一种苗木微生物无机增氧复合肥及其制备方法与流程

文档序号:12396071阅读:250来源:国知局

本发明涉及农业种植领域,特别是涉及一种苗木微生物无机增氧复合肥及其制备方法。



背景技术:

现有的肥料中,有许多是无机与微生物复合的肥料,土壤长时间施撒无机肥后,土壤会出现板结、盐渍化等退化现象,导致肥力下降。而微生物能够改善土壤结构,将土壤中的有机质分解为腐殖质,以及将土壤中植物不可直接吸收的养分转化为可吸收养分,从而促进植物生长。

如申请号为CN201610338752.8的中国发明专利公开了一种高浓度无机复合微生物肥料,该高浓度无机复合微生物肥料由尿素、磷酸一铵、氯化钾、腐植酸、EDTA螯合锌、EDTA螯合锰、钼酸铵、硼砂、防板结剂、芽孢杆菌类菌剂制备而成。该发明高浓度无机复合微生物肥料充分发挥无机化学肥料的直接快速特点,并通过微生物菌剂提高了肥料利用率和改良优化土壤。

但是上述肥料也存在一个明显的缺陷:在无机肥成分中,有部分化学物质对微生物具有一定的抑制作用。上述肥料只是将无机肥与微生物简单地混在一起。一方面无机肥会对微生物的存活造成负面影响;另一方面,在肥料制备过程中,会导致大量微生物失活甚至死亡,严重影响了肥料的肥效。

并且,上述肥料不具有缓释效果,肥效不够持久。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种苗木微生物无机增氧复合肥。本发明的苗木微生物无机增氧复合肥含有微生物以及无机肥成分,且微生物活性、存活率高;同时本发明具有缓释效果,能够持续、稳定地释放养分和氧,长期促进植作物的生长,适用于苗木栽培。

本发明的另一目的在于提供一种苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法。本发明苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法简单、合理,制备过程中微生物、无机肥损失量少;制备的苗木微生物无机增氧复合肥品质稳定,适于大规模生产。

本发明的具体技术方案为:一种苗木微生物无机增氧复合肥,由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层;所述速释层由以下物质组成:微生物肥10-20wt%、无机肥30-34wt%、化学增氧剂2-3wt%、复合凝胶载体40-50wt%、改性氧化钙3-5wt%、粘合剂余量;所述缓释层由以下物质组成:微生物肥10-20wt%、无机肥30-34wt%、化学增氧剂2-3wt%、环糊精44-54wt%、粘合剂余量;所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。

本发明的肥料中的主要肥效成分为微生物肥和无机肥。无机肥能够为作物提供养分,而微生物能够改善土壤结构,将土壤中的有机质分解为腐殖质,以及将土壤中植物不可直接吸收的养分转化为可吸收养分,促进植物生长。本发明的肥料中还含有增氧剂,能够持续稳定地释放氧,加速根部呼吸作用,促进根部生长。

另一方面,目前市场上具有缓释功能的肥料种类繁多,一般是在肥料颗粒表面具有一包膜层,从而具有缓释效果。但是,大多数的缓释肥料缓释效果不够理想,特别是在土壤中吸水后容易造成前期突释,肥料成分被迅速溶解释放,导致肥效持久性严重下降。而位于颗粒肥料核芯部分的肥料成分,却由于水分渗透进入肥料核芯的速度较慢,以及肥料成分需要渗透穿过肥料外层的部分,肥料成分释放动力不足,导致后期的肥效大不如前期。

本发明的肥料具有三层结构。其中,包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜,壳聚糖-淀粉-明胶交联膜自身毒害、成膜性好,成膜后表面光滑。能够对土壤中的水分进入肥料内部以及肥料内部物质渗透至土壤中进行一定程度的阻隔,起到缓释作用,缓释层的载体为环糊精。环糊精内部具有疏水空腔,能够对水分的渗透起到一定的延缓作用。包膜层以及环糊精的配合,施肥后,水分渗透进入肥料内部,肥料吸水膨胀并缓慢溶解扩散到包膜层外,连续不断地释放养分、增氧剂,从而减少养分、增氧剂的流失,起到缓释作用。由于两者的配合,使得养分和增氧剂在前期遇水后不会迅速被释放,缓释速率更为稳定,缓释持久性更强。速释层的载体为复合凝胶载体,并且复合凝胶载体还负载有改性氧化钙。改性氧化钙遇水后会发生放热反应,这些热量会加速养分、增氧剂在水中的溶解,从而为养分、增氧剂的释放提供动力,克服后期养分、增氧剂释放效果较差的缺陷。

