CN105601380A

CN105601380A - 一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥

Info

Publication number: CN105601380A
Application number: CN201510976601.0A
Authority: CN
Inventors: 陈庆; 孙丽枝
Original assignee: Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Current assignee: Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-05-25

Abstract

本发明属于肥料领域，具体涉及一种以水生植物为主要原料制备的高效有机水溶肥。由水生植物、贝壳粉、发酵菌剂、催化剂、氢氧化钾、调节剂、尿素、聚磷酸铵、硫酸钾、微量元素、稀土元素和络合剂为原料，通过螺杆挤压、发酵、提取而成。本发明有机水溶肥适用于所有的农作物，尤其是可以明显提高瓜果蔬菜的产量和品质，生产操作方便，可以喷施、灌溉，实现有机肥的水肥一体化，解决目前有机肥不能溶于水的问题，长期施用本发明有机水溶肥不仅可以增加农作物的产量，提高农作物的品质，还可以改善土壤环境，减少肥料的使用量。

Description

一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥

技术领域

本发明属于缓释肥料领域，特别涉及一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥。

背景技术

中国是农业大国，随着农业技术的不断发展，肥料在农业中的地位越来越重要，但是传统化肥在粮食增长的贡仅献率为46.3%，因为在农业生产过程中，传统肥料的大量淋失和挥发使土壤肥力下降，农作物质量降低，造成大量的经济损失，同时还会对土壤环境造成环境。为了解决这些问题，部分农民采用有机肥取代无机肥以生产绿色无污染农产品，虽然施用有机肥可以提高土壤肥力、改善作物品质等优点，但有机肥的缺点是肥效慢、农作物的产量提高不大，而我国农民绝大多数使用的有机肥是采用堆制的传统方法制备的腐熟农家肥，制备时间长、肥效低、用量大、还污染环境，同时我国的有机肥资源有限，远不能满足现代农业发展的需求。

为了解决腐熟农家肥用量大、肥效低的问题，人们开始研究有机水溶肥。有机水溶肥的有效性高，适用于喷施、滴灌等灌溉设施，使用方便，可大大提高肥效利用率。目前市场上的有机水溶肥有固体和液体肥料两种，如中国专利公开号CN101759447A公开了一种有机水溶肥及其制备方法和应用，采用浓酸提取法提取含半纤维素的物料中的水溶性有机成分作为液体有机水溶肥，营养全面，用量少，但该有机肥的营养元素含量低，实际应用时需要多次施用，否则增产效果不明显；中国专利公开号CN102311289A公开了有机水溶肥料，该肥料由植物源有机质、腐植酸钾、柠檬酸、氨基酸、维生素、单糖、果糖、葡萄糖、多糖、酒石酸钾钠与硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰、硼酸、钼酸铵、乙二醇、磷铵、磷酸二氢钾、磷酸等按酸化、螯合、浓缩工艺配制，产品无毒、无激素、无残留，能平衡调节作物生长发育，提高品质增加产量，该液体有机水溶肥主要是添加可溶性有机物质，生产成本较高；中国专利公开号CN102173956A公开了多功效有机水溶肥料及其制备方法，包括氨基酸、腐殖酸和钙离子，以工业副产品糖蜜为原材料，变废为宝，取材方便，而且操作简单，但制备腐殖酸发酵时间较长，且产量含量较低。

根据上述，目前的有机水溶肥以液体有机肥为主，主要是直接添加一些可溶性有机成分，如氨基酸、腐殖酸、糖类等，使成本增加；目前也有采用农林废弃物等为原料发酵制备有机水溶肥，但存在发酵时间长、产品含量低等问题。因此，为了解决上述问题，需要研究开发新的有机水溶肥及制备工艺。

发明内容

本发明针对上述不足与缺陷，提出一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥。该有机水溶肥以水生植物和贝壳粉作为有机水溶肥料的主要来源，添加尿素、多聚磷酸铵、硫酸钾及微量元素为农作物生长提供全面的营养元素，同时以糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺的混合物作为络合剂，使微量元素和稀土元素形成络合物，避免含量的损失，同时还能作为农作物的营养元素，为农作物提供充足的碳源，促进农作物新陈代谢和光合作用。将水生植物和贝壳粉用双螺杆挤出机进行挤压处理，将原料中的营养大分子剪切成小分子物质，然后再进行发酵，将发酵后形成的可溶性有机物与大微量营养元素、稀土元素和络合剂混合，形成一种营养全面的有机水溶肥。本发明有机水溶肥适用于所有的农作物，尤其是可以明显提高瓜果蔬菜的品质，实现有机肥的水肥一体化，长期施用还可以改善土壤环境，减少肥料的使用量。

