CN117088739A - 一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥及其制备方法，包括如下重量份原料：氮肥溶液340‑360份、磷肥210‑240份、钾肥280‑300份、除盐水340‑350份、螯合态微量元素20‑30份、柠檬酸10‑15份、复合微生物菌剂3‑7份、复合型抑制剂1‑3份及悬浮剂8‑10份。其中：氮肥溶液为硝酸铵或硝酸钙的一种或多种，所述磷肥为磷酸一铵或磷酸二铵中的一种或多种，所述钾肥为硫酸钾，该制备方法中所使用的反应釜部分能够快速的将投放的物料部分均匀的沿着罐体内壁向下洒落，加速了前期搅拌效率，制备的水溶肥通过冲施的方式使用，达到改良土壤、提高土壤有机质、提高作物产量的效果，提高了氮肥利用率，降低土壤温室气体排放。
Description
技术领域
本发明涉及肥料制造技术领域，具体为一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥及其制备方法。
背景技术
温室效应是指大气中的温室气体吸收并辐射地球表面的热量，导致地球表面温度升高的现象，温室气体的重要来源之一是农业，其中农业甲烷排放主要来源于水稻种植、动物肠道发酵及禽畜粪便，根据国际能源署公布的数据，2022年我国农业甲烷排放量位1850万吨，占总甲烷排放量的33％，仅次于能源活动带来的甲烷排放。农业氧化亚氮的排放主要来源于氮肥的施用，氮元素是蛋白质和氨基酸的重要组成成分，对作物的生长发育有重要作用，土壤氮含量低直接限制作物的产量。
目前，对于种植业温室气体减排的措施主要包括降低氮肥用量、添加抑制剂、新种植技术推广。新种植技术往往需要农民具备一定的专业知识和技能，对于缺乏相关培训和教育的农民来说存在困难，而且农民在选用新技术时往往会考虑市场需求和经济效益，如果新技术无法满足市场需求或者带来客观的经济效益，农民往往不愿采用。因此直接对现有肥料产品组分进行优化将是降低农业氧化亚氮排放的有效方式，另一方面，现有废料生产时需要进行长时间的搅拌过程，该加工过程效率低下，难以满足大批量的生产需求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明可以保证作物生长过程中的营养需求，提高作物产量，同时减少温室气体氧化亚氮的排放，且生产效率更高，最终的成品质量更加均衡。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，该减少温室气体排放的稳定性水溶肥为液体肥，包括如下重量份原料：氮肥溶液340-360份、磷肥210-240份、钾肥280-300份、除盐水340-350份、螯合态微量元素20-30份、柠檬酸10-15份、复合微生物菌剂3-7份、复合型抑制剂1-3份及悬浮剂8-10份。
进一步的，所述氮肥溶液是硝酸铵或硝酸钙中的一种或多种；所述磷肥为磷酸一铵或磷酸二铵中的一种或两种；所述钾肥为硫酸钾。
进一步的，所述螯合态微量元素包括EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3，重量比为10:10:3:3:0.1:1；所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，重量比为1:1:1。
进一步的，所述复合型抑制剂为脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺和硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐按1:1的重量比混合。
一种如上述水溶肥的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在反应釜中加入除盐水和磷肥进行搅拌，并加热至80-90℃，待磷肥完全溶解后冷却至30-40℃，得到磷肥溶液，所述反应釜的内部安装有搅拌总成，通过搅拌总成完成投料和搅拌过程；
步骤二、在步骤一得到的磷肥溶液中依次加入上述重量份的钾肥、螯合态微量元素和柠檬酸搅拌均匀，借助反应釜底部的辅助研磨机构进行初步研磨处理，并从反应釜的底部排出后，再使用砂磨机研磨，得到固液混合物，所述辅助研磨机构的末端设置有排料通道；
步骤三、在步骤二得到的固液混合物中加入上述重量份的氮肥溶液、复合微生物菌剂、复合型抑制剂和悬浮剂，在高速分散机中充分混匀，得到所述的减少温室气体排放的稳定性水溶肥，然后输送至液体包装机进行分装即可。
进一步的，所述步骤一和步骤二中搅拌条件为2000-4000rpm，所述步骤二中通过砂磨机研磨的颗粒粒径为10-50μm。
进一步的，所述反应釜的侧边顶部设置有投料通道，所述搅拌总成包括搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌轴的顶部侧边连接有联动杆，所述联动杆的末端底部安装有推板，所述推板的侧边贴装有橡胶刮条，所述搅拌轴的侧边底部安装有多个搅拌叶。
