CN108164368A - 复合微生物菌剂缓释肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其具体步骤为：将碳酸二丙酯中加入尿素、叔丁醇钾和2‑氯苯胺，熔融反应，搅拌冷却至室温，过滤得到缩多脲；向缩多脲中加入磷酸氢二钾，搅拌反应得缩多脲缓释肥；将复合微生物菌液与吸附剂充分混合搅拌得复合微生物菌剂；按重量份取复合微生物菌剂、缩多脲缓释肥、粘合剂、中微量元素复合肥，混合均匀，制备成如颗粒剂、粉剂等常规剂型，即得复合微生物菌剂缓释肥。有益效果为：本发明复合微生物菌剂缓释肥能缓慢释放养分，提高氮、磷、钾等营养元素的有效利用率，缓解环境问题，改良土壤，降解有毒害物质和预防作物病害等作用，缓释肥产率高。

Description

复合微生物菌剂缓释肥的制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其是涉及用于复合微生物菌剂缓释肥的制备方法。

背景技术

我国农田氮素养分流失量大，面源污染严重。作为主要的粮食和蔬菜生产区，浙江省现有耕地面积192.09万公顷，其中中低产田面积占60%左右，达114.67万公顷。为提高土壤生产力和粮食产量，浙江省农田普遍存在化肥施用过量的问题。全省化肥施用量平均水平高达443kg/hm²，远高于发达国家225kg/hm²的安全上限。全省每年氮素流失量高达11.5万吨，流失率为其中稻田氮素流失率更是高达23%。化肥的过量施用和农田氮構大量流失已成为浙江省水体富营养化和农村环境恶化的重要成因。

如今在农作物生产领域，随着施肥量的增加，肥料利用率低的问题日益突出，过量的化肥投入不仅造成了生产成本的增加，同时也伴随着农产品品质下降、环境污染严重等系列问题，因此寻求一种环境友好型的农业施肥技术与配方刻不容缓。未来肥料的发展方向要求在保证作物产量的同时提高养分利用率及减少环境污染。缓释肥是取代传统肥料的重要方向，不仅能够提高作物产量，而且有望解决目前高度集约化农业对环境的危害。缓释肥受到越来越多的关注，原因在于其可以在农作物的整个生长过程中释放适量的养分供农作物吸收，促进农作物的生长，施用缓释肥不仅可以增加肥料中养分的利用率，又能够减轻农业环境污染。缓释肥料良好的环境效应，将有可能成为世纪的主要肥料。缓释肥不但显著减少肥料资源的浪费，而且减少了肥料养分淋失造成的污染，从而能够实现削减农业面源污染，改善农村水环境的目标。而微生物菌剂是指目标微生物经过工业化生产扩繁后，利用多孔物质作为吸附剂（如草炭、蛭石）作为吸附剂，吸附菌体的发酵液加工制成的活菌制剂。这种微生物菌剂常用于拌肥制成微生物肥料，具有直接或间接改良土壤、维持根际微生物区系平衡、恢复地力、降解有毒害物质和预防作物病害等作用，是未来绿色农业的发展方向。因此，研究含有微生物菌剂的缓释肥为解决上述问题提供了一种新的思路，对农作物生长生理特性及产量的影响意义重大。

现有技术如授权公告号为CN 103254012 B的中国发明专利，公开了一种复合微生物马铃薯专用缓释肥，涉及农作物专用肥技术领域。其由复合微生物菌剂、无机肥料混合而成，所述复合微生物菌剂由巨大芽孢杆菌剂、胶胨样芽孢杆菌剂、固氮类芽孢杆菌剂混合而成。与现有技术相比，该缓释肥集有机肥、无机肥、微生物肥为一体，保证了马铃薯在不同阶段对不同养分的需求，及对土传病害有很好的防治效果的拮抗菌株，且生产原料来源广泛，成本低，工艺简单。但是该缓释肥的缓释效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能缓慢释放养分，提高氮、磷、钾等营养元素的有效利用率，缓解环境问题，改良土壤，降解有毒害物质和预防作物病害等作用，缓释肥产率高的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：

酵母菌、多粘类芽孢杆菌和根瘤菌均购自杭州雪域生物技术有限公司。

复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，包括缩多脲制备、缩多脲缓释肥制备、复合微生物菌剂制备、复合微生物菌剂缓释肥制备，其具体步骤为：

