CN111233573A - 一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新垦稻田土壤改良肥料和方法。一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，按质量百分比计包括以下的组分：发酵秸秆粉、发酵鸡粪、腐殖酸、钾肥、尿素、磷肥和微生物复合发酵菌粉；所述的腐殖酸采用磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸由褐煤腐殖酸经磺化处理制得。本发明的产品的稳定性能符合优质水稻土壤的长效稳定性能。

Description

一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及新垦稻田土壤改良肥料和方法，尤其涉及一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料及其制备方法。

背景技术

衢江区富里农村综合改革试验区位于衢江区江山港北岸，总面积为18492.66亩，将打造成为省级乃至国家级水田垦造示范区、大型区域土地流转提升区、现代化粮食生产功能区、放心农业发展先行区、新农村建设样板区、农村综合改革试验区“六位一体”的综合项目。该地块原来以果园、荒地、中低产田为主，拟通过土地平整工程垦造成万亩高产稳产水田，并建成智慧生态农业培育示范工程。该工程是我省重点项目，也是全省耕地保护重点工作。但是新垦稻田土壤肥力普遍很低，有机质含量大部分不到1％，具酸、瘦、粘等特点，同时伴有部分半风化层的小砾石。

表1为改造前取样三块田块的土壤情况

发明内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，该复合肥根据培肥目标，结合土壤本身肥力特点，本着安全、稳定、有效、生态的原则，本申请的复合肥具有快速提升有机质、改良土壤酸性以及水稻平衡施肥的作用。特别是，本申请加入了磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸具有高水溶性和高分散性，增加复合肥料的吸水性能，进一步本申请采用磺化褐煤腐殖酸产品作为主要成分，磺化褐煤腐殖酸产品通过使用以少量硫酸配合亚硫酸盐进行磺化，提高了水溶性和分散性。本申请的产品与土壤的融合效果非常好，用于改良土壤酸、粘以及盐碱登等障碍因子并提升土壤有机质含量，从而提高新垦稻田土壤质量和生产能力，具备快速提升土壤有机质和肥力的功效。

为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：

一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，该复合肥料按质量百分比计包括以下的组分：

所述的腐殖酸采用磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸由褐煤腐殖酸经磺化处理制得。

优选，该复合肥料按质量百分比计包括以下的组分：

所述的腐殖酸采用磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸由褐煤腐殖酸经磺化处理制得。

作为进一步改进，所述的磺化褐煤腐殖酸产品的制备方法包括以下的步骤：

(1)以破碎机将褐煤破碎为细颗粒；

(2)可选的，将细颗粒加入氧化剂溶液中氧化；

(3)将所得混合物/细颗粒加入NaOH水溶液中，搅拌；

(4)离心去除固体并过滤，随搅拌向所得滤液中加入浓HCI调整pH至大量黑色沉淀析出；

(5)将析出的沉淀过滤并干燥，得褐煤腐殖酸；

(6)将褐煤腐殖酸溶于水中，加入H₂SO₄和/或K₂SO₃，反应；

(7)将溶液干燥，获得磺化褐煤腐殖酸产品。

其中步骤(2)将细颗粒加入0.6倍质量的20％H2O2溶液中，50摄氏度下搅拌30分钟。

进一步，其中步骤(3)中将所得混合物加入1.5倍质量1.5％的KOH水溶液中，60摄氏度下持续搅拌30分钟。

进一步，其中步骤(6)中将褐煤腐殖酸溶于10倍质量的水中，50摄氏度下反应2小时。

进一步，步骤(6)中使用0.5％质量的H₂SO₄和/或4％质量的K₂SO₃。

进一步，步骤(6)中使用0.5％质量的H₂SO₄和4％质量的K₂SO₃。

进一步，微生物复合发酵菌粉采用固氮和解磷、解钾菌类；特别是芽孢杆菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌中的一种或多种混合。所述的发酵秸秆粉包括芦苇秸秆、花生秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种混合。

另一方面，本申请还提供一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料的制备方法，该方法包括以下的步骤：

