CN106478312A - 一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥及其制备方法，由以下重量份的原料制成：沸石、2mol/L Na₂HPO₄溶液、氯化钙、香樟树叶、养殖池淤泥、木薯渣、香蕉皮、玉米芯、胶质芽孢杆菌菌剂、家禽羽毛、5mol/L稀硫酸溶液、豆腐渣、米糠、鱼粉和适量的水。有利于氨基酸为主要成分的羽毛在后期的腐熟阶段更好的分解，同时加入胶质芽孢杆菌一同发酵，发酵后的腐熟料胶质含量更多，粘性较强，吸水、保肥能力好，对于山地茶树那种以砂砾居多的种植环境，非常适宜。

Description

一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料的工艺技术领域，具体涉及到一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石（Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂）对金属离子和生物大分子都具有良好的吸附性，这些年来，人们对其吸附性能也做了大量的研究，并且羟基磷灰石色谱柱被认为是生物大分子分离纯化最有效的技术之一。人们已经研究了羟基磷灰石（HAP）对短链有机物、高分子聚合物、唾液蛋白、接触霉素、溶解酶素、蛋白质的吸附。HAP与无机离子（如Ca²⁺和F^-）的结合式通过离子交换和表面吸附实现的。但是，HAP与有机物的作用主要通过表面吸附。M.Kresak认为，HAP吸附低分子有机物是，通过分子末端的官能团与HAP表面的吸附位置结合，分子轴垂直于固体表面：而HAP吸附高分子有机物是通过侧链官能团与HAP表面结合，分子轴横在HAP表面上，当HAP吸附鸡蛋白酶时，虽然鸡蛋白酶带正电荷，HAP带负电荷，吸附剂和吸附质表面电荷相反，但是当HAP表面负电荷减小时，其吸附量和吸附常数都增加，可见静电力所起的作用很小，吸附由HAP表面某种特殊的吸附位置所控制，这种吸附位置与HAP的比表面积及表面结构有关。

羟基磷灰石的合成方法通常分为两类：一、固相合成法：因为此方法具有反应速度慢，所需时间长，产物粒径大核活性差的缺点，所以此方法不被经常使用。二、水相合成法，目前国内外有关羟基磷灰石的制备多用水相合成法。水相合成法又包括以下几种方法：（1）沉淀法，此方法采用的是Ca（NO₃）₂溶液与（NH₄）₂HPO₄溶液在一定的酸度条件下，常温或温水中反应。（2）水热合成法，特点是在一个密闭的容器中，利用水溶液作为反应接枝，通过对反应器加热，在保温和高压条件下，使得在通常条件下难溶或不溶的Ca（OH）₂与Ca₃（PO₄）₂的混合物溶解并重新结晶。（3）溶胶凝胶法：采用钙的柠檬盐或钙盐与磷酸反应，获得溶胶，然后在一定的条件下使溶胶老化为凝胶，在经过进一步处理即可得到产物。（4）复分解反应法：该方法是可溶性硝酸钙盐和磷酸钙作原料，经反应、陈化、和分离等步骤制的产物，此方法的原料都是可溶性的，所以较易判断反应进行的程度。（5）微乳液法：是在微乳也介质中合成羟基磷灰石，在此环境中，水相高度分散在表面活性剂和助表面活性剂形成油相溶液中，形成油包水型反应体系，此时体系中的水核就是被油相包围的微小智能反应器。

以上提到羟基硅灰石的吸附有机物和无机离子的双重特性，展望投入茶树肥料的添加剂，用于吸附营养成分，实现提高养分利用率的目的，由于茶树生长对磷具有一定的要求，所以本发明的羟基磷灰石如果可以运用于茶树，效果将非常显著。这里面临的问题是：材料中提到的羟基硅灰石的制法，主要以水热合成法为主，缺点在于：合成完成后的羟基磷灰石的粒度太小，很难在肥料中起到一个载体的作用，而且制备工艺复杂，很难直接运用于，有机质的吸附并运用与肥料的生产。

