一种凹凸棒矿物基的叶片肥及其制备方法及应用与流程

1.本发明涉及农业领域，具体是制备一种凹凸棒矿物基的叶片肥及其制备方法及应用。


背景技术：

[0002][0003] 凹凸棒土属于非金属矿物，是一种吸附性矿物，具有多孔性和离子交换性， 具有改良土壤的作用，这种吸附性矿物能提高土壤的保肥能力，改善土壤保水 透气性和土壤的保温性、缓冲性，还可以稀释土壤的毒性，但是天然的凹凸棒容易发生团聚成束， 在一定程度上限制了它的应用，因此，提高凹凸棒的分散性是有利于改善它的性质、 扩大其应用；传统的把肥料施加于叶片后只有小部分可以被植物吸收，而未被利用的大部分肥料则是随着雨水冲洗、淋溶和蒸发作用进入水体、空气和土壤中，不仅造成了肥料的流失，还会导致严重的环境污染；钾是作物生长发育所需的三大营养元素之一，具有使茎秆粗壮、促进开花结果及增强抗寒、抗旱、抗 虫病灾害等作用，钾肥被大量应用于农业生产中，而用于钾肥生产的钾盐在我国又属紧缺矿产资源，长期依赖进口满足农业生产需求，造成钾肥原料成本攀升，同样钾肥直接在植物叶面上喷施后，只有少量钾肥能被植物吸收，大部分会随着水流和蒸腾作用流失，造成严重的人力和能源的浪费。
[0004]
因此亟需一种新的凹凸棒矿物基的叶片肥及其制备方法以解决上述技术问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种新型的利用率高的凹凸棒矿物肥料及其制备方法，以及应用于农作物生产中，提高农作物的产量，降低肥料的使用成本。
[0006]
本发明采用以下技术方案：我们以凹凸棒和稻壳灰粉为基础材料，经过物化改性制备出多孔的微纳网络，具有较好的分散性，并通过高价的酸性金属离子处理，提高对钾离子的吸附能力，研制获得凹凸棒矿物肥料，具有优异的钾吸附性能，良好的叶片固着性能，大大提高了钾肥的利用率，克服现有的钾肥利用率差导致使用成本过高的缺陷。
[0007] 本发明提供的一种凹凸棒矿物基的叶片肥料，按重量份数，原料组分包括：凹凸棒土100-300份稻壳灰粉 50-100份氯化铁 1-5份氯化钙 1-5份可溶性钾盐 10-50份硫酸 50份-200份水 500-1000份。
[0008]
所述凹凸棒目数为100-300目。
[0009] 优选为，所述原料组分为凹凸棒土200份，稻壳灰粉 50份，氯化铁 2份，氯化钙 4
份，可溶性钾盐20份，硫酸 50份，水800份。
[0010] 优选为，所述原料组分为凹凸棒土300份，稻壳灰粉 100份，氯化铁 2份，氯化钙 2份，可溶性钾盐40份，硫酸 80份，水1000份。
[0011] 优选为，所述原料组分为凹凸棒土100份，稻壳灰粉 50份，氯化铁 1份，氯化钙 1份，可溶性钾盐20份，硫酸 50份，水500份。
[0012]
本发明提供的一种凹凸棒矿物基的叶片肥的制备方法，包括如下步骤： (1)、将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按一定比例进行混合，将上述混合原料分散在硫酸水溶液中，在室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液。
[0013] (2)、将得到的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，然后进行水热反应一段时间后，将反应釜冷却至室温得到液体a。
[0014] (3)、将得到的液体a通过超声处理，并离心收集固体产物，用去离子水充分洗涤，然后置于烘箱中干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎，得到处理后的粉末a备用。
[0015] (4)、取氯化铁和氯化钙溶液按一定摩尔比加入至装有一定量的去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，再往烧杯中加入适量步骤(2)中制备好的粉末a，并加入一定量的可溶性钾盐肥料，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在烘箱中烘干得到凹凸棒矿物基的叶片肥。
[0016]
上述方法优选方式为：所述步骤(1)中将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按2：1比例进行混合，将上述混合原料按固/液比 1:8（m：v）分散在 40ml、 3.0 mol/l的硫酸水溶液中。
[0017]
所述步骤(2)中水热反应在120℃-150℃下反应6-8小时。
[0018] 所述步骤(3)中在烘箱中以 60-80℃下干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎后过 200-300目筛，得到处理后的粉末a备用。
[0019] 所述步骤(4)中将氯化铁和氯化钙溶液按摩尔比2：1加入至装有一定量去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，并调节溶液ph为3-5，再往烧杯中加入适量步骤3中制备好的粉末a，并加入一定量的可溶性钾盐肥，在30-60℃、转速为 200-400 r/min条件下搅拌2-4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在60-80℃的烘箱中烘干 8-12 h，得到装载有大量钾元素的凹凸棒矿物肥料。