进一步的，所述投料通道的内侧开设有进料口，所述反应釜的内壁上设置有匀料槽，所述匀料槽的内侧设置有围板，所述围板的表面开设有通孔，所述推板嵌入到匀料槽的内部。
进一步的，所述辅助研磨机构包括导流斜板、筛网、内研磨层和外研磨层，所述反应釜的底部安装有底座，所述导流斜板设置在底座的底部，所述底座的侧边安装有研磨电机，所述内研磨层的端部与研磨电机的输出端相连，所述筛网套设在内研磨层的内部。
进一步的，所述内研磨层和外研磨层的截面均呈半圆形结构，所述筛网的末端嵌入到排料通道的内部。
本发明的有益效果：
1.本发明提供的氮磷钾肥料配方使用硝态氮肥和硫酸钾肥料，可以抑制淹水土壤中甲烷的生成和排放；提供的减少温室气体排放的稳定性水溶肥，添加了复合型抑制剂，能够降低土壤中的硝化和反硝化作用，提高氮肥的利用率，降低土壤中氧化亚氮的排放。
2.本发明提供的减少温室气体排放的稳定性水溶肥，添加了柠檬酸，能对复合型抑制剂进行保护，提高抑制剂的作用时间；提供的减少温室气体排放的稳定性水溶肥，添加了复合微生物菌剂，其中枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌能提高蔬菜抗病害的能力，提高蔬菜品质和产量，解淀粉芽孢杆菌能够降低土壤氧化亚氮的排放。
3.本发明制备方法中所使用的反应釜部分能够快速的将投放的物料部分均匀的沿着罐体内壁向下洒落，扩大了投放的范围，因此加速了前期搅拌混合的效率，并在排料时提供了一定的辅助研磨加工，提高了后续使用砂磨机研磨过程的效率。
附图说明
图1为本发明一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥制备方法的流程图；
图2为本发明制备方法中所使用的反应釜部分的结构示意图；
图3为本发明反应釜内部搅拌总成部分的结构示意图；
图4为本发明反应釜中辅助研磨机构部分的结构示意图；
图5为本发明辅助研磨机构部分的剖视图；
图中：1、反应釜；2、投料通道；3、底座；4、搅拌总成；5、辅助研磨机构；6、搅拌电机；7、搅拌轴；8、联动杆；9、推板；10、橡胶刮条；11、搅拌叶；12、进料口；13、匀料槽；14、围板；15、通孔；16、导流斜板；17、研磨电机；18、内研磨层；19、外研磨层；20、筛网；21、排料通道。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图5，本发明提供下列技术方案：
实施例1
一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，包括如下重量份原料：氮肥溶液350份，磷肥225份，钾肥290份，除盐水345份，螯合态微量元素25份，柠檬酸10份，复合微生物菌剂3份，复合型抑制剂2份，悬浮剂9份。
螯合态微量元素包括EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3。
螯合态微量元素EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3，重量比为10:10:3:3:0.1:1。
实施例2
一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，包括如下重量份原料：氮肥溶液340份，磷肥210份，钾肥280份，除盐水350份，螯合态微量元素30份，柠檬酸13份，复合微生物菌剂5份，复合型抑制剂1份，悬浮剂8份。
螯合态微量元素包括EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3。
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实施例3
一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，包括如下重量份原料：氮肥溶液360份，磷肥240份，钾肥300份，除盐水340份，螯合态微量元素20份，柠檬酸15份，复合微生物菌剂7份，复合型抑制剂3份，悬浮剂10份。
螯合态微量元素包括EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3。
螯合态微量元素EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3，重量比为10:10:3:3:0.1:1。
该减少温室气体排放的稳定性水溶肥的制备方法根据以下步骤进行：
S1：在2000-4000rpm的搅拌条件下，在反应釜1中加入上述重量份的除盐水和磷肥并加热至80-90℃，待磷肥完全溶解后冷却至30-40℃，得到磷肥溶液；
