CN109354554A - 一种活性有机水溶肥及其制备方法 - Google Patents

一种活性有机水溶肥及其制备方法 Download PDF

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刘备
谭石勇
邱尧
郭帅
杨梅玉
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Abstract

本发明公开了一种活性有机水溶肥及其制备方法，包括以下步骤：1)活性物质L1提取；2)木质素磺酸盐溶液L2制备；3)活性有机水溶肥制备：将L1与L2按比例混合，调节混合液pH至中性后加热至40‑60℃，然后往液体中加入氮肥、钾肥、磷肥、微量元素、山梨糖醇、增溶剂和抑泡剂，搅拌，反应40‑60min后，加入稳定剂，然后将其引入高剪切搅拌的反应釜中粉碎混合，直到混合体呈均匀粘稠时停止搅拌，经搅拌粉碎的物料通过砂磨超微粉碎得活性有机水溶肥。本发明产品含有多种高活性、高浓度氨基酸等活性物质，含有丰富大量元素，螯合中、微量元素，养分均衡，适用于各种经济作物，可大幅度提高作物品质、产量，且产品久置不会产生沉淀或结晶，应用前景广阔。

Description

一种活性有机水溶肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及农用肥料技术领域，具体涉及一种活性有机水溶肥及其制备方法。
背景技术
水溶肥料是针对各类作物的一种普遍适用的追肥肥料，是一种可以溶于水的多元复合肥料，能迅速溶解于水中，更容易被作物吸收，且见效快，吸收利用率高，关键是可以应用于喷灌设施，有利于水肥一体化，达到省水省肥省工的效果。
有机水溶肥在养分充足的基础上，更加偏向于提高作物产量的同时改善作物品质，提高土壤肥力，发展前景广阔，但是目前市场上有机水溶肥产品大多集中在对有机原料的酸碱水解中，经过这些工艺处理后，原料中的活性物质被破坏，无法为作物提供活性有机物质，有效提高作物品质，有些肥料甚至会产生副作用，例如含氯离子含量较高的酸水解氨基酸运用在作物上，容易引起对氯敏感的作物产生不良反应等。部分采用酶解技术提取原料原料中活性物质，但是成本较高且反应条件较难控制，且对残渣没有进行处理，会产生废弃物，不利于环保。因此，如何制备一种生物活性高、养分均衡、工艺简单、环保的有机水溶肥成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种活性有机水溶肥，该活性有机水溶肥中具有丰富的活性有机质如氨基酸、多肽、多糖等，同时加入了大量元素，螯合了中微量元素，并将高浓度、高活性的有机水溶肥运用高剪切和超微粉碎技术进行悬浮稳定，可以有效抑制沉降或分层，实现产品的可生产与实用性，施用后可以高效提高作物产量与品质，改善土壤环境，并且不会对作物或土壤产生危害。
本发明提供了为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种活性有机水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)活性物质提取：将有机农作物原料粉碎后按重量份计加入5-8％麦麸，5-8％玉米粉，5％-10％液体发酵菌液进行微生物发酵，发酵后产物依次经冻干、粉碎和冰浴破壁处理后得活性物质L1；
(2)木质素磺酸盐溶液制备：向亚硫酸盐纸浆废液中加入质量分数为10％的石灰乳至过量，在(95±2)℃下加热20-60min，静置沉降，过滤，向沉降物中加入硫酸，过滤，调节滤液pH至中性得木质素磺酸盐溶液L2；
(3)活性有机水溶肥制备：将L1与L2按重量份5.5-10：1的比例混合得混合液，调节混合液pH至中性后加热至40-60℃，向90-150份混合液中加入7.5-15份氮肥、4.5-12份钾肥、1.5-6份磷肥、1.5-3份微量元素、0.45-1份山梨糖醇、0.75-2.7份增溶剂和0.15-0.38份抑泡剂，搅拌，反应40-60min后，加入0.75-2.7份稳定剂，然后将混合液引入高剪切搅拌的反应釜中，粉碎混合，直到混合体呈均匀粘稠时停止搅拌，经搅拌粉碎的物料通过砂磨机中，通冷却水进行砂磨超微粉碎，得活性有机水溶肥。
进一步地，所述有机农作物原料为豆粕、菜粕、芝麻粕、花生粕以任意比例混合得到；优选的，所述豆粕、菜粕、芝麻粕和花生粕以5-8：3-4：1-3：3-5的比例混合。
进一步地，所述液体发酵菌液是由绿色木霉、黑曲霉、纳豆芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌中的两种或两种以上菌种进行混合液体发酵后所得的发酵产物，总有效活菌数为30-200亿/毫升，其中,绿色木霉的保藏编号为ACCC30206、黑曲霉的保藏编号为ACCC30785、纳豆芽孢杆菌的保藏编号为ACCC19833和枯草芽孢杆菌的保藏编号为ACCC19374。
进一步地，所述亚硫酸盐纸浆废液为生产纸浆过程中以钙、镁盐为反应剂所产生的废液，pH为1-4，含木质素成分的质量分数为40-55％。
