CN105272578B - 一种抑制温室气体释放的稳定肥料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制温室气体释放的稳定肥料，所述稳定肥料包括芯材和包覆在芯材表面的包膜粘结物质，所述芯材包含以下组分：含氮物质、含磷物质、含钾物质和稳定物质。一种所述的稳定肥料的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：1)将所述含氮物质、含磷物质、含钾物质、和稳定物质混匀造粒；2)将包膜粘结物质配制成包膜溶液，进行包膜。本发明提供了科学合理的肥料配方，施用本发明的肥料，可以实现菜地减肥增效兼顾氧化亚氮温室气体减排的双重效果。此外，本发明的制备工艺，简单易行，并且成熟完善。

Description

一种抑制温室气体释放的稳定肥料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及肥料领域，具体而言，涉及一种抑制温室气体释放的稳定肥料及其制备工艺。

背景技术

温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。

温室效应对于环境的危害是极大的，其能够导致全球气候变暖、病虫害增加、海平面增高、气候反常、土地沙漠化以及氧气含量降低等一系列问题，并对农业、海洋生态等领域产生深远而不利的影响。温室气体的增加对气候和生态系统的影响是一个复杂的问题。

温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。水蒸汽(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、氧化亚氮(N₂O)、甲烷(CH₄)等是地球大气中主要的温室气体。

自工业革命以来，人类向大气中排入的强吸热性温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，其引发的一系列问题已引起了全世界各国的关注。

N₂O作为大气中重要的温室气体之一，具有滞留时间长、增温潜势大等特点，不仅会促进温室效应使全球气温变暖，海平面上升，而且还会破坏臭氧层。过往40年间，N₂O的年均升幅为每年0.25％。目前，在对流层的N₂O浓度在312到314ppbv左右。N₂O浓度的增加会导致温室效应加剧，其对生态环境的影响逐渐凸显，已备受人们关注。

菜地是氧化亚氮气体净排放的重要来源之一。近年来，我国蔬菜产业迅速发展，蔬菜播种面积逐年增加。化肥的施用是蔬菜高产和优质的重要保障，然而化肥(尤其是氮肥)的施用也是导致菜地土壤N₂O排放的主要原因之一。化肥施用不合理、养分流失严重、蔬菜硝酸盐含量超标已成为蔬菜栽培过程中的普遍问题，这不仅造成了资源浪费，而且还给生态环境以及人们的身体健康带来了巨大威胁。

在蔬菜种植领域，现有技术中对氧化亚氮的减排，其中一部分是通过改进种植方法来实现的，多篇相关专利曾从种植方法上着手。还有一部分从土壤着手，对土壤进行处理。然而，含氮肥料其本身对氧化亚氮的排放无疑起到更为重要的作用，因此，从肥料的成分入手，对其进行优化，有利于从根本上改善菜地的氧化亚氮排放问题。

综上所述，提高肥料利用率，优化肥料管理，改善施肥对土壤、水和大气的环境效应，是我国目前农业生产中面临的重大科学问题之一。因此，研制一种抑制菜地土壤氧化亚氮气体释放的稳定性肥料对温室气体减排，缓解生态、环境和社会压力具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种抑制温室气体释放的稳定肥料，所述的肥料具有有效降低菜地土壤N₂O气体排放的优点，同时，其还能提高作物产量和营养价值，并且，施用该肥料的作物，其硝酸盐含量较低。

本发明的第二目的在于提供一种所述的肥料的制备方法，该方法步骤简单易于实施。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明的一个方面涉及一种抑制温室气体释放的稳定肥料，所述稳定肥料包括芯材和包覆在芯材表面的包膜粘结物质，所述芯材包含以下组分：含氮物质、含磷物质、含钾物质、和稳定物质。其中，芯材中的稳定物质是本发明与现有技术的重要区别。本发明通过在芯材中引入稳定物质，实现了延长肥效和抑制温室气体排放的双重效果。

所述含氮物质是尿素、硫酸铵、氯化铵或碳酸氢铵中的一种或多种。

所述含磷物质是磷酸铵、磷酸二铵、过磷酸钙或钙镁磷肥中的一种或多种。

所述含钾物质是氯化钾或硫酸钾中的一种或两种。

以上含氮物质、含磷物质和含钾物质均为常见的化合物，其原料便宜易得。

所述稳定物质是过氧化钙、双氰胺、生物炭、腐殖酸、硫代硫酸铵中的一种或多种。所述稳定性物质可以起到延长肥料作用时间和减少氧化亚氮气体排放的双重作用。

所述包膜粘结物质是羧甲基纤维素、硅酸钠中的一种或两种。

所述肥料中的氮以N计，磷以P₂O₅计，钾以K₂O计，所述N、P₂O₅、K₂O的质量配比为1-3︰0.2-1.5︰0.3-2.5，优选1-2︰0.3-1︰0.6-2。

