一種用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料及其使用方法與流程
2023-08-01 09:04:11
本發明屬於農業肥料技術領域，具體涉及一種用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料及其使用方法。
背景技術：
我國是農業大國，農業在國民生產中佔有重要位置，在農業現代化過程中，集約型設施農業蓬勃發展，其中新型灌溉方式是國家重點支持方向，如滴灌、滲灌、微灌等，具有節約水資源，節省人工成本，水肥一體化方式提高肥料利用率等諸多優點。
在滴灌等新型灌溉方式使用過程中，澆灌用水和肥料是在配肥站配好後通過管道輸送到植株附近，並通過微孔滴入植株根系周圍土壤中，在此過程中，管道受到多方面的影響，會在內壁結垢，造成管道通徑縮小，甚至堵塞毛細微孔，從而使田間水肥不均衡，局部作物減產甚至絕收，大大影響了滴灌系統的正常工作。出現此類問題，常規解決方法是用酸洗管道，如鹽酸、硝酸等，這種方法只能夠解決一部分問題，效果不穩定，而且還帶來了其他的危害，比如土壤酸化，濃度控制不好還容易燒根，所以在種植季節一般不適宜進行清洗工作。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料及其使用方法，在施肥的同時，還具有管道防垢疏通作用。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料，包括：2～7份螯合劑，3～8份ph調節劑，50～95份阻垢劑，1～1.5份消殺劑；其中，所述阻垢劑為焦磷酸鉀、磷酸三鉀、atmp、hedp鈉鹽或pbtca·na4中的一種或幾種。
優選地，所述螯合劑為edta·na2、eddha·na檸檬酸鉀或檸檬酸鈉中的一種或幾種。
優選地，所述ph調節劑為檸檬酸、硼酸或乙酸中的一種或幾種。
優選地，所述消殺劑包括次氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉、溴氯海因或絡合銅中的一種或幾種。
優選地，所述的用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料，還包括35～45份水。
作為一種優化方案，用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料包括edta·na23～5份、檸檬酸鉀1～2份、檸檬酸2～5份、硼酸2～3份、焦磷酸鉀55～65份、atmp10～20份、hedp鈉鹽5～10份、次氯酸鈉0.5～1份、二氯異氰尿酸鈉1～3份。
作為一種優化方案，用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料包括eddha·na1～2份、檸檬酸鉀3～5份、檸檬酸1～2份、硼酸2～4份、磷酸三鉀60～70份、pbtca·na415～20份、次溴氯海因1～3份、二氯異氰尿酸鈉1～3份。
作為一種優化方案，用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料包括edta·na21～2份、eddha·na1～2份、乙酸2～5份、硼酸2～3份、焦磷酸鉀35～45份、磷酸三鉀10～20份、pbtca·na45～10份、絡合銅0.5～1.5份、水35～45份。
所述的用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料的使用方法：將所述水溶性肥料配製成100～1000ppm的水溶液，然後通過滴灌系統進行滴灌。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明提供了一種用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料，包括：2～7份螯合劑，3～8份ph調節劑，50～95份阻垢劑，1～1.5份消殺劑。其中，2～7份螯合劑能夠增大水中的無機膠體的溶解度，防止其凝聚，還可以螯合水中的多價金屬離子，避免多價金屬離子與磷酸根、硫酸根、碳酸根、硼酸根、矽酸根等形成水不溶鹽類，同時避免高價金屬離子引發腐殖質凝聚。其中，3～8份ph調節劑可以使得水溶性肥料溶解在水中後，水溶液的ph值在7～9之間，避免引發腐殖質凝聚。其中，50～95份阻垢劑可以使鹽類聚集體分散在水中，避免沉積在管道。1～1.5份消殺劑可以消殺水中的菌藻，確保管道中菌藻在一個很低的程度上。其中，所述阻垢劑為焦磷酸鉀、磷酸三鉀、atmp、hedp鈉鹽或pbtca·na4中的一種或幾種，這些組分均含有大量的營養成分，符合國家對大量元素水溶肥料的含量要求。綜上，本發明提供的水溶性肥料，在施肥的同時，還具有管道防垢疏通作用。
