CN106892778B - 一种保水肥料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于肥料领域，具体涉及一种保水肥料，其原料包含无机肥、有机肥、糖蜜、硅藻土以及高分子吸水材料等。本发明还涉及改善土壤有益微生物菌群和/或增加作物产量的方法和用途。

Description

一种保水肥料
技术领域
本发明涉及肥料领域，具体涉及一种保水肥料。
背景技术
糖蜜是制糖工业的副产品，粘稠、黑褐色且呈半流动的物体。糖蜜中含有大量的有益物质，例如糖类、氨基酸以及蛋白质，另外糖蜜中还含有大量的矿物质，如钾、钠、镁、钙、磷等。糖蜜根据其形态可分为液体糖蜜和固体糖蜜，其中固体糖蜜包括纯固体糖蜜以及通过载体吸附而制备成的含有其他载体的固体糖蜜。糖蜜作为制糖工业的主要副产物之一，其目前的主要用途是通过加工作为动物饲料、作为酒精工业的发酵原料等，用途较为单一。
硅藻土是一种以硅藻遗骸为住的一种生物沉积岩，化学成分以SiO2为主，其分布广泛，在中国、丹麦、美国、日本、法国等国均有分布。我国硅藻土储量丰富，分布在云南、四川、山东等多个省份。硅藻土是一种较好的吸附载体，但是各地方的硅藻土性质差异较大。硅藻土的改性主要包括化学改性和物理改性，其中化学改性例如通过季铵盐、壳聚糖等进行改性。
中国专利申请CN200510111876.4、CN200510111877.9、CN200510111875.X以及CN200510111874.5均公开了一种硝化菌培养促进剂，主要用于石油化工污水治理领域，其以糖蜜作为能源物质，以硅藻土作为吸附、沉淀氨氮的吸附剂，以及作为硝化细菌生长的载体；所述培养促进剂是将糖蜜直接暴露于细菌中，无法达到持续提供能量的效果。
土壤是最复杂、最丰富的微生物库，土壤中尤其是在植物根际存在着大量具有生防潜力的有机微生物，不仅可以对病原菌进行有效的拮抗抑制，而且还有促进植物生长和增产的作用。但是，目前使用的微生物促进剂，基本均为速效性的，能够暂时改善土壤微生物环境，但无法维持作物整个生长季植物根系对有益微生物的持续需求。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷，且从拓宽制糖工业的废糖蜜的目的出发，发现经将糖蜜改性后的硅藻土负载后，能够实现能源物质的缓慢释放，不仅扩展了糖蜜的应用领域，也为作物根际微生物繁殖提供了持续的能量，确保了作物的增产增收。
为了解决上述问题，本发明采用以下的技术方案。
本发明一方面涉及一种保水肥料，其包含如下重量份的原料：
无机肥，100-300份
有机肥，80-160份
糖蜜，10-30份
硅藻土，50-150份
高分子吸水材料，5-20份。
优选的，各原料的重量份如下：
无机肥，120-240份
有机肥，100-120份
糖蜜，16-24份
硅藻土，80-120份
高分子吸水材料，10-15份。
更优选的，各原料的重量份如下：
无机肥，160-200份
有机肥，110-120份
糖蜜，18-22份
硅藻土，90-110份
高分子吸水材料，11-13份。
在本发明优选的实施方式中，所述原料还包含黄腐酸或生化黄腐酸钾中的一种或两种，优选包含生化黄腐酸钾；对应于本申请上述各种配方，其重量份为4-16份，优选6-12份，更优选8-10份。
在本发明所述的保水肥料中，其中，所述糖蜜为固体糖蜜，如固体甘蔗糖蜜或固体甜菜糖蜜，优选固体甘蔗糖蜜；更为有利的是，所述的固体糖蜜为纯固体糖蜜，例如纯固体甘蔗糖蜜，纯固体甜菜糖蜜，优选纯固体甘蔗糖蜜。本发明所用的纯固体糖蜜的含水量小于1.5wt.％，总糖分大于80wt.％，固形物含量大于98.5wt.％。
固体糖蜜中不仅含有糖分，而且还包含蛋白质、氨基酸以及多种矿物离子，如钾、镁、钙、磷等。其中，糖蜜中的糖分是各种微生物可利用的能源物质，且具有较好的粘结、渗透作用，可以很好的吸附于硅藻土的孔隙中，而当遇到土壤中的水分后，还能够可逆的、逐步的的解吸附，通过缓慢释放提供营养。另外，糖蜜中的蛋白质、氨基酸以及矿物离子，也是良好的作物营养物质和微生物生长所必需的能量物质。
在本发明所述的保水肥料中，其中，所述的硅藻土的比表面积为38-45m2/g，孔体积为0.60-0.75cm3/g，孔半径为
Figure BSA0000141741760000041
优选地，所述的硅藻土的比表面积为40-45m2/g，孔体积为0.65-0.70cm3/g，孔半径为
Figure BSA0000141741760000042
硅藻土上述参数范围，是负载糖蜜较为理想的范围，因为糖蜜溶液兼具一定的粘性和流动性，若表面积、孔体积以及孔半径过小，糖蜜将无法顺利充分进入孔隙中以完成负载；若孔体积以及孔半径过大，则糖蜜溶液将不会被顺利地保持在孔隙中，存在自动渗出的风险，这会降低硅藻土的负载效果。
在本发明所述的保水肥料中，其中，所述无机肥包括尿素、磷酸一铵、硫酸钾、氯酸钾中的一种或多种；优选的，所述无机肥为尿素、磷酸一铵和硫酸钾的混合物，三者的比例为1∶2∶1。
在本发明所述的保水肥料中，其中，所述有机肥包括糖厂滤泥、棉籽饼、泥炭中的一种或多种，优选糖厂滤泥。
在本发明所述的保水肥料中，其中，所述高分子吸水材料包括聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、淀粉接枝聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、淀粉接枝聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺中的一种或多种，优选聚丙烯酸钾或聚丙烯酸钠。所述高分子吸水材料的平均分子量范围为5000-30000，优选10000-20000。
本发明另一方面涉及一种持续增加土壤有益微生物数量的方法，其中，向土壤中施用本发明所述的保水肥料，其施用量无特别限制，例如可以是20-200kg/亩，优选30-80kg/亩。
本发明另一方面涉及本发明所述的保水肥料用于增加土壤有益微生物数量和/或增加作物产量的用途。其中，所述保水肥料的施用量无特别限制，例如可以是20-200kg/亩，优选30-80kg/亩；所述的土壤有益微生物涉及土壤有益真菌、有益细菌、有益放线菌等；所述的作物包括甘蔗、甜菜、小麦、大麦等，优选甘蔗。
