缓控释氢肥或复合氢肥的制备方法与应用技术

本发明专利技术属于新型肥料领域。该新型肥料包含制氢材料或贮氢材料以及其它添加物，同时还包括无机包膜材料或有机高分子包膜材料。通过将一种或多种制氢材料或贮氢材料，按一定比例添加或不添加粘土、肥料、农药等物质，用造粒机制成一定大小的压缩颗粒，再使用无机或有机高分子防水材料包膜等步骤制备而成。施用于植物根部土壤，该新型肥料可持续缓慢释放氢气，能够改善土壤结构、提高植物抗旱与抗病虫害的能力、促进植物生长发育。本发明专利技术具有无污染、环保、低成本和应用范围广的特点，适用于旱地、水田大规模应用，也可以应用于温室大棚、无土栽培、盆栽、插花等领域。

【技术实现步骤摘要】
缓控释氢肥或复合氢肥的制备方法与应用
：本专利技术涉及一种新型肥料——缓控释氢肥或复合氢肥的制备方法与应用，属于新型肥料
技术背景：中国是世界农用化肥和农药最大的消耗国。据统计，我国耕地面积不足全世界一成，却使用了全世界近四成的化肥(35％，相当于美国与印度的总和)，单位面积用量是世界平均水平的3.7倍；我国单位面积农药使用量是世界平均水平的2.5倍。农药利用率仅35％，比发达国家低10-20％。化肥农药的过量使用，不仅造成生产成本增加，土壤结构变差，也影响农产品质量安全和生态环境安全。近年来，随着人们对食品安全与生态环境的日益关注，人们一方面在发展新型的缓控释料以减少化肥和农药的使用；另一方面积极寻求一种能替代这种大量使用农药、化肥的有机农业生产方式。缓控释肥料不仅可以提高肥料的利用率，减少肥料用量，还可以减少对环境的污染，对全球的环境，特别是对控制地下水污染，温室气体的排放能起到一定的效果，是我国肥料未来发展的一个方向。但是，目前的缓控释价格比较昂贵，仅提供给高端用户，要作为市场下游产品大规模应用于大田作物还有很长的路要走。至于有机农业，由于完全不使用化肥和农药，通常劳动成本较高，产量较低，难以解决病虫害问题，目前在我国的发展规模小，没有形成完善的产供销体系，此外有机农业的认证体系、产品可追溯体系以及社会诚信体系均不完善，政府支持力度也不够，因此有机农业在我国发展缓慢。氢气(H2)是一种常见的具有还原性的气体，它无色无味无毒，是世界上最轻的气体。人们很早就知道，豆科作物根瘤菌存固氮过程中每固定一个氮气分子(N2)就产生约1.5个氢气分子(H2)，但人们长期以来并不知道氢气对植物有什么作用。2003年Dong等通过对固氮放氢作用的研究和根际微生物的分析，提出了“氢肥理论”，即不含吸氢酶的根瘤菌在固氮过程中释放的氢气能够促进根际氢氧化细菌的生长并进一步促进植物生长。但是，氢气对植物是否有生物学效应仍然没有得到研究。近年来，我们的研究发现氢气能够提高植物抗逆性、调节植物激素的作用、调节植物生长，因此认为氢气是潜在的农药化肥的替代品。但是直接使用氢气应用于大田生产显然是不现实的。由于氢气微溶于水而形成的氢气水溶液(富氢水)同样能够起到促进植物抗逆和促生长作用，人们试图利用氢水棒或电解的办法获得富氢水以浇灌植物。但是一方面由于大规模农田浇灌的富氢水机器还没有研制成功，即使研制成功后价格也比较昂贵，农民根本买不起；另一方面由于我国农村幅员辽阔，许多农田根本没有电网可以到达，无法使用该机器。此外，许多依靠雨水浇灌的旱地没有足够的水资源大量制造富氢水，因此依靠制造富氢水的方法灌溉也是不现实的。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种缓控释氢肥或复合氢肥的制备方法与应用，以缓控释的方式将氢气作为一种新型的肥料大规模应用于农业生产，克服富氢水在大田应用上的局限性，从而大规模减少甚至避免化肥和农药的使用，有利于改善我国的生态环境和食品安全。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术所述的制氢材料为碱金属或碱土金属如钾(K)、镁(Mg)和钙(Ca)等。这些制氢材料与水发生反应，生成氢气(H2)：K+H2O＝KOH+H2↑Mg+2H2O＝Mg(OH)2+H2↑Ca+2H2O＝Ca(OH)2+H2↑本专利技术所述的贮氢(储氢)材料为金属氢化物如氢化钙CaH2、氢化镁(MgH2)等，以及配位氢化物如硼氢化钾KBH4或硼氢化钠(NaBH4)、硼烷氨络合物(NH3-BH3)等。这些贮氢材料与水发生缓慢反应，生成氢气(H2)：CaH2+H2O＝Ca(OH)2+H2↑MgH2+H2O＝Mg(OH)2+H2↑KBH4+2H2O＝KBO2+4H2↑NaBH4+2H2O＝NaBO2+4H2↑NH3-BH3+2H2O＝NH4++BO2+3H2↑这些贮氢材料与水的反应产物除了氢气之外，还有硼酸根(BO2-)、Ca2+、Mg2+、K+、NH4+、Na+等离子，除了Na+外都是植物生长所需要的元素，其中K+和NH4+就是大家熟知的钾肥和氮肥。硼氢化钠(NaBH4)含有容易导致盐害的钠离子，因此以硼氢化钾取代硼氢化钠为优选材料。但由于氢气能够使植物耐盐碱，而硼氢化钠遇水能释放大量氢气，实际施用量很小，而少量使用不会产生盐害，因此硼氢化钠在通常情况下也能应用。由于本专利技术所述的制氢或贮氢材料遇水起反应生成氢气，为了达到氢气的缓控释目的，也为了防止储运过程中发生危险，本专利技术采用具有防水效果的包膜材料。本专利技术所述的包膜材料为无机物包膜材料(如凹凸棒土粘土等)或有机高分子包膜材料(如松香、植物油等)，或无机物和有机高分子材料合成的包膜材料。本专利技术所述的无机包膜材料包括：天然无机物材料或加工后的无机物材料，如粘土(凹凸棒土、高岭土、蒙脱石、膨润土等)、沸石、硅藻土、硫磺、石膏、金属磷酸盐、硅粉等。由于无机包膜材料往往防水效果较差，因此可将其作为一般添加物与贮氢材料混合造粒，最外层再使用防水效果好的有机高分子包膜材料包裹肥料颗粒。本专利技术所述的有机高分子包膜材料包括：天然高分子化合物以及人工合成高分子化合物，或半人工合成的高分子化合物。天然高分子化合物有木质素、天然橡胶、壳聚糖、纤维素、松香、淀粉、植物油(或植物蜡，如棕榈蜡和大豆蜡等)、透明质酸、海藻酸钠等。人工合成的高分子化合物有热塑性聚烯烃类，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，以及热固性树脂如脲醛树脂等。半人工合成高分子化合物是天然高分子经过改性后形成的一类高分子化合物，以纤维素的衍生物为主，黏度大、成膜性良好、易水解，如甲基纤维素钠和乙基纤维素，或者是人工合成高分子化物和与无机物复合而成的复合材料。为了实现环保的目的，本专利技术优先使用粘土以及天然高分子包膜材料。本专利技术所述的缓控释氢肥或复合氢肥制备方法：(1)制氢材料镁矿粉或镁粉(镁粒)或钙镁合金粉末或贮氢材料氢化钙(CaH2)或氢化镁(MgH2)或硼氢化钾(KBH4)或硼氢化钠(NaBH4)或硼烷氨络合物(NH3-BH3)粉末，单一或多种材料混合物，用造粒机制成一定大小的压缩颗粒(颗粒大小可以根据需要调整)，然后喷涂植物蜡或硬化油或松香或石蜡或树脂等有机高分子防水包膜材料，再撒一层粘土粉末或滑石粉以防结块，风干后即可包装；(2)制氢材料镁矿粉或镁粉(镁粒)或钙镁合金粉末或贮氢材料氢化钙(CaH2)或氢化镁(MgH2)或硼氢化钾(KBH4)或硼氢化钠(NaBH4)或硼烷氨络合物(NH3-BH3)，单一或多种材料的混合物与粘土按一定比例(比例大小可以根据需要调整)混合均匀，用造粒机制成一定大小的压缩颗粒(颗粒大小可以根据需要调整)，然后喷涂植物蜡或硬化油或松香或石蜡或树脂等有机高分子防水包膜材料，再撒一层粘土粉末或滑石粉以防结块，风干后即可包装；(3)在上述(1)或(2)制备过程中，添加适量其它添加物，如化肥、有机肥、微生物菌肥、农药、植物生长调节剂或其它无毒无害物质，通过(1)或(2)的制备方法制成缓控释复合氢肥，或将通过(1)或(2)制备的缓控释氢肥与化肥、有机肥、微生物菌肥、农药、植物生长调节剂或其它无毒无害物质按一定比例进行混合包装为缓控释复合氢肥。本专利技术所述缓控释氢肥的包膜颗粒所含贮氢材料的量、包膜厚度或大小可以根据需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓控释氢肥或复合氢肥，其特征在于：缓控释氢肥或复合氢肥由制氢材料或贮氢(或储氢)材料及其它添加成分和包膜材料组成。

