一种保水保肥番茄专用肥及其制备方法

摘要

本发明提供了一种保水保肥番茄专用肥及其制备方法，属于肥料技术领域。本发明将改性膨润土与吸水性聚合单体进行预聚合得到预聚体，然后在交联剂和引发剂的作用下，将预聚体和无机肥料进行共聚反应，得到凝胶状材料，对凝胶状材料干燥后破碎成粒，即得到保水保肥番茄专用肥。本发明通过对膨润土进行改性处理，使得膨润土固层中的Al3+、Mg2+和Ca2+等金属离子以可溶盐的方式溶出，促使其孔道疏通，有利于吸附质分子结构的流通，且该改性膨润土与吸水性聚合单体聚合反应之后，使得聚合物中含有多孔结构，大大提高了肥料的吸水性及对无机养分的吸附性能，有效提高了对番茄植株的保水保肥性能。

说明书

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种保水保肥番茄专用肥及其制备方法。

背景技术

番茄是目前食用量最多的作物之一，番茄的生长量大，但是其采收期长，需肥量多，必须有充足的水分和养分供应才能满足其生长的需求。番茄的营养生长和生殖生长必须协调才能高产优质，否则，营养过盛，特别是氮素过多，植株的生长过旺，容易引起落果，造成减产；如果营养不足，则茎叶生长和生殖生长争夺养分，使果实偏小，品质下降。番茄的生长过程中需要平衡、充足的供给营养和水分，因此，研究番茄专用保水控释肥的想法应运而生。

目前研究的番茄用保水控释肥多以丙烯酸为聚合单体聚合而成，如中国专利申请CN103304313A公开了一种高保水缓控肥料，由丙烯酸和含有纤维素的烟梗渣以接枝的方式形成聚合物，该保水缓控肥的吸水性高、保水时间长，但是实际应用于番茄种植中，对于养分的控释效果却不理想。中国专利申请CN201310020195.1公开了一种以生物质颗粒碳为基质的番茄专用缓释肥料，由生物质颗粒碳、粘结剂和无机养分共混后造粒得到，该技术方案得到的缓释肥料对氮磷钾的缓释性能好，一次使用即可供应番茄整个生长期对养分的需求，肥料利用率高。但是该缓释肥料在旱季对土壤的吸水性较差，不能满足番茄生长所需的水分，导致旱季番茄的果实小、品质差。因此，如何得到一种保水保肥番茄专用肥提供番茄生长所需要的水分和养分，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保水保肥番茄专用肥，在提供满足番茄生长所需养分的同时，其吸水性和保水性能也有显著的提高，适用于气候多变易干旱的地区。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种保水保肥番茄专用肥，由包括以下质量分数的原料制得：

进一步的，所述改性膨润土的制备方法为：

将粒径为5～10μm的膨润土粉浸泡于浓度为1～10mol/L的酸溶液中即可；

所述改性膨润土中的膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土和氢基膨润土中的一种或几种。

进一步的，所述膨润土粉与酸溶液的质量体积比为20～50g：10～20mL；

所述酸溶液包含硫酸、盐酸和醋酸中的一种或几种。

进一步的，所述pH调节剂为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，所述pH调节剂的浓度为2～5mol/L。

进一步的，所述吸水性聚合单体包含丙烯酰胺、丙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸、N-乙烯基酰胺和富马酸中的一种或几种。

进一步的，所述交联剂包含冠醚、β-环糊精、乙二醇和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种；所述引发剂包含过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化氢中的一种或几种；

所述无机肥料包含硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐、磷酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、氯化物、钼酸盐和碳酸盐中的一种或几种。

本发明提供了一种保水保肥番茄专用肥的制备方法，包括以下步骤：

1)将改性膨润土和吸水性聚合单体在冰水浴中混合，并用pH调节剂调节反应体系至中性得到预聚体；

2)将无机肥料加入预聚体中反应，待反应体系温度降至30～45℃时，顺次加入交联剂和引发剂继续反应，得到凝胶状聚合物；

3)将凝胶状聚合物干燥后破碎即得到保水保肥番茄专用肥。

进一步的，所述步骤1)中混合的温度为5～20℃，混合的时间为10～15min。

进一步的，所述步骤2)中，无机肥料和预聚体反应的温度为70～90℃，反应的时间为10～20min。

进一步的，所述干燥的温度为80～100℃，干燥的时间为10～30min。

本发明的有益效果：

本发明通过对膨润土进行酸性改性处理，使不同类型膨润土中含有的Al

经过实验测试发现，本发明得到的番茄专用肥的水份蒸发率＜5％，对水分的吸附倍率高于650g/g；且经过田间实验发现，该保水保肥番茄专用肥能够满足番茄前期和中期生长的需水量，对番茄的增产明显，即便是在易干旱的地区也能够适用。

