CN102924182B - 一种环境友好型改土液体肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环境友好型改土液体肥及其制备方法，是由以下重量份原料制成：木质素磺酸盐15～25份、腐植酸钾10～20份、尿素10～20份、微量元素2～5份、海藻酸钠1～5份，水70～100份。将木质素磺酸盐与腐植酸钾溶于水中，充分搅拌均匀、溶解；用40~60wt%硝酸调节上述的溶液至pH为6.0～7.5之间；将尿素加入溶液中，搅拌溶解；将溶液加热至50～70℃，加入微量元素，搅拌至溶解；待溶液冷却后，加入海藻酸钠，溶解，即得环境友好型改土液体肥。本发明液体肥兼具促生、抗逆、活土改土功能，并能实现废弃物综合利用，最终实现循环经济的综合发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境友好型改土液体肥及其制备方法，属于液体肥料生产领域。
背景技术
木质素磺酸盐一般集中在造纸制浆厂生产，其基本组分是苯甲基丙烷衍生物，磺酸基团决定了其具有较好的水溶性。根据其特性黏度的测定和电镜观察结构证明，木质素磺酸盐分子具有球状三维网状结构体，同时具有C3～C6疏水骨架以及亲水性基团，如磺酸基，羧基等，其独特的结构特征决定了木质素磺酸盐具有吸附分散、螯合、粘结等作用，具有较好的反应活性，因此在农业中具有很高的利用价值。
据联合国环境组织估计，1994年全世界造纸工业每年所排放的废水超过274亿吨，占全部工业废水的50%～80%，其中蒸煮废水约占造纸废水的90%，蒸煮废水中的木质素含量为65%～80%。全世界每年可生产3000万吨木质素，目前仅有6%的木质素（主要是木质素磺酸盐）被利用。我国造纸废水排放量约为50亿吨，每年产生工业木质素约450万吨，但只有少部分回收废液生产木质素或者木质素磺酸盐制品，其余大量的制浆废液仍当做废料，排弃于江河湖泊之中造成水质和环境的严重污染。因此，进一步综合利用制浆废液中生产的木质素磺酸盐制品十分必要。
研究发现，木质素磺酸盐在土壤中能被土壤微生物缓慢降解、转化为腐殖质，可以利于改善土壤结构、抑制土壤脲酶活性，从而提高土壤肥力。再者利用其结构单元苯环和侧链上的各种活性基团，如甲氧基、酚羟基、醇羟基、羰基、烷基或芳基等功能基团表现出的缓释、螯合等性质，可以将木质素磺酸盐用作肥料成分。
目前，对木质素磺酸盐的利用多集中在缓释氮肥、木质素磷肥、木质素复合肥、螯合微肥等方面。中国专利文献CN101941860A提供一种木质素中微量金属元素螯合肥及其应用，主要是利用其螯合功能。中国专利文献CN102219565A公开了麦糠生产有机肥工艺，用化学方法使亚硫酸铵和麦糠在高温、高压下化学反应，溶解抽提麦糠中的木质素，生产富含木质素磺酸铵的有机肥或有机无机复混肥。中国专利文献CN102140046A涉及一种复合肥造粒剂及其制备方法、CN101985409A一种胶粘型控释肥料及其制备方法,这些专利文件中通过添加0～15％的木质素磺酸盐生产复合肥或控释肥，综合来看，对木质素磺酸盐在多功能液体肥的制备及生产方面未见公开。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种环境友好型改土液体肥及其制备方法。所得液体肥兼具促生、抗逆、活土改土功能且环境友好，实现废弃物综合利用，最终实现循环经济的综合发展。
本发明利用造纸废液制得的木质素磺酸盐为主成分，添加腐植酸钾、尿素、微量元素及海藻酸钠。以木质素磺酸盐为主成分可在土壤中可转化为腐殖质，具有活土改土功能，其活性基团表现出的缓释、螯合等性质，具有增进肥效、螯合微量元素等功能；腐植酸钾是一种高效有机钾肥，其中的腐植酸是一种生物活性制剂，可提高土壤速效钾含量，减少钾的损失和固定，增加作物对钾的吸收和利用率，也具有改良土壤、促进作物生长、提高作物抗逆能力、改善作物品质、保护农业生态环境等功能；海藻酸钠作为一种天然多糖类化合物，具有优良的分散性、保湿性、抗菌性，无毒无味、可生物降解，提高作物抗菌性。
