CN110627586A - 山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥及其制备方法，按照重量份数包括如下组分：聚合物包膜控释尿素30‑40份，生理酸性磷肥15‑20份，生理酸性钾肥15‑30份，氧化锰活化腐植酸增效尿素15‑18份；专用肥中氮、磷、钾化学养分质量比为N：P₂O₅：K₂O＝11:4:6，氧化锰活化腐植酸含量为5.5‑6.0％，控释氮占总氮的36.4％。本发明的鲁西石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用缓控释掺混肥具有针对性，适用于我国鲁西石灰性土壤区夏玉米种植，使用后能够显著增产。

Description

山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥及其制备 方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥及其制备方法。

背景技术

石灰性土壤是剖面中含有碳酸钙或碳酸氢钙等石灰性物质的土壤总称。其特征是有石灰反应，即滴加盐酸后,碳酸盐与酸作用产生二氧化碳气泡。这类土壤呈碱性反应，盐基饱和，钙、镁等矿质营养元素较丰富。

鲁西地区地处山东省西部，为黄河冲积平原，地势平坦，气候资源比较丰富，且可由黄河水灌溉弥补，所以种植业历史悠久，是以玉米生产为主的农业大区，但鲁西石灰性土壤区土碱性大、碳酸盐含量高，表施普通尿素易挥发损失，磷素易固定及磷肥当季利用率低下等问题依然是限制玉米高产的主要因素。氮肥是农业生产中最为重要的营养元素，石灰性土壤区的植物生长受阻可能是由于生长中氮肥的缺乏所致；研究发现，正确、合理施用氮肥能有效减轻石灰性土壤区对玉米产量形成、生长发育的影响，并显著改善石灰性土壤的物理和化学性质。

CN 103601568 B公开了一种碱性土壤的玉米专用肥，该专利采用植物秸秆、磷酸二胺、磷肥、硫酸锌、腐植酸、硼酸、花生壳和桑葚叶制备而成，针对碱性土壤，在无机肥基础上增加秸秆等酸性有机肥质，改善土壤酸碱度，降低成本，并添加锌、硼等微肥成分，能提高玉米产量，同时也减少秸秆焚烧带来的污染危害。但是，该专利未达到肥料缓释的效果，无法满足作物不同时期的养分需求。

CN 104829396 B公开了一种玉米专用腐植酸控释掺混肥，该专利采用硝基腐植酸、普通尿素、控释尿素、磷酸一铵以及氯化钾，具有增产效果。但是该专利针对的为豫中地区，不适宜鲁西石灰性土壤区与气候条件；其次，该发明添加的硝基腐植酸未经活化，游离腐植酸含量未提高。

CN 105819952 A公开了一种活化腐植酸生物菌肥，该专利最优选原料组分按照尿素：硫酸铵：腐植酸为6:1:3的比例进行制备，具有培肥地力，延长肥效的效果。但是该专利菌肥成本较高，且未明确作物干物质累积效果。

综上，目前虽然有诸多关于玉米专用肥的报道，但是不仅缺乏区域针对性，而且改良手段单一，将腐植酸通过水钠锰矿型氧化锰活化后，再用于山东石灰性土壤地区玉米专用肥还未见有报道。由于区域气候特性会影响肥料养分的释放，现有玉米专用肥的养分释放特性难以和山东鲁西地区石灰性土壤地区玉米养分吸收规律相匹配，因此，研发一种既能增产增效又可有效改良土壤，使用简单，符合鲁西石灰性土壤特性和气候特点的夏玉米专用肥具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥及其制备方法，可改善根际土壤pH，促进土壤有机碳的矿化过程，提高了土壤无机氮，有效磷和速效钾含量，对夏玉米具有显著的增产作用，可以实现减肥增效，有利于农业可持续高效发展。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，按照重量份数包括如下组分：聚合物包膜控释尿素30-40份，生理酸性磷肥15-20份，生理酸性钾肥25-30份，氧化锰活化腐植酸增效尿素15-18份。