缩多脲制备：将碳酸二丙酯倒入反应釜中升温至50℃后，加入尿素、叔丁醇钾和2-氯苯胺，在通入CO₂压力为0.8-1.2MPa、温度为130-140℃下反应4-5h，搅拌冷却至室温，过滤得到缩多脲，上述尿素与碳酸二丙酯的摩尔配比为1-2:1，在该反应中CO₂和微量水分充当催化剂，促进了反应的进行，用尿素间接化学固定了二氧化碳，降低大气中温室气体CO₂的含量，是一种绿色合成工艺，缩多脲是用羰基将尿素分子连接起来的，由多个酰胺基连接而成的聚酰胺，其分子两端的伯氨基仍具有与尿素相似的性质，仍可与磷酸二氢钾通过熔融缩聚反应合成集氮、磷、钾三种营养元素于同一高分子链的化肥，同时副产物甲醇可利用已有技术，再与二氧化碳反应合成碳酸二甲酯，从而实现碳酸二甲酯和甲醇的循环利用；

缩多脲缓释肥制备：按重量比为1.1-1.2:1向缩多脲中加入磷酸氢二钾，在75-80℃下搅拌反应4-6h，冷却得缩多脲与磷酸二氢钾的二元嵌段共聚物，即缩多脲缓释肥，该缩多脲缓释肥集氮、磷、钾于一条高分子链，可溶于水，但是并不能马上全部降解为小分子营养物质，在正常湿度的土壤中会具有更长的缓释期，可以作为缓释化肥使用，不会有降解产物甲醛产生，不会对作物造成危害，且该缓释肥解决了包模型缓释肥前期释放量少，一旦包膜破损后养分会短时间快速释放的问题；

复合微生物菌剂制备：将复合微生物菌液与吸附剂充分混合搅拌，吸附成颗粒状，即得复合微生物菌剂；

复合微生物菌剂缓释肥制备：按重量份取复合微生物菌剂4-6份、缩多脲缓释肥50-70份、粘合剂1-5份、中微量元素复合肥5-10份，混合均匀，制备成如颗粒剂、粉剂等常规剂型，即得复合微生物菌剂缓释肥，该缓释肥缓慢释放养分，呈自加速趋势，与作物对养分需求模式相匹配，能够有效的提高氮、磷、钾等营养元素的有效利用率，一次施肥无需追肥，可减少施肥次数，减轻劳动强度，节约用工成本，增加作物产量，提高作物品质，而且可以缓解因传统肥料过度施用所带来的一些列环境问题如地下水污染、水体富营养化等，同时具有直接或间接改良土壤、维持根际微生物区系平衡、恢复地力、降解有毒害物质和预防作物病害等作用，是未来绿色农业的发展方向。

作为优选，缩多脲制备步骤中叔丁醇钾和2-氯苯胺的添加量分别为尿素的0.32-0.35%和0.04-0.08%，已合成的缩多脲自身的稳定性较差，在反应条件下会缓慢的发生热分解，而叔丁醇钾和2-氯苯胺的存在可降低碳酸二丙酯的氨解难度，缩短反应时间，同时可阻止缩多脲的热分解，避免尿素自身会不断蒸发到反应器壁而使实际参加反应的物料比偏离理论投料比的现象，提高缩多脲的产率。

作为优选，复合微生物菌剂制备步骤中复合微生物菌液中包含有数量比为1:0.4-0.7:0.3-0.5的酵母菌、多粘类芽孢杆菌和根瘤菌，该复合微生物菌液的有效活菌总数≥5×10⁹cfu/mL，该复合菌繁殖速度快，营养要求简单，能够快速改变土壤阴阳离子结构，平衡土壤酸碱度，增加土壤有益菌，活化土壤、打破板结，同时抑制土壤中的真菌、细菌、链刀菌等各种病菌，抗重茬、减轻作物生长期病害发生；而且该复合菌可通过生物固氮、解磷、解钾作用等促进植物对这些物质的吸收，还可产生抗生素、分泌植物激素、几丁质酶和水解酶，达到促进植物根部的生长及影响根部形态的效果，增强作物的抗病能力，对植物黄萎病、枯萎病、腐烂病、根腐病等多种植物病害均具有一定的控制作用，促进作物生长，提高作物品质，同时对人和动物没有致病性，且可降解土壤环境中的污染物如农药，改善作物生长的环境从而促进作物生长。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1）本发明缓释肥的制备方法简单可行，易于工业化生产，制得的缓释肥能缓慢释放养分，呈自加速趋势，与作物对养分需求模式相匹配，能够有效的提高氮、磷、钾等营养元素的有效利用率；2）该缓释肥一次施肥无需追肥，可减少施肥次数，减轻劳动强度，节约用工成本，增加作物产量，提高作物品质，而且可以缓解因传统肥料过度施用所带来的一些列环境问题；3）该缓释肥具有直接或间接改良土壤、维持根际微生物区系平衡、恢复地力、降解有毒害物质和预防作物病害等作用，是未来绿色农业的发展方向。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，包括缩多脲制备、缩多脲缓释肥制备、复合微生物菌剂制备、复合微生物菌剂缓释肥制备，其具体步骤为：