本发明的技术方案如下：
一种环境友好型改土液体肥，是由以下重量份原料制成：
木质素磺酸盐 15～25份，
腐植酸钾 10～20份，
尿素 10～20份，
微量元素 2～5份，
海藻酸钠 1～5份，
水 70～100份。
所述的微量元素均为硫酸盐态，优选硫酸锌或/和硫酸锰等。市场可购。
所述的木质素磺酸盐为造纸厂废液中提取制得，市场可购。
所述腐植酸钾、尿素、微量元素、海藻酸钠都为市售常规试剂。
根据本发明，一种环境友好型改土液体肥，优选的重量份组成如下：
木质素磺酸盐25份，腐植酸钾10份，尿素10份，硫酸锌3份，海藻酸钠2份，水70份；或者，
木质素磺酸盐15份，腐植酸钾15份，尿素15份，硫酸锰2份，海藻酸钠3份，水80份；或者，
木质素磺酸盐20份，腐植酸钾15份，尿素20份，硫酸锌5份，海藻酸钠1份，水90份。
根据本发明，一种环境友好型改土液体肥的制备方法，步骤如下：
（1）将木质素磺酸盐与腐植酸钾溶于水中，充分搅拌均匀、溶解；
（2）用硝酸调节步骤（1）的溶液至pH为6.0～7.5之间；
（3）将尿素加入步骤（2）制得的溶液中，搅拌溶解；
（4）将步骤（3）溶液加热至50～70℃，加入微量元素，搅拌至溶解；
（5）待步骤（4）制得的溶液冷却后，加入海藻酸钠，溶解，即得。
根据本发明，环境友好型改土液体肥的制备方法，优选方案之一如下：
将木质素磺酸盐与腐植酸钾溶于水中，充分搅拌均匀、溶解；用50wt%硝酸调节溶液pH为7；加入尿素，搅拌溶解；加热至60℃，加入微量元素，搅拌至溶解；溶液冷却后，加入海藻酸钠，溶解，即得。
根据本发明，优选的调节pH的硝酸浓度为40~60wt%。
与现有技术相比，本发明具有以下优良效果：
1、环保友好、安全无害
造纸废液给环境造成了严重的污染，同时也浪费了宝贵的资源。本发明中液体肥的主要原料为从造纸废液中得到的木质素磺酸盐，对植物、人体和环境无任何污染，并且使造纸废液的综合利用与污染治理取得了良好的效果。制得的木质素磺酸盐能降低土壤对磷、钾的吸附固定能力，还可以固定某些营养元素，对尿素有一定的增效作用，还能与微量元素络合，在农业中有广泛应用。
2、兼具多种功能
（1）促进作物生长
本发明环境友好型改土液体肥原料中的木质素磺酸盐、腐植酸钾、尿素及微量元素等均能提供给作物生长需要的营养成分，壮根壮苗，从而促进作物生长，改善作物品质。
（2）提高作物抗逆（旱、寒、病等）能力
木质素磺酸盐对植物的生长发育、新陈代谢、抗逆抗病等均具有重要作用；腐植酸钾中的腐植酸功能团上有一定数量的自由基，具有较强的生理活性，能提高作物抗逆能力；本发明环境友好型改土液体肥驶入土壤后，可以影响作物的代谢活动，提高作物呼吸及光合作用，从而增强作物的抗逆（旱、寒、病等）能力。
（3）增加土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力，改善土壤理化性质
本发明环境友好型改土液体肥原料中的木质素磺酸盐在土壤中能转化为腐殖质，随液体肥施入土壤后能明显提高土壤有机质含量，腐植酸钾亦能提供一定的腐殖质，增强土壤肥力；本发明的环境友好型改土液体肥可改善土壤物理性状，改良土壤团粒结构，减少土壤密实性；由于含有木质素、腐植酸钾等，因此可以增强土壤的保肥性，提高施入肥料的缓效性。
3、施用方便
本发明的环境友好型改土液体肥为液态，可随浇水施入土壤，操作方便。
附图说明