发明内容

本发明为了提高有机营养和无机离子养分在山区茶树种植时的利用率，提出引入羟基磷灰石作为吸附载体，同时提供茶树丰富的磷元素，具体是通过以下方法实现的：

一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥，其特征在于，由以下重量份的原料制成：沸石20~30、2mol/L Na₂HPO₄溶液35~50、氯化钙10~15、香樟树叶10~16、养殖池淤泥15~20、木薯渣40~55、香蕉皮20~25、玉米芯30~45、胶质芽孢杆菌菌剂1~3、家禽羽毛15~25、5mol/L稀硫酸溶液30~50、豆腐渣20~30、米糠5~10、鱼粉8~14和适量的水。

一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）对沸石进行高温煅烧10~15min，然后研磨过10~20目筛的沙粒状，放入2mol/LNa₂HPO₄溶液中，在超声波频率45~55W的震动频率下吸附45~60min，过滤出沸石沙粒；

（2）将氯化钙加入足量的水中调制成饱和溶液，然后加入（1）所述的沸石沙粒，保持pH=11~12，常压保温60~70℃水浴条件下，搅拌反应2.0~2.5h，过滤并用蒸馏水洗涤至中性，烘干后备用；

（3）先将家禽羽毛与5mol/L稀硫酸溶液混合煮沸30~40min，然后捞出羽毛粉碎成渣，加入香樟树叶、木薯渣、香蕉皮及其它以下未涉及的剩余成分，加入（2）所述的沸石沙粒混合并挖坑填埋，接种胶质芽孢杆菌菌剂后加盖养殖池淤泥保温沤制25~35天，完成后翻出腐熟料，球磨成匀浆；

（4）对（3）所述的发酵匀浆进行保温50~65℃保温搅拌40~60min进行吸附过程，最后摊凉至水分60~70%后圆盘造粒，烘干即可。

茶树多数种植在山区地段，享受露水、阳光和新鲜空气的保养，才能得到好茶叶，但是山区的土壤条件并不是很好，砂石较多，有机质种类偏少，土质保水保肥能力差，所以茶树的种植以有机肥为宜，同时磷肥对于茶树来说尤为重要，发明就是利用沸石颗粒作为载体，经过表面的羟基磷酸化，使其表面具有吸附无机养分和有机发酵产物的特点，用于茶树的种植，可以吸附养分，提高肥料利用率，提高茶树种植的品质。

这里还是主要采用水热合成法制备羟基磷灰石结构成分，但是考虑到制备完成后的实际用途是用于有机发酵产物的吸附剂及无机养分的吸附，这里并不是制备纯净的磷灰石，而是采用载体的方式，在载体的表面制备羟基磷灰石成分，然后将颗粒状的载体颗粒放入发酵后的溶液中，对微生物发酵后的发酵液进行吸附沉淀，制备了带有HAP（羟基磷灰石）的颗粒载体，一方面富含磷元素，同时表面吸附沉淀了大量的无机元素和有机物，对茶树的种植起到巨大的作用，而且经过吸附，有机质养分在土壤复杂的自然的环境中可以保持更长时间的活性，吸附后的无机元素也会减缓发散速度，节省肥料使用量，提高利用效率。

发明采用的颗粒载体是沸石，将其粉碎成沙粒大小，约过10~20目筛的颗粒，然后利用其崎岖的表面结构，放入至磷酸氢二钠（Na₂HPO₄）溶液中，在超声波频率45~55W的震动的情况下吸附45~60min，结果磷的吸附量达到惊人的99.8%，其吸附磷元素的效果比硅藻土和活性氧化铝都要好，磷的吸附遵循动力学特征。利用沸石对于磷的吸附优势，使沸石的表面富集大量的PO4^3-。然后加入至饱和的氯化钙溶液中，保持pH=11~12，常压保温60~70℃水浴条件下，搅拌反应2~2.5h，过滤颗粒并用蒸馏水洗涤至中性，烘干后即可使用。

其理论依据为：5Ca²⁺+3HPO4^3-+H₂O→Ca₅（PO₄）₃（OH）+4H⁺

不断加入OH^-调节pH可以使反应一直正向进行，直至沸石表面吸附的磷酸根离子反应完全。

对反应后的沸石颗粒进行X射线衍射得到XRD图谱，并对比纯品HAP的XRD图谱，发现HAP的标准粉末衍射数据与本发明制备的沸石颗粒表面的衍射峰基本一致，没有其他峰的出现，表明反应的水里进行，得到了沸石颗粒类似羟基磷灰石粉末的结构。

