一种改善土壤结构的功能肥料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善土壤结构的功能肥料，由如下质量百分比的原料制备而成：水溶性肥料85?98％，保水剂2?15％。所述保水剂为聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或两种与聚丙烯酰胺形成的组合。本发明兼具保肥保水疏松土壤的功效，对于解决我国农业长期施用化肥造成的土壤板结有一定的改良和改善功能；该发明同时满足我国西部地区干旱少雨地区对保水的迫切需求。
【专利说明】
一种改善土壤结构的功能肥料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及农业肥料技术领域，更具体的涉及一种改善土壤结构的功能肥料及其制备方法。【背景技术】
[0002]化肥在中国已有半个多世纪的历史，对农业生产发展起着举足轻重的作用。我国是一个农业大国，化学肥料在农业生产投资中的比例约占50%，但是我国肥料的利用率却只有30%，由此造成经济能源上的巨大浪费以及引发了各种环境问题。倘若没有施用化肥， 中国的粮食产量要减少三分之一甚至更多的产量。但随着化肥投入的日益增加，其负面影响也逐渐凸现出来。目前，由于农业上长期大量施用化肥造成土壤酸化加剧、土壤贫瘠和板结，并出现土壤环境、水环境污染等一系列问题，这对中国农业实现可持续发展形成严峻的挑战，因此提高土壤质量已迫在眉睫。
[0003]土壤质量是农业生产的物质基础，土壤物理性质和化学性质是土壤质量的重要组成，保持土壤适宜的物理性质是提高农业生产的前提之一。如何改善土壤结构，为作物根系营造一个较为舒适的生长环境，也是农业工作者今后工作的重点，本发明产品具有良好的保水性和充分的分散性，在保蓄水肥的同时有效调理和改善耕层土壤结构的功能。
[0004]干旱缺水是制约我国农业发展和加速土地荒漠化的重要因素，提高农田水分利用率尤其是干旱半干旱地区的农田水分利用率成为我国农业的中心任务之一。农用保水剂具有抗旱保水、保温、缓释增效、改善土壤结构等作用，可以抑制土壤水分蒸发、提高土壤饱和含水量、减少可淋溶性养分的淋溶损失、提高肥料利用率，同时可以降低土壤容重、改善土壤结构和水热状况。保水剂虽然具有超强的吸水保水作用，但不具有肥料养分，而养分则是农作物生产和植被生长必须的营养条件，同时，保水剂和肥料分别施用费工费时，也不利于水肥交互作用和水肥效应的发挥。
[0005]因此，将保水功能的材料与肥料相结合，制备既能缓控释养分又具保水、抗旱的功能多元化肥料的研究必将成为肥料研究生产领域中的新热点。
[0006]保水型缓控释肥料可以调节土壤水分余缺，改善水肥相互作用，提高水、肥利用效率，降低肥料养分淋移、固定或挥发损失，减轻环境污染。因此，将肥料和保水剂复合一体化，优势互补，制造具有保水功能和养分缓控释功能的保水型缓控释肥料成为肥料研究前沿和方向，符合节水和旱地农业生产实际需要。
[0007]目前，现有的文章和公开的专利报道的保水型缓释控释肥料存在以下问题:部分保水缓释/控释肥料的制备采用了将缓释控释肥料在反应器中，引发聚合包裹一层保水剂， 局限于实验室规模，工艺上无法实现放大生产，从而大大限制了其大规模工业生产。本发明根据现有复合肥料的生产工艺，简化反应步骤，使保水松土型功能性肥料生产步骤更加便捷，易于工业化生产。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种改善土壤结构的功能肥料及其制备方法。
[0009]本发明是这样实现的，一种改善土壤结构的功能肥料，由如下质量百分比的原料制备而成:水溶性肥料85-98%，保水剂2-15%。
[0010]进一步，所述保水剂为聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或两种与聚丙烯酰胺形成的组合。
[0011]进一步，所述聚丙烯酰胺的含量占保水剂总重的37.5?84%。