图1是不同施肥处理对土壤团聚体的影响图，从左往右分别是：对照组、习惯施肥组、本实施例1环境友好型改土液体肥组。各组中从左往右处理的土壤粒径依次为>2.0、1.0-2.0、0.5-1.0、0.25-0.5、<0.25（单位：mm）。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此，实施例中未详加说明的均按本领域现有技术，原料所选用的腐植酸钾、尿素、微量元素、海藻酸钠等均为市售常规试剂。
实施例1：环境友好型改土液体肥，原料组分如下：
木质素磺酸盐25份，腐植酸钾10份，尿素10份，硫酸锌3份，海藻酸钠2份，水70份。
制备方法如下：
（1）将25份木质素磺酸盐与10份腐植酸钾溶于70份水中，充分搅拌均匀、溶解；
（2）用浓度50wt%硝酸调节步骤（1）的溶液至pH为7；
（3）将10份尿素加入步骤（2）制得的溶液中，搅拌溶解；
（4）将步骤（3）溶液加热至60℃，加入3份微量元素硫酸锌，搅拌至溶解；
（5）待步骤（4）制得的溶液冷却后，加入2份海藻酸钠，溶解，即得。
所制得的环境友好型改土液体肥主要应用于蔬菜作物，作为追肥施用，施用量约为4000～5000kg·hm-2。
实施例2：环境友好型改土液体肥，原料组分如下：
木质素磺酸盐15份，腐植酸钾15份，尿素15份，硫酸锰2份，海藻酸钠3份，水80份。
制备方法如下：
（1）将15份木质素磺酸盐与15份腐植酸钾溶于80份水中，充分搅拌均匀、溶解；
（2）用浓度50wt%硝酸调节步骤（1）的溶液至pH为7；
（3）将1 5份尿素加入步骤（2）制得的溶液中，搅拌溶解；
（4）将步骤（3）溶液加热至60℃，加入2份微量元素硫酸锰，搅拌至溶解；
（5）待步骤（4）制得的溶液冷却后，加入3份海藻酸钠，溶解，即得。
所制得的环境友好型改土液体肥主要应用于大田作物，作为追肥施用，施用量约为2000～3000kg·hm-2。
实验例1：环境友好型改土液体肥对马铃薯的影响实验
1、试验地点和供试土壤性质
试验地点：山东省肥城市桃源镇。
试验地土壤：该地块为轻质壤土，土壤基本理化性状为：有机质（1.72%），碱解氮（23.90mg·kg-1），速效磷（111.00mg·kg-1），速效钾（49.58mg·kg-1），pH值6.49。
2、试验时间：2012年3月3日～2012年8月10日。
3、田间试验设计：
试验设3个处理，分别为：（1）对照：不施肥；（2）习惯施肥（通过实地调查得出）：按当地农民的施肥量和基追肥方式（基肥为20-12-22复合肥150kg/亩，团棵期追施尿素15kg/亩）；（3）实施例1环境友好型液体肥：基肥按照处理（2）农民习惯施肥中基肥的施入量及方式，追施本发明实施例1的环境友好型改土液体肥，随浇水施入。每个处理重复3次，小区采用随机区组排列。
4、试验结果：
表1环境友好型改土液体肥对马铃薯产量及土壤性质的影响
由表1可以看出，施用本发明的实施例1环境友好型改土液体肥，可以明显提高马铃薯产量，与农民习惯施肥相比，增产9.80%；提高土壤有机质含量，与习惯施肥相比，增加14.30%；在土壤pH值方面，该实施例1环境友好型改土液体肥亦表现出优势，略有升高，更适于马铃薯生长。
表2环境友好型改土液体肥对土壤团粒结构的影响
由表2及附图1可以看出，本发明实施例1环境友好型改土液体肥处理的土壤粒径在>2.0mm、<0.25mm粒径范围内占有的比例分别为10.18%、54.12%，明显低于对照及习惯施肥，而在0.5mm-2.0mm粒径范围内本发明液体肥所占比例高于对照及习惯施肥，且0.25mm-0.5mm、0.5mm-1.0mm、1.0mm-2.0mm三个粒径范围所占比例更均衡合适。说明环境友好型改土液体肥处理的土壤具有更加良好的团粒结构，大小团粒组成更合理，因而能更好的调节植物对水分、养分、空气、温度的需要，以促进作物高产。
实验例2：环境友好型改土叶面肥对小麦的影响实验
1、试验地点和供试土壤性质：
试验地点：山东省鱼台县中国人民解放军71345部队农副业基地。