本发明另一方面涉及一种制备本发明所述保水肥料的方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)配制糖蜜溶液：称取配方量的糖蜜，并加入以糖蜜重量计200wt.％至300wt.％的水稀释成溶液，得到糖蜜溶液，备用；优选地，加入以糖蜜重量计240wt.％至280wt.％的水；
(2)硅藻土热活化：称取配方量硅藻土，加热至200-300℃，优选240-260℃，保持6-10小时，优选7-9小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至30-80℃，优选40-60℃，备用；
(3)负载：将步骤(2)制备得到的热活化硅藻土加入步骤(1)制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌20-60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-10℃至-15℃下冷冻干燥12-18小时，优选14-16小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
(4)混合：称取配方量的无机肥、有机肥、高分子吸水材料以及任选的黄腐酸和/或生化黄腐酸钾，并加入步骤(3)制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料。
经所述方法制备得到的保水肥料，糖蜜能够良好的负载于硅藻土上，且能够保证后续施用后，可缓慢释放，为作物的整个生长季提供微生物能源物质。
本发明所用的固体糖蜜可以通过市售获得，或者可以自制获得，其制备方法是已知的。本发明所用的固定参数的硅藻土可以通过市售获得，或者定制获得，或者通过购买原材料加工获得，所述加工方法是本领域技术人员所熟知的，所述参数的测定方法也是现有技术已知的。本发明所述的其它原料均可以通过市售获得。
具体实施方式
为了理解本发明，下面以实施例的方式进一步说明，但本发明并不限制于此。
本发明下述实施例所用的固体糖蜜的含水量小于1.5wt.％，总糖分大于80wt.％，固形物含量大于98.5wt.％。
(一)保水肥料的制备
实施例1 保水肥料1
制备保水肥料1所用原料为：尿素50kg，磷酸一铵50kg，糖厂滤泥80kg，纯固体甘蔗糖蜜10kg，硅藻土50kg，聚丙烯酸钠(分子量20000)6kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为45m2/g，平均孔体积为0.71cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000061
制备方法为：
称取10kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入25kg水稀释成溶液；并称取50kg硅藻土，加热至220℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥13小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素50kg，磷酸一铵50kg，糖厂滤泥80kg，聚丙烯酸钠(分子量20000)6kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料1。
实施例2 保水肥料2
制备保水肥料2所用原料为：尿素100kg，硫酸钾60kg，棉籽饼110kg，纯固体甘蔗糖蜜18kg，硅藻土90kg，淀粉接枝聚丙烯酸钠(分子量20000)11kg，黄腐酸10kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为40m2/g，平均孔体积为0.66cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000071
制备方法为：
称取18kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入40kg水稀释成溶液；并称取90kg硅藻土，加热至240℃，保持6小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素100kg，硫酸钾60kg，棉籽饼110kg，淀粉接枝聚丙烯酸钠(分子量20000)11kg，黄腐酸10kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料2。
实施例3 保水肥料3
制备保水肥料3所用原料为：尿素60kg，磷酸一铵140kg，氯酸钾60kg，泥炭150kg，纯固体甘蔗糖蜜25kg，硅藻土150kg，聚丙烯酰胺(分子量20000)18kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为38m2/g，平均孔体积为0.61cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000081
制备方法为：
称取25kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入60kg水稀释成溶液；并称取150kg硅藻土，加热至280℃，保持9小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至60℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥12小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素60kg，磷酸一铵140kg，氯酸钾60kg，泥炭150kg，聚丙烯酰胺(分子量20000)18kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料3。
实施例4 保水肥料4