优选的，专用肥中氧化锰活化腐植酸含量为5.5-6.0％。

优选的，专用肥中氮、磷、钾化学养分质量比为N：P₂O₅：K₂O＝11:4:6，控释氮占总氮的36.4％。

优选的，所述聚合物包膜控释尿素为控释期2个月或3个月的硫加树脂包膜控释尿素，氮素的质量百分比为44％，由金正大生态工程集团股份有限公司(山东临沭)提供。

优选的，所述生理酸性磷肥为磷酸一铵、过磷酸钙和重过磷酸钙中一种或两种的混合；

所述生理酸性钾肥为硫酸钾、氯化钾中一种或两种的混合。

优选的，所述氧化锰活化腐植酸增效尿素由以下步骤制备而成：

(1)以过60目筛后的风化煤为原料，加入水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾混合物作为催化剂，进行超声波处理，制备得到氧化锰活化腐植酸；

目前现有的风化煤的活化方式有很多，包括物理活化，化学氧化及微生物活化等。本发明对风化煤腐植酸采用了化学和物理相结合的方法进行活化处理，将水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾掺混投入风化煤中作为催化剂，水钠锰矿型氧化锰结构稳定，具有表面积大、活性位点多和锰的混合价态等特点，其空位结构是催化反应的活性位点，具有优良的催化活性，可大幅度提高了有效腐植酸含量。超声波不仅可以让水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾混合均匀，产生的高频机械振动波能够进一步破坏风化煤中的结合态腐植酸，生成游离态腐植酸，增强腐植酸活性。

(2)将尿素与硫酸铵混合加热至熔融；

(3)将步骤(2)熔融后的尿素和硫酸铵中加入氧化锰活化腐植酸，喷浆搅拌均匀；

(4)控制温度，超声波环境下搅拌超声处理；

(5)降温固化。

更优选的，步骤(1)中，水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾按照重量比为1:10的比例进行混合。

更优选的，步骤(1)中，超声波处理的条件为20KHz，时间是20-30min。

更优选的，步骤(2)中，尿素与硫酸铵质量比为(10～12):1，加热熔融温度为110-120℃。

更优选的，步骤(3)中，所述氧化锰活化腐植酸加入量为尿素加入重量的65-75％。

更优选的，步骤(4)中，温度控制在90-100℃，搅拌超声处理时间为20min。

本发明的第二方面，提供上述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥的制备方法，将氧化锰活化腐植酸增效尿素、聚合物包膜控释尿素、生理酸性磷肥、生理酸性钾肥按所述重量份数放入搅拌机中搅拌6～10min，混合均匀即得专用肥。

本发明的第三方面，提供上述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥在如下1)-3)至少一项中的应用：

1)山东石灰性土壤区中产夏玉米的种植；

2)提高山东石灰性土壤区种植的玉米产量；

3)改善山东石灰性土壤区的土壤物化性质。

本发明的第四方面，提供一种山东石灰性土壤区夏玉米的种植方法，包括以下步骤：

玉米播种时，上述的专用肥作为基肥与播种同时进行，施肥方式为种床侧位深施，玉米行距60cm，株距18cm-25cm，播种深度3cm-5cm，种子与肥料的行数比为1:1，种肥水平距离10cm-15cm，施肥深度10-15cm。

优选的，专用肥的施用量为40-60kg/亩。

本发明的有益效果：

(1)本发明的鲁西石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用缓控释掺混肥具有针对性，适用于我国鲁西石灰性土壤区夏玉米种植，使用后能够显著增产。

(2)通过使用所述用于鲁西石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用缓控释掺混肥，能够有效减少化肥的使用量，提高肥料利用率，并与作物养分吸收同步释放养分。

(3)本发明的鲁西石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用缓控释掺混肥使用生理酸性磷源、钾肥作为原料，肥料施到土壤中后离解成阳离子和阴离子，由于作物吸收其中的阳离子多于阴离子，使残留在土壤中的酸根离子较多，从而使土壤(或土壤溶液)的酸度提高，起到调节pH，改良碱性土的作用。

(4)控释掺混尿素将聚合物包膜控释尿素与和氧化锰活化腐植酸增效尿素按照适宜比例进行掺混，能够控制氮素在玉米生育期平稳释放，使植株缓慢积累氮素；一次性基施可显著降低施用成本。

(5)氧化锰活化腐植酸增效型尿素是一种新型有机无机复合肥料，腐植酸活化使其游离的腐植酸含量增加，施用可促进了土壤团粒结构的形成，有利于土壤保持氮素养分及作物对氮素的吸收，从而提高尿素氮的利用率。