试验地土壤：该地块为壤质潮土，土壤基本理化性状为：有机质（1.02%），碱解氮（26.72mg·kg-1），速效磷（17.88mg·kg-1），速效钾（186.25mg·kg-1），pH值7.2。
2、试验时间：2010年10月15日～2011年6月13日。
3、田间试验设计：
试验设3个处理，分别为：（1）对照：不施肥；（2）习惯施肥：按当地农民的施肥量和基追肥方式（基肥：尿素14kg/亩，重过磷酸钙18kg/亩，氯化钾10kg/亩；拔节期追肥：尿素20kg/亩）；（3）实施例2环境友好型改土液体肥：基肥按照处理（2）农民习惯施肥中基肥的施入量及方式，追施本发明实施例2环境友好型改土液体肥，随浇水施入。每个处理重复3次，小区采用随机区组排列。
4、试验结果：
表3环境友好型改土液体肥对小麦产量及土壤性质的影响
由表3可以看出，在施用实施例2环境友好型改土液体肥后，小麦产量明显提高，与农民习惯施肥相比，增产3.45%；小麦地土壤有机质含量升高，比习惯施肥处理增加4.90%。说明，本发明环境友好型改土液体肥具有提高土壤有机质，疏松土壤的趋势；在土壤pH值方面，环境友好型改土液体肥处理的土壤pH值最高，可能是因为其中含有的某些成分引起土壤中物质的转化、运移发生改变，或者引起植物根系分泌物数量或成分发生改变，进而导致土壤pH值升高。
表4环境友好型改土液体肥对小麦白粉病的防治效果
由表4可以看出，施用环境友好型改土液体肥后，能明显降低小麦白粉病的感病率，说明本发明液体肥在增强作物抗病能力方面具有明显优势。
Claims (4)
1.一种环境友好型改土液体肥，其特征在于，是由以下重量份原料制成：
所述的微量元素均为硫酸盐态，为硫酸锌或/和硫酸锰；
按照如下方法制备而成：
（1）将木质素磺酸盐与腐植酸钾溶于水中，充分搅拌均匀、溶解；
（2）用40～60wt%硝酸调节步骤（1）的溶液至pH为6.0～7.5之间；
（3）将尿素加入步骤（2）制得的溶液中，搅拌溶解；
（4）将步骤（3）溶液加热至50～70℃，加入微量元素，搅拌至溶解；
（5）待步骤（4）制得的溶液冷却后，加入海藻酸钠，溶解，即得。
2.如权利要求1所述的环境友好型改土液体肥，其特征在于按照如下方法制备而成：
将木质素磺酸盐与腐植酸钾溶于水中，充分搅拌均匀、溶解；用50wt%硝酸调节溶液pH为7；加入尿素，搅拌溶解；加热至60℃，加入微量元素，搅拌至溶解；溶液冷却后，加入海藻酸钠，溶解，即得。
3.如权利要求1所述的环境友好型改土液体肥，其特征在于，是由以下重量份原料制成：木质素磺酸盐25份，腐植酸钾10份，尿素10份，硫酸锌3份，海藻酸钠2份，水70份；
按照如下方法制备而成：
（1）将25份木质素磺酸盐与10份腐植酸钾溶于70份水中，充分搅拌均匀、溶解；
（2）用50wt%硝酸调节步骤（1）的溶液至pH为7；
（3）将10份尿素加入步骤（2）制得的溶液中，搅拌溶解；
（4）将步骤（3）溶液加热至60℃，加入3份微量元素硫酸锌，搅拌至溶解；
（5）待步骤（4）制得的溶液冷却后，加入2份海藻酸钠，溶解，即得。
4.如权利要求1所述的环境友好型改土液体肥，其特征在于，是由以下重量份原料制成：木质素磺酸盐15份，腐植酸钾15份，尿素15份，硫酸锰2份，海藻酸钠3份，水80份；
按照如下方法制备而成：
（1）将15份木质素磺酸盐与15份腐植酸钾溶于80份水中，充分搅拌均匀、溶解；
（2）用50wt%硝酸调节步骤（1）的溶液至pH为7；
（3）将15份尿素加入步骤（2）制得的溶液中，搅拌溶解；
（4）将步骤（3）溶液加热至60℃，加入2份微量元素硫酸锰，搅拌至溶解；
（5）待步骤（4）制得的溶液冷却后，加入3份海藻酸钠，溶解，即得。
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