1）缩多脲制备：将碳酸二丙酯倒入反应釜中升温至50℃后，加入尿素、叔丁醇钾和2-氯苯胺，在通入CO₂压力为0.8MPa、温度为140℃下反应4h，搅拌冷却至室温，过滤得到缩多脲，上述尿素与碳酸二丙酯的摩尔配比为2:1，在该反应中CO₂和微量水分充当催化剂，促进了反应的进行，用尿素间接化学固定了二氧化碳，降低大气中温室气体CO₂的含量，是一种绿色合成工艺，缩多脲是用羰基将尿素分子连接起来的，由多个酰胺基连接而成的聚酰胺，其分子两端的伯氨基仍具有与尿素相似的性质，仍可与磷酸二氢钾通过熔融缩聚反应合成集氮、磷、钾三种营养元素于同一高分子链的化肥，同时副产物甲醇可利用已有技术，再与二氧化碳反应合成碳酸二甲酯，从而实现碳酸二甲酯和甲醇的循环利用；

2）缩多脲缓释肥制备：按重量比为1.2:1向缩多脲中加入磷酸氢二钾，在75℃下搅拌反应6h，冷却得缩多脲与磷酸二氢钾的二元嵌段共聚物，即缩多脲缓释肥，该缩多脲缓释肥集氮、磷、钾于一条高分子链，可溶于水，但是并不能马上全部降解为小分子营养物质，在正常湿度的土壤中会具有更长的缓释期，可以作为缓释化肥使用，不会有降解产物甲醛产生，不会对作物造成危害，且该缓释肥解决了包模型缓释肥前期释放量少，一旦包膜破损后养分会短时间快速释放的问题；

3）复合微生物菌剂制备：将复合微生物菌液与吸附剂充分混合搅拌，吸附成颗粒状，即得复合微生物菌剂；

4）复合微生物菌剂缓释肥制备：按重量份取复合微生物菌剂4份、缩多脲缓释肥70份、粘合剂1份、中微量元素复合肥10份，混合均匀，制备成如颗粒剂、粉剂等常规剂型，即得复合微生物菌剂缓释肥，该缓释肥缓慢释放养分，呈自加速趋势，与作物对养分需求模式相匹配，能够有效的提高氮、磷、钾等营养元素的有效利用率，一次施肥无需追肥，可减少施肥次数，减轻劳动强度，节约用工成本，增加作物产量，提高作物品质，而且可以缓解因传统肥料过度施用所带来的一些列环境问题如地下水污染、水体富营养化等，同时具有直接或间接改良土壤、维持根际微生物区系平衡、恢复地力、降解有毒害物质和预防作物病害等作用，是未来绿色农业的发展方向。

上述缩多脲制备步骤中叔丁醇钾和2-氯苯胺的添加量分别为尿素的0.32%和0.08%，已合成的缩多脲自身的稳定性较差，在反应条件下会缓慢的发生热分解，而叔丁醇钾和2-氯苯胺的存在可降低碳酸二丙酯的氨解难度，缩短反应时间，同时可阻止缩多脲的热分解，避免尿素自身会不断蒸发到反应器壁而使实际参加反应的物料比偏离理论投料比的现象，提高缩多脲的产率。

上述复合微生物菌剂制备步骤中复合微生物菌液中包含有数量比为1:0.4:0.5的酵母菌、多粘类芽孢杆菌和根瘤菌，该复合微生物菌液的有效活菌总数≥5×10⁹cfu/mL，该复合菌繁殖速度快，营养要求简单，能够快速改变土壤阴阳离子结构，平衡土壤酸碱度，增加土壤有益菌，活化土壤、打破板结，同时抑制土壤中的真菌、细菌、链刀菌等各种病菌，抗重茬、减轻作物生长期病害发生；而且该复合菌可通过生物固氮、解磷、解钾作用等促进植物对这些物质的吸收，还可产生抗生素、分泌植物激素、几丁质酶和水解酶，达到促进植物根部的生长及影响根部形态的效果，增强作物的抗病能力，对植物黄萎病、枯萎病、腐烂病、根腐病等多种植物病害均具有一定的控制作用，促进作物生长，提高作物品质，同时对人和动物没有致病性，且可降解土壤环境中的污染物如农药，改善作物生长的环境从而促进作物生长。

实施例2：

复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，包括缩多脲制备、缩多脲缓释肥制备、复合微生物菌剂制备、复合微生物菌剂缓释肥制备，其具体步骤为：

