CN117049927B - 一种添加生物酶的缓控释肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及缓控释肥料技术领域,尤其涉及一种添加生物酶的缓控释肥料及其制备方法,所述制备方法包括向动物粪便粉料中加入椰壳、罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率,向其表面喷洒碳酸氢铵水溶液,堆垛密封,接种腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆,调整堆垛体系含水量为50‑60wt%,自然发酵,每隔2‑4天翻堆一次,直至体系含水率为20‑24wt%,得到腐熟动物粪便;将热解秸秆、端氨基超支化聚合物季铵盐加入至水中搅拌,向其中加入生物酶搅拌,加入腐熟动物粪便搅拌,得到固定酶复合物;将固定酶复合物、腐植酸搅拌,低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。本发明在提高肥料利用率同时,可改善土壤保肥供肥条件,提高农产品品质。
Description
技术领域
本发明涉及缓控释肥料技术领域,尤其涉及一种添加生物酶的缓控释肥料及其制备方法。
背景技术
番茄目前是全球范围内栽培种植面积最大、需求量最高的蔬菜作物,其中有很多营养物质是人体所需要的,包括维生素C、番茄红素以及大量的矿物质,不仅具有抗癌防衰老的功能,而且能提高人体自身的免疫力。番茄的生长期比其他蔬菜长,在其生长过程中需要提供大量的肥料。
然而,市面上出现的传统肥料以无机化肥为主,加上长期大量的使用方式不当,其利用率低,养分损失很大,同时存在养分的释放和作物吸收之间相互不协调的问题,造成资源的浪费。
目前无机化肥的大量施用,易导致土壤肥力降低,破坏了土壤的酸碱平衡,导致了土壤有机质含量下降、土壤板结等问题的出现。随着农业对生物肥料的需求量不断增加,化肥价格上涨,及使用化肥造成环境及农产品污染等原因,人们开始重视生物和有机、无机相互配合用来控释效果肥料的生产。
畜禽粪便,一直被人们当作土壤有机肥料的重要来源,畜禽粪便目前多是就地施用,由于畜禽粪便未经腐熟,携带大量的致病微生物和寄生性蛔虫卵,施入农田后,极易附着在番茄上造成直接污染,同时进入土壤造成间接污染。未经腐熟的畜禽粪便类有机肥施入土壤后,要经过发酵后才能被作物吸收选用,在发酵过程中,一方面会产生高温造成烧苗现象,另一方面还会释放氮气,使植株生长不良。
生物控释肥料的肥效长期、稳定,减少了施肥的数量和次数,节约成本。将畜禽粪便用于生物控释肥料,可以满足番茄整个生长发育过程对养分的需求,但目前生物控释肥料虽然可达缓释效果,但对营养利用率提升有限,改土效果不明显,导致目前推广利用较少。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种添加生物酶的缓控释肥料及其制备方法。
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向动物粪便粉料中加入椰壳、罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为28-34wt%,向其表面喷洒碳酸氢铵水溶液,堆垛密封2-6天,接种腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至30-36℃,调整堆垛体系含水量为50-60wt%,自然发酵,每隔2-4天翻堆一次,直至体系含水率为20-24wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将热解秸秆、端氨基超支化聚合物季铵盐加入至水中,40-50℃搅拌1-2h,降温至1-4℃,向其中加入生物酶搅拌,加入腐熟动物粪便继续搅拌1-2h,得到固定酶复合物;
(3)将固定酶复合物、腐植酸搅拌10-30min,搅拌温度为20-40℃,低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
优选地,步骤(1)中,碳酸氢铵水溶液的浓度为1-4wt%。
优选地,步骤(2)中,生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶中至少一种。
优选地,步骤(3)中,低温烘干的温度为40-45℃。
端氨基超支化聚合物季铵盐可参考文献(张峰,陈宇岳,张德锁,等.端氨基超支化聚合物及其季铵盐的制备与性能[J].高分子材料科学与工程, 2009, 25(8):4.DOI:CNKI:SUN:GFZC.0.2009-08-041.)制作。
优选地,步骤(1)中,所述动物粪便粉为羊粪粉料和/或牛粪粉料,其含水率<20%。
优选地,步骤(2)中,在热解秸秆中,将亚硫酸钠加入至氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入秸秆粉,90-100℃蒸煮2-4h,过滤,洗涤滤渣,干燥,氮气保护下300-500℃热解20-40min,随炉冷却得到热解秸秆。
优选地,步骤(2)中,秸秆粉为60-100目。
优选地,步骤(2)中还包括如下操作:将聚乙二醇加热至熔融,加入催化剂搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加环氧氯丙烷,向其中加入热解秸秆过程中所得滤液,80-90℃搅拌2-5h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入尿素、过磷酸钙、硫酸钾继续搅拌得到预包覆料,然后加入至步骤(3)中。