进一步地，所述氮肥为硝酸铵或尿素；和/或，所述磷肥为聚磷酸铵；和/或，所述钾肥为硫酸钾或氯化钾。
进一步地，所述微量元素为一水硫酸锌、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜、一水硫酸锰以重量比1:2-3:0.5-1.5:0.5-1.5混合后所得。
进一步地，所述增溶剂为聚维酮、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚山梨酯、羟甲基纤维素聚乙烯醇中的一种或多种。
进一步地，所述抑泡剂为聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷基乳液、二甲基硅油、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙二醇藻酸酯中的一种或多种。
进一步地，所述稳定剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、膨润土、树胶中的一种或多种。
基于同一个发明构思，本发明进一步提供了一种活性有机水溶肥，所述活性有机水溶肥上述制备方法制备得到。
本发明针对高活性、高浓度且高效提高作物产量及品质，环保无害的特点，提供一种活性有机水溶肥及其制备方法，其具有如下有益效果：
(1)本发明将具有促进作物生长提高作物品质的且含有多种蛋白、氨基酸的饼粕混合物进行初步液体发酵微生物分解，在短时间内可以积累大量的菌体和多糖、多肽等具有生理活性的代谢产物，进一步将有机物进行冻干处理，保护活性物质不发生氧化、减少挥发、热敏性物质不变性的同时，有利于物质进行粉碎；粉碎后的有机物进行冰浴超声波破壁，将细胞中未溶出的活性物质进行提取，最大化的提取活性物质。
(2)木质素磺酸钙与木质素磺酸镁既可以作为螯合中量元素对作物营养进行补充，同时也可以作为溶液的分散剂与乳化剂、表面活性剂，在防止溶液发生沉降或者结晶的同时，还可以运用于叶面肥增强肥料的展着性。
(3)氨基酸、小分子多肽可以螯合微量元素提高其利用率，大量元素中聚磷酸铵在中性条件下不易水解，因此调节pH后，不易与其他成分产生沉淀，更好的协调了各种营养元素之间的共存性。在液体中加入增溶剂可以有效提高一定体积溶剂中溶质的含量，提高溶液溶度，抑泡剂可以抑制由于活性成分较高带来的泡沫，可以预防泡沫影响产品的外观特性。由于活性有机水溶肥中活性物质较高，但是盐分相对较低，加入山梨糖醇可以作为防腐防霉剂，防止生产过程或者产品货架期发生变质情况。稳定剂可以用于将有机原料残渣形成的超微粉体均匀的分散在液体中，不会产生沉降或者沉淀，进一步提高产品外观特性。
(4)本发明产品主要的活性成分被最大限度的保留下来，与大、中、微量元素合理复配，配合其他助剂与工艺，形成高活性、高浓度且高效提高作物产量与品质的环保产品，有利于实现水溶肥料的高产、优质、高效、环保的目标。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明所述重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
实施例1
一种活性有机水溶肥料的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性物质提取：将有机农作物原料粉碎后按重量份计加入6％麦麸，6％玉米粉，7％的液体发酵菌液进行微生物发酵，水解产生氨基酸、多肽、多糖等活性物质，将充分发酵的产物进行冻干，粉碎，移入超声波仪器中，进行冰浴破壁，将完整的可提取的氨基酸与多肽等活性物质进行提取，得活性物质L1；
(2)木质素磺酸盐溶液制备：向亚硫酸盐纸浆废液中加入质量分数为10％的石灰乳至过量，在(95±2)℃下加热30min，静置沉降，过滤，向沉降物中加入硫酸，过滤，得滤液，加入氢氧化钾调节滤液pH至中性，得木质素磺酸盐溶液L2。
(3)活性有机水溶肥制备：在反应釜中，将L1与L2按重量份8:1混合后得混合液，调节混合液pH至中性，加热至50℃，向120份混合液中加入12份硝酸铵、8份硫酸钾、3.6份聚磷酸铵、2份微量元素、0.7份山梨糖醇、1份聚维酮、0.2份丙二醇藻酸酯，搅拌，反应60min后，加入1份六偏磷酸钠，将混合液引入高剪切搅拌的反应釜中，粉碎混合，直到混合体呈均匀粘稠时停止搅拌，经搅拌粉碎的物料通过砂磨机中，通冷却水进行进行砂磨超微粉碎，粒径＜3μm，得到活性有机水溶肥。
所述有机农作物原料为豆粕、菜粕、芝麻粕、花生粕以重量比7：3：2：2混合所得。
所述液体发酵菌液是由绿色木霉和纳豆芽孢杆菌混合液体发酵后产物，绿色木霉有效活菌数为20亿/毫升，纳豆芽孢杆菌有效活菌数为50亿/毫升，总有效活菌数为70亿/毫升。
所述亚硫酸盐纸浆废液的来源为生产纸浆过程中以钙为反应剂所产生的废液，pH为2.3，含木质素成分的质量分数为43％。
所述微量元素为一水硫酸锌、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜、一水硫酸锰以重量比1:3:1.4:1.1混合所得。