优选地,所述微生物肥的制备方法为:将微生物配制成微生物溶液,接着将煅烧后的贝壳粉或膨润土浸渍于微生物溶液中进行吸附,饱和吸附后离心分离,得到吸附有微生物的贝壳粉或膨润土,将其添加到其10-30倍质量的8-12wt%海藻酸钠溶液中分解均匀;然后滴加氯化钙溶液进行包覆交联固化,最后经过抽滤、真空干燥、粉碎后,制得微生物肥。

本发明将微生物负载在贝壳粉或膨润土中,并且再通过海藻酸钠与氯化钙交联反应形成包覆,进一步提高负载稳定性。能够与无机肥以及其他成分进行隔离,避免了部分无机肥对微生物的抑制,在制备过程中以及施肥后,微生物得到了固定化,环境对其的影响较小,因此能够保持高活性和高存活率。

优选地,所述微生物包括腐殖菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。腐殖菌能够将土壤中有机质分解为腐殖质;固氮菌能够将土壤空气中的氮固定;解磷菌和解钾菌分贝能够将土壤中的磷、钾释放出来。

优选地,所述无机肥由以下物质组成:氮肥50-54wt%、磷肥20-22wt%、钾肥24-28wt%、微量元素肥余量。针对于处于快速生长期的苗木其根、茎部生长特别快速,更加科学地调节了N、P、K的配比,由于磷可以促进细胞分裂,加速作物根系生长,因此适当提高了P的含量。微量元素肥能够补充N、P、K以外的微量元素。

优选地,所述氮肥选自硝酸铵、硫硝酸铵、碳酸氢铵、尿素、硫酸铵、氯化铵中的至少一种;所述磷肥选自磷酸钙、过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种;所述钾肥选自氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的至少一种;所述微量元素肥选自硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、硝酸铁、硼酸和硅酸钙中的至少一种。

优选地,所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3-5:0.4-0.6。

优选地,所述化学增氧剂为过氧化钙、过氧化脲和过碳酸钠中的至少一种;所述粘合剂为聚维酮。由于本发明在制备过程中无机肥、增氧剂不宜遇水,而聚维酮溶于乙醇,因此作为粘合剂是较为合适的选择。

优选地,所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

优选地,所述复合凝胶载体的制备方法为:取海藻切碎并将其投入50-100倍质量的水中,在95-105℃下加热20-30min;过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3-5wt%的焦磷酸钠溶液中,在50-60℃下浸泡0.5-1.5h,得到粘稠状液体;将粘稠状液体浓缩至固含量为45-55wt%,向粘稠状液体中添加其0.5-1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀;然后在40-50℃下保温,添加液体总质量1-3%的碳酸氢钠,搅拌反应10-20min,反应后调节液体pH值至中性,最后干燥得到复合凝胶载体。

本发明的复合凝胶载体,可采用上述方法制得,主要是以海藻提取物和聚乙烯醇为主要载体。海藻提取液呈粘稠状,与聚乙烯醇混合后,添加碳酸氢钠,碳酸氢钠正好与海藻提取液中的酸性物质发生反应,生成二氧化碳气体,气体在凝胶液中制得大量的毛细孔道,不仅能够提高载体的负载量,并且为微生物肥、无机肥、增氧剂溶解后释放到土壤中提供了快速通道,减小了渗透的阻力。并且复合凝胶载体具有很强的吸湿性,在后期能够加速微生物肥、无机肥、增氧剂的溶解速率,进一步克服后期养分、增氧剂释放效果较差的缺陷。

优选地,所述改性氧化钙的制备方法为:将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1-0.2添加至反应容器中混合均匀,将质量为氧化钙4-8wt%的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中,在惰性气体加压保护下将反应容器加热至140-160℃,搅拌反应2-3h;反应结束后冷却至室温,得到改性氧化钙。

