一种控释肥料及其在水稻栽培中的应用的制作方法

[0001]
本发明涉及一种控释肥料及其在水稻栽培中的应用，属于农业生产技术领域。


背景技术：

[0002]
控释肥料，是缓释肥料的高级形式，主要通过包膜技术来控制养分的释放，达到安全、长效、高效等目的，是现代肥料发展的主要方向，适合机械化生产特别是满足种肥同播的需要等。
[0003]
树脂包膜控释肥料是控释肥料中较为常见的一种，以膜材料的性质可分为热塑性树脂包膜控释肥料和热固性树脂包膜控释肥料两大类。其中，热塑性树脂包膜控释肥料主要是通过先使用溶剂将包膜树脂溶解，然后将溶解的包膜树脂喷涂到肥料颗粒上而得；热固性树脂包膜控释肥料则主要是通过将树脂和固化剂喷涂到肥料颗粒上而得。
[0004]
树脂包膜控释肥料具有很好的养分释放功能，但是，由于树脂价格较高，导致树脂包膜控释肥料的生产成本较高，难以在农业上大面积推广使用。并且，树脂包膜的生物降解性不是很好，这与现代农业绿色环保的概念相悖。另外，树脂包膜在阳光的照射下容易开裂，这会导致树脂包膜的肥料快速泄露，达不到控释的效果。
[0005]
因此，急需找到一种成本低、生物降解性好且控释效果好的控释肥料。


技术实现要素：

[0006]
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、生物降解性好且控释效果好的控释肥料。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明提供了一种控释肥料，所述控释肥料包含芯材、内包膜和外包膜；所述芯材为肥料颗粒；所述内包膜为水凝胶；所述外包膜为改性环氧树脂；所述改性环氧树脂是通过将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合而得。
[0008]
可选的，所述肥料颗粒为尿素颗粒，碳酸氢铵颗粒，硝酸铵颗粒，硫酸铵颗粒，磷酸氢二铵颗粒，磷酸二氢铵颗粒，氯化钾颗粒，硫酸钾颗粒，硝酸钾颗粒，或尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸钾或硝酸钾中的一种或一种以上复配而得的复合肥料颗粒。
[0009]
可选的，所述水凝胶的成分包含淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙、氢氧化钠和水。
[0010]
可选的，所述淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙和氢氧化钠的质量分别占水凝胶总质量的4.5～5％、21～22.5％、9～9.5％、3～4.5％、4.5～5％和9.5～10％，余量为水。
[0011]
可选的，所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、多乙烯多胺或t31中的一种或一种以上。
[0012]
可选的，所述环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂的质量分别占外包膜质量的60～70％、10～20％和15～25％。
[0013]
本发明还提供了一种制备上述控释肥料的方法，所述方法为将丙烯酸添加至氢氧化钠溶液中，得到混合液a；将淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙添加至混合液a中，得到混合液b；将过硫酸铵添加至混合液b中，于50～55℃下反应1.5～3h，得到反应液；将肥料颗粒预热至80～120℃后，将反应液喷涂至肥料颗粒表面，得到喷涂有反应液的肥料颗粒；将喷涂有反应液的肥料颗粒干燥，得到包裹有内包膜的肥料颗粒；将包裹有内包膜的肥料颗粒浸泡至水中，直至内包膜溶胀至平衡，得到包裹有溶胀内包膜的肥料颗粒；将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合液c；将包裹有溶胀内包膜的肥料颗粒预热至60～90℃后，将混合液c喷涂至包裹有溶胀内包膜的肥料颗粒表面，得到喷涂有混合液c的肥料颗粒；将喷涂有混合液c的肥料颗粒静置至混合液c固化成膜，得到控释肥料。
[0014]
可选的，所述肥料颗粒为尿素颗粒，碳酸氢铵颗粒，硝酸铵颗粒，硫酸铵颗粒，磷酸氢二铵颗粒，磷酸二氢铵颗粒，氯化钾颗粒，硫酸钾颗粒，硝酸钾颗粒，或尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸钾或硝酸钾中的一种或一种以上复配而得的复合肥料颗粒。
[0015]
可选的，所述水凝胶的成分包含淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙、氢氧化钠和水。