[0020]
所述步骤(4)中氯化铁、氯化钙浓度为1-5mol/l。
[0021]
所述步骤(4)中可溶性钾盐肥料可以为硫酸钾、乙酸钾、氯化钾、柠檬酸钾。
[0022]
进一步地，本发明还提供一种根据上述方法所制备的凹凸棒矿物基的叶片肥在农作物肥料中的应用，其中农作物选自薯类、豆科类、水稻、小麦、玉米的一种或几种。
[0023]
有益效果：1、凹凸棒土与稻壳灰物水热酸化复合后具有多孔的微纳网络结构和较大的比表面积，可提高凹凸棒的分散性，在叶片表面具有很高的固着能力，可吸附大量的钾肥并将其固定在网络结构体系中，且此网络结构可以被植物叶片上的微观粗糙表面所阻挡，增加了肥料在叶片上保留的时间。
[0024] 2、相较于天然凹凸棒，凹凸棒混合金属高价盐时，因金属盐的酸性，会发生部分解离而溶出更多的镁、铁、铝等离子，从而提高了凹凸棒阳离子的交换量，提升了对钾离子的吸附量，同时金属盐的酸性还改变了凹凸棒石孔结构，使得部分微孔扩大为介孔，增大了孔径和孔体积，为水溶性钾肥提供了更多的吸附位点。
[0025] 3、利用得到的凹凸棒纳米网络结构，具有较大比表面以及良好的植物叶片固着能力，能够降低钾肥的流失同时增加钾肥的吸附，通过上述的协同作用，达到提高钾肥利用率降低使用成本的效果。
[0026]
本发明主要通过将制备的凹凸棒矿物基的叶片肥牢牢的固着在植物叶面上，降低其损失率，提高其遇水淋洗能力，从而达到减少肥料流失的目的。
[0027]
本发明将制备的凹凸棒矿物基的叶片肥料按常规法喷射于农作物表面，相比于常规的叶片肥大大提高了肥料的利用率，减少了肥料的使用量，降低了使用成本，应用前景非常广阔。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0029]
实施例1 (1)、将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按2:1进行混合，将上述混合原料按固/液比 1:8（m：v）分散在 40 ml 3.0 mol/l的硫酸水溶液中，在室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液。
[0030] (2)、将得到的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中进行水热反应，反应温度为140℃，反应时间为6h，再将反应釜冷却至室温得到液体a。
[0031] (3)、将得到的液体a通过超声处理，并离心收集固体产物，用去离子水充分洗涤，然后置于烘箱中在 60℃下干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎后过 200-300目筛，得到处理后的粉末a备用。
[0032] (4)、取氯化铁和氯化钙溶液按摩尔比2：1加入至装有一定量去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，并调节溶液ph为5，再往烧杯中加入适量步骤(3)中制备好的粉末a，并加入一定量的硫酸钾，在40℃温度、转速为300 r/min条件下搅拌4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在80℃的烘箱中烘干 8 h，得到凹凸棒矿物基的叶片肥otb1。
[0033]
实施例2 (1)、将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按2:1进行混合，将上述混合原料按固/液比 1:8（m：v）分散在 40 ml 3.0 mol/l的硫酸水溶液中，在室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液。
[0034] (2)、将得到的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中进行水热反应，反应温度为150℃，反应时间为8h，再将反应釜冷却至室温得到液体a。
[0035] (3)、将得到的液体a通过超声处理，并离心收集固体产物，用去离子水充分洗涤，然后置于烘箱中在 60℃下干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎后过 200-300目筛，得到处理后的粉末a备用。
[0036] (4)、将氯化铁和氯化钙溶液按摩尔比1：1加入至装有一定量去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，并调节溶液ph为4，再往烧杯中加入适量步骤3中制备好的粉末a，并加入一定量的硫酸钾，在40℃温度、转速为300 r/min条件下搅拌4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在80℃的烘箱中烘干 8 h，得到凹凸棒矿物基的叶片肥otb2。
[0037]
