CN112094155B - 一种增效磷肥及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增效磷肥及其制备方法与应用，该增效磷肥包括：a)含有磷肥料的颗粒内芯；b)覆盖所述颗粒内芯的第一包覆层；该第一包覆层包括以下成分：活化腐植酸、聚天冬氨酸、木质素和有机碳；和c)在第一包覆层表面上的第二包覆层；该第二包覆层包括以下成分：苹果酸、衣康酸和马来酸。本发明提供一种增效磷肥，其增效利用率高，可满足多种作物对磷素的需求。

Description

一种增效磷肥及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种增效磷肥及其制备方法与应用。

背景技术

磷是植物生长发育重要的必需营养元素，磷具有重要的生理功能，是植物体内许多重要有机化合物的组分，如细胞核、酶、核酸等，同时磷参与植物体内多种代谢过程，如光合作用、蛋白质的合成等。因此，磷肥在农业生产中起着重要作用。

土壤是植物吸收磷素的主要来源，目前大部分的土壤缺磷。由于磷在土壤中移动性较差，容易被土壤固定，致使磷肥的当季利用率比较低。磷肥的当季利用率一般仅有10％～20％。磷肥利用率低不仅造成了直接的经济损失，而且会对环境造成污染，没有被植物利用的磷肥迁移到水体生态系统，造成水体的富营养化。目前的磷矿资源比较短缺，分布不均，地域的限制造成开采和运输较困难，因此提高磷肥的利用率是十分必要的。

近年来，磷肥增效剂的研究也越来越多，但是其存在产品作用形式单一，增效能力有限等问题，严重制约其发展。

发明内容

本发明实施例提供一种增效磷肥，本发明的缓释增效磷肥增效利用率高，可满足多种作物对磷素的需求。

本发明一实施例提供一种增效磷肥，它包括

a)含有磷肥料的颗粒内芯；

b)覆盖所述颗粒内芯的第一包覆层；该第一包覆层包括以下成分：活化腐植酸、聚天冬氨酸、木质素和有机碳；和

c)在第一包覆层表面上的第二包覆层；该第二包覆层包括以下成分：苹果酸、衣康酸和马来酸。

发明人经研究意外发现，采用上述特定包覆结构，解决了磷肥中的磷难以利用等问题，通过将上述有效成分合理搭配，可以提高磷肥利用率，促进植物生长，尤其是，活化腐植酸、聚天冬胺酸与木质素成分共同作用，可以显著减少土壤对磷肥的固定，使得肥料利用率提高，并且可以达到促进作物根系生长、改良土壤的目的。

在一些实施例中，所述增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷肥料50-100份

活化腐植酸1-5份

聚天冬胺酸0.1-3份

木质素1-5份

有机碳1-5份

苹果酸0.5-3份

衣康酸0.5-3份

马来酸0.5-3份。

在一些实施例中，所述增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷肥料90份

活化腐植酸2份

聚天冬胺酸0.5份

木质素2份

有机碳2.5份

苹果酸1份

衣康酸1份

马来酸1份。

本发明中，活化腐植酸，富含黄腐酸等有益物质，溶解性好，可提高养分利用率，改良土壤，为根系和果实生长营造适宜环境，其富含有机质，而且含有许多活性基团，具有比较好的离子交换性以及生物活性等，活化腐植酸是土壤的保健品，大大改善农作物的生长环境。聚天冬胺酸属于聚氨基酸的一种，具有极好的水溶性，对金属离子具有螯合作用，而且可以富集氮磷钾供给植物，提高肥料利用率，提高农作物产品的质量和产量。木质素是木质纤维素生物质的主要成分，是一种绿色可再生能源，该物质能够增加土壤团粒结构数量，提高肥料利用率。有机碳可使土壤的碳氮比和土壤腐殖质含量增加，从而使微生物获得能量快速繁殖，疏松土壤，促进作物根系生长，增强作物的抗逆性，提高肥料利用率。有机酸施入土壤中，可以有效促进土壤中有效性低的无机磷形态向有效性较高的形态转化，可以有效活化土壤中的磷。发明人经研究意外发现，将上述有效成分合理搭配，可以提高磷肥利用率，促进植物生长。