1）缩多脲制备：将碳酸二丙酯倒入反应釜中升温至50℃后，加入尿素、叔丁醇钾和2-氯苯胺，在通入CO₂压力为1.2MPa、温度为130℃下反应5h，搅拌冷却至室温，过滤得到缩多脲，上述尿素与碳酸二丙酯的摩尔配比为1:1，；

2）缩多脲缓释肥制备：按重量比为1.1:1向缩多脲中加入磷酸氢二钾，在80℃下搅拌反应4h，冷却得缩多脲与磷酸二氢钾的二元嵌段共聚物，即缩多脲缓释肥；

3）复合微生物菌剂制备：将复合微生物菌液与吸附剂充分混合搅拌，吸附成颗粒状，即得复合微生物菌剂；

4）复合微生物菌剂缓释肥制备：按重量份取复合微生物菌剂6份、缩多脲缓释肥50份、粘合剂5份、中微量元素复合肥5份，混合均匀，制备成如颗粒剂、粉剂等常规剂型，即得复合微生物菌剂缓释肥。

上述缩多脲制备步骤中叔丁醇钾和2-氯苯胺的添加量分别为尿素的0.35%和0.04%。

上述复合微生物菌剂制备步骤中复合微生物菌液中包含有数量比为1:0.7:0.3的酵母菌、多粘类芽孢杆菌和根瘤菌，该复合微生物菌液的有效活菌总数≥5×10⁹cfu/mL。

实施例3：

复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，包括缩多脲制备、缩多脲缓释肥制备、复合微生物菌剂制备、复合微生物菌剂缓释肥制备，其具体步骤为：

1）缩多脲制备：将碳酸二丙酯倒入反应釜中升温至50℃后，加入尿素、叔丁醇钾和2-氯苯胺，在通入CO₂压力为1.0MPa、温度为135℃下反应4.5h，搅拌冷却至室温，过滤得到缩多脲，上述尿素与碳酸二丙酯的摩尔配比为1.5:1；

2）缩多脲缓释肥制备：按重量比为1.15:1向缩多脲中加入磷酸氢二钾，在76℃下搅拌反应5h，冷却得缩多脲与磷酸二氢钾的二元嵌段共聚物，即缩多脲缓释肥；

3）复合微生物菌剂制备：将复合微生物菌液与吸附剂充分混合搅拌，吸附成颗粒状，即得复合微生物菌剂；

4）复合微生物菌剂缓释肥制备：按重量份取复合微生物菌剂5份、缩多脲缓释肥60份、粘合剂3份、中微量元素复合肥8份，混合均匀，制备成如颗粒剂、粉剂等常规剂型，即得复合微生物菌剂缓释肥。

上述缩多脲制备步骤中叔丁醇钾和2-氯苯胺的添加量分别为尿素的0.34%和0.05%。

上述复合微生物菌剂制备步骤中复合微生物菌液中包含有数量比为1:0.5:0.4的酵母菌、多粘类芽孢杆菌和根瘤菌，该复合微生物菌液的有效活菌总数≥5×10⁹cfu/mL。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，包括缩多脲制备、缩多脲缓释肥制备、复合微生物菌剂制备、复合微生物菌剂缓释肥制备，其特征在于：所述缩多脲制备步骤为：向碳酸二丙酯倒入反应釜中加入尿素、叔丁醇钾和2-氯苯胺，熔融反应结束后，搅拌冷却至室温，过滤得到缩多脲。

2.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述尿素与碳酸二丙酯的摩尔比为1-2:1。

3.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述熔融反应中CO₂压力为0.8-1.2MPa、温度为130-140℃、时间4-5h。

4.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述中叔丁醇钾和2-氯苯胺的添加量分别为尿素的0.32-0.35%和0.04-0.08%。

5.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述缩多脲缓释肥制备步骤为：按重量比为1.1-1.2:1向缩多脲中加入磷酸氢二钾，在75-80℃下搅拌反应4-6h，冷却得缩多脲与磷酸二氢钾的二元嵌段共聚物，即缩多脲缓释肥。

6.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂制备步骤为：将复合微生物菌液与吸附剂充分混合搅拌，吸附成颗粒状，即得复合微生物菌剂。

7.根据权利要求6所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌液中包含有数量比为1:0.4-0.7:0.3-0.5的酵母菌、多粘类芽孢杆菌和根瘤菌，该复合微生物菌液的有效活菌总数≥5×10⁹cfu/mL。

8.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂缓释肥的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂缓释肥制备步骤为：按重量份取复合微生物菌剂4-6份、缩多脲缓释肥50-70份、粘合剂1-5份、中微量元素复合肥5-10份，混合均匀，制备成如颗粒剂、粉剂等常规剂型，即得复合微生物菌剂缓释肥。