(6)本发明的鲁西石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用缓控释掺混肥施用硫加树脂包膜控释尿素作为原料，外围均匀地包覆一层树脂膜，防止硫膜脱落，对养分起到物理保护作用，且硫素是作物需求的中量营养元素，能降低土壤pH值。

(7)供试硫加树脂包膜尿素养分缓慢释放，能显著提高肥料利用效率，一次性基施减少化肥用量和施肥次数，省工省力。然而控释尿素前期养分释放缓慢，施入土壤无法有效降低作物苗期土壤C/N，影响作物氮素吸收。普通尿素施入石灰性土壤后易在土壤脲酶的催化作用下迅速生成易挥发的氨气而使氮素损失，而氧化锰活化腐植酸当中的酚羟基、醌基等官能团对脲酶具有抑制作用，能抑制氮肥水解，减少氮素的挥发及淋溶损失；氧化锰活化腐植酸还有很大的内表面积，对普通尿素和缓控释肥释放的氮素养分具有较强的吸附能力；氧化锰活化腐植酸还可通过胶体作用与无机矿物质结合形成有机无机复合体，进一步形成团粒结构，增加土壤微团粒结构和土壤毛管孔隙度，降低土壤容重，提高土壤保肥及保水能力。两者混施不仅能有效将土壤C/N降低到微生物活性适宜的水平，满足玉米全生育期氮素需求，而且具有提高土壤缓冲性能，改良土壤结构的作用。

(8)尿素、硫酸铵和氧化锰活化腐植酸按照本发明的比例添加，氧化锰活化腐植酸的制备以过60目筛后的风化煤为原料，将水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾按照重量比为1:10混合作为催化剂，再与风化煤混合均匀，水钠锰矿结构稳定，具有表面积大、活性位点多和锰的混合价态等特点，其空位结构是催化反应的活性位点，具有优良的催化活性，可大幅度提高了有效腐植酸含量。氧化锰活化腐植酸当中的羟基、羧基功能团易与石灰性土壤中的大量钙离子发生凝聚反应形成土壤团粒结构，增加水稳性大颗粒团聚体数量，具有改良土体的作用。而氧化锰活化腐植酸当中的酚羟基等活性功能团，使腐植酸分子具有弱酸性，可以改善石灰性土壤理化性质，提高土壤缓冲性。

附图说明

图1：鲁西石灰性土壤区主推玉米品种干物质累积规律，横坐标是施肥后的天数(天)，纵坐标是干物质累积比例(％)，干物质累积高峰(33.44％)在拔节期(施肥后21～40天)。

图2：鲁西石灰性土壤区主推玉米品种氮素吸收增长规律，横坐标是施肥后的天数(天)，纵坐标是氮素吸收率(％)，氮素吸收率高峰(45.3％)在拔节期(施肥后21～40天)。

图3：控释期为2个月和3个月的聚合物包膜控释尿素(PSCU)氮素释放特性，横坐标是释放天数(天)，纵坐标是氮素释放率(％)。控释期为2个月的聚合物包膜控释尿素(PSCU)养分释放高峰(16.47％)出现在20天前后，次高峰(13.82％)出现在50天前后，与干物质累积的两个峰值时间相近，说明养分释放特性能够与夏玉米养分吸收特性相拟合。控释期为3个月的聚合物包膜控释尿素(PSCU)养分释放高峰(13.01％)出现在60天前后，次高峰(11.31％)出现在50天前后，与玉米生长中后期干物质累积和氮素吸收峰峰值时间相近，说明养分释放能满足夏玉米中后期养分吸收。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

术语说明：

石灰性土壤：石灰性土壤又称碱性土壤，是土壤剖面中含有碳酸钙或碳酸氢钙等石灰性物质的土壤的总称。

碱性土壤：碱性土壤指土壤酸碱度(pH值)大于7的土壤；亦即土壤溶液中的氢氧离子浓度大于氢离子浓度，实用上则指pH值在7.3以上的土壤。一般包括石灰质土、盐土和碱土三类。

正如背景技术部分介绍的，区域的气候特性会影响作物对于养分的吸收规律；控释肥养分释放与降雨量、温度等有关，在不同地区的养分释放情况也有所差异。因此，作物用肥一般具有区域针对性。目前还缺少用于山东石灰性土壤地区夏玉米种植的专用肥。

