CN106348976A - 一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，利用纳米级白云石粉50‑80％，糖醇5％‑15％，硅酸钾5％‑15％，生物炭5‑10％，生化型黄腐酸钾5％‑10％通过以下工艺制备：A原材料准备；B纳米级白云石粉制备；C、糖醇水溶液制备；D、养分螯合；E、第一次造粒；F、第二次造粒；G、烘干。本发明能改善土壤板结；调节土壤PH，调理土壤酸化；为土壤补充有机质和各种中微量元素，调节土壤盐基饱和度、阳离子交换量和养分平衡，降低铝、锰毒危害，改善土壤盐渍化；吸附钝化重金属，修复土壤重金属污染；为土壤有益微生物营造良好生存环境，促进其生长繁殖，恢复土壤优良的微生态环境。

Description

一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料

技术领域

本发明涉及肥料领域，具体涉及一种可以调理壤微生态环境的功能肥料。

技术背景

土壤是农业种植的根本，健康的土壤环境是农业发展的基础。近年来，我国各主要农区广泛存在不科学的耕作模式、过渡种植、农用化学品大量不合理使用导致农田土壤普遍性的耕层变薄，土壤有机含量大幅降低，养分失衡严重，土壤微生物群落衰减，致使耕地出现了土壤板结、酸化、盐渍化、重金属污染，防旱抗涝能力差，耕地地力不断下降。

土壤环境的恶化给农业生产带来了诸多的负面影响。例如：土壤板结，根系不能正常发育，植株根系会因缺氧而导致活力下降，植物的根吸收营养物质，是消耗能量的，而能量的主要来源就是根细胞的有氧呼吸，此过程需要一定的氧气，土壤板结，氧气不足，妨碍植物根的呼吸作用，不利于植物生长。长期过量施用化肥导致土壤盐渍化，土壤中盐离子增多，植物根系无法正常吸水，从而影响植株生长，严重时植物就像种在盐水里一样，造成了腌根死棵。土壤酸化抑制根系发育，加重土壤板结，使根系伸展困难，发根力弱，缓苗困难，容易形成老小树，老僵苗，根系发育不良，根毛量严重减少，吸收功能降低，长势弱，产量降低。土壤板结、酸化、盐渍化导致土壤有益微生物种群变化，细菌个体生长变小，生长繁殖速度降低，如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群芽孢杆菌，放线菌、甲烷极毛杆菌和有关真菌数量降低；氨化细菌和固氮细菌的数量减少，使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降，影响土壤中营养元素的良性循环，造成农业减产。植物根际有害微生物在酸性、盐渍化条件下大量繁殖，相关研究表明酸性土壤适宜根结线虫生存繁殖，白菜根肿病、辣椒青枯病、茄子黄萎病、芹菜根腐病的致病菌在酸性条件下活性会成倍增加，导致农业种植过程此类病虫害防治难度大幅提升，农药用量增大，作物减产品质下降。土壤酸化还增加了土壤中重金属离子的活性，使其更容易被植物吸收，加剧了重金属为害，影响食品安全。土壤环境的不断恶化已成为我国农业可持续发展的一大障碍。

白云石的主要成分为碳酸钙和碳酸镁，偏碱性，施入土壤后不仅可以中和土壤中的酸根离子，还可以为土壤补充钙、镁元素，提高土壤中钙镁元素水平。我国有极其丰富的白云石资源，现已探明储量40亿吨以上，其产地遍布全国各省。

糖醇为多羟基化合物，是光合作用的初产物，是从植株韧皮部天然提取的物质，是目前唯一能携带矿质养分在韧皮部中进行快速运输的物质，主要包括木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇和乳糖醇等。糖醇是中、微量元素等养分的良好络合剂，可与多种营养物质络合形成相对稳定的复合体，且糖醇与养分元素的络合物分子量低，易被叶片吸收，进入到植株体内易降解释放出养分，耗能低利用率高。

硅酸钾为透明质粘稠状液体，有很好的粘结性，可作为粘结剂制备产品颗粒。硅酸钾显碱性可中和土壤中的酸根离子，同时遇酸后分解析出的可溶性偏硅酸可直接被作物吸收利用，是为土壤补充高活性有效态硅养分的优良途径。

