一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料及其制备方法与流程

本发明涉及肥料领域，具体涉及一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料及其制备方法。

背景技术：

肥料是植物的粮食，是农业可持续发展的重要物质之一，也是农业生产中最大的物质投入。

20世纪后期，随着世界人口快速增长，粮食的消费量不断增加，而施用化肥是粮食增产最有效的措施。在过去50年中，全球农业生产对化肥的消费量以每年250万吨的速度急剧增长，并且预计未来化肥的需求量还将继续增加。我国是一个农业大国，从1992年以来，肥料产量以每年6.2%的速度递增，到2012年中国化肥总产量将达到5146.9万吨，约占世界总产量的1/5以上，居世界首位。据统计从1950-1990年之间，化肥的施用量增

加了15倍以上，而农作物对营养成分的吸收并没有保持同幅度的增长，例如同期n元素的吸收量仅增长了3倍。化肥利用率低是一个全球性的问题，国外肥料平均利用率为50%-55%，在我国氮肥的利用率为35%-40%，磷肥的利用率更低仅为10%-25%，钾肥为30%-35%。农业生产中化肥利用率低，不仅造成巨大的经济损失和资源浪费，还会带来水体污染、温室效应和土壤板结等一系列环境污染问题。

缓释肥料能够有效控制肥料的溶解和释放速率，使肥料营养元素的释放量与作物的需肥量和生长周期相匹配，增加植物对养分的吸收效率，减少了肥料施用量，降低了农业生产成本。缓释肥料的种类较多，包膜缓释肥料产品占整个缓释肥料市场的一半以上，是缓释肥料中最重要的一类，也是肥料养分释放与作物需肥规律相协同特性最好的一类肥料，是目前肥料发展的重要方向之一。

氨基寡糖素，也称为农业专用壳寡糖，是根据植物的生长需要，采用独特的生物技术生产而成，分为固态和液态两种类型。壳寡糖本身含有丰富的c、n,可被微生物分解利用并作为植物生长的养份，而且其还具有杀毒、杀细菌、杀真菌作用，不仅对真菌、细菌、病毒具有极强的防治和铲除作用，而且还具有营养、调节、解毒、抗菌的功效，所以在农业上被广泛作为农药、肥料使用，但是目前氨基寡糖素在缓释肥中应用较少，而且与其余成分的配合协同作用鲜被报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料及其制备。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，所述功能型包膜缓释肥料包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

所述肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素30-35份、硫酸铵10-18份、磷酸二氢铵5-8份、硫酸钾12-15份、硝酸铵3-5份、过磷酸钙6-10份、草木灰10-20份、矿源黄腐酸1-5份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素4-7份、硅藻土50-80份、增效剂1-3份；

所述内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

所述外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：0.5-5复配而成的复合包膜材料制成。

进一步地，所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的制备方法如下：

将麦饭石粉末加入到质量浓度为18-24%的稀硫酸溶液中超声振荡处理10-30min后滤出，于烘箱烘干后转移至管式炉中升温至350-380℃焙烧2-3h，自然冷却至室温后取出，将烟酸、氨基寡糖素加入到醋酸溶液中，搅拌5-15min后，再将焙烧后的麦饭石粉末加入，以200-400r/min的转速充分搅拌30-40min后减压蒸馏除水并研磨，即可得到所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

进一步地，焙烧时管式炉的升温速度为5-12℃/min。

进一步地，醋酸溶液的质量浓度为2-5%。

进一步地，烟酸、氨基寡糖素的重量比为1:5-10。

进一步地，所述增效剂为复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1-1.6复配而成。

进一步地，所述葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料的制备方法如下：

预先在反应釜中加入n-异丙基丙烯酰胺溶液，氮气保护下升温至40-60℃，并于400-600r/min的剧烈搅拌下将等体积的葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液通过滴加进反应釜中，滴毕后保温反应60-80min，所得产物剪碎、烘干、粉碎至400-800目即可。

进一步地，n-异丙基丙烯酰胺溶液的质量浓度为0.1-0.5%，葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液的质量浓度相同为1-3%。

上述功能型包膜缓释肥料的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）利用圆盘制粒机制作得到颗粒状的肥料内核，向肥料内核表面喷入适量雾化水使其表面湿润；

（2）将葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中使其均匀粘附在肥料内核表面形成内包膜层，得到半成品，将其烘干；

（3）将烘干后的半成品加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中将聚乙烯醇、甲基纤维素混合溶液喷涂在其表面，利用热风机吹干后即可得到所述功能型包膜缓释肥料。