具体实施方式

本发明提供了一种保水保肥番茄专用肥，由包括以下质量分数的原料制得：

在本发明中，按照质量份数计，所述改性膨润土的添加量为2～15份，优选为5～10份，进一步优选为8份。

在本发明中，所述改性膨润土的制备方法为：

将粒径为5～10μm的膨润土粉浸泡于浓度为1～10mol/L的酸溶液中即可；优选的，将粒径为6～8μm的膨润土粉浸泡于浓度为2～8mol/L的酸溶液中即可。

在本发明中，所述改性膨润土中的膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土和氢基膨润土中的一种或几种，优选为钠基膨润土。

在本发明中，所述膨润土粉与酸溶液的质量体积比为20～50g：10～20mL，优选为25～45g：12～18mL，进一步优选为30～40g：15mL。

在本发明中，所述酸溶液包含硫酸、盐酸和醋酸中的一种或几种，优选为硫酸。

在本发明中，按照质量份数计，所述pH调节剂的添加量为10～23份，优选为15～20份，进一步优选为18份。

在本发明中，所述pH调节剂优选为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，所述pH调节剂的浓度为2～5mol/L，优选为3～4mol/L。

在本发明中，按照质量份数计，所述吸水性聚合单体的添加量为10～20份，优选为12～18份，进一步优选为15份。

在本发明中，所述吸水性聚合单体包含丙烯酰胺、丙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸、N-乙烯基酰胺和富马酸中的一种或几种，优选为丙烯酰胺、丙烯基磺酸和富马酸中的一种或几种。

在本发明中，按照质量份数计，所述交联剂的添加量为0.001～0.010份，优选为0.002～0.008份，进一步优选为0.003～0.005份。

在本发明中，所述交联剂包含冠醚、β-环糊精、乙二醇和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种，优选为冠醚、乙二醇和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。

在本发明中，按照质量份数计，所述引发剂的添加量为0.01～0.20份，优选为0.02～0.15份，进一步优选为0.05～0.10份。

在本发明中，所述引发剂包含过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化氢中的一种或几种，优选为过硫酸铵和/或过氧化氢。

在本发明中，按照质量份数计，所述无机肥料的添加量为30～50份，优选为35～45份，进一步优选为40份。

在本发明中，所述无机肥料包含硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐、磷酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、氯化物、钼酸盐和碳酸盐中的一种或几种，优选为硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐和磷酸盐中的一种或几种。

本发明提供了一种保水保肥番茄专用肥的制备方法，包括以下步骤：

1)将改性膨润土和吸水性聚合单体在冰水浴中混合，并用pH调节剂调节反应体系至中性得到预聚体；

2)将无机肥料加入预聚体中反应，待反应体系温度降至30～45℃时，顺次加入交联剂和引发剂继续反应，得到凝胶状聚合物；

3)将凝胶状聚合物干燥后破碎即得到保水保肥番茄专用肥。

在本发明中，所述步骤1)中混合的温度为5～20℃，混合的时间为10～15min；优选的，混合的温度为10～15℃，混合的时间为12～14min；进一步优选的，混合的温度为12℃，混合的时间为13min。

在本发明中，步骤1)中，混合的转速为50～100rpm，优选为60～90rpm，进一步优选为70rpm。

在本发明中，所述步骤2)中，无机肥料和预聚体反应的温度为70～90℃，反应的时间为10～20min；优选的，反应的温度为75～85℃，反应的时间为12～18min；进一步优选的，反应的温度为80℃，反应的时间为15min。

在本发明中，步骤2)中，加入交联剂和引发剂继续反应的过程中，需要不断的搅拌，搅拌的转速为80～200rpm，优选为90～180rpm，进一步优选为100～120rpm。

在本发明中，所述干燥的温度为80～100℃，干燥的时间为10～30min；优选的，干燥的温度为85～95℃，干燥的时间为15～25min；进一步优选的，干燥的温度为90℃，干燥的时间为20min。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

保水保肥番茄专用肥的制备：

将30g粒径为10μm的钠基膨润土粉浸泡于20mL 5mol/L的硫酸溶液中，待膨润土润胀后得到改性膨润土；

将10份改性膨润土与15份丙烯酰胺在冰水浴5℃下以80rpm的转速混合均匀，并用5mol/LNaOH溶液调节体系pH至中性，得到预聚体；

将50份无机肥料与上述预聚体在80℃下反应10min，待反应体系降至40℃时加入0.005份冠醚和0.01份过硫酸铵继续反应10min，反应的同时需要在110rpm转速下搅拌，得到凝胶状聚合物；其中无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3；

将凝胶状聚合物在80℃下干燥30min，破碎至2mm，即得到保水保肥番茄专用肥。

实施例2

保水保肥番茄专用肥的制备：

将50g粒径为8μm的钠基膨润土粉和钙基膨润土粉(钠基膨润土粉和钙基膨润土粉质量比为1：1)浸泡于20mL 10mol/L的硫酸溶液中，待膨润土润胀后得到改性膨润土；

将15份改性膨润土与10份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、10份马来酸在冰水浴10℃下以80rpm的转速混合均匀，并用3mol/L KOH溶液调节体系pH至中性，得到预聚体；