[0016]
可选的，所述淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙和氢氧化钠的质量分别占反应液总质量的4.5～5％、21～22.5％、9～9.5％、3～4.5％、4.5～5％和9.5～10％。
[0017]
可选的，所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、多乙烯多胺或t31中的一种或一种以上。
[0018]
可选的，所述环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂的质量分别占混合液c质量的60～70％、10～20％和15～25％。
[0019]
本发明还提供了一种栽培水稻的方法，所述方法为在栽种水稻的过程中使用上述控释肥料。
[0020]
可选的，所述方法包含如下步骤：
[0021]
s1：机械化粉碎还田：使用小麦联合收割机将小麦收获，同时，利用收割机带有的秸秆切碎装置将小麦秸秆切碎至1～5cm长度，并抛撒到田面；
[0022]
s2：机械化旋耕整地：田面灌水5～6cm泡田2～3d，拖拉机配套麦草旋耕机采取横竖两边作业一次完成埋草和整地，小麦秸秆还田的埋深为5～10cm，旋耕整地的深度为10～20cm；
[0023]
s3：机械化插秧施肥：选用按照机插秧的标准进行软盘育秧的秧苗，秧苗长至1～2蘖1心时，使用水稻插秧同步施肥机一次性完成插秧和施肥工作，插秧时控制行距20～30cm，株距14～17cm，插秧深度2～4cm，种植密度1.3～1.5万穴/亩，施肥时使用上述控释肥料，施肥量为40～60kg/亩；
[0024]
s4：定量灌溉：插秧后，田间灌溉2.5～3.5cm浅水层以保护秧苗，插秧后3d，排水露田增氧，促进秧苗扎根，插秧后6～7d灌3cm水层，保持5～6d内有水层，缺水时及时补水，随后及时落干，沉实土地，通气促根，幼穗分化期至扬花期保持1～2cm浅水层，灌浆期间保持干湿交替，即每次灌水3～5cm，自然耗干后2～3d再灌同样深的水，当苗数达到15.2～20万穗/亩时，分次搁田，保持田面湿润，收获前7d断水。
[0025]
本发明还提供了上述控释肥料或上述方法在栽培水稻中的应用。
[0026]
本发明技术方案，具有如下优点：
[0027]
本发明提供了一种控释肥料，所述控释肥料包含芯材、内包膜和外包膜；所述芯材为肥料颗粒；所述内包膜为水凝胶；所述外包膜为改性环氧树脂；所述改性环氧树脂是通过将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合而得；此控释肥料为在肥料外部依次包覆水凝胶(内包膜)和改性环氧树脂(外包膜)，通过水凝胶的设置可防止控释肥料环氧树脂外包膜开裂所导致的肥料快速泄露，将经环氧改性硅油改性的环氧树脂作为外包膜，由于环氧改性硅油改性大大增加了环氧树脂的柔韧性，使改性环氧树脂作为外包膜时不易在阳光照射下开裂，综上，水凝胶和改性环氧树脂的配合使用使得此控释肥料具有很好的养分释放功能；进一步的，使用环氧改性硅油改性环氧可增加环氧树脂的生物降解性，提高了树脂包膜的生物降解性好，且淀粉基水凝胶和改性环氧树脂的原料成本低廉，降低了控释肥料的成本；进一步的，通过调节内包膜和外包膜的厚度，可将此控释肥料的养分释放期精确的控制在1～12个月不等。
具体实施方式
[0028]
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
[0029]
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0030]
下述实施例中涉及的尿素颗粒和玉米淀粉购自阿里巴巴；下述实施例中涉及的丙烯酸、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙、过硫酸铵和二乙烯三胺购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；下述实施例中涉及的环氧树脂(e-44)购自京东；下述实施例中涉及的环氧改性硅油购自安徽艾约塔硅油有限公司。
[0031]
下述实施例中涉及的检测方法如下：
[0032]
养分释放率的测定：参照中华人民共和国化工行业标准hg/t 4215-2011。
[0033]
实施例1：肥料的制备
[0034]
具体步骤如下：
[0035]