所述稳定物质的重量相对于肥料总重量的百分比为0.1％-3.0％，优选0.3％-1.5％；并且，所述包膜粘结物质的重量相对于肥料总重量的百分比为0.1％-3.0％，优选0.3％-1.5％。

本发明的另一个方面涉及所述的稳定肥料的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：

1)将所述含氮物质、含磷物质、含钾物质、和稳定物质混匀造粒；

2)将包膜粘结物质配制成包膜溶液，进行包膜。

优选的，步骤2)中的包膜溶液，其浓度为1％-10％，优选2％-5％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)提供了科学合理的肥料配方。本发明所述产品养分含量及长效物质组成及配合理，优化了肥料的管理，减少蔬菜种植过程中化肥过量施用和蔬菜硝酸盐的积累，降低了土壤养分流失给环境造成潜在污染。

(2)减少氧化亚氮温室气体的排放。本发明所述产品能有效抑制菜地氧化亚氮排放，为科学评价氧化亚氮排放效应及增温潜能提供理论依据，实现菜地减肥增效兼顾氧化亚氮温室气体减排的双重效果。

(3)提供了合理的制备工艺。本发明所述的制备工艺，简单易行，并且成熟完善。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对附图作简单地介绍。

图1为曲线图，表明使用本产品肥料d与对照品肥料时，试验对象的N₂O排放通量对比。

图2为曲线图，表明使用本产品肥料d与对照品肥料时，试验对象的N₂O累积排放量对比。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

称取尿素39千克、过磷酸钙62千克、氯化钾25千克、硫代硫酸铵0.5千克、腐殖酸0.3千克、过氧化钙1.1千克，粉碎混匀后，加入造粒机内造粒，最后在包膜机内对肥料喷洒3％的羧甲基纤维素包膜溶液0.5升，再搅拌混匀5分钟，即得氮、磷、钾含量为13﹣5﹣11且具有抑制N₂O排放效果的稳定性肥料a。

实施例2

称取尿素42千克、磷酸二铵15千克、硫酸钾32千克、生物炭0.7千克、过氧化钙0.3千克，粉碎后混匀，进行圆盘造粒，在造粒过程中对肥料喷洒4％的硅酸钠包膜溶液1升，再搅拌混匀5分钟，即得氮、磷、钾含量为22﹣7﹣16具有抑制菜地N₂O温室气体释放的稳定性肥料b。

实验例3

称取尿素41千克、磷酸一铵10千克、钙镁磷肥10千克、硫酸钾32千克、过氧化钙0.3千克、生物炭0.4千克、双氰胺0.4千克、腐殖酸0.2千克，粉碎后混匀，加入造粒机内造粒，最后在包膜机内对肥料喷洒5％的羧甲基纤维素包膜溶液0.6升，再搅拌混匀5分钟，即得氮、磷、钾含量为18﹣6﹣15且具有抑制菜地N₂O温室气体释放的稳定性肥料c。

实施例4

称取尿素39千克、过磷酸钙62千克、氯化钾25千克、硫代硫酸铵1.4千克、腐殖酸1.3千克、过氧化钙1.1千克，粉碎混匀后，加入造粒机内造粒，最后在包膜机内对肥料喷洒3％的羧甲基纤维素包膜溶液0.5升，再搅拌混匀5分钟，即得氮、磷、钾含量为13﹣5﹣11且具有抑制N₂O排放效果的稳定性肥料d。

实施例5

称取尿素39千克、过磷酸钙62千克、氯化钾25千克、腐殖酸0.13千克粉碎混匀后，加入造粒机内造粒，最后在包膜机内对肥料喷洒3％的羧甲基纤维素包膜溶液0.5升，再搅拌混匀5分钟，即得氮、磷、钾含量为13﹣5﹣11且具有抑制N₂O排放效果的稳定性肥料e。

实施例6

称取尿素39千克、过磷酸钙62千克、氯化钾25千克、硫代硫酸铵0.2千克、腐殖酸0.2千克，粉碎混匀后，加入造粒机内造粒，最后在包膜机内对肥料喷洒3％的羧甲基纤维素包膜溶液0.5升，再搅拌混匀5分钟，即得氮、磷、钾含量为13﹣5﹣11且具有抑制N₂O排放效果的稳定性肥料f。

实施例7

称取27份尿素、31份过磷酸钙、17份氯化钾、0.2份过氧化钙、0.3份双氰胺、0.3份生物炭、0.1份腐殖酸粉碎后混匀，加入造粒机内造粒，旋转造粒时喷洒0.3份硅酸钠包膜溶液，烘干后即得有效抑制N₂O温室气体排放的稳定性肥料g。

实施例8

室内模拟试验

采用如实施例4中所述的本发明的稳定性肥料g与对照肥料进行室内模拟试验。对供试植物常规施肥，培养期间各处理土壤水分均控制在20％左右，氮磷钾用量按照150kgN/ha、45kg P₂O₅/ha、120kg K₂O/ha施入。稳定性肥料g与对照物肥料均作基肥一次性施入。

