一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥技術(shù)及助劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥技術(shù)及助劑，包括將凹凸幫土、電廠秸稈灰、六偏磷酸鈉與半胱氨酸混合加入自來水中配成懸濁液，加入丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和雙氧水，伽馬射線輻照后干燥至恒重，粉碎過篩，所得粉末與聚丙烯酸銨混合即得林業(yè)專用化肥助劑，將所述助劑添加到普通化肥中造粒，即獲得林業(yè)專用化肥。該化肥具有保水、保肥且能夠改良酸性土壤的優(yōu)點，同時，利用電廠秸稈灰作為原料，將電廠秸稈灰變廢為寶，節(jié)約了成本，更有利于林業(yè)的大規(guī)模使用。
【專利說明】一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥技術(shù)及助劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種適合于酸性土壤的、保水、強效林業(yè)專用化肥技術(shù)及助劑，尤其涉及的是一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥技術(shù)及助劑。
【背景技術(shù)】
[0002]第七次全國森林資源清查(2004-2008年)結(jié)果顯示，全國森林面積19545.22萬公頃，活立木總蓄積149.13億立方米，森林蓄積137.21億立方米，森林覆蓋率20.36%，比1949年的8.6%凈增11.76個百分點。我國森林面積居俄羅斯、巴西、加拿大、美國之后，列世界第五位；森林蓄積量居巴西、俄羅斯、美國、加拿大、剛果民主共和國之后，列世界第六位。我國人工林保存面積6168.84萬公頃，蓄積19.61億立方米，人工林面積列世界第一位。然而，總體上看，我國森林資源仍存在總量不足、質(zhì)量不高、分布不均衡的問題。我國的森林覆蓋率只有世界平均水平30.3%的2/3，人均占有森林面積不到世界人均占有量0.62公頃的1/4，人均占有森林蓄積量僅相當(dāng)于世界人均占有蓄積量68.5位方米的1/7。造林良種使用率僅為51%，與林業(yè)發(fā)達(dá)國家的80%相比，還有很大差距。除香港、澳門和臺灣地區(qū)外，在我國現(xiàn)有森林中，中、幼齡林比重較大，面積占喬木林面積的67.25%，蓄積量占森林蓄積量的40.03%。因此，發(fā)展林業(yè)豐產(chǎn)技術(shù)，穩(wěn)步提高森林的總量和質(zhì)量，是當(dāng)前我國林業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問題。
[0003]在諸多林業(yè)豐產(chǎn)技術(shù)中，化肥的使用成本低、見效快，已得到大面積應(yīng)用，取得明顯效果。然而，林區(qū)多分布在山地、丘陵地帶。由于斜坡效應(yīng)，林區(qū)水肥流失嚴(yán)重，水肥利用率低，導(dǎo)致干旱和環(huán)境污染。此外，由于近年來酸雨頻發(fā)，再加上某些樹種(如桉樹)根部分泌酸性物質(zhì)，導(dǎo)致大面積林區(qū)尤其是我國南方林區(qū)土壤酸化。因此，針對當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)上存在的以上問題，需要發(fā)展林業(yè)專用的先進(jìn)化肥，以促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。
[0004]現(xiàn)有先進(jìn)化肥主要為緩/控釋肥，它是指能減緩或控制養(yǎng)分釋放速度的新型肥料，能提高化肥的利用率。德國的BASF公司是制造緩釋肥料的先驅(qū)，1924年取得第一個制造脲醛肥料的專利，并于1955年工業(yè)化。此后，國內(nèi)外陸續(xù)發(fā)展了緩/控釋化肥技術(shù)。20世紀(jì)60年代以后，緩/控釋肥料的研發(fā)取得較大進(jìn)展。美國相繼開發(fā)了硫磺包膜尿素、聚合物包膜肥料、熱固型樹脂包膜肥料、脲甲醛包膜尿素、硫磺/聚合物復(fù)合包膜肥料以及無機化合物包膜肥料等。這些類型的緩/控釋肥料在日本、德國、加拿大、以色列等國也被研制成功。世界緩/控釋肥料年消費總量約100萬噸，其中美國、加拿大約60萬噸(約占60%)，日本20萬噸(約占20%)。當(dāng)前，影響緩/控釋肥料發(fā)展的最主要問題是價格問題。由于售價高，除日本外，美國、西歐90%的控釋肥料用于草坪、苗圃等非農(nóng)業(yè)市場。20世紀(jì)70年代開始，中國科學(xué)院南京土壤研究所進(jìn)行長效碳銨的研制，從此中國開始了緩控釋化肥的研制。從1983年開始，鄭州工學(xué)院等先后研制出包膜型控釋尿素3類換代產(chǎn)品，養(yǎng)分控制釋放時間超過了 95天，突破了國內(nèi)外營養(yǎng)材料包膜養(yǎng)分釋放控制難度大的關(guān)鍵技術(shù)。此后，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、鄭州工業(yè)大學(xué)等單位開展了不同類型緩/控釋肥料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，有不少產(chǎn)品已經(jīng)面世，如硫磺包膜肥料、樹脂包膜肥料、聚合物包膜肥料、肥包肥型復(fù)合肥、尿酶抑制劑型長效尿素、硝化抑制劑型長效肥料、脲醛肥料等。