基于此，本发明目的是提供一种山东石灰性土壤区夏玉米专用肥。为了使本发明的肥料具有针对性，本发明首先对山东石灰性土壤区主推玉米品种干物质累积规律(图1)和主推玉米品种的氮素吸收增长规律(图2)进行了研究。在深入研究山东地区夏玉米干物质积累状况与氮素吸收增长情况后，本发明对肥料的成分添加形式、成分配比等进行了优化设计，使得本发明提供的夏玉米专用肥适合我国山东石灰性土壤地区的土壤养分状况，本专利通过使用生理酸性磷、钾肥增酸，采用聚合物包膜控释尿素控制氮素在玉米生育期平稳释放，使植株缓慢积累氮素，氧化锰活化腐植酸增效尿素使其游离的腐植酸含量增加，促进土壤团粒结构，促进作物对氮素的吸收。为了考察本发明夏玉米专用肥原料对山东石灰性土壤地区PH的影响，产品1是将本发明的夏玉米专用肥中的聚合物包膜控释尿素省略，其余原料相同，制备得到的肥料，产品2是将本发明的夏玉米专用肥中的氧化锰活化腐植酸增效尿素省略，其余原料相同，制备得到的肥料，产品3是本发明的夏玉米专用肥。结果表明，产品3与产品1相比，其PH值降低的幅度提高了11.2％，与产品2相比，其PH值降低的幅度提高了18.4％，因此产品3能够显著降低山东石灰性土壤地区的PH。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1：

山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，原料配方如下：

控释期为3个月的硫加树脂包膜控释尿素120kg，

重过磷酸钙60kg，

硫酸钾70kg，

氧化锰活化腐植酸增效尿素60kg。

制备方法如下：

1.制备氧化锰活化腐植酸增效尿素：

(1)以过60目筛后的风化煤为原料，加入水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾混合物作为催化剂，进行超声波处理，制备得到氧化锰活化腐植酸，其中水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾重量比为1:10，超声波处理的条件为20KHz，时间为20min；

(2)将尿素与硫酸铵按质量比为10︰1混合并加热至110℃熔融；

(3)按尿素重量的65％加入氧化锰活化腐植酸，喷浆搅拌均匀；

(4)置于超声波仪超声槽中，保持温度为90℃，搅拌超声处理20min；

(5)降温固化。

2.将配方中的各原料按比例一起放入搅拌机中搅拌6分钟，充分混匀，将混合好的肥料送入计量、包装机进行计量、包装。

3.应用方法是在玉米播种时，将所述的玉米专用肥作为基肥与播种同时进行，施肥方式为种床侧位深施，玉米行距60cm，株距18cm，播种深度3cm。种子与肥料的行数比为1:1，种肥水平距离10cm，施肥深度10cm。在泰安石灰性土壤区每亩使用40kg夏玉米专用肥，使用后较农民习惯增产6％。

实施例2：

山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，原料配方如下：

控释期为2个月的硫加树脂包膜控释尿素140kg，

重过磷酸钙40kg，

过磷酸钙40kg，

氯化钾80kg，

氧化锰活化腐植酸增效尿素60kg。

制备方法如下：

1.制备氧化锰活化腐植酸增效尿素：

(1)以过60目筛后的风化煤为原料，加入水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾混合物作为催化剂，进行超声波处理，制备得到氧化锰活化腐植酸，其中水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾重量比为1:10，超声波处理的条件为20KHz，时间为30min；

(2)将尿素与硫酸铵按质量比为11︰1混合并加热至115℃熔融；

(3)按尿素重量的70％加入氧化锰活化腐植酸，喷浆搅拌均匀；

(4)置于超声波仪超声槽中，保持温度为90℃，搅拌超声处理20min；

(5)降温固化。

2.将配方中的各原料按比例一起放入搅拌机中搅拌8分钟，充分混匀，将混合好的肥料送入计量、包装机进行计量、包装。

3.应用方法是在玉米播种时，将所述的玉米专用肥作为基肥与播种同时进行，施肥方式为种床侧位深施，玉米行距60cm，株距20cm，播种深度4cm。种子与肥料的行数比为1:1，种肥水平距离13cm，施肥深度12cm。在济宁石灰性土壤区每亩使用50kg夏玉米专用肥，使用后较农民习惯增产12％。