(1)将氢氧化钠加入水中，得到氢氧化钠溶液；将丙烯酸添加至氢氧化钠溶液中，得到混合液a；将玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙添加至混合液a中，得到混合液b；将过硫酸铵添加至混合液b中，于50℃下反应2h，得到反应液；玉米淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙、氢氧化钠和水的质量分别占反应液总质量的4.5％、22.5％、9.5％、4.5％、4.5％、9.5％和45％；
[0036]
(2)将粒径为5mm的肥料颗粒(本实施例中为尿素颗粒)预热至90℃后，将步骤(1)制备得到的反应液喷涂至尿素颗粒表面，得到喷涂有反应液的尿素颗粒；将喷涂有反应液的尿素颗粒烘干，得到包裹有内包膜的尿素颗粒；将包裹有内包膜的尿素颗粒浸泡至水中，直至内包膜溶胀至平衡，得到包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒；内包膜的质量占包裹有内包膜的尿素颗粒质量的3％；
[0037]
(3)将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合液c；环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂的质量分别占混合液c质量的60％、20％和20％；
[0038]
(4)将包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒预热至80℃后，将步骤(3)制备得到的混合液c喷涂至包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒表面，得到喷涂有混合液c的尿素颗粒；将喷涂有混合液c的尿素颗粒静置至混合液c固化成膜，得到控释肥料；外包膜的质量占控释肥料质量的1％。
[0039]
检测控释肥料的养分释放率，检测结果见表1。
[0040]
由表1可知，控释肥料的养分释放功能较好。
[0041]
表1不同释放天数下控释肥料的养分释放率
[0042]
释放天数5d10d20d30d40d50d60d养分释放率(％)6.515.637.154.763.377.994.2
[0043]
实施例2：肥料的制备
[0044]
具体步骤如下：
[0045]
(1)将氢氧化钠加入水中，得到氢氧化钠溶液；将丙烯酸添加至氢氧化钠溶液中，得到混合液a；将玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙添加至混合液a中，得到混合液b；将过硫酸铵添加至混合液b中，于50℃下反应2h，得到反应液；玉米淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙、氢氧化钠和水的质量分别占反应液总质量的4.5％、22.5％、9.5％、4.5％、4.5％、9.5％和45％；
[0046]
(2)将粒径为5mm的肥料颗粒(本实施例中为尿素颗粒)预热至90℃后，将步骤(1)制备得到的反应液喷涂至尿素颗粒表面，得到喷涂有反应液的尿素颗粒；将喷涂有反应液的尿素颗粒烘干，得到包裹有内包膜的尿素颗粒；将包裹有内包膜的尿素颗粒浸泡至水中，直至内包膜溶胀至平衡，得到包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒；内包膜的质量占包裹有内包膜的尿素颗粒质量的5％；
[0047]
(3)将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合液c；环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂的质量分别占混合液c质量的60％、20％和20％；
[0048]
(4)将包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒预热至80℃后，将步骤(3)制备得到的混合液c喷涂至包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒表面，得到喷涂有混合液c的尿素颗粒；将喷涂有混合液c的尿素颗粒静置至混合液c固化成膜，得到控释肥料；外包膜的质量占控释肥料质量的1％。
[0049]
检测控释肥料的养分释放率，检测结果见表2。
[0050]
由表2可知，控释肥料的养分释放功能较好。
[0051]
表2不同释放天数下控释肥料的养分释放率
[0052]
释放天数5d15d30d45d60d75d90d养分释放率(％)4.315.232.347.564.981.797.4
[0053]
实施例3：肥料的制备
[0054]
具体步骤如下：
[0055]
