CN104447007A - 一种生物有机复合肥料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物有机复合肥料及其制备方法和用途，所述复合肥料由组分A、组分B以及组分C的三种成分组成，各组分均通过大量实验筛选和工艺优化制备而成，组分之间通过该种特定物料种类的筛选和改性而使得本发明的复合肥料具备优异的保持水分、持久肥效以及增强土壤透气性等性能，具有广泛的农业应用价值和市场前景。

Description

一种生物有机复合肥料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种肥料，更具体地涉及一种生物有机复合肥料及其制备方法和用途，属于农业生产领域。

背景技术

我国作为农业大国，是世界上化肥消耗最大的国家，而农业也是国民经济的重要基础，据统计2010年全国化肥消耗总量达到4800万吨，根据联合国粮农组织估计，发展中国家粮食的增产中，其中55％来自化肥的作用。然而，与发达国家相比，我国的化肥利用率总体要低40％左右，其肥料综合利用率平均仅有35％。这是由于自然挥发、流失、渗透等原因，因此，如何提高肥料的利用率或者开发新型高效的复合肥料，是可持续农业发展中所亟待解决的问题。

迄今为止，有机高效复合肥料蓬勃兴起，成为新一轮农业绿色革命的重要标志和发展低碳农业的必然趋势。

现有技术中已有许多农业肥料组合物的相关报道，例如：

CN101284741A的专利申请报道了一种对土壤具有抑盐改土作用的生物有机肥料，其包含一定重量配比的腐植酸、有机质、植物秸秆、麦饭石、油页岩、生物菌、烟碱水、苦参、醋酸，该肥料能够有效改善土壤、促进植物的生长。

CN101492324A的专利申请公开了一种生物多效肥料，其以草珊瑚、秦皮、百部、苦参、松针、板蓝根、黄柏、芦荟、腐植酸与氮、磷、钾无机肥料组成，具有多元素复合、营养全面、利用率高的优点，适用于果树、蔬菜等经济作用。

CN1958532A的专利申请公开了一种含有稀土元素的微生物肥料，其由活性主体菌种、壳聚糖型载体、改型保护剂、中和剂、稀土元素促进剂等复配形成。该肥料具有缩短适应期、加快“固氮、解磷/钾”以及改善土壤结构的功效。

尽管现有研究已经开发了多种多样的农业用肥，但这些肥料组合物仍然存在或多或少的性能缺陷，例如控释性能、保水性能、透气性能、抑菌性能等等。因此，研制新型的具有综合性能的生物有机复合肥料已逐步成为农业技术领域所研究的关键性问题。

有鉴于此，本发明人针对现有技术的缺陷，通过查阅文献资料和对现有材料的改性研究而创先研制了一种新型的生物有机复合肥料，从而达到改善土壤结构和土壤微生态环境、培肥地力、提高化肥利用率和降低化肥农药施用量、防治土壤连作障碍和提高农作物产量品质等目的，具有广泛的市场前景。

发明内容

为了制备新型的生物有机复合肥料，本发明人对此进行了大量深入的研究，在付出了充分的创造性劳动和经过深入的科学探究后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明主要涉及三个方面。

第一个方面，本发明涉及一种生物有机复合肥料，所述复合肥料包括组分A、组分B和组分C，或者说所述复合肥料由组分A、组分B和组分C组成，其中组分A、组分B和组分C的重量比为0.1-0.2:1:0.05-0.08。

其中，在本发明的所述复合肥料中，涉及组成的“包括”，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”等及其类似含义。

其中，A、B和C仅仅是用来分别指代三种组分，并非具有别的固定含义或特殊含义。

在本发明的所述复合肥料中，组分A的制备方法如下所述，或者说组分A是由如下方法制得的：

(1)向反应釜中加入壳聚糖，然后加入质量百分比浓度为2％的醋酸水溶液搅拌溶解，通N₂排空，然后加入硝酸铈铵、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，密封加热至80-90℃并搅拌0.5-1小时，然后加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌0.5-1小时，结束后加入乙醇析出固体，将固体用丙酮洗涤，干燥得改性壳聚糖。

其中壳聚糖、醋酸水溶液、硝酸铈铵、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的重量比为1:100-120:0.1-0.3:10-15:15-20:0.5-0.8。

