CN105924305A - 一种果树专用有机缓释肥料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种果树专用有机缓释肥料及其应用，该果树专用有机缓释肥料包括无机组分和有机组分，所述有机组分的质量分数为30～45％；其中，以果树专用有机缓释肥料的质量为基准，无机组分中N元素含量为7～13％，以P2O5计P元素含量为3～6％，以K2O计K元素含量为8～12％；所述有机组分，按重量份计，包括以下组分：木质素5～10份，生物质炭5～10份，黄腐酸钾5～10份，腐殖酸铵5～10份，山核桃蒲壳发酵粉5～10份。本发明采用木质素、生物质炭、山核桃蒲壳发酵粉、黄腐酸钾和腐殖酸铵作为有机组分添加到肥料中得到果树专用有机缓释肥料，该有机缓释肥料的缓释性能好、肥料利用率高、能耗低且环保。

Description

一种果树专用有机缓释肥料及其应用
技术领域
本发明涉及肥料应用技术领域，尤其涉及一种果树专用有机缓释肥料及应用。
背景技术
中国是农业大国，也是化肥生产和消费大国，中国的化肥总产量和总用量都位居世界第一。但农业生产实践表明，由于肥料性质与土壤环境条件的综合影响，肥料利用率低是化肥使用过程普遍存在的问题。
近年来，我国果树种植业发展迅速，但生产中缺乏养分管理普遍存在重施化肥，轻施有机肥等问题，因偏施氮肥引起磷钾和中微量元素养分失调问题也很严重；果农普遍凭经验施肥，施肥不及时或养分配比不当而影响树体生长、花芽分化、果实发育及果实品质的现象时有发生。
此外，木质素是具有三维空间网状结构的高分子化合物，在自然界的数量仅次于纤维素和甲壳素，是第三大量的天然可再生有机物。经碱液蒸煮脱木质素后排出的造纸黑液是造纸工业最大的污染源，其中所含的木质素是主要的污染物之一(张海云(2006).碱法草浆造纸黑液中木质素生物降解研究.[硕士学位论文])，如不加以回收利用，随黑液直接排入纳污水体，会造成严重的环境污染危害。
木质素在经过氨化、磺化、去甲氧基化等处理后具有较高的反应活性。Mulder W.J.和Ramirez F.等人的研究均表明木质素对氮起到明显的缓释作用(Mulder W.J.,et al.(2011)Lignin based controlled release coatings.Industrial Crops and Products 34:915-920；Ramirez F.,etal.(2001)Slow-release effect of N-functionalized kraft lignin tested with Sorghum over two growthperiods.Bioresource Technology 76:71-73)。Ramirez F.利用15N示踪发现，氨化木质素中的氮素有30.6％被第一茬作物吸收，而12.9％被第二茬作物吸收，从时效性方面也印证了木质素的缓释功能(Ramirez F.,et al.(2007)Reactions,characterization and uptake of ammoxidized kraftlignin labeled with 15N.Bioresource Technology 98:1494-1500)。
另外，有研究表明木质素对钾肥也具有缓释作用(王德汉等(2003).木质素改性产物对钾肥的缓释作用与作物吸钾量的影响.植物营养与肥料学报9(3):308-311)。木质素进入土壤后不会对土壤微生物的正常生长产生不利影响(钟哲科等(2006).氮修饰木素对土壤生化特性的影响.生态环境15(4):811-815)，同时会在微生物的作用下逐步转化成土壤有机质(BahriH.,et al.(2006)Lignin turnover kinetics in an agricultural soil is monomer specific.Soil Biology&Biochemistry 38:1977-1988)。
