一种缓释长效复混肥料及其制备方法

一、基本信息

1.专利号：ZL201310019566.4。

2.发明人：孙志梅、刘建涛、王雪。

3.专利权人：河北农业大学。

4.授权时间：2016年5 月18 日。

5.技术领域：本发明涉及一种缓释长效肥料，具体地说是一种通过复合调控剂调控养分转化，进而实现肥料缓释长效和高效的稳定性肥料及其制备方法。

二、发明内容

本发明目的在于提供一种含有复合调控剂的缓释长效肥料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种缓释长效肥料，该肥料为氮磷二元或三元复混肥料，肥料中的氮素全部为酰胺态氮或铵态氮，或部分为酰胺态氮，部分为铵态氮。

所述肥料中含有调控肥料养分转化、有助于提高肥效的复合调控剂；该复合调控剂由三类物质按适当比例复配而成，这三类物质发挥着硝化抑制剂、脲酶抑制剂和硝化抑制剂的增效剂、植物必需营养元素以及植物必需营养元素的增效剂的功能。

所述复合调控剂中的脲酶抑制剂和硝化抑制剂的增效剂为硼砂或硼酸，硝化抑制剂为双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、2-氯-6-（三氯甲基）吡啶或2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶，植物必需营养元素的增效剂为腐植酸类物质。

所述复合调控剂中的脲酶抑制剂和硝化抑制剂的增效剂硼砂或硼酸的用量为纯氮量的2%～10%。

所述复合调控剂中的硝化抑制剂的用量为纯氮量的1%～8%。

所述复合调控剂中的植物必需营养元素的增效剂腐植酸类物质为腐植酸的一价盐或二价盐，细度应达80 目以上，用量为肥料量的2%～10%。

所述缓释长效肥料的制备方法为：将构成复合调控剂的三类物质按适当比例复配混匀后，加入到复混肥的配料中，在生产系统中加工成缓释长效肥料。

本发明的创新之处主要是将既作为脲酶抑制剂和硝化抑制剂的增效剂，又作为植物必需营养元素补充的硼砂或硼酸与硝化抑制剂双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、2-氯-6-（三氯甲基）吡啶或2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶，以及营养元素的增效剂腐植酸类物质按肥料用量或肥料中所含养分含量的适当比例复配成复合调控剂，用于氮磷二元或三元复混肥料的制备中。

本发明具有如下优点：

（1）成本低。该复合调控剂配方中所用原料价廉易得，具有多重功能，调控养分转化效果突出。

（2）生产工艺简单。本发明所用复合调控剂可以作为配料之一直接加入到复混肥料的生产过程中，不需要繁杂的设备改造和投资，生产工艺简单，产品质量稳定。

（3）应用效果好。本发明肥料施入土壤后，其中的氮素转化可得到有效调控，使土壤中较长时间保持较高的铵态氮含量和较低的硝态氮含量，减少土壤中硝态氮的累积，有效延长其肥效期，提高氮肥利用率，减轻环境污染，并同时有效减少磷肥施入土壤后的固定过程，提高磷肥肥效。作物长势好，增产效果突出。

（4）生产效率高。本发明肥料可作为基肥一次性施用，不用再追肥，即可满足作物整个生长期间对养分的需求，达到省工、节肥的目的。

具体实施方式：

实施例1

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素25 份，磷（P2O5）10 份，钾（K2O）10 份，总养分含量45%。硝化抑制剂为双氰胺，用量为纯氮用量的3%，硼砂用量为纯氮用量的5%，腐植酸钾用量为肥料量的5%。

所述复混肥中的氮素由尿素和磷酸一铵提供，磷素由磷酸一铵和过磷酸钙（含磷16%）提供，钾素由氯化钾提供。所用各原料重量如下：497.4 kg 尿素、176.9 kg 磷酸一铵、50 kg 过磷酸钙、166.7 kg 氯化钾、7.5 kg 双氰胺、12.5 kg 硼砂、50 kg 腐植酸钾、40 kg 凹凸棒粉。

将双氰胺、硼砂和腐植酸钾按所需用量充分混匀，然后作为原料之一与其他破碎后的各原料混合均匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例2