本发明的有益效果：发明利用养殖池的淤泥对有机物进行发酵腐熟，有机料中的家禽羽毛与一定浓度稀硫酸混合煮沸，有利于氨基酸为主要成分的羽毛在后期的腐熟阶段更好的分解，同时加入胶质芽孢杆菌一同发酵，发酵后的腐熟料胶质含量更多，粘性较强，吸水、保肥能力好，对于山地茶树那种以砂砾居多的种植环境，非常适宜。

具体实施方式

实施例1：

一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥，其特征在于，由以下重量份（Kg）的原料制成：沸石25、2mol/L Na₂HPO₄溶液45、氯化钙12、香樟树叶12、养殖池淤泥18、木薯渣50、香蕉皮22、玉米芯40、胶质芽孢杆菌菌剂2、家禽羽毛20、5mol/L稀硫酸溶液45、豆腐渣25、米糠6、鱼粉10和适量的水。

一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）对沸石进行高温煅烧10~15min，然后研磨过10~20目筛的沙粒状，放入2mol/LNa₂HPO₄溶液中，在超声波频率45~55W的震动频率下吸附45~60min，过滤出沸石沙粒；

（2）将氯化钙加入足量的水中调制成饱和溶液，然后加入（1）所述的沸石沙粒，保持pH=11~12，常压保温60~70℃水浴条件下，搅拌反应2.0~2.5h，过滤并用蒸馏水洗涤至中性，烘干后备用；

（3）先将家禽羽毛与5mol/L稀硫酸溶液混合煮沸30~40min，然后捞出羽毛粉碎成渣，加入香樟树叶、木薯渣、香蕉皮及其它以下未涉及的剩余成分，加入（2）所述的沸石沙粒混合并挖坑填埋，接种胶质芽孢杆菌菌剂后加盖养殖池淤泥保温沤制25~35天，完成后翻出腐熟料，球磨成匀浆；

（4）对（3）所述的发酵匀浆进行保温50~65℃保温搅拌40~60min进行吸附过程，最后摊凉至水分60~70%后圆盘造粒，烘干即可。

将本发明的茶树肥料用于5亩茶树粉栽培有机肥，每年春秋季节各一次，每次150~200Kg/亩，其它保养与水肥管理与正常栽培均相同，观察对照组常规施肥的茶树可以发现：使用本发明肥料的茶树长势更好，鲜叶量更多，后期无机肥的施用量减少。

Claims (2)

1.一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥，其特征在于，由以下重量份的原料制成：沸石20~30、2mol/L Na₂HPO₄溶液35~50、氯化钙10~15、香樟树叶10~16、养殖池淤泥15~20、木薯渣40~55、香蕉皮20~25、玉米芯30~45、胶质芽孢杆菌菌剂1~3、家禽羽毛15~25、5mol/L稀硫酸溶液30~50、豆腐渣20~30、米糠5~10、鱼粉8~14和适量的水。

2.根据权利要求1所述一种提高砂地土壤胶黏保水特性的有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）对沸石进行高温煅烧10~15min，然后研磨过10~20目筛的沙粒状，放入2mol/LNa₂HPO₄溶液中，在超声波频率45~55W的震动频率下吸附45~60min，过滤出沸石沙粒；

（2）将氯化钙加入足量的水中调制成饱和溶液，然后加入（1）所述的沸石沙粒，保持pH=11~12，常压保温60~70℃水浴条件下，搅拌反应2.0~2.5h，过滤并用蒸馏水洗涤至中性，烘干后备用；

（3）先将家禽羽毛与5mol/L稀硫酸溶液混合煮沸30~40min，然后捞出羽毛粉碎成渣，加入香樟树叶、木薯渣、香蕉皮及其它以下未涉及的剩余成分，加入（2）所述的沸石沙粒混合并挖坑填埋，接种胶质芽孢杆菌菌剂后加盖养殖池淤泥保温沤制25~35天，完成后翻出腐熟料，球磨成匀浆；

（4）对（3）所述的发酵匀浆进行保温50~65℃保温搅拌40~60min进行吸附过程，最后摊凉至水分60~70%后圆盘造粒，烘干即可。