生化黄腐酸钾是以植物渣体为原料经生物发酵制备黄腐酸，然后与氧化钾制成的黄腐酸钾。生化黄腐酸钾富含丰富的氮磷钾、有机质、黄腐酸的同时还含有硫、钙、镁、锌、铁、钼、硼等中微量元素，以及大量的B族维生素、维生素C、氨基酸、多糖等营养物质。生化黄腐酸钾氨基酸和羧基、羟基等活性基团含量高，又具有含氧官能团，结构上存在许多有机螫合位和络合位。这些配位基团能与钙、镁、硫、铁、锰、钼、铜、锌、硼等许多微量元素发生络合或螫合反应，形成以生化黄腐酸分子为中介载体，更利于植物吸收利用。

生物炭是秸秆、木屑、竹屑等生物质在限制供氧条件下进行低温热解分离可燃气后剩余的炭化副产品。生物炭中的矿质元素钾、钙、镁等以氧化物或碳酸盐的形式存在，使其遇水后显碱性，施入土壤后可中和土壤酸根离子，调节土壤PH。生物炭的有机质含量一般可在70％以上，其多孔性的表面特性可以增大土壤的比表面积、促进土壤团粒结构形成，降低土壤容重与密度，增加土壤的总孔隙度、毛管孔隙度与通气孔隙度，有效提高土壤通气透水性，为土壤微生物生长与繁殖提供了良好的栖息环境，减少了微生物之间的生存竞争，能保护土壤有益微生物，特别是菌根真菌的繁殖与活性。生物炭具有高度羧酸酯化和芳香化结构，对铝和重金属离子有很强的吸附钝化能力，可有效降低铝和重金属离子的毒性，增加土壤阳离子交换量，修复土壤重金属污染。

目前以白云石为主要原料制备肥料的相关技术，只是将白云石煅烧分解后粉碎加工制备。一方面800-1200℃的煅烧温度过高，0.5-2h的煅烧时间过长，导致白云石中的养分过渡分解，造成损失浪费资源；另一方面煅烧后白云石中的养分仍为矿质态，施入土壤中后需进一步分解才能供植物吸收利用，调理土壤供给养分效果慢，植物吸收利用率低；同时单一的白云石原料只能为土壤补充养分元素，缺乏调理土壤微生态环境所需的大量有机质、腐殖酸、氨基酸等活性物质效果单一。

发明内容

本发明针对以上问题提供一种可以调理壤微生态环境的功能肥料。严格控制白云石的煅烧温度在750-780℃，煅烧时间15mim，保证白云石原料获得最高效的利用；采用高温加热后瞬间降温爆裂和纳米气流粉碎工艺制备出纳米级白云石粉末，以便白云石中的钙、硅、镁、锌、硼等中微量营养元素与糖醇进行充分螯合，转变为易被植物吸收的高活性态；添加生物炭和生化型黄腐酸钾可为土壤补充大量有机质、大中微量元素、腐殖酸、氨基酸等活性物质，促进土壤团粒结构的形成，补充活化土壤中的养分，调理土壤养分平衡；同时还可钝化吸附土壤的中铝离子、重金属等有害物质全面调理土壤生态环境。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于包括以下制备步骤：

A、原材料准备：

按质量比计，纳米级白云石粉50-80％，糖醇5％-15％，硅酸钾5％-15％，生物炭5-10％，生化型黄腐酸钾5％-10％；

B、纳米级白云石粉制备：

①使用破碎机、粉碎机、研磨机将白云石加工成粒度≤0.5mm的粉末；

②将①步骤制备白云石粉末投入750-780℃的旋转煅烧窑中加热15min；

③将②步骤加热后的白云石粉末转入20米高的冷却塔，冷却塔上层20至10米区间配有水雾冷却装置(冷却水水温≤20℃)，高温状态的白云石粉在遇到低温的水雾后瞬间爆裂成更细的粉末并沉降冷却；