制备保水肥料4所用原料为：尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，纯固体甘蔗糖蜜20kg，硅藻土100kg，聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，生化黄腐酸钾9kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为42m2/g，平均孔体积为0.67cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000091
制备方法为：
称取20kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入50kg水稀释成溶液；并称取100kg硅藻土，加热至250℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，生化黄腐酸钾9kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料4。
实施例5 保水肥料5
制备保水肥料所用原料为：尿素60kg，磷酸一铵120kg，氯酸钾60kg，糖厂滤泥120kg，纯固体甘蔗糖蜜24kg，硅藻土120kg，淀粉接枝聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，黄腐酸10kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为39m2/g，平均孔体积为0.60cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000092
制备方法为：
称取24kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入60kg水稀释成溶液；并称取120kg硅藻土，加热至260℃，保持7小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素60kg，磷酸一铵120kg，氯酸钾60kg，糖厂滤泥120kg，淀粉接枝聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，黄腐酸10kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料5。
对比例1 对比肥料1
制备对比肥料1所用原料为：尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，纯固体甘蔗糖蜜20kg，硅藻土100kg，聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，生化黄腐酸钾9kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为42m2/g，平均孔体积为0.67cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000101
制备方法为：称取上述各含量的原料，经物理混匀，得到对比肥料1。
对比例2 对比肥料2
制备对比肥料2所用原料为：尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，纯固体甘蔗糖蜜20kg，硅藻土100kg，聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，生化黄腐酸钾9kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为27m2/g，平均孔体积为0.43cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741760000102
制备方法为：
称取20kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入50kg水稀释成溶液；并称取100kg硅藻土，加热至250℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，聚丙烯酸钾(分子量20000)12kg，生化黄腐酸钾9kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到对比肥料2。
(二)田间试验
选取砂壤土地块，随机平均分成8个区域，分别按照下表1进行施肥，然后翻耕土地，种植甘蔗(桂糖31号)，并进行常规施肥、浇水管理。
表1各处理施肥情况
Figure BSA0000141741760000111
分别于播种初期、分蘖期、伸长盛期，采用平板计数法(参见《土壤微生物分析方法手册》，许光辉等主编)测定各处理根际土壤中的微生物数量，其中对于各处理分别采用五点取样法，取平均值，结果见下表2。
表2不同生长期土壤微生物含量(×103个/克干土)
Figure BSA0000141741760000112
Figure BSA0000141741760000121
不难看出，施用本发明保水肥料后，在甘蔗的营养生长阶段，基本能够保持较高的土壤有益微生物含量；而对于对照肥料以及空白对照，随着甘蔗的生长，土壤有益微生物含量无明显变化或明显下降。
另外，收获后，测定各处理的产量并折合成亩产，结果见下表3。
表3各处理产量比较
序号 产量(kg/亩)
处理1 6870
处理2 6960
处理3 6845
处理4 7024
处理5 6912
对照1 6210
对照2 5936
空白对照 6152
不难看出，施用本发明保水肥料后，相对于对照肥料以及空白对照而言，均大幅度增加甘蔗产量。
本发明已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种保水肥料，其特征在于，