一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥，其特征在于由如下原料重量份制备而成：水生植物50~60份、贝壳粉20~30份、秸秆腐熟剂0.5~3.0份、催化剂0.5~2.0份、氢氧化钾15~20份、尿素10~15份、聚磷酸铵10~15份、硫酸钾10~15份、微量元素1~5份、稀土元素1~5份、络合剂5~10份。

上述所述的水生植物为大米草、凤眼莲、空心莲子草、水花生的一种或多种，是一类生长快速繁殖的水草，其生长时会消耗大量的溶解氧，影响水底生物的生长，容易造成水质恶化，目前已对我国水域环境造成了大量污染。此类水生植物具有丰富的营养成分，如多糖、蛋白质、脂肪、氨基酸、微量元素等，其中蛋白质含量高达25％，与玉米相同，因此本发明选用此类水生植物作为有机肥的主要来源，变废为宝，将其制备成具有良好经济效应的有机水溶肥。

上述所述的催化剂为氧化镁和氧化锰的混合物，可以提高发酵效率，缩短发酵时间。

上述所述的微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、钼酸钠、硼酸中的一种或多种；所述的稀土元素为硝酸镧、硝酸铷、硝酸铈、硝酸镨中的一种或多种，为农作物提高全面的营养元素，稀土元素的增加可以调节农作物的次生代谢过程，调节酶的活性，提高农作物的品质。

上述所述的络合剂为糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺按质量比为4~2:2~1:1组成，其中所述的糖醇为山梨糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇、阿洛糖醇中的一种或多种。糖醇为多羟基化合物，其分子中的糖羟基基团含有孤对电子，可以与碱土金属离子形成络合物或者螯合物，减少肥料中微量元素的流失；羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物，具有很高的生物降解性，可以络合Fe²⁺和稀土元素，同时还可以吸附重金属元素，减少土壤中的重金属污染；烷基葡萄糖酰胺是一种绿色表面活性剂，具有生物易降解、不污染土地和农作物等特点，提高有机分子的稳定性和抗盐性，降低溶液的表面张力。本发明络合剂中的糖醇和羧甲基壳聚糖本身也是一种营养肥料，为农作物生长提供充足的碳源，促进农作物新陈代谢和光合作用。

所述高效有机水溶肥，其特征在于由如下制备方法制备而得：

（1）利用粉碎机将水生植物和贝壳粉粉碎至1~3厘米，然后放入双螺杆挤出机进行挤压，设置螺杆转速150~400rpm，操作温度参数由进料端到出料端设定为：进料端温度控制在40-90℃，预热端温度控制在90-130℃，挤压端温度控制在130-180℃；

（2）将步骤（1）中挤压出的物料冷却、碾碎，将碾碎后的物料投入到发酵池中，加入秸秆腐熟剂和催化剂，搅拌均匀，调节水分含量为45~52%，设定温度为30~45℃，发酵1~2天；

（3）在发酵完全的物料中，按质量比为1:6~10加入质量分数为1%~3%的氢氧化钾溶液，加热搅拌，温度控制在50~65℃，反应0.5~1.5h，分离提取上清液；

（4）将上述提取的上清液加热蒸发浓缩至原体积的2/3，调节pH为中性，然后加入微量元素和稀土元素，加热搅拌使原料完全溶解，然后加入络合剂，继续搅拌20~30min，使所加元素与络合剂充分反应络合；再依次加入尿素、聚磷酸铵和硫酸钾，继续搅拌20~30min，整个过程加热温度控制在50~70℃，反应完成后，冷却干燥即得一种有机水溶肥。

上述步骤（1）中所述的双螺杆挤出机为同向旋转型双螺杆挤出机，螺杆长径比为20:1~40:1。利用同向旋转双螺杆的两根螺杆间的物料单向传递完成物料的升温输送过程，水生植物和贝壳粉经过螺杆挤出机的挤压，其淀粉、纤维素、蛋白质等大分子物质被剪切成小分子，提高降解速率，使可溶性成分糖、氨基酸、维生素等含量增加，为发酵菌剂提供充足的碳源、氮源以及生长素，缩短发酵周期，提高原料利用率。通过增大螺杆长径比，使物料能够有更多的机会进行混合，提高纤维素等物质的溶解性。