(1)以破碎机将褐煤破碎为细颗粒；

(2)可选的，将细颗粒加入氧化剂溶液中氧化；

(3)将所得混合物/细颗粒加入NaOH水溶液中，搅拌；

(4)离心去除固体并过滤，随搅拌向所得滤液中加入浓HCI调整pH至大量黑色沉淀析出；

(5)将析出的沉淀过滤并干燥，得褐煤腐殖酸；

(6)将褐煤腐殖酸溶于水中，加入H₂SO₄和/或K₂SO₃，反应；

(7)将溶液干燥，获得磺化褐煤腐殖酸产品；

(8)将步骤(7)制备的磺化褐煤腐殖酸产品研磨，加入发酵秸秆粉、发酵鸡粪、钾肥、尿素、磷肥混合均匀研磨进行微粉化处理，然后加入微生物复合发酵菌粉混合搅拌获得所述的新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料。

本申请采用本矿源物腐植质作为主要原材料，通过使用以少量硫酸配合亚硫酸盐进行磺化制备磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸具有高水溶性和高分散性，增加复合肥料的吸水性能，进一步本申请采用磺化褐煤腐殖酸产品作为主要成分，磺化褐煤腐殖酸产品通过使用以少量硫酸配合亚硫酸盐进行磺化，提高了水溶性和分散性。然后加入发酵秸秆粉、发酵鸡粪、钾肥、尿素、磷肥和微生物复合发酵菌粉，其功效显著，性能稳定，本申请的产品与土壤的融合效果非常好，用于改良土壤酸、粘以及盐碱登等障碍因子并提升土壤有机质含量，从而提高土壤质量和生产能力，具备快速提升土壤有机质和肥力的功效。经过对产品施用后的定期监测记录，本产品有机质在土壤中一年内的矿化率在3～6％之间，改良的土壤种植一次水稻后的有机质自然耗损率＜20％，通过桔梗还田、腐殖等措施后再次抽样检测，有机质含量又基本恢复到土壤改良完成时的检测数值。同时产品的容重比大于1.5，比普通的耕作层土壤比重大，能自然沉入土壤中，更有利于在土壤中的稳定性，可见本产品与土壤相结合具有较强的稳定性，并具有良好的土壤生态循环功能。同时本申请也通过试验田方式对植物腐殖质有机肥、堆肥、土杂肥等产品进行土壤改良稳定性能比较，普通有机肥的有机质6个月内矿化率在50～80％之间，改良后的土壤有机质稳定性较差。通过对不同材料的对比试验取证，本产品的稳定性能更加符合优质水稻土壤的长效稳定性能。

具体实施方式

实施例中使用的主要原材料和试剂如下：

褐煤样品：购自晋煤集团下属企业，产地为山西灵丘(实验用批次经检测含总腐殖酸45.5％，含水25.4％，固定碳22.1％)；

磺化剂K₂SO₃和H₂SO₄由西安化学试剂厂生产；

表面张力仪：德国西塔SITA t-100表面张力仪；

其余试剂和仪器均为常规国产型号和种类

实施例中仅展示了部分有代表性的结果，大量方法类似/性能类似的摸索性试验未展示。

实施例1基本性能检测方法

磺化度测定：

以分析天平称量并加热溶解精确配制0.001M的CTAB溶液；

称取磺化腐殖酸样品0.2g，加入装有500mL蒸馏水中溶胀12小时后定容至1L；

取10mL磺化腐殖酸样品溶液加入30mL蒸馏水稀释，使用0.001M的CTAB溶液滴定；

滴定中以电导率仪测定电导率，直至电导率对CTAB溶液体积曲线出现明显转折时终止；

计算磺化度＝103CV/m×100％，C为CTAB浓度(mol/L)，V为转折点CTAB的体积(L)，m为褐煤磺化腐殖酸质量(g)。

表面张力测定

精确配制1％(w/v)的腐殖酸/磺化腐殖酸，使用SITA t-100表面张力仪测定。

悬浮物测定

将1g干燥的腐殖酸/磺化腐殖酸加入50mL蒸馏水中，搅拌10分钟后静置10分钟；

离心，取沉淀置于干燥箱中干燥1小时；

称取干燥后沉淀质量；

计算悬浮率＝1g-干燥后沉淀质量(g)/1g×100％

实施例2褐煤腐殖酸钾的制备

以破碎机将褐煤破碎至15目以下细颗粒；

将细颗粒加入0.6倍质量的20％H₂O₂溶液中，50摄氏度下搅拌30分钟；

将所得混合物加入1.5倍质量1.5％的KOH水溶液中，60摄氏度下持续搅拌30分钟；

离心去除固体并过滤，随搅拌向所得滤液中加入浓HCI调整pH至大量黑色沉淀析出；

将析出的沉淀过滤并干燥，所得滤饼即为褐煤腐殖酸钾。

此外，经过申请人的验证，H₂O₂氧化并非必须步骤，去除该步骤会使得产率降低约10％；实践中可以根据原料成分情况取舍该步骤，或者根据需要换用其他已知氧化方法，如硝酸氧化。