本發明彌補了具有管道疏通作用的全水溶肥料的空白，使滴灌、噴灌、滲灌等節水農業在操作過程中更加方便，延長了灌溉設施的使用壽命，同時磷鉀等養分含量在50～70％之間，並且均為速效水溶性狀態，易於被植株吸收利用，特別是避免了用酸清洗管道帶來的工時和汙染。本發明所有原料採購容易，價格與常規同含量水溶肥料相當。
具體實施方式
下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。
本發明針對以下幾個阻塞成因針對設計配方：
1、水源因素，對於水源中砂石等雜質，常規滴灌系統有過濾裝置，這個不在考慮範圍內，但是水源(特別是淺層井水)中還有細微膠體(粒徑在1～100nm之間的微粒)，可以透過過濾裝置，在管道中遇到肥料中的正負電荷，而產生聚集，形成的團聚體沉積下來形成垢，其中無機膠體主要是鈣、鎂、鐵、矽等鹽類，有機膠體主要是腐殖質類；
2、肥料因素，目前滴灌系統澆水絕大部分是和肥料一起澆灌的，所以多種類型的肥料都可能被用於滴灌系統，同時，很多情況下，用戶會使用幾種肥料混合滴灌，甚至肥料+農藥一同滴灌，從而造成不同類型肥料間反應形成沉澱，或是肥料中雜質參與的反應形成沉積垢，這類問題主要類型是鈣鎂鐵錳銅鋅等多價金屬離子和磷酸根、硫酸根、碳酸根、硼酸根、矽酸根等形成水不溶鹽類。
3、微生物因素，水源中本來含有多種菌類藻類，在管道中又有充足的碳源氮源，所以管道中特別是毛細孔周邊極易滋生菌落菌苔，造成堵塞。
總結以上阻塞原因，主要是膠體凝聚、鹽類沉積、菌藻滋生三個方面問題，針對以上成因，我們逐條加以解決：
1、對於膠體凝聚；無機膠體採用螯合技術增大其溶解性，防止凝聚；有機膠體的主要成分是腐殖質，而腐殖質凝聚及絮凝的引發原因主要有兩方面，其一是ph值過低，我們採取加大ph值的措施，使本品鹼性，溶水後溶液偏鹼性，ph值在7～9之間，其二是高價金屬離子，我們採用添加螯合劑保護的措施。
2、對於灌溉水中的鹽類：一方面用螯合劑增加其溶解度，這對不加肥料時由水源帶入的鹽類有很好的作用，但對水肥一體化時肥料中的鹽類形成的沉積作用有限，對於這種大量的鹽類聚集體我們用阻垢分散劑使其分散在水中避免沉積在管道。
3、對於細菌藻類滋生問題，我們用兩項措施防治，一是添加氯氣，消殺水中菌藻，對於生命力比較強的難殺滅菌藻，我們添加非氧化性殺菌劑，確保管道中菌藻在一個很低的程度上。
據此，我們設計了一種水溶肥料，包括2～7份螯合劑，3～8份ph調節劑，50～95份阻垢劑，1～1.5份消殺劑。
在對該配方進一步的優化和篩選後，進一步確定各個功能組分的具體原料為：所述的螯合劑包括edta·na2(乙二胺四乙酸二鈉)、eddha·na(乙二胺二鄰苯基乙酸鈉)、檸檬酸鹽等的其中一種或幾種；所述的ph調節劑包括檸檬酸、硼酸、乙酸等的其中一種或幾種；所述的阻垢劑包括焦磷酸鉀、磷酸三鉀、atmp(氨基三甲叉膦酸)、hedp鈉鹽(羥基乙叉二膦酸的鈉鹽)、pbtca·na4(膦醯基丁烷三羧酸的四鈉鹽)等的其中一種或幾種；所述的消殺劑包括次氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉、溴氯海因、絡合銅等的其中一種或幾種。
其中，所述的檸檬酸鹽指的是檸檬酸的鈉鹽或鉀鹽；所述的檸檬酸鹽可以帶有結晶水；
其中，所述的hedp鈉鹽指的是hedp·na、hedp·na2、hedp·na3和hedp·na4的其中一種或幾種；
其中，二氯異氰尿酸鈉可以直接採用工業原料，也可以採購優氯淨代替；
其中，所述的絡合銅是本領域技術人員對水溶性含銅殺菌劑的統稱，尤其是指有機銅類殺菌劑；常用的絡合銅包括檸檬酸銅、甘氨酸銅(絡氨銅)、乙酸銅、噻菌銅、脂肪酸銅、松脂酸銅、琥珀酸銅、琥膠肥酸銅等。
下面在實施例中展示3組水溶性肥料。
實施例1