④将冷却后的白云石粉末投入纳米级气流粉碎机，粉碎至粒度≤50nm；

C、糖醇水溶液制备：

将糖醇溶于水中制备质量35％的糖醇水溶液；

D、养分螯合：

将B步骤制备的纳米级白云石粉投入旋转混匀设备，并将35％的糖醇水溶液雾化后喷入，进行养分螯合，设备转速控制在500-800r/min，螯合时间为5min/批；

E、第一次造粒：

将D步骤制备的粉末用液体硅酸钾为粘结剂，通过滚筒造粒设备进行造粒，制备出粒径1.0-3.0mm的颗粒；

F、第二次造粒：

将E步骤制备的颗粒和生物炭、生化型腐殖酸钾用液体硅酸钾为粘结剂，通过圆盘造粒设备进行二次造粒，制备出粒径2.0-5.0mm的颗粒

G、烘干：

将G步骤制备的颗粒转入烘干设备，在150-200℃的条件下烘干60-120min。

步骤A中原材料准备，按质量比计，包括纳米级白云石粉50％，木糖醇10％，硅酸钾10％，生物炭15％，生化型黄腐酸钾15％

步骤A中原材料准备，按质量比计，包括纳米级白云石粉60％，木糖醇12％，硅酸钾10％，生物炭9％，生化型黄腐酸钾9％

步骤A中原材料准备，按质量比计，包括纳米级白云石粉70％，木糖醇12％，硅酸钾10％，生物炭4％，生化型黄腐酸钾4％

本发明的有益效果是：

(1)本发明所采用的原料可有效促进土壤团粒结构形成，增强土壤通气透水性，提高土壤保水持水能力，改善土壤板结；中和土壤中的酸根离子，调节土壤PH值，治理土壤酸化；为土壤补充有机质和各种中微量元素，调节土壤盐基饱和度、阳离子交换量和养分平衡，降低铝、锰毒危害，改善土壤盐渍化；吸附钝化重金属离子，修复土壤重金属污染；为土壤有益微生物营造良好生存环境，促进其生长繁殖。进而在植物根际周围营造良好的微环境，并与已经恶化的土壤相对隔离，利于植物的生长，提升植物免疫力和抗逆能力，使植物少得病或不得病，从而减少农药的使用量。通过逐年施用可不断改善微环境，进而改变土壤大环境，达到治理土壤板结、酸化、盐渍化、重金属污染的目的。

(2)本发明所采用的生产工艺可使钙、镁、硅等中微量素与植物细胞具有优良亲和性的糖醇、腐殖酸进行螯合，提高养分元素活性，与普通肥料相比更容易被植物吸收利用，肥料利用率高效果显著，营养丰富全面，可有效减少肥料使用量的同时亦可促进增产丰收，提升作物品质。

(3)本发明技术制备的功能肥料为颗粒状便于撒施或埋施用；原材料的水溶性好，细度高还可用水溶化后冲施，使用方便实用性强。

具体实施方式

本发明为弥补现有肥料产品功能上的不足，提供一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，在为土壤补充养分元素调理养分平衡的同时，还可改良土壤结构治理土壤板结；调节土壤PH；改善土壤盐渍化；修复土壤重金属污染；为土壤有益微生物营造良好生存环境，抑制有害病菌、线虫的生长繁殖，达到调理土壤微生态环境的效果。下面结合具体实例对本发明做进一步说明。

实施例1

A、原材料准备：

按质量比计，包括纳米级白云石粉纳米级白云石粉50％，木糖醇10％，硅酸钾10％，生物炭15％，生化型黄腐酸钾15％；

B、纳米级白云石粉制备：

①使用破碎机、粉碎机、研磨机将白云石加工成粒度≤0.5mm的粉末；

②将①步骤制备白云石粉末投入760℃的旋转煅烧窑中加热15min；

③将②步骤加热后的白云石粉末转入20米高的冷却塔，冷却塔上层20至10米区间配有水雾冷却装置(冷却水水温≤20℃)，高温状态的白云石粉在遇到低温的水雾后瞬间爆裂成更细的粉末并沉降冷却；