在改性氧化钙的制备过程中,以氢氧化钾和氧化钙作为共同的催化剂,使环氧乙烷在氧化钙表面进行聚合,生成聚环氧乙烷层,该聚环氧乙烷层的作用是:由于氧化钙遇水反应较为剧烈,可能会导致温度过高而造成安全隐患。当聚环氧乙烷包覆在氧化钙表面后,由于聚环氧乙烷具有较好的吸水性,水分需要先经过其吸收后才能缓慢渗透到氧化钙表面,起到了缓冲作用。

一种苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法,步骤为:

步骤1:用无水乙醇将粘合剂溶解;同时将无机肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀,再与微生物肥混合均匀,然后用粘合剂粘合;粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得速释层。

步骤2:将环糊精与其0.4-0.8倍质量的水混合,搅拌呈糊状后,添加无机肥、化学增氧剂并分散均匀,再与微生物肥混合均匀,然后干燥至含水率不大于3wt%,得到糊状物;用无水乙醇将粘合剂溶解,将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合,粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得缓释层。

步骤3:按质量比1:0.5-1.5:0.5-1.5分别称取壳聚糖、淀粉、明胶,添加至水中并搅拌1-3h,然后加热至60-80℃直至形成均匀溶液;将均匀溶液与其0.1-0.3倍体积的1-3wt%的戊二醛溶液混合,立即对步骤2制得的缓释层表面进行包膜,包膜后立即干燥,形成包膜层,制得苗木微生物无机增氧复合肥。

本发明制备方法在制备过程中尽量避免了微生物肥、无机肥、增氧剂与水的接触,降低了有效成分的流失率,同时微生物肥由于有载体的保护,在制备过程中的存活率高;制得的肥料品质高、稳定。

本发明的有益效果是:本发明的苗木微生物无机增氧复合肥含有微生物以及无机肥成分,且微生物活性、存活率高;同时本发明具有缓释效果,能够持续、稳定地释放养分和氧,长期促进植作物的生长,适用于苗木栽培。本发明苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法简单、合理,制备过程中微生物、无机肥损失量少;制备的苗木微生物无机增氧复合肥品质稳定,适于大规模生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种苗木微生物无机增氧复合肥,由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成:微生物肥15wt%、无机肥(氮肥53wt%、磷肥21wt%、钾肥26wt%、微量元素肥余量)32wt%、过氧化钙2.5wt%、复合凝胶载体45wt%、改性氧化钙4wt%、聚维酮余量。

所述缓释层由以下物质组成:微生物肥15wt%、无机肥(氮肥53wt%、磷肥21wt%、钾肥26wt%、微量元素肥余量)32wt%、过氧化钙2.5wt%、α-环糊精49wt%、聚维酮余量。

所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。

所述微生物包括腐殖菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。

所述氮肥选自硝酸铵、碳酸氢铵、尿素;所述磷肥为磷酸钙、磷酸二铵;所述钾肥为氯化钾、硫酸钾;所述微量元素肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硝酸铁、硼酸和硅酸钙。

所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:4:0.5。

实施例2

一种苗木微生物无机增氧复合肥,由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成:微生物肥10wt%、无机肥(氮肥50wt%、磷肥22wt%、钾肥27wt%、微量元素肥余量)34wt%、过氧化脲2wt%、复合凝胶载体50wt%、改性氧化钙3wt%、聚维酮余量。

所述缓释层由以下物质组成:微生物肥10wt%、无机肥(氮肥50wt%、磷肥22.8wt%、钾肥27wt%、微量元素肥余量)34wt%、过氧化脲2wt%、β-环糊精53wt%、聚维酮余量。

所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。

所述微生物包括腐殖菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。

所述氮肥为硫硝酸铵、碳酸氢铵、尿素、氯化铵;所述磷肥为过磷酸钙、磷酸二铵;所述钾肥为硫酸钾、硝酸钾;所述微量元素肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁。

所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3:0.4。

实施例3

一种苗木微生物无机增氧复合肥,由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。

所述速释层由以下物质组成:微生物肥20wt%、无机肥(氮肥54wt%、磷肥20wt%、钾肥25.8wt%、微量元素肥余量)30wt%、过碳酸钠3wt%、复合凝胶载体40wt%、改性氧化钙5wt%、聚维酮余量。