(1)将氢氧化钠加入水中，得到氢氧化钠溶液；将丙烯酸添加至氢氧化钠溶液中，得到混合液a；将玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙添加至混合液a中，得到混合液b；将过硫酸铵添加至混合液b中，于50℃下反应2h，得到反应液；玉米淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、
碳酸钙、氢氧化钠和水的质量分别占反应液总质量的4.5％、22.5％、9.5％、4.5％、4.5％、9.5％和45％；
[0056]
(2)将粒径为5mm的肥料颗粒(本实施例中为尿素颗粒)预热至90℃后，将步骤(1)制备得到的反应液喷涂至尿素颗粒表面，得到喷涂有反应液的尿素颗粒；将喷涂有反应液的尿素颗粒烘干，得到包裹有内包膜的尿素颗粒；将包裹有内包膜的尿素颗粒浸泡至水中，直至内包膜溶胀至平衡，得到包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒；内包膜的质量占包裹有内包膜的尿素颗粒质量的5％；
[0057]
(3)将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合液c；环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂的质量分别占混合液c质量的60％、20％和20％；
[0058]
(4)将包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒预热至80℃后，将步骤(3)制备得到的混合液c喷涂至包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒表面，得到喷涂有混合液c的尿素颗粒；将喷涂有混合液c的尿素颗粒静置至混合液c固化成膜，得到控释肥料；外包膜的质量占控释肥料质量的3％。
[0059]
检测控释肥料的养分释放率，检测结果见表3。
[0060]
由表3可知，控释肥料的养分释放功能较好。
[0061]
表3不同释放天数下控释肥料的养分释放率
[0062]
释放天数15d30d45d60d75d90d105d120d养分释放率(％)12.526.738.450.162.774.485.993.6
[0063]
实施例4：肥料的制备
[0064]
具体步骤如下：
[0065]
(1)将氢氧化钠加入水中，得到氢氧化钠溶液；将丙烯酸添加至氢氧化钠溶液中，得到混合液a；将玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙添加至混合液a中，得到混合液b；将过硫酸铵添加至混合液b中，于50℃下反应2h，得到反应液；玉米淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、碳酸钙、氢氧化钠和水的质量分别占反应液总质量的4.5％、22.5％、9.5％、4.5％、4.5％、9.5％和45％；
[0066]
(2)将粒径为5mm的肥料颗粒(本实施例中为尿素颗粒)预热至90℃后，将步骤(1)制备得到的反应液喷涂至尿素颗粒表面，得到喷涂有反应液的尿素颗粒；将喷涂有反应液的尿素颗粒烘干，得到包裹有内包膜的尿素颗粒；将包裹有内包膜的尿素颗粒浸泡至水中，直至内包膜溶胀至平衡，得到包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒；内包膜的质量占包裹有内包膜的尿素颗粒质量的1％；
[0067]
(3)将环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合液c；环氧树脂、环氧改性硅油和固化剂的质量分别占混合液c质量的60％、20％和20％；
[0068]
(4)将包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒预热至80℃后，将步骤(3)制备得到的混合液c喷涂至包裹有溶胀内包膜的尿素颗粒表面，得到喷涂有混合液c的尿素颗粒；将喷涂有混合液c的尿素颗粒静置至混合液c固化成膜，得到控释肥料；外包膜的质量占控释肥料质量的1％。
[0069]
检测控释肥料的养分释放率，检测结果见表4。
[0070]
由表4可知，控释肥料的养分释放功能较好。
[0071]
表4不同释放天数下控释肥料的养分释放率
[0072]
释放天数5d10d15d20d25d30d35d40d养分释放率(％)11.323.134.844.956.467.980.390.2
[0073]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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