山核桃蒲壳是山核桃产业的副产物，多被废弃或抛荒，经雨水浸泡及微生物发酵，这些蒲壳浸出液不但污染水源、导致鱼虾死亡，而且使山区植被受损，暴雨冲刷导致水土大量流失。山核桃蒲壳的浸提液通过影响种子呼吸、幼苗根系吸收及光合作用等对多种作物的种子萌发和幼苗生长产生影响(陈向明(2008).山核桃外果皮几种化学成分及对植物生长影响的研究.[博士学位论文])，合理设置山核桃蒲壳粉在肥料生产中的用量可达到田间除草的效果。山核桃蒲壳的提取物对稻瘟病菌、水稻纹枯病菌、玉米小斑病等有明显地抑制作用(Zhang S.et al.“Novel benzofuran constituent from the husk of Carya cathayensis Sarg.”PhytochemistryLetters)。所以，合理利用山核桃蒲壳粉也可达到减药的效果。
目前，关于果树缓释肥料的研究并不少见，例如：
公布号为CN103232288A的中国发明专利申请文献公开了一种果树专用炭醋缓释生物肥及其制备方法，所述的果树专用炭醋缓释生物肥，包括重量百分数尿素18～20％、硝酸钾1～3％、磷酸二铵20～25％、硫酸钾15～20％、氯化钾12～20％、微量元素2～5％，还包括重量百分数有机炭20～30％、醋液8～10％。该发明提高了肥料的利用率，但提供的缓释肥料含一定量的氯，可能会影响水果品质。
公布号为CN103664399A的中国发明专利申请文献公开了一种梨树专用缓释有机肥及其制备方法，所述梨树专用缓释有机肥由木质素、硅藻土、凹凸棒土、腐殖酸、钙基膨润土、氮肥、磷肥、钾肥、微量元素和水组成，所述微量元素由农用稀土、硼砂、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锰和七水硫酸锌组成，其制备方法为各组分溶解搅拌后混合制粒而成。该方法提高了肥料的养分利用率，但能耗较大，且产品中氮素含量受限。
因此，有必要针对果树提供一种缓释性能更好、肥料利用率高、能耗低且环保的肥料。
发明内容
本发明提供了一种果树专用有机缓释肥料及其应用，该果树专用有机缓释肥料的缓释性能好、肥料利用率高、能耗低且环保。
一种果树专用有机缓释肥料，包括无机组分和有机组分，所述有机组分的质量分数为30～45％；
其中，以果树专用有机缓释肥料的质量为基准，无机组分中N元素含量为7～13％，以P2O5计P元素含量为3～6％，以K2O计K元素含量为8～12％；
所述有机组分，按重量份计，包括以下组分：木质素5～10份，生物质炭5～10份，黄腐酸钾5～10份，腐殖酸铵5～10份，山核桃蒲壳发酵粉5～10份。
进一步地，所述果树为葡萄树、桃树、梨树中的一种。
木质素的比表面积大，磺化处理后的反应活性高，木质素的添加能够通过物理吸附和化学键合两种方式，提高养分的缓释效果，从而实现肥料利用率的提升。
生物质炭的有机质含量高，生物质炭的添加能够提高土壤的阳离子交换量，从而提升土壤的保肥性。山核桃蒲壳发酵粉含有生物碱等活性物质，山核桃蒲壳发酵粉的添加使得肥料具备一定的除草效果，从而减少农药使用。黄腐酸钾富含黄腐酸，腐植酸铵富含腐植酸，且两者都具有比表面积大和可溶性好等特性，一方面可增进肥料的缓释性能，另一方面也有利于土壤改良。
经试验发现，在木质素添加基础上，再添加生物质炭、山核桃蒲壳发酵粉、黄腐酸钾和腐植酸铵，能够更有效地提高果树专用有机缓释肥料的缓释性能，提高果树的产量和品质。
具体地，按重量份计，所述无机组分包括：尿素10～20份，磷酸一铵5～10份，硝酸铵钙8～15份，硫酸钾10～20份，凹凸棒土5～10份。
中微量元素的添加能够更好地配合上述肥料配方，提高果树对上述肥料的利用。作为优选，按重量份计，所述无机组分还包括1～2份的中微量元素；其中，包括：硫酸镁0.5～1份，硫酸锌0.2～0.4份，硫酸亚铁0.2～0.4份，硼砂0.1～0.2份。