[0012]一种上述改善土壤结构的功能肥料的制备方法，是将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，进行混合，在混合的过程中，用雾化喷头向混合物料中加入质量百分含量多70%磷酸或质量百分含量多60%的硫酸，所用磷酸或硫酸的量占混合物料重量的5-10%，然后将所得混合物于60°C以下充分搅拌，反应10-40分钟，干燥后即得。[0〇13] —种上述改善土壤结构的功能肥料的制备方法，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，通过流化设备按照原料质量百分比将所得粉末扬洒在水溶性肥料表面，同时用雾化喷头向流化的水溶性肥料表面喷洒质量百分含量多70%磷酸或质量百分含量多60%的硫酸，所用磷酸或硫酸的量占称取粉末和水溶性肥料的混合物总重的5-10%，然后所得混合物经烘干即得。 [0〇14] —种上述改善土壤结构的功能肥料的制备方法，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，在复合肥造粒设备中将所得粉末和水溶性肥料混合，混合的同时向混合物喷洒造粒液并用雾化喷头向流化的物料表面喷洒质量百分含量多60%的硫酸，所用硫酸的量占称取粉末和水溶性肥料的混合物总重的3-5%，然后所得混合物经烘干即得。
[0015]本发明的有益效果如下:
[0016]1、本发明所用原料广泛，实现工艺简单(利用复合肥生产厂家现有的设备和工艺条件)，反应条件温和(反应温度基本维持在60°C上下，与目前复合肥生产上温度水平基本持平)，为本发明的大规模连续化生产提供了基础。
[0017]2、本发明制备所需生产设备较为简单，国内绝大多数复合肥生产企业的装置和设备稍加改造即可用于本肥料的生产。本产品的实现不额外增加企业设备投资和生产成本， 易于技术推广。
[0018]3、本发明兼具保肥保水疏松土壤的功效，对于解决我国农业长期施用化肥造成的土壤板结有一定的改良和改善功能;该发明同时满足我国西部地区干旱少雨地区对保水的迫切需求。【具体实施方式】
[0019]下面将结合实施例中对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]本发明实施例提供的一种改善土壤结构的功能肥料，由如下质量百分比的原料制备而成:水溶性肥料85-98%，保水剂2-15%。
[0021]在本发明实施例中，保水剂为聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或两种与聚丙烯酰胺形成的组合。[〇〇22]在本发明实施例中，聚丙烯酰胺的含量占保水剂总重的37.5?84%。[〇〇23]本发明实施例提供一种上述改善土壤结构的功能肥料的制备方法，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，进行混合，在混合的过程中，用雾化喷头向混合物料中加入质量百分含量多70% 磷酸或质量百分含量多60%的硫酸，所用磷酸或硫酸的量占混合物料重量的5-10%，然后将所得混合物于60°C以下充分搅拌，反应10-40分钟，干燥后即得。[〇〇24]本发明实施例提供另一种上述改善土壤结构的功能肥料的制备方法，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<〇.〇5mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，通过流化设备按照原料质量百分比将所得粉末扬洒在水溶性肥料表面，同时用雾化喷头向流化的水溶性肥料表面喷洒质量百分含量多70%磷酸或质量百分含量多 60%的硫酸，所用磷酸或硫酸的量占称取粉末和水溶性肥料的混合物总重的5-10%，然后所得混合物经烘干即得。[〇〇25]本发明实施例提供第三种上述改善土壤结构的功能肥料的制备方法，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<〇.〇5mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，在复合肥造粒设备中将所得粉末和水溶性肥料混合，混合的同时向混合物喷洒造粒液并用雾化喷头向流化的物料表面喷洒质量百分含量多60%的硫酸，所用硫酸的量占称取粉末和水溶性肥料的混合物总重的3-5%，然后所得混合物经烘干即得。
[0026]下面结合具体实施例来加以说明。[〇〇27] 实施例1[0〇28] —种改善土壤结构的功能肥料的制备方法，该方法步骤如下:
[0029](1)称取聚丙烯酸钾20kg，聚丙烯酰胺15kg，羟丙基纤维素5kg，加入高速粉碎机中粉碎成粒径< 0.0 5mm的粉末。