制备所述保水肥料所用原料为：尿素50kg，磷酸一铵50kg，糖厂滤泥80kg，纯固体甘蔗糖蜜10kg，硅藻土50kg，分子量为20000的聚丙烯酸钠6kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为45m2/g，平均孔体积为0.71cm3/g，平均孔半径为
Figure FDA0002984185800000011
制备方法为：
称取10kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入25kg水稀释成溶液；并称取50kg硅藻土，加热至220℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥13小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素50kg，磷酸一铵50kg，糖厂滤泥80kg，分子量为20000的聚丙烯酸钠6kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料。
2.一种保水肥料，其特征在于，
制备所述保水肥料所用原料为：尿素100kg，硫酸钾60kg，棉籽饼110kg，纯固体甘蔗糖蜜18kg，硅藻土90kg，分子量为20000的淀粉接枝聚丙烯酸钠11kg，黄腐酸10kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为40m2/g，平均孔体积为0.66cm3/g，平均孔半径为
Figure FDA0002984185800000012
制备方法为：
称取18kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入40kg水稀释成溶液；并称取90kg硅藻土，加热至240℃，保持6小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素100kg，硫酸钾60kg，棉籽饼110kg，分子量为20000的淀粉接枝聚丙烯酸钠11kg，黄腐酸10kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料。
3.一种保水肥料，其特征在于，
制备所述保水肥料所用原料为：尿素60kg，磷酸一铵140kg，氯酸钾60kg，泥炭150kg，纯固体甘蔗糖蜜25kg，硅藻土150kg，分子量为20000的聚丙烯酰胺18kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为38m2/g，平均孔体积为0.61cm3/g，平均孔半径为
Figure FDA0002984185800000021
制备方法为：
称取25kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入60kg水稀释成溶液；并称取150kg硅藻土，加热至280℃，保持9小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至60℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥12小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素60kg，磷酸一铵140kg，氯酸钾60kg，泥炭150kg，分子量为20000的聚丙烯酰胺18kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料。
4.一种保水肥料，其特征在于，
制备所述保水肥料所用原料为：尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，纯固体甘蔗糖蜜20kg，硅藻土100kg，分子量为20000的聚丙烯酸钾12kg，生化黄腐酸钾9kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为42m2/g，平均孔体积为0.67cm3/g，平均孔半径为
Figure FDA0002984185800000031
制备方法为：
称取20kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入50kg水稀释成溶液；并称取100kg硅藻土，加热至250℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素45kg，磷酸一铵90kg，硫酸钾45kg，糖厂滤泥120kg，分子量为20000的聚丙烯酸钾12kg，生化黄腐酸钾9kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料。
5.一种保水肥料，其特征在于，
制备所述保水肥料所用原料为：尿素60kg，磷酸一铵120kg，氯酸钾60kg，糖厂滤泥120kg，纯固体甘蔗糖蜜24kg，硅藻土120kg，分子量为20000的淀粉接枝聚丙烯酸钾12kg，黄腐酸10kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为39m2/g，平均孔体积为0.60cm3/g，平均孔半径为
Figure FDA0002984185800000041
制备方法为：
称取24kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入60kg水稀释成溶液；并称取120kg硅藻土，加热至260℃，保持7小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取尿素60kg，磷酸一铵120kg，氯酸钾60kg，糖厂滤泥120kg，分子量为20000的淀粉接枝聚丙烯酸钾12kg，黄腐酸10kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到保水肥料。
6.权利要求1-5任一项所述的保水肥料用于增加土壤有益微生物数量和/或增加作物产量的用途。
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