由于秸秆降解滤液中含有大量的木质素和半纤维素,木质素和半纤维素的表面含有大量羟基、羧基及羰基等多种官能团,与聚乙二醇、环氧氯丙烷接枝,然后与尿素进行氢键结合,不仅对尿素的包覆效果好,可对尿素进行有效缓释,而对尿素缓释后,配合外加生物酶延缓尿素、过磷酸钙、硫酸钾的降解速率,可显著提高肥料利用率,减少因一次施肥所带来的肥料流失和作物供养不足,大大增强土壤酶的活性,有利于土壤酶营造对番茄根部的生长氛围,同时能有效保持土壤水分,改善土壤结构。
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,具体包括如下步骤:
(1)向动物粪便粉料中加入椰壳、罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为28-34wt%,向其表面喷洒碳酸氢铵水溶液,堆垛密封2-6天,接种腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至30-36℃,调整堆垛体系含水量为50-60wt%,自然发酵,每隔2-4天翻堆一次,直至体系含水率为20-24wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将亚硫酸钠加入至氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入秸秆粉,90-100℃蒸煮2-4h,过滤,洗涤滤渣,干燥,氮气保护下300-500℃热解20-40min,随炉冷却得到热解秸秆;
将聚乙二醇加热至熔融,加入催化剂搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加环氧氯丙烷,向其中加入S2所得滤液,80-90℃搅拌2-5h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入尿素、过磷酸钙、硫酸钾继续搅拌得到预包覆料;
将热解秸秆、端氨基超支化聚合物季铵盐加入至水中,40-50℃搅拌1-2h,降温至1-4℃,向其中加入生物酶搅拌,加入腐熟动物粪便继续搅拌1-2h,得到固定酶复合物;
(3)将预包覆料、固定酶复合物、腐植酸搅拌10-30min,搅拌温度为20-40℃,低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
优选地,步骤(2)中,氢氧化钠溶液浓度为1-2mol/L,亚硫酸钠、氢氧化钠溶液、粒径为60-100目秸秆粉的质量比为1-2:30-60:5-15。
优选地,步骤(2)中,催化剂为三氟化硼乙醚。
优选地,步骤(2)中,聚乙二醇、催化剂、环氧氯丙烷、S2所得滤液、尿素的质量比为1-5:0.1-0.2:0.5-1.2:15-20:20-40。
优选地,步骤(2)中,热解秸秆、端氨基超支化聚合物季铵盐和生物酶的质量比为8-20:1-3:1-2。
优选地,步骤(3)中,预包覆料、固定酶复合物、腐植酸的质量比为80-90:30-60:5-15。
一种添加生物酶的缓控释肥料,采用上述添加生物酶的缓控释肥料制备方法制得。
有益效果
本发明中,通过对动物粪便与椰壳、罗汉果粉复配,经过腐熟菌剂腐熟,不仅杀灭了致病微生物和寄生性蛔虫卵,且在提高肥料肥效的基础上,与生物酶复配,可显著增强生物酶活性,增强对土壤养护效果;而通过对秸秆降解,经碳化形成热解秸秆,其比表面积达,孔隙率发达,然后与具有空腔结构的端氨基超支化聚合物季铵盐结合,再与表面带有负电荷的微生物配合,可促使微生物粘附更加均匀,而且其通透性强,有利于土壤中水、气、热交换和微生物的活动。
由于在番茄植株生长初期,当氮肥施肥量超过一定程度时,将会抑制植株的生长,本申请采用预包覆料与固定酶复合物复配造粒,即使未添加脲酶抑制剂,也可在高尿素含量的基础上有效促使番茄植株生长,较普通尿素肥料具有明显节氮、增产的效果,还能减缓尿素在土壤中的水解速度和硝化作用,延长养分释放时间,满足番茄作物中后期对养分的需求,防治早衰。
本申请用于花生种植,申请人经过试验发现,本申请在定植90-150天时,对于调节碱解氮含量效果优秀,即使在番茄后期,本申请依然能平稳释放,为番茄提供营养。本申请进一步试验发现,本申请可有效提高中后期尤其是150天时氮肥利用率,相比普通氮肥,本申请可提高25%以上,而且可有效改良土壤结构,改土效果显著。
本发明在提高肥料利用率的同时,可显著改善土壤保肥供肥条件,改土效果显著,有效提高农产品品质。
附图说明
图1为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组在不同时期株高、茎粗的对比图。
图2为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组在不同时间的氮肥利用率对比图。
图3为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组在不同时间的土壤碱解氮含量对比图。
图4为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组收获所得番茄的可滴定酸、可溶性糖含量对比图。
图5为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组收获所得番茄的单果重和产量对比图。
