本發明涉及肥料制備技術領域，具體涉及一種殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥及其制備方法。
背景技術：
玉米是禾本科玉蜀黍屬一年生草本植物。別名：玉蜀黍、棒子、包谷、包米、包粟、玉茭、苞米、珍珠米、苞蘆、大蘆粟，玉米總消費的在口糧比重大約在5％左右，但是隨著時代的發展，這個比例有逐步降低的趨勢。在“玉米的故鄉”墨西哥，“國菜”玉米餅的年消耗量達到1200萬噸之多；在發達國家和地區，玉米也被作為補充人體所必需的鐵、鎂等礦物質的來源為人們廣泛食用；在某些貧困國家和地區，玉米依然是人們廉價的果腹之物，玉米雖然營養價值低于其他谷物，但是玉米里面可以提出異麥芽低聚糖，異麥芽低聚糖是益生元里最優異的，益生元是益生菌的糧食，對人體的益生菌繁殖有著密切的關系，從而對腸道菌群達到平衡狀態，使得腸道健康。
由于玉米具有極高的食用價值和營養價值，因此玉米的栽培技術便相繼出現，玉米栽培過程中肥料的控制尤其關鍵，由于玉米栽培在土壤中，在施用肥料一段時間后，除了一小部分會被玉米吸收外，其他的則會流失，造成大量的浪費，而且還會造成土壤的污染，隨著環境科學研究的深入，人們逐漸認識到重金屬對土壤的污染危害是十分嚴重的，為了減少這種損失，必須要求肥料的養分的釋放規律與玉米的養分吸收協調，因此控釋肥的研制變得越來越多。隨著環境科學研究的深入，人們逐漸認識到土壤重金屬土壤中重金屬的存在形態可分為：可交換態；碳酸鹽結合態；鐵錳氧化物結合態；硫化物及有機結合態；殘渣態等。可交換態屬于有效的且容易被作物吸收利用，稱為可利用態；碳酸鹽結合態是指與碳酸鹽結合的重金屬；鐵錳結合態是指與鐵錳結合的重金屬離子，它們之間有很強的結合能力；硫化物及有機結合態是指與硫結合的重金屬和與有機物形成絡合物的重金屬離子；殘渣態是指已提取上述四個組分后以層狀硅酸鹽形態存在的重金屬離子，其中可交換態和有機結合態重金屬的生物有效性較高，而其它的生物有效性低。因此如何降低可交換態和有機結合態重金屬的生物有效性是處理土壤中的重金屬的關鍵所在，現有處理土壤中重金屬的方法主要有：固化/穩定化、化學試劑提取、微生物淋濾、焚燒、植物修復等方法。化學法、生物法、植物修復法和焚燒法的缺點在于：從土壤中去除重金屬不僅需要大量的財力、物力，而且面對土壤采取這種方法顯然是不實際的，而那些吸收富集了重金屬的植物，也存在著難以進一步處理，并可能會造成二次污染問題。為此本發明人通過大量的實驗和研究，提供了一種不僅能夠對玉米生長提供營養，還能有效解決營養元素流失，土壤重金屬污染，有毒有害物質污染的殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥及其制備方法。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥及其制備方法。
本發明是通過以下技術方案予以實現的：
一種殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥，它由以下重量份原料制成：硝酸鉀12-18份、硫酸銨13-19份、尿素40-60份、過磷酸鈣7-13份、磷酸二氫鉀16-22份、外加劑9-15份、反應助劑8-14份、改性蒙脫石23-29份、殼聚糖53-59份。
所述殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥由以下重量份原料制成：硝酸鉀14-16份、硫酸銨15-17份、尿素45-55份、過磷酸鈣9-11份、磷酸二氫鉀18-20份、外加劑11-13份、反應助劑10-12份、改性蒙脫石25-27份、殼聚糖55-57份。
所述殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥由以下重量份原料制成：硝酸鉀15份、硫酸銨16份、尿素50份、過磷酸鈣10份、磷酸二氫鉀19份、外加劑12份、反應助劑11份、改性蒙脫石26份、殼聚糖56份。
所述外加劑為海藻酸、糖醇、植物生長調節劑、除草劑按照等比配置而成。
所述植物生長調節劑為赤霉素、氯吡脲、6-芐基氨基嘌呤，油菜素內酯，三十烷醇中的一種。
所述除草劑為48％拉索乳油、72％都爾乳油、40％阿特拉津懸浮劑按照體積比為1:2:1的比例配制而成。
所述反應助劑為硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸銨中的一種。
所述改性蒙脫石的制備方法為：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為600-1000w下處理20-40min，再送入煅燒塔中用300-600℃的高溫煅燒90-120min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散10-18min后離心分離，重復超聲分散、離心2-3次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散10-15min后離心分離，重復超聲分散、離心2-3次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為20-40％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.5-0.8MPa，溫度40-60℃，轉速1000r/min，時間80-100min，微波功率為10-18kw，得改性蒙脫石。
所述插層劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種。
本發明還提供了上述殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法，該方法是將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為(1-1.2)：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