(2)在搅拌下，将质量百分比浓度为20-30％的硅酸钠水溶液滴加到质量百分比浓度为15-20％的硫酸水溶液中，用NaOH水溶液调节pH为2，得到聚硅酸溶液。

(3)按照质量比1:2-3称取所述改性壳聚糖和所述聚硅酸溶液，搅拌混合20-30分钟，再加入与改性壳聚糖等重量的沸石粉，升温至70-80℃继续搅拌30-50分钟，然后自然冷却至室温，蒸发、干燥，将所得固体研磨至100-200目，即得所述组分A。

其中，所述沸石的种类并没有特别的限定，可使用本领域中公知的各种沸石，例如方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、丝光沸石、辉沸石等。

在本发明的所述复合肥料中，所述组分B是由如下重量份的各种成分制备而成的：

在本发明的所述复合肥料中，组分B是使用上述各种组分按照如下方法制备的：按照各自的重量份数将复混肥、改性玉米秸秆加入到去离子水中，搅拌下加入N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺，然后升温至40-50℃，搅拌加入海藻酸钠、粉煤灰和凹凸棒土，混合20-30分钟，转入超声釜中，加入氨基甲酰甘氨酸二肽螯合锌和木醋液，在室温和超声功率150-180W下震荡处理10-15分钟，将所得混合物过滤、干燥，然后研磨至100-200目，即得所述组分B。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，复混肥的重量份数为20-25份，如为20份、21份、22份、23份、24份或25份。

其中，所述复混肥由质量比为1:0.2-0.4:0.5-0.7的碳酸氢铵、磷酸二铵和硫酸钾均匀混合而成。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，改性玉米秸秆的重量份数为5-8份，如为5份、6份、7份或8份。

所述改性玉米秸秆的制备方法如下，或者说所述改性玉米桔秆是按照如下方法制得的：将3-5重量份玉米秸秆粉末与1-2重量份豆饼粉混合，加入到40-50重量份质量百分比浓度为5％的食盐水中，再加入0.006-0.008重量份枯草芽孢杆菌、0.1-0.3重量份酵母和0.25-0.35重量份异麦芽酮糖醇，搅拌均匀后密封，升温至40-50℃放置3-5天，将所得混合物浓缩，干燥即得所述改性玉米秸秆。

其中，所述酵母可使用常规的公知酵母，例如活性干酵母等，在此不再一一赘述。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，去离子水的重量份数为45-55份，如为45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份或55份。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺的重量份数为1-3份，如为1份、1.5份、2份、2.5份或3份。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，海藻酸钠的重量份数为3-5份，如为3份、3.5份、4份、4.5份或5份。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，粉煤灰的重量份数为4-6份，如为4份、4.5份、5份、5.5份或6份。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，凹凸棒土的重量份数为3-5份，如为3份、3.5份、4份、4.5份或5份。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，氨基甲酰甘氨酸二肽螯合锌的重量份数为0.5-2份，如为0.5份、1份、1.5份或2份。

在本发明的制备所述复合肥料组分B的各种成分中，木醋液的重量份数为1-2份，如为1份、1.5份或2份。

在本发明的所述复合肥料中，组分C的制备方法如下，或者说所述组分C是按照如下的方法制得的：将10-12重量份琼脂糖加入到30-34重量份去离子水中，室温搅拌下加入0.1-0.3重量份1,6-二-[(2E)-3-(呋喃-2-基)-2-丙烯酰]-山梨醇酯和5-8重量份尿素，升温至35-45℃搅拌5-10分钟，然后将所得混合液蒸干，干燥，并研磨过100目筛，即得所述组分C。

第二个方面，本发明还涉及上述生物有机复合肥料的制备方法，所述方法具体为：

将上述组分A、组分B和组分C按照重量比例0.1-0.2:1:0.05-0.08进行混合，于高速分散机中分散均匀，即得本发明的所述生物有机复合肥料。

第三个方面，本发明还涉及上述生物有机复合肥料在农业中的用途。

与现有技术相比，本发明通过采用三组分复配而制备了性能优异的生物有机复合肥料，表现出了优异的保水、土壤形状改善和增产性能，具有十分广泛的市场前景。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