[0005]盡管國內(nèi)外緩控釋肥料產(chǎn)量和消費量都在逐步增長，也取得不同程度的應(yīng)用效果，但因其成本高，主要用于花卉、草坪等領(lǐng)域，在林業(yè)和農(nóng)業(yè)上難以大規(guī)模應(yīng)用。值得注意的是，很多緩釋材料或膜材料難以降解，長期施用可能會對土壤、根際微生物等生態(tài)環(huán)境造成影響。
[0006]林業(yè)上應(yīng)用的肥料，就品種而論與農(nóng)業(yè)上的要求沒有什么差異，但林業(yè)的生產(chǎn)周期長，在不同生長階段對肥料的要求有所不同。苗木(或幼苗)階段，主要要求速效肥料、根際施肥和葉面肥；造林及干材生長階段，對氮磷鉀全面需求；結(jié)實階段，對磷需求大。由此可見，從苗期到造林至干材培育階段，不同培育期對養(yǎng)分的需求差異較大，而現(xiàn)有緩控釋肥料通常前期釋放慢，后期釋放迅速，難以與林業(yè)需肥規(guī)律相匹配，不利于林木的豐產(chǎn)培育。因此，應(yīng)該轉(zhuǎn)換思路，把對養(yǎng)分釋放的控制轉(zhuǎn)移到對流失的控制，在根際周圍(施肥區(qū))建立一個“營養(yǎng)庫”，供林木“隨需隨取”，以滿足林木不同時期對養(yǎng)分的需求。此外，現(xiàn)有緩釋肥料沒顧及對土壤墑情、養(yǎng)分流失和土壤酸化等環(huán)境問題的改善作用，不能滿足當(dāng)代林業(yè)發(fā)展的需要。因此，需要發(fā)展一種保水、保肥和改良酸性土壤的林業(yè)專用強效肥料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥技術(shù)及助劑，實現(xiàn)保水、保肥和改良酸性土壤。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)按重量計,將20~25份的凹凸棒土、10~15份電廠稻桿灰、I~2份六偏磷酸鈉與I~2份的半胱氨酸加入到自來水中配成濃度為60~100g/L的懸濁液，在30~40°C下，攪拌20~40分鐘；
[0010](2)取步驟(I)制得的懸濁液1L，加入2~4g丙烯酰胺，0.1~0.2g的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~0.2g雙氧水，在25~35°C下攪拌并用伽馬射線輻照，然后在40~60°C下干燥至恒重，粉碎，過100目篩，制得粉末；
[0011](3)取步驟(2)制得的粉末10~15份與I~2份聚丙烯酸銨均勻混合，即得所述林業(yè)專用化肥助劑。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(I)中凹凸棒土粒度為為膠體級，粒度為100 ~800 目。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(I)中電廠秸桿灰中硅碳質(zhì)量比為1:1~1:2。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，，所述步驟(2)中伽馬射線的輻照能量為I~5MeV，輻照劑量為5~50kGy，輻照持續(xù)時間為5~20分鐘。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(3)中聚丙烯酸銨粒度為100~200目。
[0016]一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑，所述助劑采用上述方法制備獲得。
[0017]一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥，所述林業(yè)專用化肥是將上述助劑添加到普通化肥中造粒獲得。[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述助劑的添加量占化肥總量的質(zhì)量比為5~10%。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述普通化肥為尿素、膦酸一銨、氯化鉀、氯化銨中的一種或者多種的混合物。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述造粒的方法為轉(zhuǎn)鼓造?；驍D壓造粒。
[0021]本發(fā)明的具體原理為，首先利用六偏磷酸鈉將凹凸棒土 -秸桿灰分散開，將半胱氨酸通過-NH2靜電吸引到凹凸棒土 -電廠秸桿灰表面，使凹凸棒土-電廠秸桿灰表面帶有-C00H，然后以N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，雙氧水作為引發(fā)劑，通過鈷60輻照使丙烯酰胺單體聚合、交聯(lián)并接枝在凹凸棒土-電廠秸桿灰表面(-nh2+-cooh=-nh-oc-+h2o)，所得材料再復(fù)配一定比例的聚丙烯酸銨，即為具有保水、保肥和改良酸性土壤的林業(yè)專用強效化肥助劑，將助劑按照一定比例添加到普通化肥中造粒，即為林業(yè)專用強效化肥。
[0022]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:本發(fā)明與普通化肥相比，等養(yǎng)分施肥，可增加材積量10%以上，增加土壤含水量5%以上，化肥養(yǎng)分流失平均減少20%以上，有效保護(hù)林區(qū)生態(tài)安全，提高土壤陽離子交換容量I~5%，增強土壤保水保肥能力；同時所述化肥及其助劑的制備是利用電廠秸桿灰作為原料，將電廠秸桿灰變廢為寶，節(jié)約了成本，更利于林業(yè)的大規(guī)模使用。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的實施 例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
[0024]實施例1
[0025](I)按重量計，將20份的凹凸棒土(100目，膠體級)、10份電廠秸桿灰(硅碳質(zhì)量比為1:1)、I份六偏磷酸鈉與I份的半胱氨酸加入到自來水中配成濃度為60g/L的懸濁液，在30°C下，IOOrpm攪拌30分鐘；