进一步地，按重量份计，所述果树专用有机缓释肥料包括以下组分：
更优选，按重量份计，所述果树专用有机缓释肥料包括以下组分：
试验发现，上述组分用量的果树专用有机缓释肥料能够更有效提高葡萄树的产量和品质。
更优选，按重量份计，所述果树专用有机缓释肥料包括以下组分：
试验发现，上述组分用量的果树专用有机缓释肥料能够更有效提高桃树的产量和品质。
更优选，按重量份计，所述果树专用有机缓释肥料包括以下组分：
试验发现，上述组分用量的果树专用有机缓释肥料能够更有效提高梨树的产量和品质。
所述木质素是从纸浆废液中碱分离得到的，使木质素能够有效地得到资源化利用。作为优选，所述木质素的总木质素含量≥90％，酚羟基≥2.5％，羟甲基≥35％，硫含量≤1.0％，含水量≤7％，80目通过率≥95％。该木质素比表面积大有利于吸附养分，活性基团多有利于和养分发生化学键合，从而实现养分的缓释。
所述生物质炭经生物质材料炭化后获得，该生物质材料可以是秸秆、木屑、谷壳等。作为优选，所述生物质炭的有机质含量≥80％，含水量≤10％，60目通过率≥95％。该生物质炭有机质含量高，有利于培肥地力。
作为优选，所述山核桃蒲壳发酵粉依次经好氧发酵、破碎、筛分、晾干后获得；其中，所述发酵温度为55～60℃，时间为10～15d。
作为优选，所述山核桃蒲壳发酵粉的有机质含量≥60％，含水量≤25％，20目通过率≥90％。
作为优选，所述黄腐酸钾的黄腐植酸含量≥75％，水溶性≥99％，200目通过率≥95％。
所述腐植酸铵的腐植酸含量≥65％，有机质含量≥80％，水溶性≥80％，含水量≤10％，80目通过率≥90％。
上述关于木质素、生物质炭、山核桃蒲壳发酵粉、黄腐酸钾、腐殖酸铵和凹凸棒土中组分含量的限定均指质量分数。
本发明所述果树专用有机缓释肥料的制备方法包括：
将果树专用有机缓释肥料的各无机组分和有机组分按比例进行混合，得到混合物，再将混合物依次通过挤压造粒、抛圆、干燥、冷却和筛分，得到所述果树专用有机缓释肥料。
上述方法制得的果树专用有机缓释肥料的颗粒粒径在1.00～4.75mm内的比例≥80％，含水量低于10％。
本发明还提供了一种利用所述果树专用有机缓释肥料栽培果树的方法，其特征在于，在果树上果实采摘后，将所述果树专用有机缓释肥料通过穴施的方式施用于土壤中，施用量为100～200kg/亩。
作为优选，在果树上果实采摘后的一个月内施用果树专用有机缓释肥料。
所述穴施是指将肥料施入预先挖好的、离果树有一定距离的小坑内。作为优选，所述穴施的深度为30～40cm，距果树的距离为30～40cm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用木质素、生物质炭、山核桃蒲壳发酵粉、黄腐酸钾、腐殖酸铵和凹凸棒土作为有机组分添加到肥料中得到果树专用有机缓释肥料，该有机缓释肥料的缓释性能好、肥料利用率高、能耗低且环保。
(2)本发明果树专用有机缓释肥料的纯养分施用量少，且具有一定的除草抗病效果，能够减少农药使用量。
(3)本发明果树专用有机缓释肥料的生产工艺简单，能耗较低。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明做进一步地解释。
其中，实施例中提及的木质素购买于山东高唐多元木质素有限公司，产品参数为总木质素含量≥90％，酚羟基≥2.5％，羟甲基≥35％，硫含量≤1.0％，含水量≤7％，80目通过率≥95％；生物质炭购买于安徽金秸能生物科技有限公司，产品参数为有机质含量≥80％，含水量≤10％，60目通过率≥95％；黄腐酸钾购买于萍乡市红土地腐植酸有限公司，产品参数为黄腐植酸含量≥75％，水溶性≥99％，200目通过率≥95％；腐殖酸铵购买于萍乡市红土地腐植酸有限公司，产品参数为腐植酸含量≥65％，有机质含量≥80％，水溶性≥80％，含水量≤10％，80目通过率≥90％；其他组分均为市售的常规产品。
