适于低温、干旱地区作物施用的缓控释氮肥及其制备与应用

摘要

本发明涉及一种适于低温、干旱地区作物施用的缓控释氮肥及其制备与应用。该缓控释氮肥原料质量份为：5％腐植酸包膜尿素90～180份，7.5％腐植酸包膜尿素250～360份，硫磺包膜尿素250～360份，硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素100～200份，硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素40～120份；本发明复配的缓控释氮肥的养分释放规律特别适用于低温、干旱地区作物不同生育阶段吸收要求，满足这些地区大多数作物全生长期要求，一次施用不用追肥。本发明还提供该缓控释氮肥制备方法和施用方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种肥料，特别涉及一种专用于低温、干旱地区作物施用的复配型缓控释 氮肥及其制备和应用，属于缓控释肥料生产和应用技术领域。

背景技术

目前我国每年农业用氮肥3000多万吨。虽然氮肥的施用对提高农作物产量起到了重要 作用，但随着用量的增加，肥料利用率下降，因施肥造成的环境污染也明显增加。由于缓 控释氮肥的养分是随着作物吸收缓慢释放，水溶性氮在土壤中滞留时间短，肥料流失少， 利用率高，对环境的影响小，因此，缓控释氮肥成为氮肥的发展方向。

CN1948227(200510030371.5)公开了一种改进的涂硫尿素缓释肥料及制造方法； CN101088971(200610087365.8)提供了一种长效缓释氮肥；CN101260008(200710071865.7) 是脲甲醛的制备方法；CN101050152(200710014760.8)、CN101041593(200710038135.7)、 CN102001890A(201010582386.3)、CN102167650A(201110028857.0)分别提供了一种含 中微量元素的缓释氮肥、一种缓释氮肥及其制造方法、一种松香-凹凸棒石-石蜡复合包膜 缓释氮肥及其制备方法和一种石膏基尿素石膏-尿素-硫铵控释尿素的制备方法。这些缓控 释氮肥具有一定的缓释或长效功能，能增加氮肥有效时间，提高肥料利用效率。但也有不 足之处，一是仅靠一种缓释材料(即便是复合材料)很难满足作物不同生育期的养分需要； 其次，它们的养分释放也难于适合低温、干旱地区作物吸收要求。

低温、干旱地区由于地温低、土壤水分含量相对少，许多在高温、多雨地区养分释放 比例高，对作物增产效果好的缓控释氮肥品种，比如受温度影响较大的热固性树脂包膜材 料和受水分条件影响明显的热塑性树脂包膜材料生产的缓控释氮肥在低温、干旱地区作物 生长期养分释放比例低，作物增产不明显，甚至减产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于低温、干旱地区作物的缓控释氮肥及其制 备方法，本发明还提供该肥料的应用方法。

发明概述

自2005年以来，本申请人在中国黑龙江、辽宁、吉林、内蒙、新疆等省进行了大量水 稻、玉米、棉花等作物的大田试验，研究了多种包膜氮肥在土壤中的养分释放情况、对作 物的增产作用及其相互配合后的效果，提出一种复配型缓控释氮肥，本发明肥料的养分释 放规律特别适用于低温、干旱地区作物不同生育阶段吸收要求。该肥料养分释放基本满足 这些地区大多数作物要求。并进行了大田试验，取得了良好的效果。

术语说明：

1、低温、干旱地区，是指一年中≥10℃积温在1500°以下、年降雨量小于400毫米的 寒温带和中温带地区，在我国符合该条件的主要有新疆、甘肃、内蒙、黑龙江、吉林、辽 宁省，及西藏、青海、陕西的部分地区。

本发明的技术方案如下：

低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥，原料质量份如下：

5％腐植酸包膜尿素                90～180份，

7.5％腐植酸包膜尿素              250～360份，

硫磺包膜尿素                     250～360份，

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素    100～200份，

硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素    40～120份。

所述5％腐植酸包膜尿素、7.5％腐植酸包膜尿素，分别是在颗粒尿素外喷淋一层粘结剂， 再喷撒一层风干粉碎的风化煤，形成腐植酸包膜层。固化后重复包膜1～2次制得。所述粘 结剂总量占颗粒尿素质量的0.5～1％、风化煤占颗粒尿素质量的5％、7.5％。风化煤占颗粒 尿素质量的5％即为5％腐植酸包膜尿素；风化煤占颗粒尿素质量的7.5％即为7.5％腐植酸包 膜尿素。优选的，所述粘结剂是环氧树脂双酚A与固化剂T31按1∶0.1的质量比混合制得； 所述的风化煤粉碎粒径0.10-0.20mm。