实施例2
一种活性有机水溶肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性物质提取：将有机农作物原料粉碎后按重量份计加入5％麦麸，5％玉米粉，6％的液体发酵菌液进行微生物发酵，水解产生氨基酸、多肽、多糖等活性物质，将充分发酵的产物进行冻干，粉碎，移入超声波仪器中，进行冰浴破壁，将完整的可提取的氨基酸与多肽等活性物质进行提取，得活性物质L1。
(2)木质素磺酸盐溶液制备：向亚硫酸盐纸浆废液中加入质量分数为10％的石灰乳至过量，在(95±2)℃下加热40min，静置沉降，过滤，向沉降物中加入硫酸，过滤，得滤液，加入氢氧化钾调节滤液至中性，得木质素磺酸盐溶液L2。
(3)活性有机水溶肥制备：在反应釜中，将L1与L2按重量份6：1的比例混合后得混合液，调节混合液pH至中性，加热至50℃，向100份混合液中加入12份硝酸铵、11.2份硫酸钾、6份聚磷酸铵、2份微量元素、1份山梨糖醇、2份羟甲基纤维素聚乙烯醇、0.3份改性聚二甲基硅氧烷基乳液，搅拌，反应50min后，加入2.5份六偏磷酸钠，将混合液引入高剪切搅拌的反应釜中，粉碎混合，直到混合体呈均匀粘稠时停止搅拌，经搅拌粉碎的物料通过砂磨机中，通冷却水进行进行砂磨超微粉碎，粒径＜3μm，得到活性有机水溶肥。
所述的有机农作物原料为豆粕、菜粕、芝麻粕、花生粕以重量比8：3：2：5混合所得。
所述液体发酵菌液是由纳豆芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌混合液体发酵后产物，纳豆芽孢杆菌有效活菌数为50亿/毫升，枯草芽孢杆菌有效活菌数为80亿/毫升，总有效活菌数为130亿/毫升。
所述亚硫酸盐纸浆废液的来源为生产纸浆过程中以钙盐为反应剂所产生的废液，pH为2.3，含木质素成分的质量分数为43％。
所述微量元素为一水硫酸锌、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜、一水硫酸锰以重量比1:3:1.4:1.1混合所得。
实施例3
一种活性有机水溶肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性物质提取：将有机农作物原料粉碎后按重量份计加入7％麦麸，7％玉米粉，10％的液体发酵菌液进行微生物发酵，水解产生氨基酸、多肽、多糖等活性物质，将充分发酵的产物进行冻干，粉碎，移入超声波仪器中，进行冰浴破壁，将完整的可提取的氨基酸与多肽等活性物质进行提取，得活性物质L1。
(2)木质素磺酸盐溶液制备：向亚硫酸盐纸浆废液中加入质量分数为10％的石灰乳至过量，在(95±2)℃下加热30min，静置沉降，过滤，向沉降物中加入硫酸，过滤，得滤液，加入氢氧化钾调节滤液至中性，得木质素磺酸盐溶液L2。
(3)活性有机水溶肥制备：在反应釜中，将L1与L2按重量比10:1混合后得混合液，调节混合液pH至中性，加热至50℃，向140份混合液中加入7份硝酸铵、4份硫酸钾、1.5份聚磷酸铵、1.5份微量元素、0.6份山梨糖醇、1份聚维酮、0.15份二甲基硅油，搅拌，反应60min后，加入1.25份六偏磷酸钠，将混合液引入高剪切搅拌的反应釜中，粉碎混合，直到混合体呈均匀粘稠时停止搅拌，经搅拌粉碎的物料通过砂磨机中，通冷却水进行进行砂磨超微粉碎，粒径＜3μm，得到活性有机水溶肥。
所述的有机农作物原料为豆粕、菜粕、芝麻粕、花生粕以重量比6：3：1：3混合所得。
所述液体发酵菌液是由黑曲霉和枯草芽孢杆菌混合液体发酵后产物，黑曲霉有效活菌数为20亿/毫升，枯草芽孢杆菌有效活菌数为80亿/毫升，总有效活菌数为100亿/毫升。
所述亚硫酸盐纸浆废液的来源为生产纸浆过程中以镁盐为反应剂所产生的废液，pH为3.1，含木质素成分的质量分数为50.2％。
所述微量元素为一水硫酸锌、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜、一水硫酸锰以重量比1:2.5:1.2:1.1混合所得。
试验例1
活性有机水溶肥在玉米种植上的应用效果
试验目的：验证活性有机水溶肥对玉米产量、品质的提升效果。
供试品种：“香糯一号”玉米
试验地点：位于湖南省浏阳市北盛镇试验基地
试验设计：
本试验共设置5个处理，每个小区面积30平方米，每个处理3次重复，小区间设有保护行，随机区组排列。试验处理如下：
试验组1(T1)：常规施肥+本实施例1生产的有机水溶肥1.5L/亩，稀释500倍，灌根，总共施用3次。
试验组2(T2)：常规施肥+本实施例2生产的有机水溶肥1.5L/亩，稀释500倍，灌根，总共施用3次。
试验组3(T3)：常规施肥+本实施例3生产的有机水溶肥1.5L/亩，稀释500倍，灌根，总共施用3次。
对照组1(CK1)：常规施肥+普通有机水溶肥1.5L/亩，稀释500倍，灌根，总共施用3次，河北某公司生产的普通有机水溶肥(有机质≥60％，总养分≥10％)。
对照组2(CK2)：常规施肥。
各处理按照当地玉米种植正常耕作管理。玉米收获后，测定玉米产量、蛋白质含量、可溶性糖含量、淀粉含量。