本发明一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥，利用污染水域环境的水生植物和贝壳粉作为有机肥的主要来源，利用双螺杆挤出机进行挤压处理，将原料中的淀粉、纤维素、蛋白质等营养大分子剪切成小分子物质，提高降解速率，使可溶性成分糖、氨基酸、维生素等含量增加，采用发酵菌剂进行发酵，缩短发酵周期，提高水溶性有机物的含量。同时在肥料中添加尿素、聚磷酸铵和硫酸钾无机水溶性肥料，提高有机水溶肥中的N、P、K含量，以糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺的混合物作为微量元素和稀土元素的络合剂，减少微量元素的损失，同时所添加的络合剂本身也可以作为肥料为农作物生长提供充足的碳源，提高农作物的新陈代谢和光合作用，增加农作物的产量。本发明有机水溶肥以有机质为主要营养物，复合大微量元素，营养全面均衡，适用于所有的农作物，尤其是可以明显提高瓜果蔬菜的产量和品质，长期施用还可以改善土壤环境，减少肥料的使用。

本发明的突出特点和有益效果在于：

1、本发明利用污染水域环境的水生植物和贝壳粉提供有机质，采用双螺杆挤出技术进行挤压处理，缩短发酵周期，增加水溶性有机物的含量；复合水溶性氮、磷、钾肥，提高营养元素的含量，以糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺的混合物作为微量元素和稀土元素的络合剂，络合剂本身也是一种肥料，为农作物生长提供碳源，促进农作物的光合作用，增加产量。

2、本发明有机水溶肥营养全面，以污染水域环境的水生植物为原料，变废为宝，具有良好的经济效益和社会效益。

3、本发明有机水溶肥为粉状或颗粒状，能完全溶于水，施用方法灵活多变，可以采用叶面喷施、冲施、滴灌、喷灌等方式使用。

4、本发明有机水溶肥适用于所有的农作物，尤其是可以明显提高瓜果蔬菜的产量和品质，长期施用还可以改善土壤环境，减少肥料的使用。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详细的阐述，并不限制于本发明。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

1配方

包括如下重量份的原料：大米草50份、贝壳粉20份、秸秆腐熟剂0.5份、催化剂0.5份、氢氧化钾15份、尿素15份、聚磷酸铵15份、硫酸钾15份、微量元素1份、硝酸镧1份、络合剂5份。其中微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜按质量比为1:1:1组成；络合剂为山梨糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺按质量比为2:1:1组成

2制备方法

（1）利用粉碎机将水生植物和贝壳粉粉碎至1~3厘米，然后放入双螺杆挤出机进行挤压，设置螺杆转速150rpm，操作温度参数由进料端到出料端设定为：进料端温度控制在40℃，预热端温度控制在90℃，挤压端温度控制在180℃；

（2）将步骤（1）中挤压出的物料冷却、碾碎，将碾碎后的物料投入到发酵池中，加入秸秆腐熟剂和催化剂，搅拌均匀，调节水分含量为45~52%，设定温度为30℃，发酵2天；

（3）在发酵完全的物料中，按质量比为1:6加入质量分数为1%~3%的氢氧化钾溶液，加热搅拌，温度控制在50~65℃，反应0.5~1.5h，分离提取上清液；

实施例2

1配方

包括如下重量份的原料：凤眼莲55份、贝壳粉25份、秸秆腐熟剂1.0份、催化剂1.0份、氢氧化钾15份、尿素10份、聚磷酸铵10份、硫酸钾10份、微量元素3份、硝酸铷3份、络合剂7份。其中微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸钠、硼酸按质量比为1:1:1:1组成；络合剂为麦芽糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺按质量比为2:2:1组成

2制备方法

（1）利用粉碎机将水生植物和贝壳粉粉碎至1~3厘米，然后放入双螺杆挤出机进行挤压，设置螺杆转速200rpm，操作温度参数由进料端到出料端设定为：进料端温度控制在60℃，预热端温度控制在100℃，挤压端温度控制在150℃；

（2）将步骤（1）中挤压出的物料冷却、碾碎，将碾碎后的物料投入到发酵池中，加入秸秆腐熟剂和催化剂，搅拌均匀，调节水分含量为45~52%，设定温度为30~45℃，发酵1.5天；

（3）在发酵完全的物料中，按质量比为1:8加入质量分数为1%~3%的氢氧化钾溶液，加热搅拌，温度控制在50~65℃，反应0.5~1.5h，分离提取上清液；

实施例3

1配方

包括如下重量份的原料：空心莲子草60份、贝壳粉30份、秸秆腐熟剂3.0份、催化剂2.0份、氢氧化钾20份、尿素10份、聚磷酸铵10份、硫酸钾15份、微量元素5份、硝酸铈5份、络合剂10份。其中微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硼酸按质量比为1:1:1:1组成；络合剂为乳糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺按质量比为3:2:1组成

