CN106542928A - 一种磷酸二铵增效肥料及其制备方法 - Google Patents

一种磷酸二铵增效肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磷酸二铵增效肥料及其制备方法。该增效肥料由磷酸二铵和磷酸二铵增效剂组成，其中，所述增效肥料含磷酸二铵的量为98％‑99％，含磷酸二铵增效剂的量为1％‑2％；所述磷酸二铵增效剂含有14‑16％的腐植酸，0.01‑0.02％的锌，0.02‑0.03％的硼，pH为9‑11，磷固定率降低至少20％。本发明中的磷酸二铵与增效剂配合后形成的磷酸二铵增效肥料具有明显的降低磷固定的效果，极大的提高磷的活性，促进作物根系生长、提高根系活力、可显著增加作物产量，提高肥料利用率、环境友好、补充土壤微量元素等特点。而且其制作工艺简单、原料来源广、易于操作、成本低等。

Description

一种磷酸二铵增效肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种磷酸二铵增效肥料及其制备方法，属于化肥技术领域。
背景技术
施用化学肥料是保证粮食高产、稳产的一种重要措施。本世纪世界粮食单产的1/2、总产的1/3来自化肥的贡献。如果停止施用化肥，全球作物产量将减产50％。化肥对我国粮食产量的贡献率达40％～60％，化肥对粮食安全的重要作用不言而喻。与此同时，多年来我国始终存在化肥施用不合理、养分不均衡等问题，不仅造成养分利用率低、资源浪费、农业投入成本增加，农产品质下降，而且引起土壤性质恶化、生态环境污染等问题。我国粮食作物养分当季利用率磷肥为15％～20％，低于发达国家15％～20％个百分点，而且呈逐渐降低的趋势。但是中国已成为世界上最大的化肥生产国和消费国，耕地面积仅占世界耕地总面积7％的中国消费了超过世界1/3的肥料，单位面积用量是世界平均水平的3.7倍。我国化肥总用量和单位面积用量已经处于世界较高水平，相比发达国家225kg/hm2的安全上限，我国化肥施用量远远超额。
腐植酸是动植物残体经过微生物的分解和转化，以及地球化学的一系列过程积累起来的一类有机物质，广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋以及泥炭(又称草炭)、褐煤、风化煤中。腐植酸是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能。腐植酸资源具有天然，无污染，质量安全，资源集中，容易开采和长距离运输的优点。
据估算，我国褐煤资源量为1265亿吨；草炭储量居世界第4位，为125亿吨；风化煤的储量约在1000亿吨以上。腐植酸广泛存在于上述褐煤、风化煤和草炭中，而上述煤炭均是利用价值不高的物料，所以利用这些废物中的腐植酸作为磷酸二铵增效剂近年来在国内外得到广泛的研究与应用。但是现有产品由于生产成本高、价格高、产量低，生产工艺复杂，多应用在附加值较高的草坪、花卉等领域，难以在大田作物推广。
而因为磷酸二铵是我国化学磷肥的主要品种，约占磷肥消耗总量的80％。磷酸二铵因为土壤固定等因素其利用率较低。因此，发展产能高、成本低、效果好的新型磷酸二铵增效肥料是我国新型肥料发展的重要方向，也是大型化肥企业产品升级换代的需要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种磷酸二铵增效肥料。
本发明的另一目的是提供一种上述磷酸二铵增效肥料的制备方法。
本发明的又一目的是提供一种利用上述制备方法制备的磷酸二铵增效肥料。
为实现上述目的，本发明提供了一种磷酸二铵增效肥料，该增效肥料由磷酸二铵和磷酸二铵增效剂组成，其中，所述增效肥料含磷酸二铵的量为98％-99％，含磷酸二铵增效剂的量为1％-2％；所述磷酸二铵增效剂含有14-16％的腐植酸，0.01-0.02％的锌，0.02-0.03％的硼，pH为9-11，磷固定率降低至少20％。
本发明还提供一种上述磷酸二铵增效肥料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将褐煤或风化煤或草炭碎至60-100目；