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素26 份，磷（P2O5）10 份，钾（K2O）12 份，总养分含量48%。硝化抑制剂为3，5-二甲基吡唑，用量为纯氮用量的2%，硼酸用量为纯氮用量的5%，腐植酸铵用量为肥料量的6%。

所述复混肥中的氮素部分由尿素提供、部分由磷酸一铵提供，磷素由磷酸一铵提供，钾素由氯化钾提供。所用各原料重量如下：515.0 kg 尿素、192.3 kg 磷酸一铵、200 kg 氯化钾、5.2 kg 3，5-二甲基吡唑、13 kg 硼酸、60 kg 腐植酸铵、15 kg膨润土。

将3，5-二甲基吡唑、硼酸以及腐植酸铵按所需用量混配均匀，然后作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例3

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素28 份，磷（P2O5）10 份，钾（K2O）10 份，总养分含量48%。硝化抑制剂为3，4-二甲基吡唑磷酸盐，用量为纯氮用量的1.5%，硼砂用量为纯氮用量的3%，腐植酸钙用量为肥料量的3%。

所述复混肥中的氮素由尿素和磷酸一铵提供，磷素由磷酸一铵提供，钾素由硫酸钾提供。所用各原料重量如下：558.5 kg 尿素、192.3 kg 磷酸一铵、166.7 kg 氯化钾、4.2 kg 3，4-二甲基吡唑磷酸盐、8.4 kg 硼砂、30 kg 腐植酸钙、40 kg 膨润土。

将3，4-二甲基吡唑磷酸盐、硼砂以及腐植酸钙按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例4

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素18 份，磷（P2O5）18 份，钾（K2O）4 份，总养分含量40%。硝化抑制剂为双氰胺，用量为纯氮用量的4%，硼酸用量为纯氮用量的7.5%，腐植酸钙用量为肥料量的10%。

所述复混肥中的氮素由尿素和磷酸一铵提供，磷素由磷酸一铵和过磷酸钙（含磷16%）提供，钾素由氯化钾提供。所用各原料重量如下：307.4 kg 尿素、321.5 kg 磷酸一铵、80 kg 过磷酸钙、66.7 kg 氯化钾、7.2 kg 双氰胺、13.5 kg 硼酸、100 kg 腐植酸钙、105 kg 硅藻土。

将双氰胺、硼酸以及腐植酸钙按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例5

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素15 份，磷（P2O5）15 份，钾（K2O）15 份，总养分含量为45%。硝化抑制剂为3，5-二甲基吡唑，用量为纯氮用量的1.5%，硼砂用量为纯氮用量的6%，腐植酸铵用量为肥料量的3%。

所述复混肥中的氮素来源于尿素和磷酸一铵，磷素由磷酸一铵和过磷酸钙（含磷16%）提供，钾素由硫酸钾提供。所用各原料重量如下：258.9 kg 尿素、257.7 kg 磷酸一铵、100 kg 过磷酸钙、300 kg 硫酸钾、2.3 kg 3，5-二甲基吡唑、9 kg 硼砂、30 kg 腐植酸铵、42 kg 凹凸棒粉。

将3，5-二甲基吡唑、硼砂以及腐植酸铵按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例6

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素14 份，磷（P2O5）16 份，钾（K2O）15 份，总养分含量为45%。硝化抑制剂为3，4-二甲基吡唑磷酸盐，用量为纯氮用量的1%，硼酸用量为纯氮用量的4%，腐植酸钾用量为肥料量的2%。

所述复混肥中的氮素来源于尿素和磷酸一铵，磷素由磷酸一铵和过磷酸钙（含磷16%）提供，钾素由硫酸钾提供。所用各原料重量如下：232.1 kg 尿素、276.9 kg 磷酸一铵、100 kg 过磷酸钙、300 kg 硫酸钾、1.4 kg 3，4-二甲基吡唑磷酸盐、5.6 kg 硼酸、20 kg 腐植酸钾、65 kg 硅藻土。

将3，4-二甲基吡唑磷酸盐、硼酸以及腐植酸钾按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例7

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素16 份，磷（P2O5）8 份，钾（K2O）18 份，总养分含量为42%。硝化抑制剂为双氰胺，用量为纯氮用量的8%，硼酸用量为纯氮用量的6%，腐植酸铵用量为肥料量的5%。