进一步地，所述热风机吹出的热风温度≤50℃。

本发明的工作原理和优点是：

（1）氨基寡糖素能对一些病菌的生长产生抑制作用，影响真菌孢子萌发，诱发菌丝形态发生变异、孢内生化发生改变等。能激发植物体内基因，产生具有抗病作用的几丁酶、葡聚糖酶、保素及pr蛋白等，并具有细胞活化作用，有助于受害植株的恢复，促根壮苗，增强作物的抗逆性，促进植物生长发育，烟酸可以促进植物根和叶的生长，增强光合作用的速率，与其复配后可以进一步的提高植物长势。

（2）本发明利用麦饭石粉末对氨基寡糖素、烟酸进行负载处理以及采用双层包膜结构，可以把有效控制肥效的释放速率使作物的需肥量和生长周期相匹配，增加植物对养分的吸收效率。

（3）本发明功能型包膜缓释肥料结构丰富，可以有效控制营养元素在土壤中转化和迁移，减少流失，提高了肥料利用率，降低了肥料用量和种植成本，大大促进了作物生长速率，通过实验可知，提高了水稻产量，且水稻颗粒更加饱满。

附图说明

图1为本发明功能型包膜缓释肥料的剖视图；

图中标号分别代表：

1-肥料内核、2-内包膜层、3-外包膜层。

图2为本发明功能型包膜缓释肥料的制备方法流程图。

具体实施方式

实施例1：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素32份、硫酸铵16份、磷酸二氢铵8份、硫酸钾12份、硝酸铵5份、过磷酸钙6份、草木灰12份、矿源黄腐酸3份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素4份、硅藻土80份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1.2复配而成的增效剂1份；

内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：1复配而成的复合包膜材料制成。

其中，麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的制备方法如下：

将麦饭石粉末加入到质量浓度为18%的稀硫酸溶液中超声振荡处理10min后滤出，于烘箱烘干后转移至管式炉中以8℃/min的速度升温至360℃焙烧2h，自然冷却至室温后取出，将烟酸、氨基寡糖素按重量比1:5的比例加入到质量浓度为3%的醋酸溶液中，搅拌10min后，再将焙烧后的麦饭石粉末加入，以200r/min的转速充分搅拌35min后减压蒸馏除水并研磨，即可得到所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料的制备方法如下：

预先在反应釜中加入质量浓度为0.1%的n-异丙基丙烯酰胺溶液，氮气保护下升温至45℃，并于500r/min的剧烈搅拌下将等体积的质量浓度均为1%的葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液通过滴加进反应釜中，滴毕后保温反应70min，所得产物剪碎、烘干、粉碎至400-800目即可。

上述功能型包膜缓释肥料的制备方法如下：

利用圆盘制粒机制作得到颗粒状的肥料内核，向肥料内核表面喷入适量雾化水使其表面湿润，将葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中使其均匀粘附在肥料内核表面形成内包膜层，得到半成品，将其烘干，将烘干后的半成品加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中将聚乙烯醇、甲基纤维素混合溶液喷涂在其表面，利用温度45℃的热风吹干后即可得到功能型包膜缓释肥料。

实施例2：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素30份、硫酸铵18份、磷酸二氢铵8份、硫酸钾14份、硝酸铵5份、过磷酸钙8份、草木灰12份、矿源黄腐酸5份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素4份、硅藻土55份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1复配而成的增效剂1.5份；

内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：2复配而成的复合包膜材料制成。

其中，麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的制备方法如下：

将麦饭石粉末加入到质量浓度为20%的稀硫酸溶液中超声振荡处理18min后滤出，于烘箱烘干后转移至管式炉中以7℃/min的速度升温至380℃焙烧2h，自然冷却至室温后取出，将烟酸、氨基寡糖素按重量比1:7的比例加入到质量浓度为3%的醋酸溶液中，搅拌10min后，再将焙烧后的麦饭石粉末加入，以300r/min的转速充分搅拌40min后减压蒸馏除水并研磨，即可得到所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料的制备方法如下：

预先在反应釜中加入质量浓度为0.5%的n-异丙基丙烯酰胺溶液，氮气保护下升温至45℃，并于600r/min的剧烈搅拌下将等体积的质量浓度均为1%的葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液通过滴加进反应釜中，滴毕后保温反应65min，所得产物剪碎、烘干、粉碎至400-800目即可。