实施例3 (1)、将凹凸棒石粉末分散至40 ml、3.0 mol/l硫酸水溶液中，在室温下连续磁力
搅拌，直至形成均匀的悬浮液。
[0038] (2)、将得到的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中进行水热反应，反应温度为150℃，反应时间为8h，再将反应釜冷却至室温得到液体a。
[0039] (3)、将得到的液体a通过超声处理，并离心收集固体产物，用去离子水充分洗涤，然后置于烘箱中在 60℃下干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎后过 200-300目筛，得到处理后的粉末a备用。
[0040] (4)、取氯化铁和氯化钙溶液按摩尔比1：1加入至装有一定量去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，并调节溶液ph为4，再往烧杯中加入适量步骤3中制备好的粉末a，并加入一定量的硫酸钾，在40℃温度、转速为300 r/min条件下搅拌4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在80℃的烘箱中烘干 8 h，得到凹凸棒矿物基的叶片肥otb3。
[0041]
实施例4 (1)、将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按2:1进行混合，将上述混合原料按固/液比 1:8（m：v）分散在 40 ml 3.0 mol/l的硫酸水溶液中，在室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液。
[0042] (2)、将得到的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中进行水热反应，反应温度为150℃，反应时间为8h，再将反应釜冷却至室温得到液体a。
[0043] (3)、将得到的液体a通过超声处理，并离心收集固体产物，用去离子水充分洗涤，然后置于烘箱中在 60℃下干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎后过 200-300目筛，得到处理后的粉末a备用。
[0044] (4)、往烧杯中加入适量步骤3中制备好的粉末a，并加入一定量的硫酸钾，在40℃温度、转速为300 r/min条件下搅拌4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在80℃的烘箱中烘干 8 h，得到凹凸棒矿物基的叶片肥otb4。
[0045]
实施例5(1)、将凹凸棒石粉末分散于水溶液中，在室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液，再加入一定量的硫酸钾，在40℃温度、转速为300 r/min条件下搅拌4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在80℃的烘箱中烘干 8 h，得到凹凸棒矿物肥料otb5。
[0046]
实施例6将上述实施例1-5中得到的肥料进行叶片固着能力测试，具体为，取相同量的凹凸棒矿物基的叶片肥在水溶液中室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液，将悬浮液超声10分钟，随后将其均匀地喷洒至叶片或盖玻片上（10cm2），将叶片或盖玻片置于与地面倾斜的培养皿上，随后用10ml去离子水对植物叶片或盖玻片表面进行喷洒，模拟雨水天的冲洗，自然干燥后，将叶片或盖玻片浸入10ml去离子水中，震荡5min，使得叶片或盖玻片上的钾肥充分溶解水中，测定此溶液中钾离子的浓度，即为固着量，固着增加率(％)＝(含凹凸棒的钾肥固着量-单独钾肥固着量)/含凹凸棒的钾肥固着量
×
100％。
[0047] 表1.不同实施例制备的凹凸棒矿物肥料在不同载体上对钾肥附着效率的影响
[0048]
实验结果表面，实施例1-2中制备出的凹凸棒矿物肥料具备良好的固着性能，这是因为凹凸棒土与稻壳灰物水热酸化复合后具有多孔的微纳网络结构和较大的比表面积，可提高凹凸棒的分散性，在叶片表面具有很高的固着能力，并且由于凹凸棒石表面带有永久性负电荷，正负电荷间的静电引力使其自身对溶性中的钾离子有一定的吸附性能，但是其自身存在一些镁、铁等阳离子，对钾离子的吸附性能一般，而相较于天然凹凸棒本身，凹凸棒石在金属高价盐的酸性溶液中，会发生部分解离而溶出更多的镁、铁、铝等离子，从而提高了自身阳离子交换量，同时金属盐的酸性还改变了凹凸棒石孔结构，使得部分微孔扩大为介孔，增大了孔径和孔体积，提升了对钾肥的吸附量，也进一步提高了在叶片上的固着能力。
[0049]
实施例7采用上述实施例1-5中制备得到的凹凸棒矿物基的叶片肥，然后按照常规方法喷洒至玉米叶片上，同时对照组只施用常规等养分钾肥，测定玉米的增产率，结果见表2所示。
[0050]
表2.不同实施例制备的凹凸棒矿物肥料应用于农作物玉米中对其增产的影响
[0051]