所述复混肥中的氮素来源于尿素，磷素由重钙（含磷42%）提供，钾素由硫酸钾提供。所用各原料重量如下：344.0 kg 尿素、190.5 kg 重钙、360 kg硫酸钾、12.8 kg双氰胺、9.6 kg硼酸、50 kg腐植酸铵、35 kg 膨润土。

将双氰胺、硼酸以及腐植酸铵按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例8

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素18 份，磷（P2O5）25 份，有效钾（K2O）5 份，总养分含量为48%。硝化抑制剂为双氰胺，用量为纯氮用量的3%，硼砂用量为纯氮用量的5%，腐植酸钙用量为肥料量的8%。

所述复混肥中的氮素来源于尿素和磷酸一铵，磷素由磷酸一铵和过磷酸钙（含磷16%）提供，钾素由氯化钾提供。所用各原料重量如下：273.9 kg 尿素、450.0 kg 磷酸一铵、100 kg 过磷酸钙、83.3 kg 氯化钾、5.4 kg 双氰胺、9 kg 硼砂、80 kg 腐植酸钙。

将双氰胺、硼砂以及腐植酸钙按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

实施例9

一种缓释长效复混肥料，以1 吨计，按重量份数计，包括氮素20 份，磷（P2O5）18 份，钾（K2O）7 份，总养分含量为45%。硝化抑制剂为双氰胺，用量为纯氮用量的4%，硼砂用量为纯氮用量的10%，腐植酸钙用量为肥料量的8.5%。

所述复混肥中的氮素来源于尿素和磷酸一铵，磷素由磷酸一铵和重钙（含磷42%）提供，钾素由氯化钾提供。所用各原料重量如下：386.5 kg 尿素、184.6 kg 磷酸一铵、200 kg 重钙、116.7 kg 氯化钾、8 kg 双氰胺、20 kg 硼砂、85 kg 腐植酸钙。

将双氰胺、硼砂以及腐植酸钙按所需用量混配均匀，作为原料之一加入到配料系统，混匀后造粒、烘干、筛分，计量包装。

应用例1

采用室内培养的方法，设置如下4 个处理，3 次重复：（1）U（单施尿素）；（2）U+UI（UI为硼酸）；（3）U+NI（NI 为双氰胺）；（4）U+UI+NI。将尿素、硼酸或双氰胺按适宜用量与土壤混匀后装入自封袋中，恒温恒湿培养，定期取土，检测土壤的铵态氮和硝态氮含量。

试验结果表明（图1），单施尿素、尿素配施UI 和尿素配施NI 3 个处理均在处理后的第5 天铵态氮含量达到高峰，而尿素与硼酸和双氰胺同时配施的处理，铵态氮峰值延迟到了施肥后的第7 天，且前3 天的铵态氮含量明显低于U；7 天以后U+UI+NI 和U+NI 处理的铵氮含量始终显著高于U 和U+UI 处理，且U+UI+NI 处理的铵氮含量又显著高于U+NI 处理。说明硼酸和双氰胺适量配合施用，既可以在肥料施入土壤后的前3 天有效减缓尿素的水解，还可以增强双氰胺的硝化抑制效果，有效抑制肥料氮的硝化作用，使土壤中较长时间保持较高的铵态氮含量，从而可有效减少硝态氮的淋溶损失和反硝化损失，延长氮肥肥效。

图1 调控剂的施用对肥料氮转化的影响

应用例2

采用室内培养的研究方法，设置如下4 个处理，3 次重复：（1）U（单施尿素）；（2）U+UI+HA

对培养后第7 天和第32 天的土壤速效磷含量进行检测，试验结果表明（表1），与单施尿（UI 为硼砂，HA 为腐植酸钾）；（3）U+NI+HA（NI为3，5 二甲基吡唑）；（4）U+UI+NI+HA，同时各处理均施入等量的磷酸二氢钾作为磷源。将尿素、磷酸二氢钾、硼砂、硝化抑制剂和腐植酸按适宜用量与土壤混匀后装入自封袋中，恒温恒湿培养，定期取土，检测土壤的铵态氮含量，同时在培养后的第7 天和第32 天检测土壤速效磷含量。

