CN110483214B - 一种有机无机复混肥及其生产方法 - Google Patents

一种有机无机复混肥及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效有机无机复混肥及其生产方法。该复混肥由内向外依次为肥核1、夹层2和表层3;所述肥核由肥料颗粒组成;所述夹层由夹层肥料和有机肥组成;所述表层由表层肥料组成;且所述夹层和表层中均含有硫酸盐;所述肥核、夹层和表层中均含有磷肥。本发明围绕提高磷肥利用率展开系统性设计,最终可显著提高磷肥利用率至40%‑60%,甚至更高;氮肥利用率高于普通氮肥,利用率可达50%‑65%,具有重要的应用价值。

Description

一种有机无机复混肥及其生产方法
技术领域
本发明属于肥料领域,涉及一种有机无机复混肥及其生产方法。
背景技术
在我国有机养分资源化技术体系不成熟、施用成本高,导致有机养分资源利用率不高。我国一直推广有机无机相结合的施肥策略,受技术条件与肥料产品结构的影响,一直未能达到预期目标。
含有一定带有机肥料的复混肥料称作有机无机复混(合)肥(GB 18877-2002)。有机无机复混(合)肥具有有机肥的肥效长、活化土壤中养分、培肥地力的特点,又具有无机肥料养分高、肥效快的特点;兼容化肥与有机肥的优势,有利于提高肥料利用率;制成颗粒产品后,养分均衡、耐储易,市场流通性高,解决了有机肥施肥作业比较困难的问题,极大的促进了有机肥的销售半径。推广有机无机复混(合)肥,能够更快的实现有机肥替代部分化肥,实现有机无机相结合。
假设仅使用磷酸二铵(18-46-0)生产磷含量4%的有机无机复混(合)肥。有机无机物料比例可控制在10:1以上。我国每年使用纯养分将近6000万吨,肥料实物用量超过1亿吨,如果按照10:1的比例生产有机无机复混肥,可利用10亿吨以上蓄禽粪肥。通过研究新型有机无机复混(合)肥,有利于提高磷肥利用效率,能够促进畜禽粪肥的合理利用,与此同时,这对于应对即将枯竭的磷矿资源危机,对探索后磷矿磷资源时代实现磷素可持续利用具有深远意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效有机无机复混肥及其生产方法。
本发明要求保护的复混肥,其结构如图1所示,由内向外依次为肥核1、夹层2 和表层3;
所述肥核由肥料颗粒组成;
所述夹层由夹层肥料和有机肥组成;
所述表层由表层肥料组成;
且所述夹层和表层中均含有硫酸盐;
所述肥核、夹层和表层中均含有磷肥。
上述复混肥所述肥核中,肥料颗粒为磷肥颗粒;所述磷肥颗粒的粒径具体为1-4mm。
所述夹层肥料选自氮肥、钾肥、磷肥和硫磺中至少一种;其中,所述氮肥具体选 自硫酸铵、含氮磷肥铵、尿素和氯化铵中至少一种;所述钾肥具体为硫酸钾;
所述夹层肥料和有机肥的粒径均为0.10-0.25mm;所述夹层肥料和有机肥均匀混合形成夹层;
所述夹层的厚度为5-10mm;具体为5-7mm。
所述表层中含有钾肥颗粒和磷肥颗粒;
所述钾肥颗粒具体为硫酸钾颗粒;
所述钾肥颗粒和磷肥颗粒的粒径均为0.10-0.25mm;
所述表层的厚度为1-3mm;具体为1-2mm。
所述复混肥中,磷肥选自磷酸二铵、磷酸一铵和过磷酸钙中至少一种;
所述复混肥各层由粘接剂粘接;
所述粘接剂具体选自生化黄腐酸钾和硫酸镁中至少一种;
所述夹层所用粘接剂的用量为所述夹层肥料和有机肥总质量的5-20%;所述表层中所用粘接剂的用量为表层肥料总质量的5-10%。
所述肥核、夹层和表层中磷肥的质量比为(5-9):(0.5-3):1;具体为8:1:1;
所述复混肥的粒径为8-13mm;具体为9.5-12.5mm;
所述有机肥为畜禽粪便;具体为牛粪或鸡粪;
每粒所述复混肥具体为如下组成的肥料:
所述肥核由0.0600g磷酸二铵组成;
所述夹层由0.0075g磷酸二胺、0.1975g硫酸铵、0.2590g牛粪和0.0518g生化黄 腐酸钾组成;
所述表层由0.0937g硫酸钾、0.0075g磷酸二铵和0.0130g生化黄腐酸钾组成。
本发明提供的制备所述复混肥的方法,包括:
1)将构成所述夹层的有机肥和夹层肥料包裹在所述肥核表面,得到所述夹层;
2)再将构成所述表层的组分包裹在所述夹层表面,得到所述复混肥。
上述方法的步骤1)和步骤2)制备过程中,还加入水和粘结剂中至少一种;
所述粘接剂具体选自生化黄腐酸钾和硫酸镁中至少一种;
所述夹层所用粘接剂的用量为所述夹层肥料和有机肥总质量的5-20%;所述表层中所用粘接剂的用量为表层肥料总质量的5-10%。
另外,上述本发明提供的复混肥在作物施肥中的应用,也属于本发明的保护范围。
具体的,所述作物为玉米、大豆或小麦;所述复混肥的施用量为每公顷施用1000-1400kg;具体为1200kg;施肥方法为根系两侧条施;深度可根据不同作物进行调整, 如可为10-15cm。
本发明的有益效果为:
(1)普通颗粒磷肥施于土壤后,被土壤快速固定,磷肥利用率只有10%-25%。 本发明通过多层设计,降低磷肥与土壤接触面积,进而降低磷肥固定的机率;
(2)当颗粒磷肥施入土壤后,土壤中的钙离子快速移动至磷肥周边与释放出的磷肥发生固定反应,降低了磷肥的利用率。本发明中的表层与夹层中都添加硫酸盐,当 肥料施入土壤后从土壤溶液中扩散至肥料的钙离子被硫酸根拦截,可有效降低土壤中 的钙离子对磷肥的固定,因此本发明在石灰性土壤上磷肥利用率更高;
(3)普通磷肥施入土壤后主要分布在施肥点10cm以内正负2cm。本发明施入土 壤后含有机物料的夹层吸水膨胀,形成直径10mm以上的养分高效区域(如图2所示), 为磷肥创造出低固定率、高利用率的土壤环境。本发明的磷肥主要扩散至养分高效区, 扩散作物根系可直接伸入养分高效区直接吸收磷肥等养分,实现肥料养分高效利用;
(4)本发明围绕提高磷肥利用率展开系统性设计,最终可显著提高磷肥利用率至40%-60%,甚至更高;
(5)本发明的氮肥利用率高于普通氮肥,利用率可达50%-65%;
(6)本发明使用生化黄腐酸钾当作造粒粘结剂。当肥料施入土壤后生化黄腐酸钾首先溶解到土壤中,诱导根系蔓延至施肥点并进入肥料内部吸收养分。
(7)本发明提高有机物料的肥料化利用,为有机物料的合理利用提供新途径,降低有机物料的污染现状,保护生态环境;
(8)本发明有利于促进中国有机无机复混(合)肥的推广,促进肥料产品结构升级,助力于国家化肥减量增效计划的实现;
(9)本发明通过提升磷肥利用率,促进有机物料中磷资源的回收利用,可有效降低磷肥使用量、磷矿开采量,节省磷矿资源,延长磷矿开采年限,促进磷资源的可持 续利用。
附图说明
图1为本发明复混肥的结构图。
图2为本发明施入土壤后的效果图。
图中标号:1-肥核;2-夹层;3-表层;4-原肥核;5-溶解的磷肥;6-原夹层边缘; 7-养分高效区域;8-硫酸钙或磷酸钙;9-作物根系。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获 得。下述实施例中,肥料利用率按照如下方法计算:
Figure BDA0002214498230000041
其中:施肥区农作物养分吸收量通过作物根、茎、叶、籽粒养分含量与重量计 算而得;其中根系取每株0-50cm土壤主要根系;氮肥吸收量中减去减去追肥吸收量 (追肥利用率按35%计算);土壤速效养分增加量为施肥区域0-30cm土层速效养分 增加量。
实施例1、
该有机无机复混(合)肥包括肥核、夹层、表层;
所述含磷肥料为市场采购的磷酸二铵(18-46)颗粒肥料,粉碎过0.25mm筛,备 用;分别过3mm、4mm筛,备用。