上述5％腐植酸包膜尿素、7.5％腐植酸包膜尿素市场有售，例如山东金正大生态工程股 份有限公司产售，也可按专利文件CN100556866C(200810139610.4)公开的“一种腐植酸 控释肥及其制备方法”制备，本发明引用该专利文件的全文作为现有技术。其中，核芯肥 料尿素优选大颗粒尿素，粒径2～3毫米。

所述硫磺包膜尿素是以颗粒尿素为核芯肥料喷涂硫磺膜，硫磺膜材料占核芯肥料尿素 质量百分比是20～25％，按现有技术制备。

所述硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素、硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素是，分别以 颗粒尿素为核芯肥料，先喷涂内包层硫磺膜，再喷涂外包层高分子聚合物膜制得；其中， 内包层硫磺膜占核芯肥料尿素质量均是18％，外包层高分子聚合物膜占尿素包硫磺后总质 量分别是2％、3％；外包层高分子聚合物膜占尿素包硫磺后总质量2％的即为硫磺加2％高分 子聚合物包膜尿素；外包层高分子聚合物膜占尿素包硫磺后总质量的3％即为硫磺加3％高分 子聚合物包膜尿素。优选的，高分子聚合物包膜剂是酚醛环氧树脂和三乙烯四胺以9∶1质 量比的混合。制备方法参见CN1246265C(200410024050.X)“以硫为底涂层的高分子聚合 物包膜控释肥料的制备方法”，本发明引用该专利文件的全文作为现有技术。其中，核芯肥 料尿素优选大颗粒尿素，粒径2～3毫米。

根据本发明，优选的，低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥，原料质量份如下：

5％腐植酸包膜尿素                95～105份，

7.5％腐植酸包膜尿素              340～360份，

硫磺包膜尿素                     290～310份，

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素    145～155份，

硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素    95～105份。

本发明所述的低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥的制备方法，步骤如下：

(1)5％腐植酸包膜尿素、7.5％腐植酸包膜尿素的制备：

A、取环氧树脂双酚A与固化剂T31按1∶0.1的质量比混合均匀，得粘结剂。

B、将一定量的颗粒尿素放入包膜设备中，预热至60-70℃，在压力下将步骤A制备的粘 结剂均匀喷涂到运动的尿素颗粒上，形成一层粘结剂膜，粘结剂占尿素颗粒的质量比是 0.25～0.33％。

C、将粉碎的固体风化煤喷撒到步骤B带有粘结剂的尿素颗粒上，风化煤占尿素颗粒的 质量比是2.5％，固化后形成腐植酸包膜层。

D、将步骤B、C再重复操作1次，得5％腐植酸包膜尿素；将步骤B、C再重复操作2次， 得7.5％腐植酸包膜尿素。

(2)硫磺包膜尿素：按现有技术制备，硫磺膜材料占核芯肥料质量百分比是20～25％。

(3)硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素、硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素：以颗粒尿素 为核芯肥料，先喷涂内包层硫磺膜，硫磺膜占核芯肥料尿素质量的18％；再喷涂外包层高 分子聚合物膜，高分子聚合物膜占涂硫后肥料颗粒总质量的2％，得硫磺加2％高分子聚合物 包膜尿素；高分子聚合物膜占涂硫后肥料颗粒总质量的3％，得硫磺加3％高分子聚合物包膜 尿素。高分子聚合物包膜剂配方是，酚醛环氧树脂和三乙烯四胺以9∶1质量比的混合，按 CN1246265C(200410024050.X)“以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料的制备方法” 提供的技术喷涂到涂硫后的肥料颗粒上，即得。

(4)按比例将上述步骤(1)制得的5％腐植酸包膜尿素、7.5％腐植酸包膜尿素、步骤(2) 制得的硫磺包膜尿素、步骤(3)制得的硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素、硫磺加3％高分 子聚合物包膜尿素一起放入搅拌机中搅拌4～6分钟，充分混匀即得。然后将混合好的肥料 进行计量、包装。