在一些实施例中，所述有机碳有机质含量在20％左右，pH为4-6。本发明中，所述有机碳有机质含量在20％左右，pH为4-6，可使土壤的碳氮比和土壤腐殖质含量增加，从而使微生物获得能量快速繁殖，疏松土壤，促进作物根系生长，使农作物叶片宽厚，叶脉健壮，提高作物的光合作用效率，提高肥料利用率。

在一些实施例中，所述磷肥料选自磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥中的一种或多种。根据本发明的一些优选实施方式，所述磷肥料选自磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙、重过磷酸钙中的一种或多种。本发明中，所述磷肥料可采用本领域常规类型；可以为磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥、过磷酸钙、重过磷酸钙等磷肥料的其中一种原料或两种及以上混合原料；优选选自磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥中的一种或多种；更优选为磷酸一铵。

在一些实施例中，所述活化腐植酸由腐殖酸原料与活化剂经非水相活化工艺制备得到。

在一些实施例中，所述腐植酸原料的游离腐植酸含量大于30％，水含量为28-32％。

在一些实施例中，所述活化剂为氢氧化钠、草酸、焦磷酸钠、亚硫酸钠中的一种或多种。

本发明中，所述活化腐植酸采用非水相活化工艺，该工艺具有反应周期短、成本低、无三废、绿色环保等优点，生产出的活化腐植酸抗絮凝效果佳，使结合态和游离态腐植酸成功转化为植物可吸收的活性腐植酸。选用高品质的腐植酸原料，游离腐植酸含量在30％以上，水分在30％左右，采用的活化剂优选为氢氧化钠、草酸、焦磷酸钠、亚硫酸钠的一种或两种以上的混合物。将上述物料充分混合均匀并搅拌数分钟，粉碎过筛，细度在80目以上，进行活化处理。

在一些实施例中，所述颗粒内芯由颗粒状的磷肥组成；和/或，所述颗粒内芯的直径为2.0-4.0mm。

在一些实施例中，所述聚天冬胺酸属于聚氨基酸的一种，以L-天门冬氨酸为原料直接缩合成聚天冬胺酸，该工艺简单，对环境几乎无污染。具有极好的水溶性，无毒、无污染、易降解，对金属离子具有螯合作用，而且可以富集氮磷钾供给植物，提高肥料利用率，提高农作物产品的质量和产量。

在一些实施例中，所述木质素是木质纤维素生物质的主要成分，是一种绿色可再生能源，该物质能够增加土壤的土壤团粒结构数量，提高肥料利用率。

本发明实施例还提供一种增效磷肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将所述第一涂覆层涂覆于所述颗粒内芯上；

2)将所述第二涂覆层涂覆于所述第一涂覆层的表面上，干燥后，即得。

本发明实施例还提供上述增效磷肥在花生专用肥中的应用。

本发明的有益效果至少在于：添加了活化腐植酸，腐植酸经化学活化后，增加结构单元上的活性官能团数量。使官能团呈亲电子或亲核状态，或引入相关原子或原子团，激活或提高某些基团的反应能力切断某些化学键，适当降低反应当量和分子量，尽可能地将复杂的物质变成简单的物质。使结合态和游离态腐植酸成功转化为植物可吸收的活性腐植酸，其抗絮凝效果佳，达到增效化肥，改良土壤的目的。有机酸和聚天冬胺酸等有效成分速效性和缓效性结合，可以活化土壤中被固定的磷，供给植物全生育期磷肥的需求。有机碳富含水溶性小分子，具有速溶速效的优点，在土壤中易被作物吸收，促进根系发育，从而起到增效肥料的目的。木质素到土壤中可以缓慢降解为腐植酸，从而增加土壤的团粒结构，保水保肥，提高肥料利用率。有机碳和木质素速效性和缓效性相结合，协同促进植物的生长。多种增效物质按照一定比例混合，与磷酸一铵混合制成增效磷肥，促进根系的生长，有利于作物吸收利用养分，可有效减少肥料的淋失，减少磷在土壤中的固定，提高磷肥利用率，显著增加作物的产量。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

