尿素来提供主要的控释氮，释放期60-90天，与脲醛缓释氮搭配，形成氮的长效、中效、速效的合理配置，满足水稻全生育期内养分需求，减少施肥量和施肥次数，减肥增效。根据本发明的一个具体实施例，脲甲醛复合肥料与所述控释氮源的混合质量比为(800～850)：(150～200)。发明人发现，采用该混合比例可以保证肥料具有优异的减肥增效效果。

s400：将聚氨酯控释掺混肥料与防漂浮表面活性剂混合进行防漂浮处理

该步骤中，将上述得到的聚氨酯控释掺混肥料与防漂浮表面活性剂混合进行防漂浮处理，以便得到水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料。发明人发现，通过添加的防漂浮表面活性剂处理，使得所得肥料在稻田施用不漂浮，防止养分流失。根据本发明的一个具体实施例，聚氨酯控释掺混肥料与防漂浮表面活性剂的混合质量比为1000：(5～10)。发明人发现，采用该混合比例可以有效避免养分流失，从而提高该肥料的减肥增效效果。

根据本发明实施例的制备水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的方法通过将混料与脲甲醛混合造粒后与控释氮源进行掺混，其中，脲甲醛的加入一方面显著提高了产品的强度，肥料颗粒强度高(≥30n)，吸湿性小，能够满足侧深施肥装置要求，另一方面脲甲醛在酸性环境下缩合固化，形成不同的长链大分子脲甲醛，提供部分缓释氮养分，并且采用聚氨酯包膜尿素提供控释氮，释放期60-90天，与脲醛缓释氮搭配，形成氮的长效、中效、速效的合理配置，满足水稻生育期内养分需求，减少施用量和施肥次数，减肥增效，进一步的加入防漂浮表面活性剂对肥料进行防漂浮处理，使得该肥料在稻田施用不漂浮，避免了养分流失。另外通过添加螯合态中微量元素锌和硅，能够进一步提高水稻对中微量元素的吸收和普通肥料相比，减肥增效显著，具有良好的社会和经济效益。

本发明将聚氨酯包膜控释肥与脲甲醛造粒工艺、螯合中微量元素有效结合，进行水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料的生产，具有以下至少之一优点：

(1)生产的控释掺混肥料，产品颗粒强度≥30n，吸湿性小，能够满足侧深施肥装置的要求；

(2)采用聚氨酯包膜控释尿素，来提供主要的控释氮，释放期60-90天，满足水稻全生育期内养分需求，减少施肥量和施肥次数，减肥增效；

(3)采用脲甲醛工艺，一方面提高了产品的强度，另一方面提供部分缓释氮养分，与控释氮搭配，形成氮的长效、中效、速效的合理配置；

(4)添加的中微量元素，以螯合形态为主，能够进一步提高水稻对中微量元素的吸收，提高了养分利用率；

(5)添加的防漂浮表面活性剂处理，在稻田施用不漂浮，防止养分流失；

(6)针对水稻的生长需求，选择高氮中磷中钾配方，养分配比科学，适宜于水稻全生育期内的养分需求。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料26-10-12cl及其生产工艺方法如下：

(1)将405kg尿素、250kg磷酸二铵、250kg氯化钾、20kg螯合锌、50kg硅肥，经计量后，混合破碎，加入到造粒机内；

(2)将脲甲醛溶液40kg(固含量约25kg)，加入到造粒机内，与造粒机内其他复合肥原料一起造粒，并在脲甲醛的作用下，逐步固化成粒，再经干燥、冷却筛分、包裹处理，形成含脲甲醛复合肥22-12-15cl；

(3)将上述22-12-15cl含脲醛复合肥800kg，与释放期90天的聚氨酯包膜控释尿素200kg，进行掺混，添加0.5kg聚谷氨酸防漂浮表面活性剂处理后，即为26-10-12cl成品。

实施例2

水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥料21-15-16cl及其生产工艺方法如下：

(1)将250kg尿素、380kg磷酸一铵、335kg氯化钾、20kg螯合锌、50kg硅肥，经计量后，混合破碎，加入到造粒机内；

(2)将脲甲醛溶液40kg(固含量约25kg)，加入到造粒机内，与造粒机内其他复合肥原料一起造粒，并在脲甲醛的作用下，逐步固化成粒，再经干燥、冷却筛分、包裹处理，形成含脲甲醛复合肥15-19-20cl；

(3)将上述15-19-20cl含脲醛复合肥800kg，与释放期90天的聚氨酯包膜控释尿素200kg，进行掺混，添加0.5kg聚谷氨酸防漂浮表面活性剂处理后，即为21-15-16cl成品。

试验一：取实施例1制备的26-10-12cl水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥进行试验：

1、试验地点：江苏省丹阳市；

2、试验地土壤基本情况：土壤类型为黏土，土壤肥力中等，土壤基础五项见下表1。施肥方式见下表2所示。

表1土壤基础五项数据

表2水稻侧深施肥处理

3、试验水稻品种：当地水稻品种常规粳稻宁粳7号；

4、试验方法：5月31日播种育秧，6月17号移栽，采用洋马yr60dzf高速乘坐式侧深施肥插秧机，插秧后1周左右施分蘖肥，7月30日施穗肥，各处理田间管理措施一致。11月中旬收获测产称重。

5、试验结果：播种后不同时间0-20cm耕层土壤速效氮养分变化曲线如图2所示，水稻各处理产量指标如表3所示。

表3水稻侧深施肥各处理产量指标

图2表明，在追肥条件下，土壤速效氮有两个峰值，后期则逐步降低。采用本发明的肥料，在同样施肥条件下，土壤中速效氮含量明显高于其他肥料。免追处理表明，采用本发明的肥料，养分释放平稳，养分降低速度明显减缓，能够满足水稻全生育期养分需求。

从表3产量结果来看，采用本发明肥料，在减少1次追肥的情况下，比传统施肥增产31％，比竞品增产8.4％；免追情况下，比传统施肥增产26％，比竞品增产4.2％。

试验二：取实施例2制备的21-15-16cl水稻侧深施肥专用聚氨酯控释掺混肥进行试验：

1、试验地点：黑龙江方正县；

2、试验地土壤基本情况：土壤类型为草甸土，土壤肥力中等，土壤基础五项见下表4。施肥方式见下表5所示。

表4土壤基础五项数据

表5水稻侧深施肥处理

3、试验水稻品种：当地常规水稻品种垦稻10号；

4、试验方法：4月15日播种育秧，5月19日移栽，采用洋马yr60dzf高速乘坐式侧深施肥插秧机，插秧后1周左右施分蘖肥，7月11日施穗肥，各处理田间管理措施一致。10月中旬收获测产称重。

5、试验结果：水稻各处理产量指标如表6所示。

表6水稻侧深施肥各处理产量指标

从表6产量结果来看，采用本发明肥料，采用侧深施肥技术，并在减少1次追肥的情况下，比传统施肥增产17.5％，比竞品增产8.2％；免追情况下，比传统施肥增产11.6％，比竞品增产2.7％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。