2)将重量份为1份的褐煤或风化煤或草炭和10-30份水、0.1-0.5份氢氧化钠溶液加入反应釜中搅拌均匀；然后加入0.01-0.02份混合氨基酸盐和0.01-0.04份EDTA-锌继续搅拌0.5h，然后加入0.1-0.5份粉状固体微生物复合菌群搅拌均匀；在温度为40-50℃的环境中，静置10-24h；
3)将上述混合物分离，浓缩干燥成为所述增效剂，所述增效剂固形物含量≥12％；
4)将磷酸二铵投入转鼓造粒机搅拌均匀，边搅拌边加入上述增效剂，搅拌速率为10-60r/min，搅拌1-2小时后，将上述混合物通过喷浆进行造粒，磷酸二铵增效肥料粒径为1-4.75mm。
优选地，所述步骤1)中将褐煤或风化煤或草炭碎至80-100目。
优选地，所述步骤2)中的复合菌群为木霉菌、黄孢原毛平革菌、香菇菌、哈茨木霉、绿色木霉、康宁木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、饲料芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、假丝酵母、酒精酵母、食用酵母、褐色球形固氮菌中的至少两种。
进一步优选地，所述步骤2)中的复合菌群为木霉菌、巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的混合，混合比例为重量比1:1-3:0.5-2。
优选地，所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠、核苷酸钠、赖氨酸钠、色氨酸钠、丙氨酸钠和谷氨酰胺钠中的至少两种。
进一步优选地，所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠、核苷酸钠、赖氨酸钠、色氨酸钠、丙氨酸钠和谷氨酰胺钠中的至少三种。
更优选地，所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠和谷氨酰胺钠的混合，混合比例为重量比1:0.5-0.6:0.2-0.5。
优选地，所述腐植酸分子量为1000-5000。进一步优选为1000-1500。
优选地，所述腐植酸含有羧基、羟基、酚羟基、羰基和醛基中的至少一种。
进一步优选地，所述腐植酸含有羧基、羟基、酚羟基、羰基和醛基的量为4-10mmol/g。
优选地，所述腐植酸中黄腐酸的含量为10-60％。
进一步优选地，所述腐植酸中黄腐酸的含量为30-58％。
更优选地，所述腐植酸中黄腐酸的含量为40-51％。
所述黄腐酸是腐植酸原料及产品中溶于碱，也溶于酸和水的有机成分，分子量小，溶液呈黄色或黄褐色。黄腐酸具有改良土壤，对植物生长发育有刺激作用，对化肥有协同增效作用，能提高植物的抗逆能力等优点。
优选地，所述制备方法中，步骤2)中搅拌速率为100-260r/min。
优选地，所述氢氧化钠的浓度以重量计为0.2-0.3％。
优选地，所述分离选择过滤或离心，所述浓缩干燥选择加热到110-120℃，保持2-4h，浓缩到固形物含量≥19％。过滤优选海宁市正兴特种过滤设备制造有限公司生产的CT桶式板框过滤器；离心分离优选张家港市乐余机电设备厂生产的PQSB平板式全翻盖离心机。
进一步优选地，上述浓缩到固形物含量为30-65％。
优选地，所述步骤4)中搅拌速率为15-40r/min；增效肥料粒径为2-4.75mm。
腐植酸是大分子聚合物，含有大量羧基、酚羟基、羰基等活性基团含量为4-10mmol/g，可降低肥料中氨挥发损失，具有一定的缓释性能，能激活生物活性，并可促进作物根系生长，增强光合作用，对土壤脲酶活性有很好的抑制效果；能减缓肥料在土壤中的分解和释放速度。本发明的磷酸二铵增效肥料可刺激作物根系分生组织，增加次生根，增加养分吸收能力；促使地上部营养体的旺盛生长，提高生物产量。同时具有改良土壤、增进肥效、调节作物生长、提高作物抗逆性和改善作物品质和产量等功能，还具有补充和活化土壤微量元素等作用。
具体实施方式
实施例1
1)将褐煤碎至100目；
2)将1kg褐煤和10kg水、100g复合菌群加入反应釜；其中，所述复合菌群为香菇菌、木霉菌和枯草芽孢杆菌的混合，混合比例为重量比1:1:0.5；搅拌均匀，搅拌速率为150r/min，加入0.2％的氢氧化钠溶液100g继续搅拌；然后加入10g混合氨基酸盐和20g蛋氨酸锌搅拌0.5h；所述混合氨基酸盐为核苷酸钠、酪氨酸钠和谷氨酰胺钠的混合，混合比例为重量比1:0.5:0.2；