实验结果表面，实施例1-2中制备出的凹凸棒矿物肥料应用于农作物中，能够大大的提高农作物的产量，这是因为利用得到的凹凸棒纳米网络结构，具有较大比表面以及良好的植物叶片固着能力，能够降低钾肥的流失同时增加钾肥的吸附，通过上述的协同作用，相比于常规肥料大大提高了肥料的利用率，能够减少了肥料使用量，降低了使用成本。
[0052]
应理解，上述这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，仅为本发明进一步的实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种凹凸棒矿物基的叶片肥，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：凹凸棒土100-300份；稻壳灰粉 50-100份；氯化铁 1-5份；氯化钙 1-5份；可溶性钾盐 10-50份；硫酸 50份-200份；水 500-1000份。2. 根据权利要求1所述的叶片肥，其特征在于，所述原料组分为凹凸棒土200份，稻壳灰粉 50份，氯化铁 2份，氯化钙 4份，可溶性钾盐20份，硫酸 50份，水800份。3. 根据权利要求1所述的叶片肥料，其特征在于，所述原料组分为凹凸棒土300份，稻壳灰粉 100份，氯化铁 2份，氯化钙 2份，可溶性钾盐40份，硫酸 80份，水1000份。4. 根据权利要求1所述的叶片肥，其特征在于，所述原料组分为凹凸棒土100份，稻壳灰粉 50份，氯化铁 1份，氯化钙 1份，可溶性钾盐20份，硫酸 50份，水500份。5.根据权利要求1所述的叶片肥，其特征在于，所述凹凸棒土目数为100-200目，所述可溶性钾盐为硫酸钾、乙酸钾、氯化钾、柠檬酸钾中的一种或多种。6.一种凹凸棒矿物基的叶片肥的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：（1）、将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按一定比例进行混合，将上述混合原料分散在硫酸水溶液中，在室温下连续磁力搅拌，直至形成均匀的悬浮液；（2）、将得到的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，然后进行水热反应一段时间后，将反应釜冷却至室温得到液体a；（3）、将得到的液体a通过超声处理，并离心收集固体产物，用去离子水充分洗涤，然后置于烘箱中干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎，得到处理后的粉末a备用；（4）、取氯化铁和氯化钙溶液按一定摩尔比加入至装有一定量的去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，再往烧杯中加入适量步骤(2)中制备好的粉末a，并加入一定量的可溶性钾盐肥料，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在烘箱中烘干得到凹凸棒矿物基的叶片肥。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按2：1比例进行混合，将上述混合原料按固/液比 1:8（m：v）分散在 40ml、 3.0 mol/l的硫酸水溶液中；所述步骤(2)中水热反应在120℃-150℃下反应6-8小时；其中，所述步骤(3)中在烘箱中以 60-80℃下干燥至恒重，将干燥的固体产物粉碎后过 200-300目筛，得到处理后的粉末a备用。8. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中将氯化铁和氯化钙溶液按摩尔比2：1加入至装有一定量去离子水烧杯中制备成酸性盐溶液，并调节溶液ph为3-5，加入一定量的可溶性钾盐肥后，在30-60℃、转速为 200-400 r/min条件下搅拌2-4h，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在60-80℃的烘箱中烘干 8-12 h，得到凹凸棒矿物基的叶片肥。9.一种如权利要求1-5任一项所述的叶片肥料或权利要求6-8任一项所述制备方法制备的肥料作为农作物肥料方面的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，农作物选自薯类、豆科类、水稻、小麦、玉
米的一种。

技术总结
本发明公开了一种凹凸棒矿物基的叶片肥及其制备方法及应用，我们采用凹凸棒石粉末与稻壳灰粉末按一定比例进行混合，将上述混合原料分散在硫酸水溶液中，搅拌形成均匀的悬浮液，对其进行水热反应后复合得到固着剂粉末，得到粉末具有多孔的微纳网络，较好的分散性，再采用氯化铁和氯化钙酸性盐溶液对粉末进行物化处理，并加入一定量的可溶性钾肥，搅拌后的混合物经洗涤、离心后，在烘箱中烘干得到凹凸棒矿物肥料，研制获得的肥料，具有优异的钾吸附性能，以及良好的叶片固着性能，大大提高了钾肥的利用率，并应用于农作物中，能够提高农作物的产量。农作物的产量。


技术研发人员：乔延林 马鹏坤
受保护的技术使用者：甘肃昊洲土壤修复科技有限责任公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/22