实施例3：

山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，原料配方如下：

控释期为3个月的硫加树脂包膜控释尿素300kg，

磷酸一铵150kg，

硫酸钾50kg，

氯化钾100kg，

氧化锰活化腐植酸增效尿素150kg。

制备方法如下：

1.制备氧化锰活化腐植酸增效尿素：

(1)以过60目筛后的风化煤为原料，加入水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾混合物作为催化剂，进行超声波处理，制备得到氧化锰活化腐植酸，其中水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾重量比为1:10，超声波处理的条件为20KHz，时间为20min；

(2)将尿素与硫酸铵按质量比为12︰1混合并加热至120℃熔融；

(3)按尿素重量的70％加入氧化锰活化腐植酸，喷浆搅拌均匀；

(4)置于超声波仪超声槽中，保持温度为100℃，搅拌超声处理25min；

(5)降温固化。

2.将配方中的各原料按比例一起放入搅拌机中搅拌10分钟，充分混匀，将混合好的肥料送入计量、包装机进行计量、包装。

3.用方法是在玉米播种时，将所述的玉米专用肥作为基肥与播种同时进行，施肥方式为种床侧位深施，玉米行距60cm，株距20cm，播种深度5cm。种子与肥料的行数比为1:1，种肥水平距离15cm，施肥深度15cm。在淄博桓台石灰性土壤区每亩使用60kg夏玉米专用肥，使用后较农民习惯增产11％。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于，按照重量份数包括如下组分：聚合物包膜控释尿素30-40份，生理酸性磷肥15-20份，生理酸性钾肥15-30份，氧化锰活化腐植酸增效尿素15-18份。

2.根据权利要求1所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于，所述聚合物包膜控释尿素为控释期2个月或3个月的硫加树脂包膜控释尿素，氮素的质量百分比为44％。

3.根据权利要求1所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于：所述生理酸性磷肥为磷酸一铵、过磷酸钙和重过磷酸钙中一种或两种的混合；

所述生理酸性钾肥为硫酸钾、氯化钾中一种或两种的混合。

4.根据权利要求1所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于，所述氧化锰活化腐植酸增效尿素由以下步骤制备而成：

(1)以过60目筛后的风化煤为原料，加入水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾混合物作为催化剂，进行超声波处理，制备得到氧化锰活化腐植酸；

(2)将尿素与硫酸铵混合加热至熔融；

(3)向步骤(2)熔融后的尿素和硫酸铵中加入氧化锰活化腐植酸，喷浆搅拌均匀；

(4)控制温度，超声波环境下搅拌超声处理；

(5)降温固化。

5.根据权利要求4所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于，步骤(1)中，水钠锰矿型氧化锰和氢氧化钾按照重量比为1:10进行混合。

6.根据权利要求4所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于，步骤(2)中，尿素与硫酸铵质量比为(10～12):1，加热熔融温度为110-120℃。

7.根据权利要求4所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥，其特征在于，步骤(3)中，所述氧化锰活化腐植酸加入量为尿素加入重量的65-75％。

8.权利要求1-7任一项所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥的制备方法，其特征在于：将氧化锰活化腐植酸增效尿素、聚合物包膜控释尿素、生理酸性磷肥、生理酸性钾肥按所述重量份数放入搅拌机中搅拌6～10min，混合均匀即得专用肥。

9.权利要求1-7任一项所述的山东石灰性土壤地区腐植酸增效型夏玉米专用肥在如下1)-3)至少一项中的应用：

1)山东石灰性土壤区中产夏玉米的种植；

2)提高山东石灰性土壤区种植的玉米产量；

3)改善山东石灰性土壤区的土壤物化性质。

10.一种山东石灰性土壤区夏玉米的种植方法，其特征在于，包括以下步骤：

玉米播种时，权利要求1-7任一项所述的专用肥作为基肥与播种同时进行，施肥方式为种床侧位深施，玉米行距60cm，株距18cm-25cm，播种深度3cm-5cm，种子与肥料的行数比为1:1，种肥水平距离10cm-15cm，施肥深度10-15cm。

优选的，专用肥的施用量为40-60kg/亩。