3)将上述混合物过滤2次，过滤器采用海宁市正兴特种过滤设备制造有限公司生产的CT桶式板框过滤器，然后将上清液加热到110℃保持3h，浓缩到固形物含量为12％，制备成所述增效剂。
4)将1吨磷酸二铵投入转鼓造粒机进行搅拌均匀，边搅拌边加入上述增效剂15kg，搅拌速率为20r/min，搅拌1小时后，将上述混合物加入JY-380A型转鼓喷浆造粒机，喷出磷酸二铵增效肥料粒径为2mm。制备出肥料A。
实施例2
1)将褐煤碎至80目；
2)将1kg风化煤和20kg水、200g复合菌群加入反应釜；其中，所述复合菌群为木霉菌、巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的混合，混合比例为重量比1:1.5:0.5；搅拌均匀，搅拌速率为150r/min，加入0.3％的氢氧化钠水溶液200g继续搅拌；然后加入10g混合氨基酸盐和20g蛋氨酸锌搅拌0.5h；所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠和色氨酸钠的混合，混合比例为重量比1:0.5:0.2；
3)将上述混合物过滤2次，过滤器采用海宁市正兴特种过滤设备制造有限公司生产的CT桶式板框过滤器，然后将上清液加热到120℃保持3h，浓缩到固形物含量为30％。
4)将1吨磷酸二铵投入转鼓造粒机搅拌均匀，边搅拌边加入上述增效剂16kg，搅拌速率为30r/min，搅拌1小时后，将上述混合物加入JY-380A型转鼓喷浆造粒机，喷出磷酸二铵增效肥料粒径为4.75mm。制备出肥料B。
实施例3
1)将褐煤碎至100目；
2)将1kg风化煤和20kg水、200g复合菌群加入反应釜；其中，所述复合菌群为木霉菌、巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的混合，混合比例为重量比1:1.5:1；搅拌均匀，搅拌速率为200r/min，加入0.3％的氢氧化钠水溶液500g继续搅拌；然后加入10g混合氨基酸盐和20g蛋氨酸锌搅拌0.5h；所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠和谷氨酰胺钠的混合，混合比例为重量比1:0.6:0.3；
3)将上述混合物离心分离，所述离心分离采用张家港市乐余机电设备厂生产的PQSB平板式全翻盖离心机，然后将上清液加热到120℃保持4h，浓缩到固形物含量为60％。
4)将1吨磷酸二铵投入转鼓造粒机搅拌均匀，边搅拌边加入上述增效剂18kg，搅拌速率为15r/min，搅拌2小时后，将上述混合物加入JY-380A型转鼓喷浆造粒机，喷出磷酸二铵增效肥料粒径为3mm。制备出肥料C。
测试例1
在培养皿之中做磷固定率试验，试验用不添加增效剂的磷酸二铵做对比。试验方法是取样品10克，添加到100克浓度为10wt％的碳酸钙溶液之中，放在培养箱之中25℃培养24小时，采用标准方法检测不同样品的水溶磷含量，结果如下。
表1磷固定率检测
样品 磷固定数量(克) 降低磷固定率％
磷酸二铵 5.25
肥料A 3.18 39.4
肥料B 2.77 47.2
肥料C 2.58 50.8
上述结果显示，本发明的磷酸二铵增效肥料能显著降低磷固定率至少39％。
测试例2
在实验室内配制的性质相同的土壤中分别种植玉米，在常温条件下，进行育苗，每天浇浓度为0.1％的上述肥料水30ml，当玉米长至20cm左右，取出根系用水清洗，采用TTC法(参考文献：张雄，用“TTC”(红四氮唑)测定小麦根和花粉的活力及其应用，《植物生理学通讯》，1982年第3期。)测定育苗的根系活力，测试结果如下。
表2施肥对玉米根系活力(mg/g·h)的影响
试验结果表明，与不添加增效剂的磷酸二铵相比，本发明的增效肥料能显著提高苗期玉米的根系活力，分别比对照提高28.9％、46.6％和48.1％。
测试例3
在试验田播种玉米测试肥料对玉米产量的影响，试验用空白不施肥及磷酸二铵肥料做对比。施肥方式：将所有样品分别溶于水后分别在玉米的3叶期和9叶期浇灌，每次各一半，重复8次，留取土柱上层30cm为土肥混合层，供试肥料作基肥施入，各玉米土柱均播种5粒玉米种子，待出苗后，定植长势最佳的一棵，株距为40cm，行距为80cm，玉米产量如下表。