试验结果：
表1不同处理条件下玉米产量与品质
处理 产量(kg/667m<sup>2</sup>) 蛋白质含量(％) 可溶性糖(％) 淀粉(％)
T1 587.36 10.36 13.65 33.97
T2 562.41 9.91 12.94 32.66
T3 547.86 9.42 12.89 32.07
CK1 530.07 8.76 11.61 31.85
CK2 483.33 8.48 10.36 30.65
由表1所示结果可知，本发明提供的活性有机水溶肥料可以有效改善玉米的品质，提高玉米产量，而且相对于普通有机水溶肥效果显著提高，其中，相对于不施用水溶肥处理的CK2，施用试验肥料处理的产量提升幅度达13.4％-21.5％，蛋白质含量提高4.83％-8.84％，可溶性糖含量提升24.4％-31.7％，淀粉含量提升4.63％-10.83％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种活性有机水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)活性物质提取：将有机农作物原料粉碎后按重量份计加入5-8％麦麸，5-8％玉米粉，5％-10％液体发酵菌液进行微生物发酵，发酵后产物依次经冻干、粉碎和冰浴破壁处理后得活性物质L1；
(2)木质素磺酸盐溶液制备：向亚硫酸盐纸浆废液中加入质量分数为10％的石灰乳至过量，在(95±2)℃下加热20-60min，静置沉降，过滤，向沉降物中加入硫酸，过滤，调节滤液pH至中性得木质素磺酸盐溶液L2；
(3)活性有机水溶肥制备：将L1与L2按重量份5.5-10：1的比例混合得混合液，调节混合液pH至中性后加热至40-60℃，然后往90-150份混合液中加入7.5-15份氮肥、4.5-12份钾肥、1.5-6份磷肥、1.5-3份微量元素、0.45-1份山梨糖醇、0.75-2.7份增溶剂和0.15-0.38份抑泡剂，搅拌，反应40-60min后，加入0.75-2.7份稳定剂，然后将混合液引入高剪切搅拌的反应釜中，粉碎混合，直到混合体呈均匀粘稠时停止搅拌，经搅拌粉碎的物料通过砂磨机中，通冷却水进行砂磨超微粉碎，得活性有机水溶肥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机农作物原料为豆粕、菜粕、芝麻粕、花生粕以任意比例混合得到；优选的，所述豆粕、菜粕、芝麻粕和花生粕以5-8：3-4：1-3：3-5的比例混合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液体发酵菌液是由绿色木霉、黑曲霉、纳豆芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌中的两种或两种以上菌种进行混合液体发酵后所得的发酵产物，总有效活菌数为30-200亿/毫升。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述亚硫酸盐纸浆废液为生产纸浆过程中以钙、镁盐为反应剂所产生的废液，pH为1-4，含木质素成分的质量分数为40-55％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮肥为硝酸铵或尿素；和/或，所述磷肥为聚磷酸铵；和/或，所述钾肥为硫酸钾或氯化钾。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述微量元素为一水硫酸锌、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜、一水硫酸锰以重量比1:2-3:0.5-1.5:0.5-1.5混合后所得。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述增溶剂为聚维酮、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚山梨酯、羟甲基纤维素聚乙烯醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抑泡剂为聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷基乳液、二甲基硅油、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙二醇藻酸酯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述稳定剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、膨润土、树胶中的一种或多种。
10.一种活性有机水溶肥，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到。
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