制备例1：组分A的制备

(1)向反应釜中加入壳聚糖，然后加入质量百分比浓度为2％的醋酸水溶液搅拌溶解，通N₂排空，然后加入硝酸铈铵、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，密封加热至85℃并搅拌0.5小时，然后加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌0.5小时，结束后加入乙醇析出固体，将固体用丙酮洗涤，干燥得改性壳聚糖。

其中壳聚糖、醋酸水溶液、硝酸铈铵、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的重量比为1:110:0.2:12:18:0.6。

(2)在搅拌下，将质量百分比浓度为20％的硅酸钠水溶液滴加到质量百分比浓度为15％的硫酸水溶液中，用NaOH水溶液调节pH为2，得到聚硅酸溶液。

(3)按照质量比1:2.5称取所述改性壳聚糖和所述聚硅酸溶液，搅拌混合20分钟，再加入与改性壳聚糖等重量的钙沸石粉，升温至80℃继续搅拌40分钟，然后自然冷却至室温，蒸发、干燥，将所得固体研磨至200目，即得所述组分A，留作备用。

制备例2：改性玉米秸秆的制备

将4重量份玉米秸秆粉末与1.5重量份豆饼粉混合，加入到45份质量浓度为5％的食盐水中，再加入0.007重量份枯草芽孢杆菌、0.2重量份酵母和0.3重量份异麦芽酮糖醇，搅拌均匀后密封，升温至45℃放置4天，将所得混合物浓缩、干燥即得改性玉米秸秆。

制备例3：复混肥的制备

将质量比为1:0.3:0.6的碳酸氢铵、磷酸二铵和硫酸钾进行均匀混合，得到复混肥。

制备例4：组分C的制备

将10重量份琼脂糖加入到32重量份去离子水中，室温搅拌下加入0.2重量份1,6-二-[(2E)-3-(呋喃-2-基)-2-丙烯酰]-山梨醇酯和6.5重量份尿素，升温至40℃搅拌10分钟，然后将所得混合液蒸干，干燥，并研磨过100目筛，即得所述组分C，留作备用。

对比制备例1

除未加入1,6-二-[(2E)-3-(呋喃-2-基)-2-丙烯酰]-山梨醇酯外，以与制备例4的相同方式而实施了对比制备例1，得到了对比例C组分，命名为Z1。

实施例1

将20份复混肥、8份改性玉米秸秆加入到50份去离子水中，搅拌下加入1.5份N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺，然后升温至50℃，搅拌加入4份海藻酸钠、6份粉煤灰和3份凹凸棒土，混合30分钟，转入超声釜中，加入1.5份氨基甲酰甘氨酸二肽螯合锌和1.5份木醋液，在室温和超声功率180W下震荡处理10分钟，将混合液过滤、干燥，研磨至100目，即得所述组分B；其中所有组分的“份”数均是指重量份。

将组分A、组分B和组分C按照重量比0.2:1:0.06进行混合，于高速分散机中分散均匀，即得本发明的生物有机复合肥料，命名为FH-1。

实施例2

将25份复混肥、5份改性玉米秸秆加入到55份去离子水中，搅拌下加入2.5份N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺，然后升温至40℃，搅拌加入5份海藻酸钠、5份粉煤灰和5份凹凸棒土，混合20分钟，转入超声釜中，加入0.5份氨基甲酰甘氨酸二肽螯合锌和2份木醋液，在室温和超声功率150W下震荡处理15分钟，将混合液过滤、干燥，研磨至100目，即得所述组分B；其中所有组分的“份”数均是指重量份。

将组分A、组分B和组分C按照重量比0.2:1:0.06进行混合，于高速分散机中分散均匀，即得本发明的生物有机复合肥料，命名为FH-2。

实施例3

将20份复混肥、6份改性玉米秸秆加入到45份去离子水中，搅拌下加入1份N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺，然后升温至50℃，搅拌加入3份海藻酸钠、4份粉煤灰和5份凹凸棒土，混合20分钟，转入超声釜中，加入1份氨基甲酰甘氨酸二肽螯合锌和1.5份木醋液，载室温和超声功率180W下震荡处理15分钟，将混合液过滤、干燥，研磨至100目，即得所述组分B；其中所有组分的“份”数均是指重量份。