图6为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组收获后土壤的容重和总孔隙度对比图。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述所用腐熟菌剂购自山东贝佳生物科技有限公司,型号BJSW-70。
实施例1
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向20kg动物粪便粉料中加入1kg椰壳、1.5kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为28.5wt%,向其表面喷洒1.2kg浓度为2.5wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封4天,接种0.015kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至30℃,调整堆垛体系含水量为51wt%,自然发酵,每隔2天翻堆一次,直至体系含水率为21wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将8.5kg热解秸秆、1.2kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至21kg水中,42℃搅拌1.2h,降温至2℃,向其中加入1.2kg蛋白酶搅拌,加入腐熟动物粪便继续搅拌2h,得到固定酶复合物;
(3)将31kg固定酶复合物、5.5kg腐植酸搅拌20min,搅拌温度为25℃,在温度42℃烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
实施例2
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向21kg动物粪便粉料中加入1.2kg椰壳、1.4kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为31.5wt%,向其表面喷洒1.1kg浓度为2.2wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封3天,接种0.02kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至32℃,调整堆垛体系含水量为52wt%,自然发酵,每隔3天翻堆一次,直至体系含水率为22wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将8.2kg热解秸秆、1kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至20kg水中,45℃搅拌1.5h,降温至4℃,向其中加入1kg生物酶搅拌,加入腐熟动物粪便继续搅拌1.5h,得到固定酶复合物;
(3)将30kg固定酶复合物、5.1kg腐植酸搅拌30min,搅拌温度为35℃,在温度40℃烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
实施例3
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向20kg含水率14.2%动物粪便粉料中加入1kg椰壳、1kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为28wt%,向其表面喷洒1kg浓度为2wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封2天,接种0.01kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至30℃,调整堆垛体系含水量为50wt%,自然发酵,每隔2天翻堆一次,直至体系含水率为20wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将1kg亚硫酸钠加入至30kg浓度为1mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入5kg 60目秸秆粉,在温度90℃蒸煮2h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度300℃热解20min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将1kg聚乙二醇加热至熔融,加入0.1kg三氟化硼乙醚搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加0.5kg环氧氯丙烷,向其中加入15kg S2所得滤液,在温度80℃搅拌2h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入20kg尿素、2kg过磷酸钙、1kg硫酸钾,继续搅拌5h,得到预包覆料;
将8kg热解秸秆、1kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至20kg水中,在温度40℃搅拌1h,降温至1℃,向其中加入1kg蛋白酶,以40r/min的速度搅拌2h,加入腐熟动物粪便继续搅拌1h,得到固定酶复合物;
(3)将80kg预包覆料、30kg固定酶复合物、5kg腐植酸置于搅拌机中,以50r/min的速度搅拌10min,搅拌温度为20℃,40℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