上述功能型包膜缓释肥料的制备方法如下：

利用圆盘制粒机制作得到颗粒状的肥料内核，向肥料内核表面喷入适量雾化水使其表面湿润，将葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中使其均匀粘附在肥料内核表面形成内包膜层，得到半成品，将其烘干，将烘干后的半成品加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中将聚乙烯醇、甲基纤维素混合溶液喷涂在其表面，利用温度50℃的热风吹干后即可得到功能型包膜缓释肥料。

实施例3：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素30份、硫酸铵15份、磷酸二氢铵7份、硫酸钾13份、硝酸铵5份、过磷酸钙10份、草木灰15份、矿源黄腐酸5份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素6份、硅藻土60份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1.5复配而成的增效剂1份；

内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：4复配而成的复合包膜材料制成。

其中，麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的制备方法如下：

将麦饭石粉末加入到质量浓度为22%的稀硫酸溶液中超声振荡处理20min后滤出，于烘箱烘干后转移至管式炉中以12℃/min的速度升温至360℃焙烧2h，自然冷却至室温后取出，将烟酸、氨基寡糖素按重量比1:8的比例加入到质量浓度为5%的醋酸溶液中，搅拌10min后，再将焙烧后的麦饭石粉末加入，以400r/min的转速充分搅拌40min后减压蒸馏除水并研磨，即可得到所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料的制备方法如下：

预先在反应釜中加入质量浓度为0.5%的n-异丙基丙烯酰胺溶液，氮气保护下升温至50℃，并于600r/min的剧烈搅拌下将等体积的质量浓度均为2%的葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液通过滴加进反应釜中，滴毕后保温反应70min，所得产物剪碎、烘干、粉碎至400-800目即可。

上述功能型包膜缓释肥料的制备方法如下：

利用圆盘制粒机制作得到颗粒状的肥料内核，向肥料内核表面喷入适量雾化水使其表面湿润，将葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中使其均匀粘附在肥料内核表面形成内包膜层，得到半成品，将其烘干，将烘干后的半成品加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中将聚乙烯醇、甲基纤维素混合溶液喷涂在其表面，利用温度40℃的热风吹干后即可得到功能型包膜缓释肥料。

实施例4：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素30份、硫酸铵10份、磷酸二氢铵5份、硫酸钾12份、硝酸铵3份、过磷酸钙6份、草木灰10份、矿源黄腐酸1份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素4份、硅藻土50份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1复配而成的增效剂1份；

内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：0.5复配而成的复合包膜材料制成。

其中，麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的制备方法如下：

将麦饭石粉末加入到质量浓度为18%的稀硫酸溶液中超声振荡处理10min后滤出，于烘箱烘干后转移至管式炉中以5℃/min的速度升温至350℃焙烧2h，自然冷却至室温后取出，将烟酸、氨基寡糖素按重量比1:5的比例加入到质量浓度为2%的醋酸溶液中，搅拌5min后，再将焙烧后的麦饭石粉末加入，以200r/min的转速充分搅拌30min后减压蒸馏除水并研磨，即可得到所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料的制备方法如下：

预先在反应釜中加入质量浓度为0.1%的n-异丙基丙烯酰胺溶液，氮气保护下升温至40℃，并于400r/min的剧烈搅拌下将等体积的质量浓度均为1%的葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液通过滴加进反应釜中，滴毕后保温反应60min，所得产物剪碎、烘干、粉碎至400-800目即可。

上述功能型包膜缓释肥料的制备方法如下：

利用圆盘制粒机制作得到颗粒状的肥料内核，向肥料内核表面喷入适量雾化水使其表面湿润，将葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中使其均匀粘附在肥料内核表面形成内包膜层，得到半成品，将其烘干，将烘干后的半成品加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中将聚乙烯醇、甲基纤维素混合溶液喷涂在其表面，利用温度50℃的热风吹干后即可得到功能型包膜缓释肥料。

实施例5：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素35份、硫酸铵18份、磷酸二氢铵8份、硫酸钾15份、硝酸铵5份、过磷酸钙10份、草木灰20份、矿源黄腐酸5份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素7份、硅藻土80份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1.6复配而成的增效剂3份；

内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：5复配而成的复合包膜材料制成。

其中，麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的制备方法如下：

将麦饭石粉末加入到质量浓度为24%的稀硫酸溶液中超声振荡处理30min后滤出，于烘箱烘干后转移至管式炉中以12℃/min的速度升温至380℃焙烧3h，自然冷却至室温后取出，将烟酸、氨基寡糖素按重量比1:10的比例加入到质量浓度为5%的醋酸溶液中，搅拌15min后，再将焙烧后的麦饭石粉末加入，以400r/min的转速充分搅拌40min后减压蒸馏除水并研磨，即可得到所述麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料的制备方法如下：