一種水溶肥料，包括螯合劑、ph調節劑、阻垢劑和消殺劑，其中，所述的螯合劑包括edta·na23～5份、檸檬酸鉀1～2份，所述的ph調節劑包括檸檬酸2～5份、硼酸2～3份，所述的阻垢劑包括焦磷酸鉀55～65份、atmp10～20份、hedp鈉鹽5～10份，所述的消殺劑包括次氯酸鈉0.5～1份、二氯異氰尿酸鈉1～3份。
實施例2
一種水溶肥料，包括螯合劑、ph調節劑、阻垢劑和消殺劑，其中，所述的螯合劑包括eddha·na1～2份、檸檬酸鉀3～5份，所述的ph調節劑包括檸檬酸1～2份、硼酸2～4份，所述的阻垢劑包括磷酸三鉀60～70份、pbtca·na415～20份，所述的消殺劑包括次溴氯海因1～3份、二氯異氰尿酸鈉1～3份。
實施例3
一種水溶肥料，為液體製劑，包括螯合劑、ph調節劑、阻垢劑、消殺劑和水，其中，所述的螯合劑包括edta·na21～2份、eddha·na1～2份，所述的ph調節劑包括乙酸2～5份、硼酸2～3份，所述的阻垢劑包括焦磷酸鉀35～45份、磷酸三鉀10～20份、pbtca·na45～10份，所述的消殺劑包括絡合銅0.5～1.5份，溶劑水35～45份。
在應用時，可以將本發明提供的用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料配製成濃度為100～1000ppm的水溶液，進行滴灌。
本發明分析了滴灌管道堵塞的各種成因，並針對設計出本方案產品，本品本身含有植物所需的大量元素營養(n+p2o5+k2o≥50％或n+p2o5+k2o≥500g/l)，符合國家對大量元素水溶肥料的含量要求，並同時具有管道防垢疏通作用，每年使用1至3次本品，可保持管道通暢不結垢，對於已經結垢的管道，多用幾次本品也可疏通，但對於已經堵塞的管道，還需要針對性疏通後，再用本品進一步鞏固和保持。
本發明彌補了具有管道疏通作用的全水溶肥料的空白，使滴灌、噴灌、滲灌等節水農業在操作過程中更加方便，延長了灌溉設施的使用壽命，同時磷鉀等養分含量在50～70％之間，並且均為速效水溶性狀態，易於被植株吸收利用，特別是避免了用酸清洗管道帶來的工時和汙染。本發明所有原料採購容易，價格與常規同含量水溶肥料相當。
本發明提供的用於滴灌系統具有疏通管道防堵塞作用的水溶性肥料經實驗室模擬管道沉積試驗驗證，達到預期效果。
實驗一：
在含鈣量50ppm的硬水中，分別加入含磷酸一銨的大量元素水溶肥料(大量元素≥60％)(作為對照組)和含量相同(大量元素≥60％)的實施例1製得產品(作為實驗組)，添加量均為800ppm，對照組和實驗組同樣含磷，但對照組產生白色磷酸鈣沉澱，而實驗組依舊澄清透明無沉澱，這說明實施例1製得產品在實際田間滴灌使用濃度下，可以避免硬水中的鈣鎂與肥料中的磷酸根、硫酸根等形成沉澱並結垢。
實驗二：
在含鈣100ppm的硬水中，加入含量50％的腐殖酸鈉至500ppm，20分鐘後腐殖酸鈉全部形成絮狀沉澱；同樣的硬水(含鈣100ppm)，加入實施例1製得產品至1000ppm後，再加入腐殖酸鈉，棕紅色溶液澄清無沉澱。這說明，腐殖酸膠體在硬水中形成絮凝沉澱，有可能會堵塞管路，但是在有本發明提供的水溶性肥料存在情況下，腐殖酸很好的保持了溶解狀態，從而避免在管路中堵塞。
實驗三：
將磷酸鈣、硫酸鈣、腐殖酸鈉與鈣鹽的反應沉積物各1克，分別置於中速定性濾紙中，置於三角瓶上，用1000ppm的實施例3製得產品的溶液反覆淋洗，可見磷酸鈣和硫酸鈣較快溶解洗脫了，而腐殖酸鈣沉積物則用了大量的本品液體，仍有少量沉澱(乾燥後稱量0.2克)無法去除，說明本發明提供的水溶性肥料對有機膠體的除垢效果不是特別理想，同時也說明有機膠體較難去除，應儘量早的在施肥時考慮可能結垢，並添加本發明提供的水溶性肥料對應，以免有機膠體一旦沉積，去除難度增大。
試驗四：
將本發明提供的水溶性肥料(實施例2製備)100ppm溶液和同含量常規水溶肥料100ppm溶液，分別置於燒杯中，並分別添加10ppm的氯化鈣，並在燒杯中栽培了綠蘿，每3天換一次液體，觀察了20天燒杯壁菌苔情況，發現在常規水溶肥料溶液的燒杯上，有兩種痕跡，一種是淺綠色的菌苔生長痕跡，另一種是溶液蒸發後留下的白色印記，而本發明提供的水溶性肥料溶液燒杯上，首先沒有淺綠色菌苔痕跡，其次白色蒸發痕跡也相對淺，這說明在滴灌帶接觸的土壤根系環境下，容易滋生細菌產生菌苔，使用本發明提供的水溶性肥料可對此問題提供較好的解決效果。