[0030](2)称取粉状尿素190kg、粉状磷酸二铵87kg、粉状氯化钾74kg、硫酸锌2.5kg、硼砂 2.5kg、四钼酸铵0.5kg、偏硅酸钠2kg和硫酸亚铁2.5kg放入预混装置中预混，将以上混合物预混之后准备进入下一道工序，进入混合反应装置中。
[0031](3)将(2)中初步混合后的粉状物料加入到具有控温设施和搅拌装的反应器中，用加料装置将(1)的粉末缓缓加入到反应器中的翻动的物料上，同时用雾化装置将10L的浓磷酸喷涂到反应器中翻动的物料上。控制温度不超过60°C，反应30持续分钟后将反应器中的物料倒出冷却，干燥后粉碎即成为粉状的保水疏松土壤的功能性肥料。[〇〇32]采用土培法测定本实施例制备的保水疏松土壤肥料处理的田间持水率比对照肥料处理高6个百分点，土壤孔隙度增加3.2%，氮素淋溶损失下降8%，与对照肥料相比，其保水疏松土壤的效果极为明显。[〇〇33]上述实施例提供的提供的改善土壤结构的功能肥料，是集保水、调理土壤结构功能于一体的新型肥料，聚丙烯酰胺具有极强的吸水性能，同时加入羟丙基纤维素改善聚丙烯酰胺的物理性状，聚丙烯酸钾的加入有效促进物料与肥料紧密结合的同时有助于改善土壤结构。本产品在保蓄水份的同时能够吸纳在土壤中易于流失的氮元素，具有一定氮肥控失效果，随着吸水性物质的涨缩，对其临近土壤产生一定的调理作用，促进板结土壤的松散，缓解土壤板结。
[0034] 实施例2[0〇35] —种改善土壤结构的功能肥料的制备方法，该方法步骤如下:[〇〇36](1)称取聚丙烯酸钾15kg、聚丙烯酰胺25kg，羧甲基纤维素5kg，加入高速粉碎机中粉碎成粒径<0.05mm的粉末待下一工序使用。[〇〇37](2)将粉状尿素100kg、粉状氯化铵180kg，粉状磷酸一铵375kg、粉状氯化钾280kg，硫酸锌5kg，硼砂2kg和其他添加剂40kg投入造粒机，同时将液氨25kg和硫酸25kg通过不同的输液管道均匀喷洒在物料表面进行造粒，造粒完成后干燥过筛即制得16-16-16的颗粒复合肥料，供下道工序使用。[〇〇38](3)将(2)制造的16-16-16颗粒复合肥料930kg加入包裹桶中使肥料颗粒流化旋转，并通过雾化管道向肥料颗粒表面缓慢而均匀地喷洒30kg的硫酸，同时将(1)制得的混合粉末扬撒在流化的肥料颗粒上，待硫酸喷洒完毕后，继续将(1)的粉末扬撒完毕后，将包裹完成的肥料颗粒稍加烘干装袋即制得15-15-15包裹型保水松土功能性颗粒复合肥料。 [〇〇39]采用土培法测定本实施例制备的保水疏松土壤肥料处理的田间持水率比对照肥料的处理高5个百分点，土壤孔隙度增加3.5%，氮素淋溶损失下降7%，与对照肥料相比，其保水疏松土壤的效果极为明显。
[0040]上述实施例提供的改善土壤结构的功能肥料，是集保水、调理土壤结构功能于一体的新型肥料，聚丙烯酰胺具有极强的吸水性能，同时加入羧甲基纤维素改善聚丙烯酰胺的吸水性能和分散性，聚丙烯酸钾的加入有效促进上述物料与肥料紧密结合的同时有助于改善土壤结构。本产品在保蓄水份的同时能够吸纳在土壤中易于流失的氮元素，具有一定氮肥控失效果，随着吸水性物质的涨缩，对其临近土壤产生一定的调理作用，促进板结土壤的松散，缓解土壤板结。[0041 ] 实施例3[0〇42] —种改善土壤结构的功能肥料的制备方法，该方法步骤如下:
[0043](1)称取聚丙烯酰胺25kg，羧甲基纤维素5kg加入高速粉碎机中粉碎成粒径<0.05mm的粉末待下一工序使用。[〇〇44](2)将粉状尿素100kg、粉状氯化铵180kg，粉状磷酸一铵375kg、粉状氯化钾280kg，硫酸锌4kg，硼砂2kg和(1)制得的36kg混合粉末投入造粒机，同时将液氨25kg和硫酸40kg通过不同的输液管道均匀喷洒在物料表面进行造粒，造粒完成后干燥过筛即制得16-16-16保水疏松土壤功能的颗粒复合肥料。[〇〇45]采用土培法测定本实施例制备的保水疏松土壤肥料处理的田间持水率比对照肥料的处理高5.2个百分点，土壤孔隙度增加3.7%，氮素淋溶损失下降9%，与对照肥料相比， 其保水疏松土壤的效果极为明显。[〇〇46]上述实施例提供的改善土壤结构的功能肥料，是集保水、调理土壤结构功能于一体的新型肥料，聚丙烯酰胺具有极强的吸水性能，通过加入羧甲基纤维素改善聚丙烯酰胺的吸水性能和单体分散性，使聚丙烯酰胺均匀分散在肥料内部，在肥料吸水溶解过程中充分发挥蓄持养分的作用。本产品在保蓄水份的同时能够吸纳在土壤中易于流失的氮元素， 具有一定氮肥控失效果，随着吸水性物质的涨缩，对其临近土壤产生一定的调理作用，促进板结土壤的松散，缓解土壤板结。