实施例4
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向30kg动物粪便粉料中加入5kg椰壳、2kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为34wt%,向其表面喷洒5kg浓度为4wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封6天,接种0.1kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至36℃,调整堆垛体系含水量为60wt%,自然发酵,每隔4天翻堆一次,直至体系含水率为24wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将2kg亚硫酸钠加入至60kg浓度为2mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入15kg 100目秸秆粉,在温度100℃蒸煮4h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度500℃热解40min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将5kg聚乙二醇加热至熔融,加入0.2kg三氟化硼乙醚搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加1.2kg环氧氯丙烷,向其中加入20kg S2所得滤液,在温度90℃搅拌5h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入40kg尿素、10kg过磷酸钙、5kg硫酸钾,继续搅拌10h,得到预包覆料;
将20kg热解秸秆、3kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至40kg水中,在温度50℃搅拌2h,降温至4℃,向其中加入2kg植酸酶,以60r/min的速度搅拌3h,加入腐熟动物粪便继续搅拌2h,得到固定酶复合物;
(3)将90kg预包覆料、60kg固定酶复合物、15kg腐植酸置于搅拌机中,以150r/min的速度搅拌30min,搅拌温度为40℃,45℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
实施例5
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向22kg动物粪便粉料中加入2kg椰壳、1.2kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为29wt%,向其表面喷洒2kg浓度为2.5wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封3天,接种0.02kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至31℃,调整堆垛体系含水量为52wt%,自然发酵,每隔2天翻堆一次,直至体系含水率为21wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将1.2kg亚硫酸钠加入至50kg浓度为1.3mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入12kg 70目秸秆粉,在温度98℃蒸煮2.5h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度450℃热解25min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将4kg聚乙二醇加热至熔融,加入0.13kg三氟化硼乙醚搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加1kg环氧氯丙烷,向其中加入16kg S2所得滤液,在温度88℃搅拌3h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入35kg尿素、8kg过磷酸钙、2kg硫酸钾,继续搅拌6h,得到预包覆料;
将16kg热解秸秆、1.5kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至35kg水中,在温度42℃搅拌100min,降温至2℃,向其中加入1.7kg生物酶,以45r/min的速度搅拌2.7h,加入腐熟动物粪便继续搅拌1h,得到固定酶复合物;
所述生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶;
(3)将82kg预包覆料、50kg固定酶复合物、8kg腐植酸置于搅拌机中,以120r/min的速度搅拌15min,搅拌温度为35℃,41℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
实施例6