本发明中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的原料均可在国内产品市场方便买到，实施例中，所述苹果酸为固体粉末产品，有效含量≥98％。所述衣康酸为固体粉末产品，有效含量≥98％。所述马来酸为固体粉末产品，有效含量≥98％。海藻酸是采用生物酶解法制备。以下实施例或对比例中的包覆层均达到95％以上的表面覆盖率。所述活化腐植酸含水量≤20％，细度为80目。所述活化腐植酸的制备方法为：选用品质较好的腐植酸矿，游离腐植酸含量在30％以上，水分在30％左右，粉碎过筛，细度在80目以上；将粉碎后的腐植酸加入到容器中，同时加入活化剂进行充分活化，将这些物料充分混合均匀并搅拌10min，随后将这些物料经过微波加热10min，使植物难以吸收的腐植酸大分子结构活化为易溶解的小分子物质，获得活化腐植酸。所述磷肥采用磷酸一铵。所述活化剂可采用氢氧化钠、草酸、焦磷酸钠、亚硫酸钠。

实施例1

本实施例提供一种增效磷肥：磷肥料的颗粒内芯；覆盖颗粒内芯的第一包覆层；该第一包覆层成分包括：活化腐植酸、聚天冬氨酸、木质素和有机碳；在第一包覆层表面上的第二包覆层包括；该第二包覆层成分：苹果酸、衣康酸和马来酸。具体以下重量份的原料组成：磷肥料90份，活化腐植酸2份、聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份、苹果酸1份、衣康酸1份、马来酸1份。

本实施例提供的增效磷肥的制备如下：

将颗粒状的磷肥料添加到复合肥料包裹机中，颗粒磷肥的直径为2.0-4.0mm。

按照活化腐植酸2份、聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份的比例加入一定量的水充分混合溶解，均匀地喷涂到90份磷肥料中，进行一次包裹。

按照苹果酸1份、衣康酸1份、马来酸1份的比例加入一定量的水充分混合溶解，均匀地喷涂于上述一次包裹后的颗粒中，制成增效磷肥。

然后，将上述增效磷肥通过烘干机在温度65-80℃中进行干燥，至其水分含量占增效磷肥2％以下，得到所述的增效磷肥。

实施例2

本实施例提供一种增效磷肥：磷肥料的颗粒内芯；覆盖颗粒内芯的第一包覆层；该第一包覆层成分包括：活化腐植酸、聚天冬氨酸、木质素和有机碳；在第一包覆层表面上的第二包覆层包括；该第二包覆层成分：苹果酸、衣康酸和马来酸。具体以下重量份的原料组成：磷肥料90份，活化腐植酸4份、聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份、苹果酸2份、衣康酸1份、马来酸1份。

采用本实施例的原料，按照实施例1中方法，得到增效磷肥。

对比例3

本对比例提供一种增效磷肥，同实施例的包覆结构，仅部分原料或用量不同，具体以下重量份的原料组成：磷肥料90份，聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份、苹果酸2份、衣康酸1份、马来酸1份。

采用本对比例的原料，按照实施例1中方法，得到增效磷肥。

对比例4

本对比例提供一种增效磷肥，同实施例的包覆结构，仅部分原料或用量不同，具体以下重量份的原料组成：磷肥料90份，活化腐植酸8份、聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份、苹果酸2份、衣康酸1份、马来酸1份。

采用本对比例的原料，按照实施例1中方法，得到增效磷肥。

对比例5

本对比例提供一种增效磷肥，同实施例的包覆结构，仅部分原料或用量不同，具体以下重量份的原料组成：磷肥料90份，活化腐植酸4份、聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份、衣康酸1份、马来酸1份。

采用本对比例的原料，按照实施例1中方法，得到增效磷肥。

对比例6

本对比例提供一种增效磷肥，同实施例的包覆结构，仅部分原料或用量不同，具体以下重量份的原料组成：磷肥料90份，活化腐植酸4份、聚天冬胺酸0.5份、木质素2份、有机碳2.5份、苹果酸5份、衣康酸1份、马来酸1份。

采用本对比例的原料，按照实施例1中方法，得到增效磷肥。

实验例1(肥效试验)

试验地点选在山东省临沂市临沭县周庄镇；选用丰花一号花生品种，播种前进行拌种并在阴凉通风处晾干。试验地要求播前精细整地，地平无土块，播种前土壤含水量60％-70％，播种深度3-4厘米。土壤信息：供试土壤为砂壤，土壤养分为有机质含量1.0％，硝态氮98mg/kg，有效磷62mg/kg，速效钾132mg/kg，pH＝4.70。