实施例3磺化褐煤腐殖酸钾的制备

将褐煤腐殖酸钾溶于10倍质量的水中，加入1％质量的H₂SO₄和4％质量的K₂SO₃，50摄氏度下反应2小时；

将溶液干燥，获得磺化褐煤腐殖酸钾产品(1)。

使用8％H₂SO₄以类似条件进行磺化，得磺化褐煤腐殖酸钾产品(2)。

使用5％K₂SO₃以类似条件进行磺化，得磺化褐煤腐殖酸钾产品(3)。

使用3％H₂SO₄和3％K₂SO₃以类似条件进行磺化，得磺化褐煤腐殖酸钾产品(4)。

实施例4磺化褐煤腐殖酸钾性能测试结果

磺化度测试结果：

产品	产品(1)	产品(2)	产品(3)	产品(4)
					磺化度(％)	18.88	18.59	6.91	10.22

表面张力测试结果

产品	产品(1)	产品(2)	产品(3)	产品(4)
					表面张力mN/m	50.74	52.36	65.56	70.21

悬浮率测试结果

此外，向产品(4)中补充了木质素磺酸盐5％作为分散剂，结果表明其悬浮性能也仅达到了90.4％，而引入木质素磺酸盐不仅增加成本，而且对土壤或植物可能有潜在的伤害。

使用1％质量的H₂SO₄和4％质量的K₂SO₃磺化效果最佳，虽然磺化度、表面张力和悬浮性能都略超过8％硫酸，而且省去了硫酸磺化产品制备肥料时的碱化步骤(或减少碱化步骤所用时间/碱加入量)并且避免了硫酸磺化中的局部脱水等问题。产品具备良好的水溶性/分散性，可以有效的防止天然泥炭土板结。

实施例5

一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，该新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料按重量百分比计由以下的成分构成:

磺化褐煤腐殖酸产品(产品1)研磨，加入天然泥炭土、蚯蚓粪粉、氨基酸、钾肥、尿素混合均匀研磨进行微粉化处理，粒径(过60目网筛率，％)≥90.0，然后加入微生物复合发酵菌粉混合搅拌获得所述的新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料。

实施例6

一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，该新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料按重量百分比计由以下的成分构成:

磺化褐煤腐殖酸产品(产品3)研磨，加入天然泥炭土、蚯蚓粪粉、氨基酸、钾肥、尿素混合均匀研磨进行微粉化处理，粒径(过60目网筛率，％)≥90.0，然后加入微生物复合发酵菌粉混合搅拌获得所述的新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料。

实施例7

土壤改良产品快速施田方法：

借助人工撒放的方式，将粉状产品按照每亩4.2吨(50公斤/袋，共84袋)的亩施放量施放，经计算需按每8平方米一袋(666.7㎡÷84袋＝8㎡/袋)的比例均匀撒放于田块上，因此每4m*2m的田块网格需要摆放一袋产品，通过插小彩旗法标记每袋产品投放点，再把产品存放点——人工装车——运输至改良田块中——人工卸载、拆卸包装——人工撒放的方式将粉料均匀施加在田块上，这样能确保单位面积上的产品施放均匀。

表土土壤施工：

土壤改良产品施加后，使用耙地机在田块上反复耙地3～4次(耙地深度为10㎝耕作层土壤)，使耕作层表层土壤和土壤改良产品先能得到充分混合。随后向田块中引入灌溉用水，让团块土壤有足够时间浸泡，最终稳定的水位与耕作层土壤上方持平。再使用耙地机在田块上反复耙地5～6次(耙地深度不超过耕作层设计厚度)，使耕作层土壤与土壤改良产品能得到充分混匀，这样能使有机质产品与耕作层土壤得到充分融合。