本发明低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥的应用，肥料用量，折合成纯氮，每亩8～ 12公斤，根据不同作物的种植特点，施用方法如下：

i.密植作物采用播种前一次性撒施于土壤表面后翻耕、播种；或，

ii.种植行距较宽的作物采用一次性施入距离播种行5～7厘米、离地表深度8～10厘 米的土壤中。

本发明的优良效果如下：

1、养分释放能更好地满足作物需要

本发明低温、干旱地区作物缓控释氮肥是根据所用各种包膜尿素原料在该地区土壤中 的养分释放规律及大多数作物氮素吸收特点复配的，有效的调整了肥料总的养分释放规律， 能够更好地满足作物不同生育期的养分吸收需要。一次施用不用追肥。

2、降低肥料生产成本

一般情况下，若要求一种包膜材料生产的控释氮肥的养分释放规律能够满足作物吸收要 求，则需要花费更高的生产成本。本发明肥料利用不同包膜材料生产的控释氮肥进行复配， 不仅能够满足作物吸收要求，也明显降低肥料的生产成本。

附图说明

图1是实施例1所用缓控释氮肥原料在内蒙古赤峰市土壤中的养分释放规律曲线图，横 坐标是肥料施入土壤中的时间(天)，纵坐标是养分释放率(质量百分比)。

图2是实施例1低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥在内蒙古赤峰市土壤中的养分释放 曲线图，横坐标是肥料施入土壤中的时间(天)，纵坐标是每1000公斤本发明肥料养分释 放数量(公斤)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中的原料用量份数均为质 量份，所有的百分比均为质量百分比。实施例中所用的原料如下：

5％腐植酸包膜尿素，是在颗粒尿素外喷淋一层粘结剂，再喷撒一层风干粉碎的风化煤， 形成腐植酸包膜层；风化煤占颗粒尿素质量的5％。山东金正大生态工程股份有限公司产售

7.5％腐植酸包膜尿素分别是在颗粒尿素外喷淋一层粘结剂，再喷撒一层风干粉碎的风化 煤，形成腐植酸包膜层；风化煤占颗粒尿素质量的7.5％。

硫磺包膜尿素，硫磺膜材料占核芯肥料质量百分比是23％，山东金正大生态工程股份有 限公司生产。

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素、硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素为山东金正大生态 工程股份有限公司生产，内包层硫磺膜占核芯肥料尿素质量的18％，外包层高分子聚合物 膜分别占尿素包硫磺后总质量的2％和3％，高分子聚合物包膜剂是酚醛环氧树脂和三乙烯四 胺以9∶1质量比的混合。

以上原料山东金正大生态工程股份有限公司有售。

风化煤，山西省宁武县露天矿煤厂生产，有机质含量60.2wt％，粒径0.15mm。

实施例1：低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥，原料质量份如下：

5％腐植酸包膜尿素                150kg，

7.5％腐植酸包膜尿素              310kg，

硫磺包膜尿素                     360kg，

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素    100kg，

硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素    80kg。

制备方法：

(1)5％腐植酸包膜尿素、7.5％腐植酸包膜尿素的制备：

A、取环氧树脂双酚A 5公斤，加入固化剂T31 0.5公斤，混合均匀，得粘结剂；

B、取颗粒尿素500公斤放入包膜设备中，预热至63℃，通过压力泵将步骤A制备的粘 结剂1.25公斤均匀喷涂到运动的尿素颗粒上，形成一层粘结剂膜；

C、将过100目筛的固体风化煤12.5公斤均匀喷撒到步骤B带有粘结剂的尿素颗粒上， 固化后形成腐植酸包膜层；

D、将步骤B、C再重复操作1次，得5％腐植酸包膜尿素；

E、取步骤D制备的5％腐植酸包膜尿素350公斤，将步骤B、C再重复操作1次，得7.5％ 腐植酸包膜尿素；

(2)按现有技术制备硫磺包膜尿素，硫磺膜材料占核芯肥料尿素质量百分比是23％。

(3)硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素、硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素的制备：

A、按现有技术制备硫磺包膜尿素，硫磺膜材料占核芯肥料尿素质量百分比是18％。

B、取酚醛环氧树脂9公斤，加入三乙烯四胺1公斤，混合均匀，得高分子聚合物包膜 剂；

C、取步骤A制备的硫磺包膜尿素放入包膜机中，将步骤B制备的高分子聚合物包膜剂 均匀喷涂到运动的硫磺包膜尿素颗粒上，高分子聚合物包膜剂占硫磺包膜尿素的质量比是 2％，得硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素；