表1 有机无机块型控释肥料在黄瓜种植上的应用效果

试验结果表明（图2），在培养后的第1 天和第3 天，U+NI+HA 和U+UI+NI+HA处理的铵态氮均低于U 处理，而U+UI+HA 处理的铵态氮则高于U 处理，说明施用硼砂+腐植酸钾和硼砂+3，5 二甲基吡唑+腐植酸钾时，均对尿素的水解起到了一定的延缓作用，尤以硼砂+3，5 二甲基吡唑+腐植酸钾延缓尿素水解的作用更为明显，与U 处理相比，U+UI+NI+HA 处理铵态氮含量在第1 天和第3 天分别比U 处理下降了11.3%和27.9%。对铵态氮出现的峰值进行比较，可以看出，U、U+UI+HA、U+NI+HA 处理出现在培养后第5 天，而U+UI+NI+HA 处理延迟到培养后的第7～10 天。之后铵态氮含量逐渐下降，但U+NI+HA和U+UI+NI+HA 处理的铵态氮含量始终显著高于U 和U+UI+HA 处理，且U+UI+NI+HA 处理明显高于U+NI+HA 处理。此试验结果说明硼砂、硝化抑制剂3，5-二甲基吡唑与腐植酸盐复配成的调控剂可以有效调控尿素的水解以及水解产物铵的硝化，从而使土壤中较长时间保持较高的铵态氮含量。素的U 处理相比，其余3 个处理的土壤速效磷含量均有一定程度的提高，尤以U+NI+HA 和U+UI+NI+HA 处理速效磷含量增幅最为明显，说明硼砂、硝化抑制剂3，5-二甲基吡唑与腐植酸盐复合而成的调控剂对活化土壤磷素，减少磷素的固定起到了明显作用。

图2 调控剂的施用对土壤铵态氮含量的影响

应用例3

采用田间试验方法，供试玉米品种为“冀单33”。设置如下几个处理：（1）农民常规施肥，折合每亩施入纯养分N 14.4 kg，P2O58.3 kg，K2O 4.0 kg；（2）农民常规施肥+UI+HA（UI 为硼砂，HA 为腐植酸钾）；（3）农民常规施肥+NI+HA（NI为双氰胺）；（4）农民常规施肥+UI+NI+HA。每个处理2 亩地，收获时随机布置3 个点，每个点30 m2，将玉米穗全部掰下后现场称重。同时每个点随机取回10 穗玉米，自然风干后，考种，并折算水分含量14%的玉米产量。

试验结果表明（表2），在农民常规施肥的基础上配合施用UI+HA 或NI+HA，二者玉米产量基本相当，且与农民常规施肥相比较，增产达10%以上。而在农民常规施肥的基础上同时配施硼砂、双氰胺和腐植酸，玉米产量显著提高，增产率达22.89%。对产量构成因素进行分析，可以看出，产量的提高主要是由于该复合调控剂的施用显著提高了玉米穗粗，进而提高了穗行数，同时显著提高了百粒重的结果。

表2 肥料增效剂的施用对玉米产量及产量构成因素的影响

三、背景技术

已有研究表明，通过加入脲酶抑制剂和硝化抑制剂调控氮素在土壤中的转化来实现氮肥的高效利用，是一项很有发展潜力的氮肥管理技术，一直受到国内外研究领域和肥料工业的广泛重视。针对我国磷肥资源有限，磷肥利用率低、污染严重的现状，开发高效的磷素活化技术也成为当务之急。因此，研发可用于复混肥料生产的调控氮磷素转化的高效、低毒、环境友好的复合调控剂具有重要意义。

但到目前为止，可有效调控氮磷素转化、提高氮磷肥效的增效剂，还存在着品种有限、成本过高，调控效果受土壤环境、气候、栽培管理措施等多方面因素影响较大，适应性差等问题，严重制约了我国高效复混肥料的生产和我国低碳高效农业的发展。

发明人简介：孙志梅，女，1969年生，河北省阜城县人，博士，河北农业大学资源与环境科学学院教授/博士生导师。主要从事土壤健康培育、植物营养调控、新型肥料与养分资源高效管理等方面的教学与科研工作。电话：13930 892021；邮箱：sunzhm2002@163.com。