所述有机物料为市场采购的牛粪(可选择牛粪、鸡粪等畜禽粪便)。充分腐熟,烘(风)干、粉碎过0.25mm筛,备用;
所述氮肥为市场采购的颗粒硫酸铵(N:20%),粉碎过0.25mm筛,备用;
所述钾肥为市场采购的粉剂硫酸钾(K:52%),过0.25mm筛,备用;
所述粘结剂为市场采购生化黄腐酸钾(3-0.5-10)。
设计产品配方8-5-8,每个肥料颗粒总重约0.6900g,其中磷酸二铵用量0.0600g,硫酸铵用量约0.1975g,硫酸钾用量约0.0937g,牛粪用量约0.2590g,生化黄腐酸钾0.0648g。牛粪养分含量低,养分含量不计算在内。
具体生产步骤如下:
(1)使用挤压造粒设备制造所需粒径的磷酸二铵颗粒,根据配方需求选择1mm-4mm颗粒度好、养分含量误差10%以内的磷肥颗粒作为磷肥核,备用;本实例选择粒 径3.5mm左右,重量0.0600g左右,上限0.0660g,下限0.0540g,保证养分含量误差 10%以内。8:1:1
(2)将步骤1生产的磷肥核颗粒置于圆盘造粒机,然后添加有机物料与氮肥、粘 结剂的均匀混合物进行造粒;根据产品配方需求选择有机物料源,根据产品配方需求 确定有机物料与硫酸铵的添加量;步骤2中本实例选择牛粪用量0.2590g,硫酸铵0.1975g,0.0075g磷酸二铵,生化黄腐酸钾0.0518g;所得有机物料与氮肥夹层厚度 5mm-7mm,即颗粒总粒径8.5mm-10.5mm;烘干,筛选,备用;本实例选择重量为约 0.5158g(误差5%:0.4900g至0.5416g)的颗粒,以保证养分含量在误差范围内。
(3)将步骤2生产好的中间产物置于圆盘造粒机,然后添加钾肥进行造粒,根据 产品配方需求确定硫酸钾的添加量,钾肥包裹层控制在1-2mm;步骤3中本实例每粒 肥料硫酸钾添加量约0.0937g,0.0075g磷酸二铵,生化黄腐酸钾0.0130g,总重0.1142 (误差5%:0.1085g至0.1199g)。
所述肥料为固体颗粒肥料,成品粒径在9.5-12.5mm;总重0.6900(0.6585g-0.7215)。
在造粒的过程中使用小喷壶,逐量加入物料,随着圆盘的转动逐量喷水。物料的加入量与喷水量比例控制在2:1至3:1为宜。喷水量受物料吸收能力与喷头雾化程度 影响。
2、肥效实验:
实验地选择在曲周实验站,实验地基础肥力如下:pH7.3,有机质10.3mg·kg-1,全氮0.78mg·kg-1,有效磷14.0mg·kg-1,速效钾124.7mg·kg-1
实验设计如下:
小区设计:每个小区宽3米,长12米,36平米。40cm+80cm宽窄行种植,株距 22cm。种植5行,每行55株。玉米品种郑单958,播种后灌溉1次,用水量900t·ha-1。成熟后,取中间3行,每行随机连续取10株,测定根、茎、叶、籽粒磷素、氮素 含量。取0-30cm土层测定磷素、氮素含量。
施肥方案:
处理1:空白(CK)不施肥;
处理2:磷酸二铵(18-46)130kg·hm-2,尿素(46%)208kg·ha-1,硫酸钾(52%)185kg·ha-1
处理3:实施例1所得8-5-8有机无机复混肥600kg·ha-1,尿素(46%)104kg·ha-1,硫酸钾(52%)92.3kg·ha-1;与处理2相比等量氮肥、钾肥,磷肥减半。
处理4:实施例1所得8-5-8有机无机复混肥1200kg·ha-1
处理5:实施例1所得8-5-8有机无机复混肥600kg·ha-1
每个处理重复3次。
施肥方法:根系两侧条施,深度10-15cm。
11叶期追施尿素225kg·ha-1,撒施。
实验结果:
经计算实验处理2磷肥利用率为24.2%,氮肥利用率为36.8%;
处理3磷肥利用率为40.9%,氮肥利用率为44.5%;
处理4磷肥利用率为57.6%,氮肥利用率为52.8%;