试验处理：本发明共设3个处理，具体处理信息如下：

处理1：不施磷肥处理，使用尿素16.5kg，硫酸钾12.5kg。

处理2：常规施肥处理，使用尿素13.5kg，普通磷酸一铵13.75kg，硫酸钾12.5kg。

处理3：施用本发明实施例1增效磷肥处理，使用尿素13.5kg，增效磷肥13.75kg，硫酸钾12.5kg。

处理4：施用本发明实施例2增效磷肥处理，使用尿素13.5kg，增效磷肥13.75kg，硫酸钾12.5kg。

处理5：施用本发明对比例3增效磷肥处理，使用尿素13.5kg，增效磷肥13.75kg，硫酸钾12.5kg。

处理6：施用本发明对比例4增效磷肥处理，使用尿素13.5kg，增效磷肥13.75kg，硫酸钾12.5kg。

处理7：施用本发明对比例5增效磷肥处理，使用尿素13.5kg，增效磷肥13.75kg，硫酸钾12.5kg。

处理8：施用本发明对比例6增效磷肥处理，使用尿素13.5kg，增效磷肥13.75kg，硫酸钾12.5kg。

试验布置：本次试验2019年5月3日播种，2019年9月14日收获。每个试验小区30m²，每个处理3次重复，采用随机区组排列。取样时4m²。各处理除磷肥使用不同外，其余打药、除草等方式一致。

表1各处理中增效磷肥的效果

通过以上试验对比可以得出，处理4即使用增效磷肥的处理花生主茎高、叶绿素都有明显提高。使用增效磷肥的处理单株果数、单株果重和百果重相对其他处理明显提高。

处理4即使用增效磷肥的花生产量为321.05kg/亩，相比较处理2即常规施肥产量提高了6.3％；相比较处理1即不施磷肥产量提高23.3％。

综合以上，增效磷肥可以提供花生生长发育需要的磷素，可提高花生主茎高及叶绿素含量，能够有效增加花生的单株果数、单株果重、百果重，增效磷肥可明显提高花生的产量，延长磷肥肥效。同时，该增效磷肥生产工艺简单，成本较低，效果较好，显著提高磷肥利用率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种花生专用缓释增效磷肥，其特征在于，它包括

a）含有磷肥料的颗粒内芯；所述磷肥料为磷酸一铵；

b）覆盖所述颗粒内芯的第一包覆层；该第一包覆层包括以下成分：活化腐植酸、聚天冬氨酸、木质素和有机碳；和

c）在第一包覆层表面上的第二包覆层；该第二包覆层包括以下成分：苹果酸、衣康酸和马来酸；

所述增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷肥料90份

活化腐植酸2份

聚天冬胺酸0.5份

木质素2份

有机碳2.5份

苹果酸1份

衣康酸1份

马来酸1份；

或，所述增效磷肥包括如下重量份的组分：

磷肥料90份

活化腐植酸4份

聚天冬胺酸0.5份

木质素2份

有机碳2.5份

苹果酸2份

衣康酸1份

马来酸1份。

2.根据权利要求1所述的花生专用缓释增效磷肥，其特征在于，所述有机碳有机质含量在20%左右，pH为4-6。

3.根据权利要求1或2所述的花生专用缓释增效磷肥，其特征在于，所述活化腐植酸由腐殖酸原料与活化剂经非水相活化工艺制备得到。

4.根据权利要求3所述的花生专用缓释增效磷肥，其特征在于，所述腐植酸原料的游离腐植酸含量大于30%，水含量为28-32%；和/或，所述活化剂为氢氧化钠、草酸、焦磷酸钠、亚硫酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的花生专用增效磷肥，其特征在于，所述颗粒内芯由颗粒状的磷肥料组成；和/或，所述颗粒内芯的直径为2.0-4.0mm。

6.权利要求1-5任一项所述花生专用增效磷肥的制备方法，其特征在于，包括：

1）将基本上连续的所述第一涂覆层涂覆于所述颗粒内芯上；

2）将所述第二涂覆层涂覆于所述第一涂覆层的表面上，干燥后，即得。

7.权利要求1-6任一项所述的花生专用增效磷肥在花生专用肥中的应用。