山核桃蒲壳发酵粉的制备方法为：
1)在山核桃采收时节收集山核桃蒲壳；
2)螺旋挤压去除部分水分；
3)将山核桃蒲壳投入卧式发酵设备中发酵，发酵温度55～60℃，发酵时间10～15天(无大量气体产生，同事发酵物有腐熟味时即可判断发酵完成)；将发酵好的山核桃蒲壳破碎、筛分、晾干，即得到山核桃蒲壳发酵粉；
得到的山核桃蒲壳发酵粉的有机质含量≥60％，含水量≤25％，20目通过率≥90％。
果树专用有机缓释肥料的制备方法为：将果树专用有机缓释肥料中的各无机组分和有机组分按比例进行混合，得到混合物；再将混合物依次通过挤压造粒、抛圆、干燥、冷却和筛分，得到所述果树专用有机缓释肥料；
其中，果树专用有机缓释肥料的颗粒粒径在1.00～4.75mm内的比例≥80％，含水量低于10％。
实施例1
一、果树专用有机缓释肥料
一种果树专用有机缓释肥料，其组分和用量为：
尿素15份、磷酸一铵10份、硝酸铵钙15份、硫酸钾18份、木质素6份、生物质炭6份、黄腐酸钾7份、腐殖酸铵6份、山核桃蒲壳发酵粉8份、凹凸棒土7份、硫酸镁1份、硫酸锌0.4份、硫酸亚铁0.4份、硼砂0.2份。
二、果树专用有机缓释肥料的施用
(1)施用地点：云南省红河自治州建水县葡萄种植试验区
(2)施用对象及品种：葡萄(夏黑)
(3)处理设置：
a、对照施肥处理：撒可富(N:P:K＝18:7:20)复合肥，施用量100kg/亩，在秋末穴施入土中。在萌芽期、开花期、结果期及成熟期四个阶段分别追施10kg水溶肥。
b、专用有机缓释肥料处理：果树专用有机缓释肥料(N:P:K＝11:4.5:11)，施用量200kg/亩，在秋末穴施入土中。
收获期发现，与对照相比，专用有机缓释肥料处理的葡萄转色提前，转色均匀，内外一致(对照处理转色先外后里)，葡萄串型好，无大小粒现象。在减肥16％的情况下，叶片和植物体未出现营养不足的情况。
生长过程中霜霉病、白粉病发病率降低。
实施例2
一、果树专用有机缓释肥料
一种果树专用有机缓释肥料，其组分和用量为：
尿素12份、磷酸一铵8份、硝酸铵钙12份、硫酸钾15份、木质素10份、生物质炭10份、黄腐酸钾5份、腐殖酸铵6份、山核桃蒲壳发酵粉10份、凹凸棒土10份、硫酸镁1份、硫酸锌0.4份、硫酸亚铁0.4份、硼砂0.2份。
二、果树专用有机缓释肥料的施用
(1)施用地点：河北省唐山市乐亭县
(2)施用对象及品种：大棚桃
(3)处理设置：
a、对照施肥处理：雅苒(N:P:K＝18:4:19)复合肥，施用量100kg/亩。在桃树发芽前底施60kg/亩，在开花期和结果期各追施20kg/亩。
b、专用有机缓释肥料处理：果树专用有机缓释肥料(N:P:K＝9:4:9)，施用量150kg/亩，在桃树发芽前作基肥施入。
收获期发现，与对照相比，专用有机缓释肥料处理的桃树开花期提前，桃子果品均匀，出果时间一致，经济效益明显。在减肥20％的情况下，未出现脱肥现象。
实施例3
一、果树专用有机缓释肥料
一种果树专用有机缓释肥料，其组分和用量为：
尿素18份、磷酸一铵7份、硝酸铵钙12份、硫酸钾16份、木质素8份、生物质炭8份、黄腐酸钾6份、腐殖酸铵8份、山核桃蒲壳发酵粉8份、凹凸棒土8份、硫酸镁0.5份、硫酸锌0.2份、硫酸亚铁0.2份、硼砂0.1份。
二、果树专用有机缓释肥料的施用
(1)施用地点：浙江省杭州市西湖区双浦镇
(2)施用对象及品种：梨树(翠玉)
(3)处理设置：
a、对照施肥处理：雅苒(N:P:K＝18:4:19)复合肥，施用量100kg/亩，在秋末作为基肥施入。
b、专用有机缓释肥料处理：果树专用有机缓释肥料(N:P:K＝11:3:10)，施用量150kg/亩，在秋末作为基肥施入。