将组分A、组分B和组分C按照重量比0.2:1:0.06进行混合，于高速分散机中分散均匀，即得本发明的生物有机复合肥料，命名为FH-3。

对比例1-2

除组分B中未加入改性玉米秸秆和未加入N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺外，分别以与实施例1的相同方式而实施了对比实施例1和2，得到的对比例复合肥料分别命名为D1和D2，即：

D1：未加入改性玉米桔秆；

D2：未加入N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺。

对比例3

除以对比例组分Z1替换组分C外，以与实施例1的相同方式而实施了对比实施例3，得到的对比例复合肥料命名为D3。

对比例4-5

除未加入组分A和未加入组分C外，分别以与实施例1的相同方式而实施了对比实施例4-5，得到的对比例复合肥料分别命名为D4和D5，即：

D4：未加入组分A；

D5：未加入组分C。

对比例6

除组分A制备方法的步骤(3)(即制备例1的步骤(3))中未加入钙沸石粉外，以与实施例1的相同方式而实施了对比实施例6，得到的对比例复合肥料命名为D6。

性能测试

(1)复合肥料的持水性能测试

采用同一区块的土壤，向土壤中加入为其重量5％的各个实施例和/或对比例样品和为其重量20％的水，充分搅拌，在相同的条件下(恒温20℃)进行土壤水分蒸发实验，其中空白对照未加入任何样品(即只加入为土壤重量20％的水)，分别在30天和60天后测量土壤中的水分损失率，结果见下表1。

表1.保水性能测试结果

由表1的实验结果可知，本发明的所述生物有机复合肥料具有良好的持水能力，能够延缓土壤水分的散失，保持土壤的长期湿润，从而提高了水分的利用率和对种植物的水分补给，而对比例的复合肥料的持水性能却均有大幅度降低，尤其是未加入组分A的D4，60天后水分全部散失，即便是替换或者省略其中的某些组分，例如见D1-D3，其保水能力同样有大幅度降低。此外，当组分A中不包含沸石粉时，其保水能力同样要显著低于FH-1至FH-3，但优于D4。该表的结果证明了本发明生物有机复合肥料中各个组分的必要性和相互协同性。

(2)土壤的通透改善性能测试

将对照组和实验组的相应物质按照加入到土壤中，其重量加入量均为土壤重量的5％，然后搅拌均匀，在相同的室内环境下(恒温20℃，相对湿度为40％RH)自然放置12个月，然后测量土壤的通透性状况，结果见下表2。

表2.土壤的通透性改善测试结果

注：复混肥由质量比为1:0.3:0.6的碳酸氢铵、磷酸二铵和硫酸钾均匀混合而成。

由表2的实验结果可知，本发明的生物有机复合肥料能够改善土壤的通透性，其孔隙度，尤其是非毛细管空隙占总空隙度的比例不断增加，增强了土壤的透气性能。

(3)复合肥料在玉米地中的应用测试

种植区块的土壤理化性状：有机质0.75％，硝态氮85.1mg/kg，有效磷63.4mg/kg，有效钾30.8mg/kg，pH值为4.33。

种植品种：玉米登海6702。

施肥方法：播种时按照每亩施用复合肥50kg的量对每个为100m²的区块进行施肥，共划分10个区块，每个区块分别施用下表3中的肥料(即复混肥、FH-1至FH-3、D1-D6)，生长期内不再追肥。收获后折算成每亩产量并测定每个区块土壤pH值，实验结果见表3。

表3

注：复混肥由质量比为1:0.3:0.6的碳酸氢铵、磷酸二铵和硫酸钾均

匀混合而成。

由表3的结果可看出，本发明的复合肥料具备土壤改良和增产的效果，其施用后改善了土壤的酸碱性，并促进了作物的大幅增产，较复混肥和对比例肥料具有较好的效果提升(尤其当不包含组分C时即D5，此时的产量下降最为显著)，具备十分广泛的应用前景。