[0047] 实施例4[0〇48] —种改善土壤结构的功能肥料的制备方法，该方法步骤如下:
[0049](1)称取聚丙烯酸钾30kg，聚丙烯酰胺15kg，羟丙基纤维素15kg，加入高速粉碎机中粉碎成粒径< 〇.〇 5mm的粉末。
[0050](2)称取粉状尿素190kg、粉状磷酸二铵87kg、粉状氯化钾74kg、硫酸锌2.5kg、硼砂 2.5kg、四钼酸铵0.5kg、偏硅酸钠2kg和硫酸亚铁2.5kg放入预混装置中预混，将以上混合物预混之后准备进入下一道工序，进入混合反应装置中。
[0051](3)将(2)中初步混合后的粉状物料加入到具有控温设施和搅拌装的反应器中，用加料装置将(1)的粉末缓缓加入到反应器中的翻动的物料上，同时用雾化装置将13L的浓磷酸喷涂到反应器中翻动的物料上。控制温度不超过60°C，反应30持续分钟后将反应器中的物料倒出冷却，干燥后粉碎即成为粉状的保水疏松土壤的功能性肥料。[〇〇52]采用土培法测定本实施例制备的保水疏松土壤肥料处理的田间持水率比对照肥料处理高9个百分点，土壤孔隙度增加4.7%，氮素淋溶损失下降13%，与对照肥料相比，其保水疏松土壤的效果极为明显。[〇〇53]上述实施例提供的改善土壤结构的功能肥料，是集保水、调理土壤结构功能于一体的新型肥料，聚丙烯酰胺具有极强的吸水性能，同时加入羟丙基纤维素改善聚丙烯酰胺的物理性状，聚丙烯酸钾的加入有效促进物料与肥料紧密结合的同时有助于改善土壤结构。本产品在保蓄水份的同时能够吸纳在土壤中易于流失的氮元素，具有一定氮肥控失效果，随着吸水性物质的涨缩，对其临近土壤产生一定的调理作用，促进板结土壤的松散，缓解土壤板结。[〇〇54]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0055]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种改善土壤结构的功能肥料，其特征在于，由如下质量百分比的原料制备而成:水溶性肥料85-98%，保水剂2-15%。2.如权利要求1所述的改善土壤结构的功能肥料，其特征在于，所述保水剂为聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或两种与聚丙烯酰胺形成的组合。3.如权利要求2所述的改善土壤结构的功能肥料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的含量占保水剂总重的25?84%。4.如权利要求1-3任一所述的改善土壤结构的功能肥料的制备方法，其特征在于，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，进行混合，在混合的过程中，用雾化喷头向混合物料中加入质量百分含量多7 O %磷酸或质量百分含量多6 O %的硫酸，所用磷酸或硫酸的量占混合物料重量的5 -10%，然后将所得混合物于60°C以下充分搅拌，反应10-40分钟，干燥后即得。5.如权利要求1-3任一所述的改善土壤结构的功能肥料的制备方法，其特征在于，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，通过流化设备按照原料质量百分比将所得粉末扬洒在水溶性肥料表面，同时用雾化喷头向流化的水溶性肥料表面喷洒质量百分含量多70%磷酸或质量百分含量多60%的硫酸，所用磷酸或硫酸的量占称取粉末和水溶性肥料的混合物总重的5-10%，然后所得混合物经烘干即得。6.如权利要求1-3任一所述的改善土壤结构的功能肥料的制备方法，其特征在于，将保水剂加入粉碎机中，粉碎成粒径<0.05mm的粉末，然后按照原料质量百分比分别称取所得粉末和水溶性肥料，在复合肥造粒设备中将所得粉末和水溶性肥料混合，混合的同时向混合物喷洒造粒液并用雾化喷头向流化的物料表面喷洒质量百分含量多60 %的硫酸，所用硫酸的量占称取粉末和水溶性肥料的混合物总重的3-5%，然后所得混合物经烘干即得。
【文档编号】C05G3/04GK106083378SQ201610458016
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】刘兴斌, 王月, 韩晓日, 杨劲峰, 战秀梅, 刘侯俊, 刘宁, 刘轶飞, 李娜, 罗培宇, 常壮, 关之昊, 曹靓雅, 马京莹, 董鑫
【申请人】沈阳农业大学