④将冷却后的白云石粉末投入纳米级气流粉碎机，粉碎至粒度≤50nm；

C、糖醇水溶液制备：

将糖醇溶于水中制备质量35％的糖醇水溶液；

D、养分螯合：

将B步骤制备的纳米级白云石粉投入旋转混匀设备，并将35％的糖醇水溶液雾化后喷入，进行养分螯合，设备转速控制在800r/min，螯合时间为5min/批；

E、第一次造粒：

将D步骤制备的粉末用液体硅酸钾为粘结剂，通过滚筒造粒设备进行造粒，制备出粒径1.0-3.0mm的颗粒；

F、第二次造粒：

将E步骤制备的颗粒和生物炭、生化型腐殖酸钾用液体硅酸钾为粘结剂，通过圆盘造粒设备进行二次造粒，制备出粒径2.0-5.0mm的颗粒

G、烘干：

将G步骤制备的颗粒转入烘干设备，在150℃的条件下烘干60min。

实施例2

与实施例1不同的是步骤A中原材料准备，按质量比计，包括纳米级白云石粉60％，木糖醇12％，硅酸钾10％，生物炭9％，生化型黄腐酸钾9％。

实施例3

与实施例1不同的是步骤A中原材料准备，按质量比计，包括纳米级白云石粉70％，木糖醇12％，硅酸钾10％，生物炭4％，生化型黄腐酸钾4％。

在海南省澄迈县金江镇本大塘村蔬菜基地，开展本发明产品效果验证试验。试验设置不施用肥料的处理A，施用常规复合肥(N15-P15-K15+TE)100kg/亩处理B，施用实施例1产品100kg/亩处理C，施用实施例2产品100kg/亩处理D，施用实施例3产品100kg/亩处理E(各肥料均埋施于土壤5-10cm)。每个处理设置三个重复，每个重复占地25㎡，种植甜椒(品种：东方明珠106F，种植期90天)，通过对比收获结束时耕地0-20cm土壤D的容重、PH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、交换性铝、有效硅、有效镉、有效铅的含量验证本发明产品调理土壤微生态环境的实际效果。

表1：不同处理对土壤PH、有机质、容重调理效果对比

注：不同字母代表差异达到显著水平(p<0.05)，下同。

通过表1可以看出，施用普通复合肥料土壤的PH值、有机质含量会下降，容重会升高，也就是土壤酸化和板结情况会加重。而施用本发明产品后土壤的PH值、有机质含量会显著提高，容重会降低，即土壤酸化和板结情况减轻。通过表1结果还可发现，添加纳米级白云石粉越多调理土壤PH的效果越好；添加生化型黄腐酸钾和生物炭越多对土壤有机质补充和降低土壤容重的效果更好。

表2：不同处理对土壤大量养分调理效果对比

通过表2可以看出，施用普通复合肥料可明显增高土壤中氮素含量，虽然普通复合肥料含有大量的磷、钾养分但施入土壤后流失固定的损失大，实际能为土壤补充有效态的磷、钾养分的效果并不理想，造成土壤氮素含量相对较高，养分失衡。本发明产品虽然氮、磷、钾含量远低于普通复合肥料，但施入土壤后所含的糖醇、腐殖酸、氨基酸、生物炭可活化土壤中因被固定而失效的磷、钾养分，提升有效态磷、钾含量，调理土壤氮、磷、钾养分平衡，且添加生化型黄腐酸钾和生物炭越多对土壤有效磷、有效钾的补充、活化效果越佳。

表3：不同处理对土壤中量养分调理效果对比

通过表3可以看出，施用普通复合肥料会导致土壤中钙、镁、硅元素的活性降低，这是由于土壤酸化程度加剧所至。本发明专利产品可有效中和土壤中的酸根离子，提升土壤PH值，同时为土壤补充高活性的钙、镁、硅元素，提升土壤中有效态钙、镁、硅元素的含量，调理土壤养分平衡。通过表3结果还可发现，添加纳米级白云石粉越多对土壤有效态钙、镁、硅元素的补充效果越优。

表4：不同处理对土壤有害成分调理效果对比

通过表4可以看出，施用普通复合肥料会提升土壤中铝离子和重金属的活性，而使用本发明的产品可大幅降低离子和重金属的活性，且添加生化型黄腐酸钾和生物炭越多对土壤中铝离子和重金属吸附钝化的效果更优。

表1-4的试验结果表明，本发明产品可以为土壤补充养分，调理土壤养分平衡的同时还可有效改善土壤板结；中和土壤中的酸根离子，调节土壤PH值，治理土壤酸化；调节土壤盐基饱和度、阳离子交换量和养分平衡，降低铝、锰毒危害，改善土壤盐渍化；吸附钝化重金属离子，修复土壤重金属污染。具有为土壤有益微生物营造良好生存环境，调理土壤微生态环境的功能。发明产品在各组成成分质量比不同时对土壤相应指标的改良效果也会有所差异，如：添加纳米级白云石粉越多调理土壤PH、提升土壤中有效态钙、镁、硅元素的含量的效果越好；生化型黄腐酸钾和生物炭越多对土壤有机质补充和降低土壤容重，吸附钝化土壤中铝离子和重金属的效果更优。在实际应用中可跟据需要进行调配。