处理5磷肥利用率高达64.2%,氮肥利用率57.7%。
由于处理5养分用量最低,生物量最低,但是养分利用率最高。
总结:通过实验可得本方法生产的有机无机复(合)混肥可显著提高磷肥利用率,同时提高氮肥利用率。在磷素有限供应的条件下,可最大程度提高本方法生产的有机 无机复(合)混肥的磷肥利用率。

Claims (10)

1.一种复混肥,由内向外依次为肥核、夹层和表层;
所述肥核由肥料颗粒组成;
所述夹层由夹层肥料和有机肥组成;
所述表层由表层肥料组成;
且所述夹层和表层中均含有硫酸盐;
所述肥核、夹层和表层中均含有磷肥;
所述肥核中,肥料颗粒为磷肥颗粒;所述磷肥颗粒的粒径为1-4mm;
所述夹层肥料选自氮肥、钾肥、磷肥和硫磺中至少一种;所述夹层肥料和有机肥的粒径均为0.10-0.25mm;所述夹层的厚度为5-10mm;
所述表层中含有钾肥颗粒和磷肥颗粒;所述钾肥颗粒为硫酸钾颗粒;所述钾肥颗粒和磷肥颗粒的粒径均为0.10-0.25mm;所述表层的厚度为1-3mm;
所述复混肥各层由粘接剂粘接;
所述粘接剂为生化黄腐酸钾;
所述夹层所用粘接剂的用量为所述夹层肥料和有机肥总质量的5-20%;所述表层中所用粘接剂的用量为表层肥料总质量的5-10%;
所述肥核、夹层和表层中磷肥的质量比为(5-9):(0.5-3):1;
所述复混肥的粒径为8-13mm;
所述有机肥为畜禽粪便;
所述复混肥由包括如下步骤的方法制备得到:
1)将构成所述夹层的有机肥和夹层肥料包裹在所述肥核表面,得到所述夹层;
2)再将构成所述表层的组分包裹在所述夹层表面,得到所述复混肥;
所述步骤1)和步骤2)制备过程中,还加入水和粘结剂。
2.根据权利要求1所述的复混肥,其特征在于:所述氮肥选自硫酸铵、尿素和氯化铵中至少一种;所述钾肥为硫酸钾;
所述夹层的厚度为5-7mm。
3.根据权利要求1或2所述的复混肥,其特征在于:所述表层的厚度为1-2mm。
4.根据权利要求1或2所述的复混肥,其特征在于:所述复混肥中,磷肥选自磷酸二铵、磷酸一铵和过磷酸钙中至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的复混肥,其特征在于:所述肥核、夹层和表层中磷肥的质量比为8:1:1;
所述复混肥的粒径为9.5-12.5mm;
所畜禽粪便为牛粪或鸡粪。
6.根据权利要求1所述的复混肥,其特征在于:每粒所述复混肥为如下组成的肥料:
所述肥核由0.0600g磷酸二铵组成;
所述夹层由0.0075g磷酸二铵、0.1975g硫酸铵、0.2590g牛粪和0.0518g生化黄腐酸钾组成;
所述表层由0.0937g硫酸钾、0.0075g磷酸二铵和0.0130g生化黄腐酸钾组成。
7.一种制备权利要求1-6中任一所述复混肥的方法,包括:
1)将构成所述夹层的有机肥和夹层肥料包裹在所述肥核表面,得到所述夹层;
2)再将构成所述表层的组分包裹在所述夹层表面,得到所述复混肥;
所述步骤1)和步骤2)制备过程中,还加入水和粘结剂;
所述粘接剂为生化黄腐酸钾;
所述夹层所用粘接剂的用量为所述夹层肥料和有机肥总质量的5-20%;所述表层中所用粘接剂的用量为表层肥料总质量的5-10%。
8.权利要求1-6中任一所述复混肥在作物施肥中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述作物为玉米、大豆或小麦;
所述复混肥的施用量为每公顷施用1000-1400kg。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:所述复混肥的施用量为每公顷施用1200kg。
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