本發明的有益效果在于：本發明先將各原料共混后制得復合肥，并控制復合肥中的氮磷鉀的元素含量及復合肥的粒徑大小，提升了肥料的透氣性，與蒙脫石混合后再由聚乳酸、聚乙烯共混后得到的可降解材料進行包裹其降解周期與玉米的生長期相近，使得制備出的控釋肥能夠滿足玉米生長所需的營養，由于本緩釋肥采用了改性蒙脫石，能夠和肥料中的硫代硫化物產生協同作用，即改性蒙脫石將重金屬膠粒吸附，并將重金屬離子交換出來，提高土壤溶液中重金屬含量，利于重金屬離子與硫代硫化物進行反應，而硫代硫化物與重金屬離子發生反應生產沉淀，從而將重金屬離子進行固定，阻止其通過淋溶和徑流遷移，另外，硫代硫酸鈉將高價重金屬離子還原成低價態，從而降低其毒性和溶解性，本殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥含有多種營養成分，能滿足玉米對多種養分的需要，而且由于本緩釋肥的原料中加入了硫代硫酸物、植物生長調節劑、除草劑等原料，在玉米栽培過程中使用本緩釋肥不僅能有效的解決土壤重金屬污染、有毒有害物質殘留問題，還能起到改善種植環境，抑制雜草生長，提高玉米長勢的優點。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述，但要求保護的范圍并不局限于所述。
實施例一
配方：硝酸鉀12份、硫酸銨13份、尿素40份、過磷酸鈣7份、磷酸二氫鉀16份、外加劑9份、反應助劑8份、改性蒙脫石23份、殼聚糖53份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為600w下處理20min，再送入煅燒塔中用300℃的高溫煅燒90min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為20％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.5MPa，溫度40℃，轉速1000r/min，時間80min，微波功率為10kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例二
配方：硝酸鉀18份、硫酸銨19份、尿素60份、過磷酸鈣13份、磷酸二氫鉀22份、外加劑15份、反應助劑14份、改性蒙脫石29份、殼聚糖59份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為1000w下處理40min，再送入煅燒塔中用600℃的高溫煅燒120min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散18min后離心分離，重復超聲分散、離心3次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散15min后離心分離，重復超聲分散、離心3次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為40％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.8MPa，溫度60℃，轉速1000r/min，時間100min，微波功率為18kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1.2：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例三
配方：硝酸鉀14份、硫酸銨15份、尿素45份、過磷酸鈣9份、磷酸二氫鉀18份、外加劑11份、反應助劑10份、改性蒙脫石25份、殼聚糖55份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為600w下處理20min，再送入煅燒塔中用300-℃的高溫煅燒90min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為20％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.5MPa，溫度40℃，轉速1000r/min，時間80min，微波功率為10kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例四
配方：硝酸鉀16份、硫酸銨17份、尿素55份、過磷酸鈣11份、磷酸二氫鉀20份、外加劑13份、反應助劑12份、改性蒙脫石27份、殼聚糖57份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為1000w下處理40min，再送入煅燒塔中用600℃的高溫煅燒120min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散18min后離心分離，重復超聲分散、離心3次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散15min后離心分離，重復超聲分散、離心3次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為40％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.8MPa，溫度60℃，轉速1000r/min，時間100min，微波功率為18kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1.2：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例五
配方：硝酸鉀15份、硫酸銨16份、尿素50份、過磷酸鈣10份、磷酸二氫鉀19份、外加劑12份、反應助劑11份、改性蒙脫石26份、殼聚糖56份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為800w下處理30min，再送入煅燒塔中用450℃的高溫煅燒105min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散14min后離心分離，重復超聲分散、離心2次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散12.5min后離心分離，重復超聲分散、離心3次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為30％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.65MPa，溫度50℃，轉速1000r/min，時間90min，微波功率為14kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1.1：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例六