D、取步骤A制备的硫磺包膜尿素放入包膜机中，将步骤B制备的高分子聚合物包膜剂 均匀喷涂到运动的硫磺包膜尿素颗粒上，高分子聚合物包膜剂占硫磺包膜尿素的质量比是 3％，得硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素；

(4)将上述5％腐植酸包膜尿素150kg，7.5％腐植酸包膜尿素310kg，硫磺包膜尿素360kg， 硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素100kg，硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素80kg，一起放入 搅拌机中搅拌4分钟，充分混匀即得。然后将混合好的肥料进行计量、包装。

实施例2：低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥，原料质量份如下：

5％腐植酸包膜尿素                100kg，

7.5％腐植酸包膜尿素              350kg，

硫磺包膜尿素                     300kg，

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素    150kg，

硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素    100kg。

制备方法同实施例1。

实施例3：低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥，原料质量份如下：

5％腐植酸包膜尿素                180kg，

7.5％腐植酸包膜尿素              250kg，

硫磺包膜尿素                     250kg，

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素    200kg，

硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素    120kg。

制备方法：如实施例1所不同的是：

(1)5％腐植酸包膜尿素、7.5％腐植酸包膜尿素的制备

环氧树脂双酚A与固化剂T31按1∶0.1质量比混合均匀，得粘结剂；

取颗粒尿素200公斤放入包膜设备中，预热至70℃，通过压力泵将步骤A制备的粘结剂 0.66公斤均匀喷涂到运动的尿素颗粒上，形成一层粘结剂膜；将过100目筛的固体风化煤 5公斤均匀喷撒到步骤B带有粘结剂的尿素颗粒上，固化后形成腐植酸包膜层；再重复操 作1次，得5％腐植酸包膜尿素；

另取颗粒尿素300公斤放入包膜设备中，预热至68℃，通过压力泵将所述的粘结剂1 公斤均匀喷涂到运动的尿素颗粒上，形成一层粘结剂膜；将过100目筛的固体风化煤7.5 公斤均匀喷撒到带有粘结剂的尿素颗粒上，固化后形成腐植酸包膜层；再重复操作2次， 得7.5％腐植酸包膜尿素；

其余原料制备同实施例1。

将上述5％腐植酸包膜尿素180kg，7.5％腐植酸包膜尿素250kg，硫磺包膜尿素250kg， 硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素200kg，硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素120kg，一起放 入搅拌机中搅拌6分钟，充分混匀即得。然后将混合好的肥料进行计量、包装。

实施例4：低温、干旱地区作物专用缓控释氮肥，原料质量份如下：

5％腐植酸包膜尿素                130kg，

7.5％腐植酸包膜尿素              330kg，

硫磺包膜尿素                     320kg，

硫磺加2％高分子聚合物包膜尿素    180kg，

硫磺加3％高分子聚合物包膜尿素    40kg。

制备方法同实施例3。

对比例：普通尿素，含氮量46％，质量百分比。

以上实施例1～4和对比例的应用效果如下：

试验地点：黑龙江省庆安县，新疆自治区昌吉市。

试验时间：2011年5月至2011年10月。

供试作物和品种：庆安县是玉米，玉米品种：先玉335；昌吉市是棉花，棉花品种： 新陆早23号。

实施例1-4和对比例肥料氮素养分用量相同，玉米每亩12公斤，棉花每亩8公斤。 实施例肥料施用方法是，在玉米和棉花播种时一次性施入距离播种行约6厘米、离地表面 深约8厘米的土壤中。对比例普通尿素的施肥方法是，玉米在“大喇叭口”期追施；棉花， 30％与磷、钾肥同方法施用，余量的尿素肥料在棉花“盛花期”追施。大田应用时，实施例 1-4的复配型缓控释尿素和对比例普通尿素的实验组均配施磷肥和钾肥，玉米按氮∶五氧 化二磷∶氧化钾＝1∶0.3∶0.6、棉花按氮∶五氧化二磷∶氧化钾＝1∶0.4∶0.3养分质量比 配施磷肥和钾肥，磷肥用过磷酸钙、钾肥用氯化钾，实施例和对比例的磷肥和钾肥均是在 种植翻地前一次性均匀撒施于地表。其他管理措施相同。应用效果见表1。

表1.与对比例相比实施例1-4的施用效果