2制备方法

（1）利用粉碎机将水生植物和贝壳粉粉碎至1~3厘米，然后放入双螺杆挤出机进行挤压，设置螺杆转速400rpm，操作温度参数由进料端到出料端设定为：进料端温度控制在90℃，预热端温度控制在130℃，挤压端温度控制在180℃；

（2）将步骤（1）中挤压出的物料冷却、碾碎，将碾碎后的物料投入到发酵池中，加入秸秆腐熟剂和催化剂，搅拌均匀，调节水分含量为45~52%，设定温度为30~45℃，发酵1天；

（3）在发酵完全的物料中，按质量比为1:10加入质量分数为1%~3%的氢氧化钾溶液，加热搅拌，温度控制在50~65℃，反应0.5~1.5h，分离提取上清液；

实施例4

1配方

包括如下重量份的原料：水花生60份、贝壳粉25份、秸秆腐熟剂2.0份、催化剂2.0份、氢氧化钾15份、尿素15份、聚磷酸铵10份、硫酸钾10份、微量元素5份、硝酸镨5份、络合剂5份。其中微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、钼酸钠、硼酸按质量比为1:1:1:1:1组成；络合剂为木糖醇和阿洛糖醇（质量比为1:1:1）、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺按质量比为4:2:1组成

2制备方法

（1）利用粉碎机将水生植物和贝壳粉粉碎至1~3厘米，然后放入双螺杆挤出机进行挤压，设置螺杆转速150~400rpm，操作温度参数由进料端到出料端设定为：进料端温度控制在60℃，预热端温度控制在90℃，挤压端温度控制在180℃；

实施例5

将实施例1中的有机水溶肥兑水稀释1000倍，对新疆哈密瓜进行肥效试验，在哈密瓜坐果期和果实膨大期分别喷施一次有机水溶肥，每次每亩施用15公斤。结果与未施用本发明有机水溶肥的对照组相比，座果率增加15.2%，亩产量提高12.3%，且哈密瓜果实色泽鲜艳，香味浓郁。

实施例6

将实施例2中的有机水溶肥兑水稀释1500倍，对陕西红富士苹果进行肥效试验，在红富士苹果坐果期和果实膨大期分别喷施一次有机水溶肥，每次每亩施用20公斤。结果与未施用本发明有机水溶肥的对照组相比，座果率增加13.3%，亩产量提高14.1%，单果增重50g，且苹果果实色泽鲜艳，香味浓郁。

实施例7

将实施例3中的有机水溶肥兑水稀释2000倍，对番茄进行肥效试验，在番茄结果期喷施2次有机水溶肥，每次每亩施用20公斤，间隔10天。结果与未施用本发明有机水溶肥的对照组相比，亩产量提高10.1%，可溶性糖含量提高44.8%，芳香特征物质含量提高47.9%，且番茄果实色泽鲜艳，香味浓郁。

实施例8

将实施例4中的有机水溶肥兑水稀释200倍，对黄瓜进行肥效试验，在黄瓜结果期施2次有机水溶肥，每次每亩施用20公斤，间隔10天。结果与未施用本发明有机水溶肥的对照组相比，亩产量提高11.2%，可溶性糖含量提高42.5%，芳香特征物质含量提高43.5%，且黄瓜果实色泽鲜艳，香味浓郁。

综上所述，本发明的有机水溶肥营养均衡，能促进农作物的正常生长，施用方便，用量少，既能增加农作物的产量，同时还能提高农作物的品质。

Claims

1.一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥，其特征在于由如下原料重量份制备而成：水生植物50~60份、贝壳粉20~30份、秸秆腐熟剂0.5~3.0份、催化剂0.5~2.0份、氢氧化钾15~20份、尿素10~15份、聚磷酸铵10~15份、硫酸钾10~15份、微量元素1~5份、稀土元素1~5份、络合剂5~10份；其中，所述的水生植物为大米草、凤眼莲、空心莲子草、水花生的一种或多种；所述的催化剂为氧化镁和氧化锰的混合物；所述的微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、钼酸钠、硼酸中的一种或多种；所述的稀土元素为硝酸镧、硝酸铷、硝酸铈、硝酸镨中的一种或多种；所述的络合剂为糖醇、羧甲基壳聚糖和烷基葡萄糖酰胺按质量比为4~2:2~1:1组成；所述高效有机水溶肥由如下制备方法制备而得：

2.根据权利要求1所述的一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥，其特征在于所述的糖醇为山梨糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇、阿洛糖醇中的一种或多种。

3.根据权利要求3所述的一种以水生植物为原料制备的高效有机水溶肥，其特征在于步骤（1）中所述的双螺杆挤出机为同向旋转型双螺杆挤出机，螺杆长径比为20:1~40:1。