收获期发现，与对照相比，专用有机缓释肥料处理的梨子果品均匀，口感更佳，经济效益明显。在减肥12％的情况下，未出现脱肥现象。
对比例1
一、果树专用有机缓释肥料
一种果树专用有机缓释肥料，其组分和用量为：
尿素15份、磷酸一铵10份、硝酸铵钙15份、硫酸钾18份、木质素6份、生物质炭6份、黄腐酸钾7份、腐殖酸铵6份、山核桃蒲壳粉8份、凹凸棒土7份、硫酸镁1份、硫酸锌0.4份、硫酸亚铁0.4份、硼砂0.2份。
二、对比肥料
一种对比肥料，其组分和用量基本与实验处理一致，仅未添加微量元素组分。
三、试验开展
(1)试验地点：浙江省杭州市西湖区双浦镇
(2)试验对象：葡萄(夏黑)
(3)处理设置：a、专用有机缓释肥料处理：施用果树专用有机缓释肥料，施用量200kg/亩；
b、对比处理：施用对比肥料，施用量200kg/亩
(4)施用方式：秋末一次性穴施。
试验结果显示：对比肥料处理出现叶片卷曲、叶间失绿的概率比专用肥处理高，后通过喷施叶面微肥的方式得以恢复。
实验例4
一、肥料样品
肥料样品1：(含木质素和山核桃蒲壳发酵粉)称取3份尿素、2份磷酸一铵、2份氯化钾、2份木质素、2份山核桃蒲壳发酵粉，混合，挤压造粒，抛圆，干燥，冷却，筛分，制得肥料样品；
肥料样品2：(含木质素)称取3份尿素、2份磷酸一铵、2份氯化钾、2份木质素，混合，挤压造粒，抛圆，干燥，冷却，筛分，制得肥料样品；
肥料样品3：(含山核桃蒲壳发酵粉)称取3份尿素、2份磷酸一铵、2份氯化钾、2份山核桃蒲壳发酵粉，混合，挤压造粒，抛圆，干燥，冷却，筛分，制得肥料样品；
肥料样品4：(空白对照)称取3份尿素、2份磷酸一铵、2份氯化钾，混合，挤压造粒，抛圆，干燥，冷却，筛分，制得肥料样品；
二、试验开展
(1)淋溶装置
往高30cm、内径5.8cm的带砂芯层析柱中先装入2cm石英砂，再装入250g风干土；另取250g过1mm筛的风干土样，土壤中N含量设计为200mg/kg，由此决定各肥料样品的用量；土柱上再以2cm石英砂覆盖，以防加水时扰动土层。
(2)实验步骤
第一次先加250mL(以塑料杯底部开始有水渗出为准)水使土壤水分接近饱和，培养2d后再加入200mL水，同时收集淋溶液，室温下培养2d后(注意防止淋溶柱干裂)，用200mL水进行第二次淋溶，以后各次按同样程序进行操作。即培养2d淋溶1次，共淋溶8次。
淋溶液转入500mL容量瓶，加水定容，用流动分析仪和火焰光度计检测全氮、全磷、全钾等指标。
(3)实验结果
氮累积淋出率(％)
项目 肥料样品1 肥料样品2 肥料样品3 肥料样品4
第一次淋溶后 13.06 15.12 26.17 27.12
第二次淋溶后 17.05 19.76 32.89 33.76
第三次淋溶后 20.66 23.88 37.71 38.59
第四次淋溶后 23.37 26.68 40.97 41.79
第五次淋溶后 26.03 29.39 44.23 44.95
第六次淋溶后 28.49 31.80 47.32 48.09
第七次淋溶后 30.90 34.18 49.98 50.70
第八次淋溶后 33.01 36.24 52.53 53.21
磷累积淋出率(％)
项目 肥料样品1 肥料样品2 肥料样品3 肥料样品4
第一次淋溶后 8.98 8.96 12.44 12.14
第二次淋溶后 13.73 13.78 17.89 17.87
第三次淋溶后 16.91 17.23 21.55 21.64
第四次淋溶后 19.92 20.15 24.74 24.88
第五次淋溶后 22.64 22.73 27.73 27.93
第六次淋溶后 25.03 25.13 30.32 30.59
第七次淋溶后 27.43 27.57 33.11 33.31
第八次淋溶后 29.65 29.38 35.45 35.75
钾累积淋出率(％)
项目 肥料样品1 肥料样品2 肥料样品3 肥料样品4