[0026](2)取步驟(I)制得的懸濁液1L，加入2g丙烯酰胺，0.1g N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和0.1g雙氧水，在30°C下IOOrpm攪拌，同時利用伽馬射線(5MeV，20kGy)輻照10分鐘，然后在40°C下干燥至恒重，粉碎，過100目篩；
[0027](3)取步驟(2)制得的粉末10份與I份聚丙烯酸銨(200目)混合均勻，即為具有保水、保肥和改良酸性土壤的林業(yè)專用強效化肥助劑；
[0028](4)將I份助劑與3份尿素、3份磷酸一銨和3份氯化鉀混合均勻，通過轉(zhuǎn)鼓造粒，即可得到林業(yè)專用強效化肥。
[0029]實施例2
[0030](I)按重量計，將25份的凹凸棒土(300目，膠體級)、15份電廠秸桿灰(硅碳比為1:1)、I份六偏磷酸鈉與2份的半胱氨酸加入到自來水中配成濃度為80g/L的懸濁液，在35°C下，IOOrpm攪拌40分鐘；
[0031](2)取步驟(I)制得的懸濁液1L，加入3g丙烯酰胺，0.2g N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺和0.2g雙氧水，在25°C下IOOrpm攪拌，同時利用伽馬射線(3MeV，5kGy)輻照30分鐘，然后在50°C下干燥至恒重，粉碎，過100目篩；[0032](3)取步驟(2)制得的粉末12份與2份聚丙烯酸銨(200目)混合均勻，即為具有保水、保肥和改良酸性土壤的林業(yè)專用強效化肥助劑；
[0033](4)將I份助劑與9份尿素混合均勻，通過擠壓造粒，即可得到林業(yè)專用強效化肥。
[0034]實施例3
[0035](I)按重量計，將25份的凹凸棒土(800目，膠體級)、12份電廠秸桿灰(硅碳比為I:2),2份六偏磷酸鈉與2份的半胱氨酸加入到自來水中配成濃度為100g/L的懸濁液，在40°C下，200rpm攪拌20分鐘；
[0036](2)取步驟(I)的懸濁液1L，加入4g丙烯酰胺，0.2g N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和
0.2g雙氧水，在35°C下200rpm攪拌，同時利用伽馬射線(IMeV，50kGy)輻照5分鐘，然后在60°C下干燥至恒重，粉碎，過100目篩；
[0037](3)取步驟(2)的粉末15份與2份聚丙烯酸銨(200目)混合均勻，即為具有保水、保肥和改良酸性土壤的林業(yè)專用強效化肥助劑；(4)將0.5份助劑與9.5份尿素混合均勻，通過擠壓造粒，即可得到林 業(yè)專用強效化肥。
【權(quán)利要求】
1.一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按重量計,將20~25份的凹凸棒土、10~15份電廠稻桿灰、I~2份六偏磷酸鈉與I~2份的半胱氨酸加入到自來水中配成濃度為60~100g/L的懸濁液，在30~40°C下，攪拌20~40分鐘； (2)取步驟(I)制得的懸濁液1L，加入2~4g丙烯酰胺，0.1~0.2g的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和0.1~0.2g雙氧水，在25~35°C下攪拌并用伽馬射線輻照，然后在40~60°C下干燥至恒重，粉碎，過100目篩，制得粉末； (3)取步驟(2)制得的粉末10~15份與I~2份聚丙烯酸銨均勻混合，即得所述林業(yè)專用化肥助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中凹凸棒土粒度為為膠體級，粒度為100~800目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中電廠秸桿灰中硅碳質(zhì)量比為1:1~1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中伽馬射線的輻照能量為I~5MeV，輻照劑量為5~50kGy，輻照持續(xù)時間為5~20分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中聚丙烯酸銨粒度為100~200目。
6.一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥助劑，其特征在于，所述助劑采用權(quán)利要求1所述方法制備獲得。
7.一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥，其特征在于，所述耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥是將權(quán)利要求6所述助劑添加到普通化肥中造粒獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥，其特征在于，所述助劑的添加量占化肥總量的質(zhì)量比為5~10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥，其特征在于，所述普通化肥為尿素、膦酸一銨、氯化鉀、氯化銨中的一種或者多種的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種耐酸、保水、強效林業(yè)專用化肥，其特征在于，所述造粒的方法為轉(zhuǎn)鼓造?；驍D壓造粒。
【文檔編號】C05G3/00GK103467197SQ201310413470
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】蔡冬清, 吳正巖, 余增亮, 吳麗芳, 張桂龍 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院