S2：在S1得到的磷肥溶液中依次加入上述重量份的钾肥、螯合态微量元素和柠檬酸，在2000-4000rpm的搅拌条件下搅拌均匀，然后用砂磨机研磨，研磨颗粒粒径10-50μm，得到固液混合物；
S3：在S2得到的固液混合物中加入上述重量份的氮肥溶液、复合微生物菌剂、复合型抑制剂和悬浮剂，在高速分散机中充分混匀，得到所述的减少温室气体排放的稳定性水溶肥，然后输送至液体包装机进行分装即可。
本发明制备的水溶肥可以抑制淹水土壤中甲烷的生成和排放；能够降低土壤中的硝化和反硝化作用，提高氮肥的利用率，降低土壤中氧化亚氮的排放。对复合型抑制剂进行保护，提高抑制剂的作用时间。由于添加了复合微生物菌剂，其中枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌能提高蔬菜抗病害的能力，提高蔬菜品质和产量，解淀粉芽孢杆菌能够降低土壤氧化亚氮的排放。
反应釜1的侧边顶部设置有投料通道2，搅拌总成4包括搅拌电机6和搅拌轴7，搅拌轴7的顶部侧边连接有联动杆8，联动杆8的末端底部安装有推板9，推板9的侧边贴装有橡胶刮条10，搅拌轴7的侧边底部安装有多个搅拌叶11，投料通道2的内侧开设有进料口12，反应釜1的内壁上设置有匀料槽13，匀料槽13的内侧设置有围板14，围板14的表面开设有通孔15，推板9嵌入到匀料槽13的内部，反应釜1部分能够快速的将投放的物料部分均匀的沿着罐体内壁向下洒落，扩大了投放的范围，因此加速了前期搅拌混合的效率，具体的，通过将上述物料依次投放到反应釜1内部后，即可通过转动的推板9将物料沿着匀料槽13推动，最终完成大范围的投放过程。
本实施例中，辅助研磨机构5包括导流斜板16、筛网20、内研磨层18和外研磨层19，反应釜1的底部安装有底座3，导流斜板16设置在底座3的底部，底座3的侧边安装有研磨电机17，内研磨层18的端部与研磨电机17的输出端相连，筛网20套设在内研磨层18的内部，内研磨层18和外研磨层19的截面均呈半圆形结构，筛网20的末端嵌入到排料通道21的内部，在排料时提供了一定的辅助研磨加工，提高了后续使用砂磨机研磨过程的效率，搅拌后的物料进入到底部的导流板中间后，即可通过内研磨层18和外研磨层19的转动实现研磨效果，并将达到预设尺寸的颗粒进入到筛网20的内部，进而沿着筛网20内侧朝向后端进行流动排出。
对比例1
与实施例1不同之处在于，将复合微生物菌剂中的解淀粉芽孢杆菌替换为等质量的悬浮剂。
对比例2
与实施例1不同之处在于，将复合型抑制剂替换为等质量的悬浮剂。
实验例
供试土壤取自新洋丰农业科技股份有限公司高标准示范田0-20cm耕层土壤，土壤基本理化性质为pH7.22，硝态氮14.24mg·kg-1，铵态氮4.54mg·kg-1，速效磷274.6mg·kg-1，速效钾536.52mg·kg-1，有机质36.71g·kg-1，容重1.54g·cm-3。采集后的土壤除去石子和杂物后过2mm筛备用。
供试作物为番茄，品种为‘普罗旺斯’，采用盆栽试验，每盆装干土10kg，压实，安排6个处理试验，在番茄幼苗处于4叶1心时移盆，移盆时间为2022年1月15日。
试验处理分别为：空白组：不进行施肥处理；对照组1：常规施肥，施用对比例1制备的稳定性水溶肥；对照组2：常规施肥，施用对比例2制备的稳定性水溶肥；处理组1：常规施肥，施用实施例1制备的稳定性水溶肥；处理组2：常规施肥，施用实施例2制备的稳定性水溶肥；处理组3，施用实施例3制备的稳定性水溶肥。
上述稳定性水溶肥试验方法：
气体样品采集与测定采用静态箱-气象色谱仪法，采集的气体于当天带回实验室用气象色谱仪测定N2O浓度，氢火焰离子化检测器的温度为200℃，分离柱温度为80℃，采用高纯N2作为载气。温室气体排放通量计算公式如下：
F＝ρ×h×(273/(273+T))×(dc/dt)
式中：F为N2O的排放通量(单位μgm-2h-1)；ρ为N2O标准状态下的密度；h为箱体的高度(m)；T为采气箱内温度(℃)；dc为气体的浓度差；dt为时间的间隔(h)；dc/dt为采集箱内N2O浓度的变化速率(μlm-3h-1)。
整个试验期土壤温室气体的累计排放量的计算公式为：
C＝∑n i＝1(Fi+1+Fi)/2×(ti+1-ti)×24
式中：C为N2O累计排放量(单位为μgm-2)；F为N2O的排放通量；i为第几次监测；ti+1-ti为两次连续监测间隔的天数；n为监测的总次数。
果实形状及产量的测定：
果实每次采摘后称重，测产，计算单株结果数，产量为每次收获产量的累计总产量。
番茄在整个生长期内N2O的累计排放通量如表1所示，不同稳定性肥料施用对番茄产量的影响如表2所示。
表1各试验处理在生长期内N2O的累计排放通量
可见，相比于不施肥，施用添加复合微生物菌剂和复合型抑制剂的水溶性肥料后，番茄在整个生长周期N2O的排放量下降，且施用同时添加复合微生物菌剂和复合型抑制剂的水溶性肥料N2O的排放量下降的幅度最大。