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向28kg动物粪便粉料中加入4kg椰壳、1.8kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为32wt%,向其表面喷洒4.5kg浓度为3.5wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封5天,接种0.08kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至35℃,调整堆垛体系含水量为56wt%,自然发酵,每隔4天翻堆一次,直至体系含水率为23wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将1.8kg亚硫酸钠加入至40kg浓度为1.7mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入8kg 90目秸秆粉,在温度92℃蒸煮3.5h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度350℃热解35min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将2kg聚乙二醇加热至熔融,加入0.17kg三氟化硼乙醚搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加0.7kg环氧氯丙烷,向其中加入18kg S2所得滤液,在温度82℃搅拌4h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入25kg尿素、4kg过磷酸钙、4kg硫酸钾,继续搅拌8h,得到预包覆料;
将10kg热解秸秆、2.5kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至25kg水中,在温度48℃搅拌80min,降温至3℃,向其中加入1.3kg生物酶,以55r/min的速度搅拌2.3h,加入腐熟动物粪便继续搅拌1h,得到固定酶复合物;
所述生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶;
(3)将88kg预包覆料、40kg固定酶复合物、12kg腐植酸置于搅拌机中,以80r/min的速度搅拌25min,搅拌温度为25℃,44℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
实施例7
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向24kg动物粪便粉料中加入3kg椰壳、1.5kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为32wt%,向其表面喷洒3.5kg浓度为3.2wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封5天,接种0.05kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至34℃,调整堆垛体系含水量为56wt%,自然发酵,每隔3天翻堆一次,直至体系含水率为22wt%,得到腐熟动物粪便;
所述动物粪便粉为羊粪粉料,其含水率为12.4%;
(2)将1.5kg亚硫酸钠加入至45kg浓度为1.5mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入10kg 80目秸秆粉,在温度95℃蒸煮3h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度400℃热解30min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将3kg聚乙二醇加热至熔融,加入0.15kg三氟化硼乙醚搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加0.8kg环氧氯丙烷,向其中加入17kg S2所得滤液,在温度85℃搅拌3.5h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入30kg尿素、6kg过磷酸钙、3kg硫酸钾,继续搅拌7h,得到预包覆料;
将12kg热解秸秆、2kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至30kg水中,在温度45℃搅拌90min,降温至2.5℃,向其中加入1.5kg生物酶,以50r/min的速度搅拌2.5h,加入腐熟动物粪便继续搅拌2h,得到固定酶复合物;
所述生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶;其中蛋白酶酶活为1200U/g,脲酶酶活为2150U/g,植酸酶酶活为11000U/g,几丁质酶酶活为5400U/g;其中,脲酶分子量为505KDa;
(3)将85kg预包覆料、45kg固定酶复合物、10kg腐植酸置于搅拌机中,以100r/min的速度搅拌20min,搅拌温度为30℃,43℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
对比例1
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向24kg动物粪便粉料中加入3kg椰壳、1.5kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为32wt%,向其表面喷洒3.5kg浓度为3.2wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封5天,接种0.05kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至34℃,调整堆垛体系含水量为56wt%,自然发酵,每隔3天翻堆一次,直至体系含水率为22wt%,得到腐熟动物粪便;