【技术特征摘要】
1.一种缓控释氢肥或复合氢肥，其特征在于：缓控释氢肥或复合氢肥由制氢材料或贮氢(或储氢)材料及其它添加成分和包膜材料组成。2.根据权利要求1所述的一种缓控释氢肥或复合氢肥，其特征在于：制氢材料为碱金属和碱土金属及其合金材料，如单质镁、钙或钙镁合金等。3.根据权利要求1所述的一种缓控释氢肥或复合氢肥，其特征在于：贮氢材料为金属氢化物如氢化钙(CaH2)、氢化镁(MgH2)等，以及配位氢化物如硼氢化钾(KBH4)、硼氢化钠(NaBH4)和硼烷氨络合物(NH3-BH3)等。4.根据权利要求1所述的一种缓控释氢肥或复合氢肥，其特征在于：其它添加成分为粘土(或黏土)、化肥、有机肥、微生物菌肥、农药、植物生长调节剂或其它无毒无害物质。5.根据权利要求1所述的一种缓控释氢肥或复合氢肥，其特征在于：包膜材料包括无机包膜材料和有机高分子包膜材料，以及无机物和有机高分子复合包膜材料。6.根据权利要求1所述的一种缓控释氢肥或复合氢肥的制备方法，其特征在于：(1)制氢材料单质镁、钙或钙镁合金粉末或贮氢材料氢化钙(CaH2)或氢化镁(MgH2)或硼氢化钾(KBH4)或硼氢化钠(NaBH4)或硼烷氨络合物(NH3-BH3)粉末，单一或多种材料混合物，用造粒机制成一定大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾纪晴，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：广东,44