由此可见，本发明的复合肥料由组分A、组分B以及组分C的三种成分组成，各个组分中通过具体物料种类的筛选和改性以及特定的制备方法而使得本发明最终的复合肥料具备优异的保持水分、持久肥效以及增强土壤透气性等性能，创造性地复配制得的新型肥料是现有肥料所无法企及的，具有广泛的农业应用价值和市场前景。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物有机复合肥料，所述复合肥料由组分A、组分B和组分C组成，其中组分A、组分B和组分C的重量比为0.1-0.2:1:0.05-0.08。 

2.如权利要求1所述的复合肥料，其特征在于：组分A的制备方法如下所述，或者说组分A是由如下方法制得的： 

(1)向反应釜中加入壳聚糖，然后加入质量百分比浓度为2％的醋酸水溶液搅拌溶解，通N₂排空，然后加入硝酸铈铵、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，密封加热至80-90℃并搅拌0.5-1小时，然后加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌0.5-1小时，结束后加入乙醇析出固体，将固体用丙酮洗涤，干燥得改性壳聚糖。 

其中壳聚糖、醋酸水溶液、硝酸铈铵、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的重量比为1:100-120:0.1-0.3:10-15:15-20:0.5-0.8。 

(2)在搅拌下，将质量百分比浓度为20-30％的硅酸钠水溶液滴加到质量百分比浓度为15-20％的硫酸水溶液中，用NaOH水溶液调节pH为2，得到聚硅酸溶液。 

(3)按照质量比1:2-3称取所述改性壳聚糖和所述聚硅酸溶液，搅拌混合20-30分钟，再加入与改性壳聚糖等重量的沸石粉，升温至70-80℃继续搅拌30-50分钟，然后自然冷却至室温，蒸发、干燥，将所得固体研磨至100-200目，即得所述组分A。 

3.如权利要求1或2所述的复合肥料，其特征在于：所述组分B是由如下重量份的各种成分制备而成的： 

4.如权利要求3所述的复合肥料，其特征在于：组分B是使用上述各种组分按照如下方法制备的：按照各自的重量份数将复混肥、改性玉米秸秆加入到去离子水中，搅拌下加入N,N-二羟基乙基-1,3-丙二胺的椰油酰胺，然后升温至40-50℃，搅拌加入海藻酸钠、粉煤灰和凹凸棒土，混合20-30分钟，转入超声釜中，加入氨基甲酰甘氨酸二肽螯合锌和木醋液，室温下于超声功率150-180W震荡处理10-15分钟，将所得混合物过滤、干燥，然后研磨至100-200目，即得所述组分B。

5.如权利要求3-4任一项所述的复合肥料，其特征在于：所述复混肥由质量比为1:0.2-0.4:0.5-0.7的碳酸氢铵、磷酸二铵和硫酸钾均匀混合而成。 

6.如权利要求3-5所述的复合肥料，其特征在于：所述改性玉米秸秆的制备方法如下，或者说所述改性玉米桔秆是按照如下方法制得的：将3-5重量份玉米秸秆粉末与1-2重量份豆饼粉混合，加入到40-50重量份质量百分比浓度为5％的食盐水中，再加入0.006-0.008重量份枯草芽孢杆菌、0.1-0.3重量份酵母和0.25-0.35重量份异麦芽酮糖醇，搅拌均匀后密封，升温至40-50℃放置3-5天，将所得混合物浓缩，干燥即得所述改性玉米秸秆。 

7.如权利要求1-6所述复合肥料，其特征在于：所述组分C的制备方法如下，或者说所述组分C是按照如下的方法制得的：将10-12重量份琼脂糖加入到30-34重量份去离子水中，室温搅拌下加入0.1-0.3重量份1,6-二-[(2E)-3-(呋喃-2-基)-2-丙烯酰]-山梨醇酯和5-8重量份尿素，升温至35-45℃搅拌5-10分钟，然后将所得混合液蒸干，干燥，并研磨过100目筛，即得所述组分C。 

8.权利要求1-7所述复合肥料的制备方法，所述方法所述方法具体为：将组分A、组分B和组分C按照重量比例0.1-0.2:1:0.05-0.08 进行混合，于高速分散机中分散均匀，即得本发明的所述生物有机复合肥料。 

9.权利要求1-7任一项所述生物有机复合肥料在农业中的用途。