第一次淋溶后 11.10 13.49 23.59 22.91
第二次淋溶后 15.50 17.86 30.39 30.17
第三次淋溶后 19.49 22.27 36.64 36.62
第四次淋溶后 23.38 26.66 41.25 41.09
第五次淋溶后 26.83 31.05 45.70 45.50
第六次淋溶后 30.30 35.41 50.04 49.83
第七次淋溶后 33.56 39.58 54.36 54.19
第八次淋溶后 36.58 43.54 58.51 58.23
(4)结果分析
淋溶试验中养分的累积淋出率越低，一定程度上反应出肥料的缓释效果越好。从氮、磷、钾三份累积淋出率表格中可以看出：单独添加木质素能实现肥料中氮磷钾三大养分的缓释，单独添加山核桃蒲壳发酵粉则不能；但同时添加木质素和山核桃蒲壳发酵粉之后，肥料对氮和钾的缓释效果要好于单独添加木质素时的缓释效果，也就说明山核桃蒲壳发酵粉的添加对木质素的缓释功能有促进效果。

Claims (10)

1.一种果树专用有机缓释肥料，包括无机组分和有机组分，其特征在于，所述有机组分的质量分数为30～45％；
其中，以果树专用有机缓释肥料的质量为基准，无机组分中N元素含量为7～13％，以P2O5计P元素含量为3～6％，以K2O计K元素含量为8～12％；
所述有机组分，按重量份计，包括以下组分：木质素5～10份，生物质炭5～10份，黄腐酸钾5～10份，腐殖酸铵5～10份，山核桃蒲壳发酵粉5～10份。
2.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，按重量份计，所述无机组分包括：尿素10～20份，磷酸一铵5～10份，硝酸铵钙8～15份，硫酸钾10～20份，凹凸棒土5～10份。
3.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，按重量份计，所述无机组分还包括1～2份的中微量元素；其中，包括：硫酸镁0.5～1份，硫酸锌0.2～0.4份，硫酸亚铁0.2～0.4份，硼砂0.1～0.2份。
4.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
5.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，所述木质素的总木质素含量≥90％，酚羟基≥2.5％，羟甲基≥35％，硫含量≤1.0％，含水量≤7％，80目通过率≥95％。
6.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，所述生物质炭的有机质含量≥80％，含水量≤10％，60目通过率≥95％。
7.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，所述山核桃蒲壳发酵粉依次经好氧发酵、破碎、筛分、晾干后获得；其中，所述发酵温度为55～60℃，时间为10～15d。
8.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，所述山核桃蒲壳发酵粉的有机质含量≥60％，含水量≤25％，20目通过率≥90％。
9.如权利要求1所述的果树专用有机缓释肥料，其特征在于，所述黄腐酸钾的黄腐植酸含量≥75％，水溶性≥99％，200目通过率≥95％；所述腐植酸铵的腐植酸含量≥65％，有机质含量≥80％，水溶性≥80％，含水量≤10％，80目通过率≥90％。
10.一种利用权利要求1～9任一所述果树专用有机缓释肥料栽培果树的方法，其特征在于，在果树上果实采摘后，将所述果树专用有机缓释肥料通过穴施的方式施用于土壤中，施用量为100～200kg/亩。
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