所述动物粪便粉为羊粪粉料,其含水率为12.4%;
(2)将1.5kg亚硫酸钠加入至45kg浓度为1.5mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入10kg 80目秸秆粉,在温度95℃蒸煮3h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度400℃热解30min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将12kg热解秸秆、2kg端氨基超支化聚合物季铵盐加入至30kg水中,在温度45℃搅拌90min,降温至2.5℃,向其中加入1.5kg生物酶,以50r/min的速度搅拌2.5h,加入腐熟动物粪便继续搅拌2h,得到固定酶复合物;
所述生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶;其中蛋白酶酶活为1200U/g,脲酶酶活为2150U/g,植酸酶酶活为11000U/g,几丁质酶酶活为5400U/g;其中,脲酶分子量为505KDa;
(3)将50.05kg尿素、45kg固定酶复合物、10kg腐植酸、6kg过磷酸钙、3kg硫酸钾置于搅拌机中,以100r/min的速度搅拌20min,搅拌温度为30℃,43℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
对比例2
一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,包括如下步骤:
(1)向24kg动物粪便粉料中加入3kg椰壳、1.5kg罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为32wt%,向其表面喷洒3.5kg浓度为3.2wt%碳酸氢铵水溶液,堆垛密封5天,接种0.05kg腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至34℃,调整堆垛体系含水量为56wt%,自然发酵,每隔3天翻堆一次,直至体系含水率为22wt%,得到腐熟动物粪便;
所述动物粪便粉为羊粪粉料,其含水率为12.4%;
(2)将1.5kg亚硫酸钠加入至45kg浓度为1.5mol/L氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入10kg 80目秸秆粉,在温度95℃蒸煮3h,过滤得到滤液与滤渣;采用去离子水洗涤滤渣,干燥,氮气保护下,在温度400℃热解30min,随炉冷却,得到热解秸秆;
将3kg聚乙二醇加热至熔融,加入0.15kg三氟化硼乙醚搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加0.8kg环氧氯丙烷,向其中加入17kg S2所得滤液,在温度85℃搅拌3.5h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入30kg尿素、6kg过磷酸钙、3kg硫酸钾,继续搅拌7h,得到预包覆料;
将12kg热解秸秆加入至30kg水中,在温度45℃搅拌90min,降温至2.5℃,向其中加入1.5kg生物酶,以50r/min的速度搅拌2.5h,加入腐熟动物粪便继续搅拌2h,得到固定酶复合物;
所述生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶;其中蛋白酶酶活为1200U/g,脲酶酶活为2150U/g,植酸酶酶活为11000U/g,几丁质酶酶活为5400U/g;其中,脲酶分子量为505KDa;
(3)将85kg预包覆料、45kg固定酶复合物、10kg腐植酸置于搅拌机中,以100r/min的速度搅拌20min,搅拌温度为30℃,43℃低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
采用实施例7和对比例1-2所得缓控释肥料在河北省衡水市某种植基地温室大棚中进行田间对比实验。试验田土壤类型为潮土,土壤质地为中壤。土壤养分如下:pH=8.2±0.3,有机质14.18g/kg,碱解氮含量为123.95mg/kg,有效磷46.33mg/kg,速效钾487mg/kg。前茬作物为香瓜;香瓜亩施肥量:有机肥300kg,复合肥(15-15-15)60kg,整个生长期浇水6次;香瓜产量为2500kg/亩。
采用正旺番茄作为供试对象。采用完全随机区组设计,设置4个组别,分别为实施例7组、对比例1组、对比例2组和常规施肥组,每个组别3个重复。前茬香瓜收获后及时整地,铺施有机肥(有机肥N:P:K=3:2:2,施用量为2500kg/亩),然后各组施用各组所得肥料70kg/亩。实施例7组施用实施例7所得缓控释肥料,对比例1组施用对比例1所得缓控释肥料,对比例2组施用对比例2所得缓控释肥料,常规施肥组施用复合肥(17-17-17)。并设置空白对照组,仅铺施有机肥(有机肥N:P:K=3:2:2,施用量为2500kg/亩)。接着耕翻、平整、做畦,每畦南北长6米,宽5米。
选取长势相同,5-6叶一心的番茄苗于2月中旬定植,每亩定植3000棵苗。定植后对番茄进行常规管理,单干整枝。全生育期浇水7次,并进行4次病虫害防治,其他田间管理均按常规方法。于当年6月下旬收获完毕。