表2不同稳定性肥料施用对番茄产量的影响
可见，相比于不施肥，施用添加复合微生物菌剂和复合型抑制剂的水溶性肥料后，番茄产量显著提高，且施用同时添加复合微生物菌剂和复合型抑制剂的水溶性肥料番茄产量增幅更大。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，该减少温室气体排放的稳定性水溶肥为液体肥，其特征在于，包括如下重量份原料：氮肥溶液340-360份、磷肥210-240份、钾肥280-300份、除盐水340-350份、螯合态微量元素20-30份、柠檬酸10-15份、复合微生物菌剂3-7份、复合型抑制剂1-3份及悬浮剂8-10份。
2.根据权利要求1所述的一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，其特征在于：所述氮肥溶液是硝酸铵或硝酸钙中的一种或多种；所述磷肥为磷酸一铵或磷酸二铵中的一种或两种；所述钾肥为硫酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，其特征在于：所述螯合态微量元素包括EDTA-FeNa2、EDTA-MnNa2、EDTA-ZnNa2、EDTA-CuNa2、EDTA-MoNa2、H3BO3，重量比为10:10:3:3:0.1:1；所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，重量比为1:1:1。
4.根据权利要求2所述的一种减少温室气体排放的稳定性水溶肥，其特征在于：所述复合型抑制剂为脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺和硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐按1:1的重量比混合。
5.一种如权利要求1所述水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在反应釜(1)中加入除盐水和磷肥进行搅拌，并加热至80-90℃，待磷肥完全溶解后冷却至30-40℃，得到磷肥溶液，所述反应釜(1)的内部安装有搅拌总成(4)，通过搅拌总成(4)完成投料和搅拌过程；
步骤二、在步骤一得到的磷肥溶液中依次加入上述重量份的钾肥、螯合态微量元素和柠檬酸搅拌均匀，借助反应釜(1)底部的辅助研磨机构(5)进行初步研磨处理，并从反应釜(1)的底部排出后，再使用砂磨机研磨，得到固液混合物，所述辅助研磨机构(5)的末端设置有排料通道(21)；
步骤三、在步骤二得到的固液混合物中加入上述重量份的氮肥溶液、复合微生物菌剂、复合型抑制剂和悬浮剂，在高速分散机中充分混匀，得到所述的减少温室气体排放的稳定性水溶肥，然后输送至液体包装机进行分装。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤一和步骤二中搅拌条件为2000-4000rpm，所述步骤二中通过砂磨机研磨的颗粒粒径为10-50μm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述反应釜(1)的侧边顶部设置有投料通道(2)，所述搅拌总成(4)包括搅拌电机(6)和搅拌轴(7)，所述搅拌轴(7)的顶部侧边连接有联动杆(8)，所述联动杆(8)的末端底部安装有推板(9)，所述推板(9)的侧边贴装有橡胶刮条(10)，所述搅拌轴(7)的侧边底部安装有多个搅拌叶(11)。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述投料通道(2)的内侧开设有进料口(12)，所述反应釜(1)的内壁上设置有匀料槽(13)，所述匀料槽(13)的内侧设置有围板(14)，所述围板(14)的表面开设有通孔(15)，所述推板(9)嵌入到匀料槽(13)的内部。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述辅助研磨机构(5)包括导流斜板(16)、筛网(20)、内研磨层(18)和外研磨层(19)，所述反应釜(1)的底部安装有底座(3)，所述导流斜板(16)设置在底座(3)的底部，所述底座(3)的侧边安装有研磨电机(17)，所述内研磨层(18)的端部与研磨电机(17)的输出端相连，所述筛网(20)套设在内研磨层(18)的内部。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述内研磨层(18)和外研磨层(19)的截面均呈半圆形结构，所述筛网(20)的末端嵌入到排料通道(21)的内部。
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