配方：硝酸鉀12份、硫酸銨19份、尿素40份、過磷酸鈣13份、磷酸二氫鉀16份、外加劑15份、反應助劑8份、改性蒙脫石29份、殼聚糖59份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為600w下處理20min，再送入煅燒塔中用300℃的高溫煅燒90min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為20％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.5MPa，溫度40℃，轉速1000r/min，時間80min，微波功率為10kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例七
配方：硝酸鉀18份、硫酸銨13份、尿素60份、過磷酸鈣7份、磷酸二氫鉀22份、外加劑9份、反應助劑14份、改性蒙脫石23份、殼聚糖53份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為1000w下處理40min，再送入煅燒塔中用600℃的高溫煅燒120min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散18min后離心分離，重復超聲分散、離心3次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散15min后離心分離，重復超聲分散、離心3次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為40％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.8MPa，溫度60℃，轉速1000r/min，時間100min，微波功率為18kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1.2：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例八
配方：硝酸鉀14份、硫酸銨17份、尿素45份、過磷酸鈣11份、磷酸二氫鉀18份、外加劑13份、反應助劑10份、改性蒙脫石27份、殼聚糖57份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為600w下處理20min，再送入煅燒塔中用300-℃的高溫煅燒90min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散10min后離心分離，重復超聲分散、離心2次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為20％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.5MPa，溫度40℃，轉速1000r/min，時間80min，微波功率為10kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
實施例九
配方：硝酸鉀16份、硫酸銨15份、尿素55份、過磷酸鈣9份、磷酸二氫鉀20份、外加劑11份、反應助劑12份、改性蒙脫石25份、殼聚糖55份。
改性蒙脫石的制備方法：
(1)粉碎：將蒙脫石用球磨機球磨成細度≤0.04mm的細粉，得蒙脫石粉；
(2)活化：將蒙脫石粉送入超聲設備中，在超聲功率為1000w下處理40min，再送入煅燒塔中用600℃的高溫煅燒120min，冷卻后將蒙脫石粉加入無水乙醇中，超聲分散18min后離心分離，重復超聲分散、離心3次，隨后再加入蒸餾水中，超聲分散15min后離心分離，重復超聲分散、離心3次；
(3)插層：將活化后的蒙脫石粉加水調節成質量百分比濃度為40％的蒙脫石礦漿，接著加入含有胺基的插層劑，反應時控制壓強0.8MPa，溫度60℃，轉速1000r/min，時間100min，微波功率為18kw，得改性蒙脫石。
殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥的制備方法：將硝酸鉀、硫酸銨、尿素、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、外加劑、反應助劑混合均勻后造粒得到粒徑為2-5mm，N：P2O5：K2O的摩爾比為2:1:3的復合肥，再將該復合肥與改性蒙脫石混合均勻得到混合料，采用殼聚糖與混合料按照質量比為1.2：1的比例進行包裹即得到殼聚糖包膜玉米專用緩釋肥。
下面結合具體實驗例對本發明做進一步的說明：
實驗例1
本緩釋肥田間示范試驗，實驗田地處于貴州，氣候溫和，雨水充沛，采用每畝田地標號實驗，一共選擇10畝田地，采用常規施肥以及常規施肥+本實施例1-9制備出的緩釋肥進行玉米栽培實驗，實驗結果如表1所示：
表1緩釋肥田間示范試驗
由上可以看出采用常規施肥的方式進行玉米的種植其產量在理論值內，而采用常規施肥+本實施例1-9制備出的緩釋肥進行玉米的種植其產量不僅高于理論值而且還遠遠高于單獨采用常規施肥的，因此采用本發明進行玉米的種植是具有較高的增產效果的。
實驗例2
土壤重金屬處理實驗：
以貴州省無污染的褐土為載體添加外源重金屬污染物測其土層深度5-20cm處含Pb100mg/kg、Cd6mg/kg、Cr900mg/kg、Cu980mg/kg，將該土壤作為實驗土壤，將本發明實施例中制備出的緩釋肥投放入實驗土壤中，15天后進行土壤土層深度5-20cm處重金屬濃度檢測，其檢測結果如表2所示：
表2土壤重金屬處理實驗結果
由上可知，采用本發明實施例中制備出的緩釋肥投放入實驗土壤中15天后，土壤5-15cm處的重金屬含量顯著降低，說明了本緩釋肥中含有的硫代硫化物與重金屬離子發生反應生產沉淀，從而將重金屬離子進行固定，阻止其通過淋溶和徑流遷移，另外本緩釋肥中的硫代硫化物還能將高價重金屬離子還原成低價態，有效的降低其毒性和溶解性。