表3施肥对玉米产量的影响
施用下述肥料的玉米 产量(g/株) 穗粒数 百粒重(g)
磷酸二铵 46.98 228 18.66
肥料A 58.57 276 19.51
肥料B 59.67 295 19.56
肥料C 58.91 289 18.83
不施肥 24.89 127 18.01
如表1和3所示，与不添加增效剂的磷酸二铵肥料相比，磷酸二铵增效肥料能显著增加玉米的穗粒数和百粒重。由此可见，本发明中的磷酸二铵与增效剂配合后形成的磷酸二铵增效肥料具有明显的降低磷固定的效果，极大的提高磷的活性，促进作物根系生长、提高根系活力、可显著增加作物产量，提高肥料利用率、环境友好、补充土壤微量元素等特点。而且其制作工艺简单、原料来源广、易于操作、成本低等。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种磷酸二铵增效肥料，该增效肥料由磷酸二铵和磷酸二铵增效剂组成，其中，所述增效肥料含磷酸二铵的量为98％-99％，含磷酸二铵增效剂的量为1％-2％；所述磷酸二铵增效剂含有14-16％的腐植酸，0.01-0.02％的锌，0.02-0.03％的硼，pH为9-11，磷固定率降低至少20％。
2.一种磷酸二铵增效肥料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将褐煤或风化煤或草炭碎至60-100目；
2)将重量份为1份的褐煤或风化煤或草炭和10-30份水、0.1-0.5份氢氧化钠溶液加入反应釜中搅拌均匀；然后加入0.01-0.02份混合氨基酸盐和0.01-0.04份EDTA-锌继续搅拌0.5h，然后加入0.1-0.5份粉状固体微生物复合菌群搅拌均匀；在温度为40-50℃的环境中，静置10-24h；
3)将上述混合物分离，浓缩干燥成为所述增效剂，所述增效剂固形物含量≥12％；
4)将磷酸二铵投入转鼓造粒机搅拌均匀，边搅拌边加入上述增效剂，搅拌速率为10-60r/min，搅拌1-2小时后，将上述混合物通过喷浆进行造粒，磷酸二铵增效肥料粒径为1-4.75mm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中将褐煤或风化煤或草炭碎至80-100目。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的复合菌群为木霉菌、黄孢原毛平革菌、香菇菌、哈茨木霉、绿色木霉、康宁木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、饲料芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、假丝酵母、酒精酵母、食用酵母、褐色球形固氮菌中的至少两种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的复合菌群为木霉菌、巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的混合，混合比例为重量比1:1-3:0.5-2。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠、核苷酸钠、赖氨酸钠、色氨酸钠、丙氨酸钠和谷氨酰胺钠中的至少两种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠、核苷酸钠、赖氨酸钠、色氨酸钠、丙氨酸钠和谷氨酰胺钠中的至少三种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合氨基酸盐为甘氨酸钠、酪氨酸钠和谷氨酰胺钠的混合，混合比例为重量比1:0.5-0.6:0.2-0.5。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中搅拌速率为100-260r/min。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠的浓度以重量计为0.2-0.3％。
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