1、农艺性状
分别于定植后的开花初期、第一穗果膨大期、第三穗果膨大期、第五穗果膨大期、拉秧期进行取样,每小区随机抽取5株,用直尺测量地面至植株最点的高度作为株高(以cm表示),用游标卡尺在植株距土面约3cm处测量茎粗(以cm表示)。
如图1所示,实施例7组的株高和茎粗在相同时期均优于其余各组,而且随着时间的延长,实施例7组与其余各组的差异逐渐增大。证实本申请所得缓控释肥料具有促进番茄植株生长的功效。
2、番茄植株氮肥利用率
在定植后30d-150d进行测量并计算氮肥利用率。
氮肥利用率=(施氮地区地上部分吸氮量-不施氮地区地上部分吸氮量)/施氮量×100%
如图2所示,常规施肥组的氮肥利用率随着番茄生长呈下降趋势,而其余各组的氮肥利用率呈现先升高后降低的趋势;实施例7组的氮肥利用率始终优于其他组。证实本申请所得缓控释肥料可以提高番茄植株氮肥利用率。
3、土壤中碱解氮含量
在定植后30d-150d对各组土壤中的碱解氮含量进行测量,如图3所示。各组的碱解氮含量均随番茄生长均呈下降趋势。前期对比例1组和常规施肥组的碱解氮含量明显高于实施例7组和对比例2组,这是由于对比例1组和常规施肥组未对氮肥(尿素)进行缓释,使其中氮肥迅速释放入土壤,造成碱解氮含量高,而随着浇水、下雨等条件发生,使对比例1组和常规施肥组土壤中碱解氮流失,发生迅速下降;但实施例7组和对比例2组对氮肥(尿素)进行缓释,从而造成土壤中碱解氮缓慢降低。当达到定植150天时,实施例7组的土壤碱解氮最高。
说明本申请所得缓控释肥料在生长期可以平稳释放,延长养分释放时间,持续为番茄提供营养,避免因一次施肥而带来的肥料流失和作物供养不足,满足番茄作物中后期对养分的需求。
4、收获后番茄品质和产量
各组随机选取5个长势良好的番茄,测定其可滴定酸、可溶性糖含量。如图4所示,实施例7组收获番茄的可滴定酸含量最低,而可溶性糖最高,糖酸比明显高于其余组。证实本申请所得缓控释肥料具有提高番茄品质的功效。
对各组收获后番茄进行统计,其单果重和产量如图5所示,实施例7组的单果重和产量均明显优于其他组,增产效果极显著。
5、收获后土壤性质
对各组收获后的土壤进行检测,其容重和总孔隙度如图6所示。实施例7组的容重最小,而总孔隙度最高。表明施用本申请所得缓控释肥料能使土壤变得疏松、土壤孔隙度增加,通透性增强,有利于土壤中水、气、热交换和微生物的活动,从而为作物根系吸收养分和水分提供良好的土壤条件。证实本申请所得缓控释肥料对土壤结构的改良效果极为明显。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)向动物粪便粉料中加入椰壳、罗汉果粉搅拌均匀,调整含水率为28-34wt%,向其表面喷洒碳酸氢铵水溶液,堆垛密封2-6天,接种腐熟菌剂发酵,待堆内温度>45℃,翻堆至温度降低至30-36℃,调整堆垛体系含水量为50-60wt%,自然发酵,每隔2-4天翻堆一次,直至体系含水率为20-24wt%,得到腐熟动物粪便;
(2)将热解秸秆、端氨基超支化聚合物季铵盐加入至水中,40-50℃搅拌1-2h,降温至1-4℃,向其中加入生物酶搅拌,加入腐熟动物粪便继续搅拌1-2h,得到固定酶复合物;
将聚乙二醇加热至熔融,加入催化剂搅拌均匀,搅拌状态下向其中滴加环氧氯丙烷,向其中加入热解秸秆过程中所得滤液,80-90℃搅拌2-5h,冷却至室温,调节体系呈中性,加入尿素、过磷酸钙、硫酸钾继续搅拌得到预包覆料;
(3)将预包覆料、固定酶复合物、腐植酸搅拌10-30min,搅拌温度为20-40℃,低温烘干得到添加生物酶的缓控释肥料。
2.根据权利要求1所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(1)中,碳酸氢铵水溶液的浓度为1-4wt%。
3.根据权利要求1所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(2)中,生物酶包括蛋白酶、脲酶、植酸酶、几丁质酶中至少一种。
4.根据权利要求1所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(3)中,低温烘干的温度为40-45℃。
5.根据权利要求1所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(2)中,热解秸秆、端氨基超支化聚合物季铵盐和生物酶的质量比为8-20:1-3:1-2。
6.根据权利要求1所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(2)中,在热解秸秆中,将亚硫酸钠加入至氢氧化钠溶液中搅拌均匀,向其中加入秸秆粉,90-100℃蒸煮2-4h,过滤,洗涤滤渣,干燥,氮气保护下300-500℃热解20-40min,随炉冷却得到热解秸秆。
7.根据权利要求6所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(2)中,秸秆粉为60-100目。
8.根据权利要求1所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法,其特征在于,步骤(3)中,预包覆料、固定酶复合物、腐植酸的质量比为80-90:30-60:5-15。
9.一种添加生物酶的缓控释肥料,其特征在于,采用权利要求1-8任一项所述添加生物酶的缓控释肥料制备方法制得。
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