将35份无机肥料与上述预聚体在78℃下反应10min，待反应体系降至45℃时加入0.010份β-环糊精和0.15份过硫酸铵继续反应10min，反应的同时需要在100rpm转速下搅拌，得到凝胶状聚合物；其中无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3；

将凝胶状聚合物在80℃下干燥20min，破碎至1mm，即得到保水保肥番茄专用肥。

实施例3

保水保肥番茄专用肥的制备：

将35g粒径为5μm的钙基膨润土粉浸泡于15mL 5mol/L的硫酸溶液中，待膨润土润胀后得到改性膨润土；

将15份改性膨润土与20份丙烯基磺酸在冰水浴8℃下以60rpm的转速混合均匀，并用3mol/LNaOH溶液调节体系pH至中性，得到预聚体；

将45份无机肥料与上述预聚体在80℃下反应10min，待反应体系降至30℃时加入0.003份乙二醇和0.08份过硫酸钾继续反应10min，反应的同时需要在150rpm转速下搅拌，得到凝胶状聚合物；其中无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3；

将凝胶状聚合物在100℃下干燥20min，破碎至1.5mm，即得到保水保肥番茄专用肥。

实施例4

保水保肥番茄专用肥的制备：

将25g粒径为10μm的钠基膨润土粉浸泡于15mL 1mol/L的硫酸溶液中，待膨润土润胀后得到改性膨润土；

将5份改性膨润土与15份马来酸、5份N-乙烯基酰胺在冰水浴10℃下以80rpm的转速混合均匀，并用5mol/LNaOH溶液调节体系pH至中性，得到预聚体；

将30份无机肥料与上述预聚体在85℃下反应15min，待反应体系降至45℃时加入0.010份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.01份过硫酸铵继续反应10min，反应的同时需要在110rpm转速下搅拌，得到凝胶状聚合物；其中无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3；

将凝胶状聚合物在90℃下干燥30min，破碎至2mm，即得到保水保肥番茄专用肥。

对比例1

同实施例1，区别在于不添加改性膨润土，将50份无机肥料与丙烯酰胺在80℃下反应10min，待反应体系降至40℃时加入0.005份冠醚和0.01份过硫酸铵继续反应10min，反应的同时需要在110rpm转速下搅拌，得到凝胶状聚合物；其中无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3；

将凝胶状聚合物在80℃下干燥30min，破碎至2mm，即得到番茄专用肥。

对比例2

同实施例2，区别在于，不对膨润土进行改性处理，将15份膨润土与10份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、10份马来酸在冰水浴10℃下以80rpm的转速混合均匀，并用3mol/LKOH溶液调节体系pH至中性，得到预聚体；

将35份无机肥料与上述预聚体在78℃下反应10min，待反应体系降至45℃时加入0.010份β-环糊精和0.15份过硫酸铵继续反应10min，反应的同时需要在100rpm转速下搅拌，得到凝胶状聚合物；其中无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3；

将凝胶状聚合物在80℃下干燥20min，破碎至1mm，即得到番茄专用肥。

对比例3

同实施例3，区别在于，聚合单体选用丙烯酸。

测试例1

分别取5g实施例1～4和对比例1～3得到的番茄专用肥，分别放入10mL的蒸馏水中，测试番茄专用肥在蒸馏水中无机肥料的释放率及吸水倍率，测试结果如下表1和表2：

表1番茄专用肥中无机肥料的释放率结果

肥料在48h、240h和480h的释放率分别为0～48h、48～240h、240～480h的释放率。通过表1可以看出，本发明提供的保水保肥番茄专用肥具有很好的缓释效果，而对比例1～2中的肥料的初始释放率较高，随着植株生长周期的延长，肥料的释放率却逐渐降低，由于番茄植株在中期生长过程中需要更多的养分，对比例1～2得到番茄专用肥并不利于番茄植株的生长；对比例3得到的肥料虽然前期缓释速率低，但是整体缓释肥量下降，不利于肥料的充分利用和番茄植株的生长。

表2番茄专用肥的吸水倍率结果

通过表2可以看出，本发明实施例得到的番茄专用肥的吸水倍率相比对比例有明显的提高。

测试例2

对实施例1～4及对比例1～3得到的番茄专用肥进行田间试验，结果如下表3：

表3施用不同肥料下番茄的产量对比

上述空白对照组为仅施加50kg/亩的无机肥料，无机肥料中硝酸钾、硫酸镁、磷酸氢钠、钼酸铵的质量比为1：1：1：3。

由以上实施例可知，本发明提供了一种保水保肥番茄专用肥及其制备方法，通过测试可以看出，本发明得到的番茄专用肥对肥料的缓释效果好，吸水倍率在650g/g以上；且经过田间实验发现，该保水保肥番茄专用肥能够满足番茄前期和中期生长的需水量，对番茄的增产明显，即便是在易干旱的地区也能够适用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。