水稻播种1个月后抽检试验田土壤有机质含量，经自己和第三方检测，3种培肥类型土壤有机质含量均达到或超过31g/kg，达到培肥目标设计要求。

水稻长势：在水稻生育期内，水稻生长正常，未出现肥害和明显病虫害。

早稻产量：试验田早稻4月19日播种，7月29日收割，经农业主管部门现场测产，施用实施例5、6产品的田块产量超过400公斤/亩，已超过当地当年早稻平均产量。

表1腐植酸水溶肥料对水稻产量性状的影响

上表数据表明，施用试验肥料后，水稻产量增加，与常规施肥相比，实施例6增产幅度田块1为26％、田块3为40％。实施例5增产幅度田块1为32％、田块3为48％。

采用DPS统计分析软件进行显著性分析，田块1的P值0.0004，小于0.05，说明达到显著水平；结果田块3的P值0.0004，小于0.05，说明达到显著水平。

田块1统计分析如下：

田块3统计分析如下：

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，该复合肥料按质量百分比计包括以下的组分：

发酵秸秆粉 20-50%

发酵鸡粪 10-30%

腐殖酸 20-50%

钾肥 3.0-10%

尿素 5.0-12%

磷肥 3.0-10%

微生物复合发酵菌粉 1.0-10%；

所述的腐殖酸采用磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸由褐煤腐殖酸经磺化处理制得。

2.根据权利要求1所述的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，该复合肥料按质量百分比计包括以下的组分：

发酵秸秆粉 25-35%

发酵鸡粪 15-25%

腐殖酸 30-45%

钾肥 5.0-8.0%

尿素 8.0-10%

磷肥 5.0-8.0%

微生物复合发酵菌粉 1.0-3.0%；

所述的腐殖酸采用磺化褐煤腐殖酸，磺化褐煤腐殖酸由褐煤腐殖酸经磺化处理制得。

3.根据权利要求1所述的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，磺化褐煤腐殖酸产品的制备方法包括以下的步骤：

（1）以破碎机将褐煤破碎为细颗粒；

（2）可选的，将细颗粒加入氧化剂溶液中氧化；

（3）将所得混合物/细颗粒加入NaOH水溶液中，搅拌；

（4）离心去除固体并过滤，随搅拌向所得滤液中加入浓HCI调整pH至大量黑色沉淀析出；

（5）将析出的沉淀过滤并干燥，得褐煤腐殖酸；

（6）将褐煤腐殖酸溶于水中，加入H₂SO₄和/或K₂SO₃，反应；

（7）将溶液干燥，获得磺化褐煤腐殖酸产品。

4.根据权利要求3所述的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，其中步骤（2）将细颗粒加入0.6倍质量的20%H₂O₂溶液中，50摄氏度下搅拌30分钟。

5.根据权利要求3或4的所述的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其中步骤（3）中将所得混合物加入1.5倍质量1.5%的KOH水溶液中，60摄氏度下持续搅拌30分钟。

6.根据权利要求3-5任一项的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其中步骤（6）中将褐煤腐殖酸溶于10倍质量的水中，50摄氏度下反应2小时。

7.根据权利要求6的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，步骤（6）中使用0.5%质量的H₂SO₄和/或4%质量的K₂SO₃。

8.根据权利要求7的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，步骤（6）中使用0.5%质量的H₂SO₄和4%质量的K₂SO₃。

9.根据权利要求1所述的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料，其特征在于，微生物复合发酵菌粉采用固氮和解磷、解钾菌类；特别是芽孢杆菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌中的一种或多种混合；所述的发酵秸秆粉包括芦苇秸秆、花生秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种混合。

10.根据权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料的制备方法，该方法包括以下的步骤：

（1）以破碎机将褐煤破碎为细颗粒；

（2）可选的，将细颗粒加入氧化剂溶液中氧化；

（3）将所得混合物/细颗粒加入NaOH水溶液中，搅拌；

（4）离心去除固体并过滤，随搅拌向所得滤液中加入浓HCI调整pH至大量黑色沉淀析出；

（5）将析出的沉淀过滤并干燥，得褐煤腐殖酸；

（6）将褐煤腐殖酸溶于水中，加入H₂SO₄和/或K₂SO₃，反应；

（7）将溶液干燥，获得磺化褐煤腐殖酸产品；

（8）将步骤（7）制备的磺化褐煤腐殖酸产品研磨，加入发酵秸秆粉、发酵鸡粪、钾肥、尿素、磷肥混合均匀研磨进行微粉化处理，然后加入微生物复合发酵菌粉混合搅拌获得所述的新垦稻田土壤改良腐植酸复合肥料。