模拟试验结果如说明书附图部分所示：

在图1中，横坐标是培养天数，纵坐标是N₂O的排放通量，其计量单位是μg·m²·h^-1。可见，与对照组相比，本发明的肥料g在培养过程中能显著降低土壤N₂O排放通量。

在图2中，横坐标是培养天数，纵坐标是N₂O的累计排放量，其计量单位是kg·N·ha^-1。可见，与对照组相比，本发明的肥料g在培养过程中能显著降低N₂O的累计排放量。

综上，本发明的肥料对于降低土壤N₂O的排放量具有显著的作用。

实施例9

大田试验

2013年在广东省农科院试验基地开展稳定肥试验，供试蔬菜为生菜(品种为意大利全年耐抽薹抗热生菜)，以常规施肥处理作为对照，氮磷钾养分用量分别按照225kg·N/ha、75kg·P₂O₅/ha、165kg·K₂O/ha施用。使用本产品的肥料对供试蔬菜进行相同的处理，施用方式同农民常规施肥(基追比为3:3:4)。

试验结果如表1所示：

表1

从表1所示的试验结果中可以明显地看出：

1.施用对照组肥料的供试蔬菜，其产量较施用本发明的肥料的各组供试蔬菜低，因此，本发明的肥料起到了增进蔬菜产量的良好作用；

2.施用对照组肥料的供试蔬菜，其硝酸盐含量较施用本发明的肥料的各组供试蔬菜高。硝酸盐在人体的胃和肠道中可被还原为亚硝酸盐，其能够抑制细胞的呼吸作用，使血液中乳酸，胆固醇，白血球的数量增多，蛋白质的数量减少，对人体危害很大。本发明的肥料起到了降低蔬菜中硝酸盐含量的作用，并因此对人体健康有积极作用；

3.施用对照组肥料的供试蔬菜，其维生素C(Vc)含量较施用本发明的肥料的各组供试蔬菜低。维生素C，又称L-抗坏血酸，是高等灵长类动物与其他少数生物的必需营养素，其对于人体健康具有多种作用。本发明的肥料起到了增加蔬菜中卫生素C含量的作用，并因此对人体健康有积极作用；

4.施用对照组肥料的供试蔬菜，其可溶性糖含量较施用本发明的肥料的各组供试蔬菜低。可溶性糖的含量也是评价蔬菜营养价值的重要指标之一。本发明的肥料起到了增加蔬菜中可溶性糖含量的作用，因此提高了蔬菜的营养价值；

5.施用对照组肥料的供试蔬菜，其N₂O季节排放总量较施用本发明的肥料的各组供试蔬菜高。温室气体氧化亚氮的危害在前文中已经进行了说明，本发明的肥料能够显著地抑制其排放量，这也是本发明的主要目的之一。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种抑制温室气体释放的稳定肥料，所述稳定肥料包括芯材和包覆在芯材表面的包膜粘结物质，所述芯材包含以下组分：含氮物质、含磷物质、含钾物质和稳定物质；

所述稳定物质是过氧化钙、双氰胺、腐殖酸、硫代硫酸铵中的一种或多种；所述稳定物质的重量相对于肥料总重量的百分比为0.1％－3.0％；

所述包膜粘结物质是羧甲基纤维素、硅酸钠中的一种或两种；所述包膜粘结物质的重量相对于肥料总重量的百分比为0.1％－3.0％。

2.根据权利要求1所述的稳定肥料，其特征在于，所述含氮物质是尿素、硫酸铵、氯化铵或碳酸氢铵中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的稳定肥料，其特征在于，所述含磷物质是磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙或钙镁磷肥中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的稳定肥料，其特征在于，所述含钾物质是氯化钾或硫酸钾中的一种或两种。

5.根据权利要求1－4中任意一项所述的稳定肥料，其特征在于，所述肥料中的氮以N计，磷以P₂O₅计，钾以K₂O计，所述N、P₂O₅、K₂O的质量配比为1－3︰0.2－1.5︰0.3－2.5。

6.根据权利要求5所述的稳定肥料，其特征在于，所述肥料中的氮以N计，磷以P₂O₅计，钾以K₂O计，所述N、P₂O₅、K₂O的质量配比为1－2︰0.3－1︰0.6－2。

7.根据权利要求1－4中任意一项所述的稳定肥料，其特征在于，所述稳定物质的重量相对于肥料总重量的百分比为0.3％－1.5％；并且，所述包膜粘结物质的重量相对于肥料总重量的百分比为0.3％－1.5％。

8.一种根据权利要求1－7中任意一项所述的稳定肥料的制备工艺，所述工艺包括以下步骤：

1)将所述含氮物质、含磷物质、含钾物质和稳定物质混匀造粒；

2)将包膜粘结物质配制成包膜溶液，进行包膜。

9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，步骤2)中的包膜溶液，其质量浓度为1％－10％。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，步骤2)中的包膜溶液，其质量浓度为2％－5％。