表5：不同处理对甜椒产量和品质影响对比

通过表5可以看出，施用本发明产品较普通复合辅料的增产效果更优；同时还能提高甜椒的VC、可溶性含量，降低硝酸盐含量，提升甜椒品质。

上述实施例仅用于解释本发明，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何未背离本发明精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于包括以下制备步骤：

A、原材料准备：

按质量比计，纳米级白云石粉50-80％，糖醇5％-15％，硅酸钾5％-15％，生物炭5-10％，生化型黄腐酸钾5％-10％；

B、纳米级白云石粉制备：

①使用破碎机、粉碎机、研磨机将白云石加工成粒度≤0.5mm的粉末；

②将①步骤制备白云石粉末投入750-780℃的旋转煅烧窑中加热15min；

③将②步骤加热后的白云石粉末转入20米高的冷却塔，冷却塔上层20至10米区间配有水雾冷却装置(冷却水水温≤20℃)，高温状态的白云石粉在遇到低温的水雾后瞬间爆裂成更细的粉末并沉降冷却；

④将冷却后的白云石粉末投入纳米级气流粉碎机，粉碎至粒度≤50nm；

C、糖醇水溶液制备：

将糖醇溶于水中制备质量35％的糖醇水溶液；

D、养分螯合：

将B步骤制备的纳米级白云石粉投入旋转混匀设备，并将35％的糖醇水溶液雾化后喷入，进行养分螯合，设备转速控制在500-800r/min，螯合时间为5min/批；

E、第一次造粒：

将D步骤制备的粉末用液体硅酸钾为粘结剂，通过滚筒造粒设备进行造粒，制备出粒径1.0-3.0mm的颗粒；

F、第二次造粒：

将E步骤制备的颗粒和生物炭、生化型腐殖酸钾用液体硅酸钾为粘结剂，通过圆盘造粒设备进行二次造粒，制备出粒径2.0-5.0mm的颗粒；

G、烘干：

将G步骤制备的颗粒转入烘干设备，在150-200℃的条件下烘干60-120min。

2.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于使用的白云石：55％≥CaCO₃含量≥50％，45％≥MgCO₃含量≥40％，10％≥SiO₂含量≥5％,Fe+Mn+Zn+Cu+B+Mu含量≥1％，Al含量≤0.03％，铅含量≤10mg/kg，汞含量≤5mg/kg，铬含量≤10mg/kg，砷含量≤5mg/kg，镉含量≤5mg/kg。

3.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于使用的糖醇是一种或多种选自木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇或乳糖醇的糖醇，糖醇有效含量(以干基计)≥80％，铅含量≤10mg/kg，汞含量≤5mg/kg，铬含量≤10mg/kg，砷含量≤5mg/kg，镉含量≤5mg/kg。

4.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于使用的生物炭粒度≤1mm，有机质含量≥85％，PH≥8.0，铅含量≤10mg/kg，汞含量≤5mg/kg，铬含量≤10mg/kg，砷含量≤5mg/kg，镉含量≤5mg/kg。

5.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，生化型黄腐酸钾粒度≤1mm，有机质含量≥50％，铅含量≤10mg/kg，汞含量≤5mg/kg，铬含量≤10mg/kg，砷含量≤5mg/kg，镉含量≤5mg/kg。

6.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于：其CaO含量≥19％，MgO含量≥13％，SiO₂含量≥7％，有机质含量≥5％,Al含量≤0.05％，铅含量≤10mg/kg，汞含量≤5mg/kg，铬含量≤10mg/kg，砷含量≤5mg/kg，镉含量≤5mg/kg。

7.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于：其用途是改良土壤；防治土壤盐渍化；调节土壤PH，其试用的土壤PH范围是2.0-6.5；还可用于修复重金属污染的土壤。

8.根据权利要求1中所述的一种可以调理土壤微生态环境的功能肥料，其特征在于：其使用方法是土壤表面撒施；埋施于土壤蔬菜5cm-10cm，果树25cm-30cm还可用水溶化后冲施。