预先在反应釜中加入质量浓度为0.5%的n-异丙基丙烯酰胺溶液，氮气保护下升温至60℃，并于600r/min的剧烈搅拌下将等体积的质量浓度均为3%的葡甘露聚糖溶液、茶皂素溶液、γ-聚谷氨酸溶液通过滴加进反应釜中，滴毕后保温反应80min，所得产物剪碎、烘干、粉碎至400-800目即可。

上述功能型包膜缓释肥料的制备方法如下：

利用圆盘制粒机制作得到颗粒状的肥料内核，向肥料内核表面喷入适量雾化水使其表面湿润，将葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中使其均匀粘附在肥料内核表面形成内包膜层，得到半成品，将其烘干，将烘干后的半成品加入到圆盘制粒机的旋转圆盘中，在圆盘旋转过程中将聚乙烯醇、甲基纤维素混合溶液喷涂在其表面，利用温度50℃的热风吹干后即可得到功能型包膜缓释肥料。

对比例1：

一种含有氨基寡糖素的功能型包膜缓释肥料，包括外包膜层、内包膜层和肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素32份、硫酸铵16份、磷酸二氢铵8份、硫酸钾12份、硝酸铵5份、过磷酸钙6份、草木灰12份、矿源黄腐酸3份、硅藻土80份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1.2复配而成的增效剂1份；

内包膜层为葡甘露聚糖/茶皂素/γ-聚谷氨酸复合包膜材料；

外包膜层为聚乙烯醇和甲基纤维素按重量比1：1复配而成的复合包膜材料制成。

与实施例1基本相同，区别在于，不加入麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素。

对比例2：

一种肥料，包括肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素32份、硫酸铵16份、磷酸二氢铵8份、硫酸钾12份、硝酸铵5份、过磷酸钙6份、草木灰12份、矿源黄腐酸3份、麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素4份、硅藻土80份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1.2复配而成的增效剂1份；

与实施例1基本相同，区别在于，不进行双层包膜处理。

对比例3：

一种肥料，包括肥料内核；

肥料内核由以下重量份数的原料组成：

尿素32份、硫酸铵16份、磷酸二氢铵8份、硫酸钾12份、硝酸铵5份、过磷酸钙6份、草木灰12份、矿源黄腐酸3份、烟酸、氨基寡糖素按重量比1:5的比例组成的混合物4份、硅藻土80份、复硝酚钠和聚天冬氨酸按重量比1:1.2复配而成的增效剂1份；

与实施例1基本相同，区别在于，不烟酸、氨基寡糖素直接加入，不利用麦饭石粉末进行负载处理。

种植试验：

试验地位于江苏南京溧水区和凤镇孙家巷村，土壤属潮土沙泥田，中等肥力，土壤理化性状如下：ph值5.3，含有机质60.2g/kg、碱解氮83mg/kg、速效磷41.4mg/kg、速效钾79.6mg/kg，本发明种植试验设六个种植试验区块，每个种植试验区块的面积均为500m²，分别为试验例1以及对比例1-5。

其中，试验例1所对应的种植试验区块用本发明实施例1中的功能型包膜缓释肥料进行施肥处理；

对比例1-3所对应的种植试验区块用对比例1-3中的肥料进行施肥处理；

对比例4所对应的种植试验区块用市售肥料（史丹利第四元素复合控释肥）进行施肥处理；

对比例5为空白对照组所对应的种植试验区块不用肥料。

试验地水稻于2018年5月2日育苗，6月9日插秧定植，10月8日成熟并一次收获完毕，期间施肥及其余种植方法均采用现有常规手段，水稻品种南粳9108。

种植试验结果如下表1所示：

表1：

通过种植试验可知：

通过实施例1与对比例1可知，本发明功能型包膜缓释肥料中麦饭石粉末负载烟酸/氨基寡糖素的加入可以大大提高水稻产量，且水稻颗粒更加饱满。

通过实施例1与对比例2可知，本发明功能型包膜缓释肥料的双层包膜结构可以大大提高水稻产量，且水稻颗粒更加饱满。

通过实施例1与对比例3可知，本发明功能型包膜缓释肥料中麦饭石粉末对烟酸/氨基寡糖素的负载处理可以大大提高水稻产量，且水稻颗粒更加饱满。

通过实施例1与对比例3可知，本发明功能型包膜缓释肥料相比于市售肥料可以大大提高水稻产量，且水稻颗粒更加饱满。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。