所述缓释层由以下物质组成:微生物肥20wt%、无机肥(氮肥54wt%、磷肥20wt%、钾肥25.8wt%、微量元素肥余量)30wt%、过碳酸钠3wt%、γ-环糊精44wt%、聚维酮余量。

所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。

所述微生物包括腐殖菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌。

所述氮肥为碳酸氢铵、尿素、硫酸铵、氯化铵;所述磷肥为磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵;所述钾肥为氯化钾、硝酸钾;所述微量元素肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸钼、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、硝酸铁、硼酸和硅酸钙。

所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:5:0.6。

实施例4

实施例1的苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法为:

材料预制备:

所述微生物肥的制备方法为:将微生物配制成微生物溶液,接着将煅烧后的贝壳粉或膨润土浸渍于微生物溶液中进行吸附,饱和吸附后离心分离,得到吸附有微生物的贝壳粉或膨润土,将其添加到其20倍质量的10wt%海藻酸钠溶液中分解均匀;然后滴加氯化钙溶液进行包覆交联固化,最后经过抽滤、真空干燥、粉碎后,制得微生物肥。

所述复合凝胶载体的制备方法为:取海藻切碎并将其投入75倍质量的水中,在100℃下加热25min;过滤后将海藻转移至其10倍质量的浓度为4wt%的焦磷酸钠溶液中,在55℃下浸泡1h,得到粘稠状液体;将粘稠状液体浓缩至固含量为50wt%,向粘稠状液体中添加其0.75倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀;然后在45℃下保温,添加液体总质量2%的碳酸氢钠,搅拌反应15min,反应后调节液体pH值至中性,最后干燥得到复合凝胶载体。

所述改性氧化钙的制备方法为:将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.15添加至反应容器中混合均匀,将质量为氧化钙6wt%的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中,在惰性气体加压保护下将反应容器加热至150℃,搅拌反应2.5h;反应结束后冷却至室温,得到改性氧化钙。

步骤1:用无水乙醇将粘合剂溶解;同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀,然后用粘合剂粘合;粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得速释层。

步骤2:将环糊精与其0.6倍质量的水混合,搅拌呈糊状后,添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀,然后干燥至含水率不大于3wt%,得到糊状物;用无水乙醇将粘合剂溶解,将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合,粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得缓释层。

步骤3:用乙醇溶解醇溶性高分子树脂,将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面,干燥后形成包膜层,制得苗木微生物无机增氧复合肥。

实施例5

实施例2的苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法为:

材料预制备:

所述微生物肥的制备方法为:将微生物配制成微生物溶液,接着将煅烧后的贝壳粉或膨润土浸渍于微生物溶液中进行吸附,饱和吸附后离心分离,得到吸附有微生物的贝壳粉或膨润土,将其添加到其10倍质量的12wt%海藻酸钠溶液中分解均匀;然后滴加氯化钙溶液进行包覆交联固化,最后经过抽滤、真空干燥、粉碎后,制得微生物肥。

所述复合凝胶载体的制备方法为:取海藻切碎并将其投入50倍质量的水中,在95℃下加热30min;过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3wt%的焦磷酸钠溶液中,在50℃下浸泡1.5h,得到粘稠状液体;将粘稠状液体浓缩至固含量为45wt%,向粘稠状液体中添加其0.5倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀;然后在40℃下保温,添加液体总质量1%的碳酸氢钠,搅拌反应10min,反应后调节液体pH值至中性,最后干燥得到复合凝胶载体。

所述改性氧化钙的制备方法为:将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1添加至反应容器中混合均匀,将质量为氧化钙4wt%的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中,在惰性气体加压保护下将反应容器加热至1400℃,搅拌反应3h;反应结束后冷却至室温,得到改性氧化钙。

步骤1:用无水乙醇将粘合剂溶解;同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀,然后用粘合剂粘合;粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得速释层。

步骤2:将环糊精与其0.4倍质量的水混合,搅拌呈糊状后,添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀,然后干燥至含水率不大于3wt%,得到糊状物;用无水乙醇将粘合剂溶解,将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合,粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得缓释层。

步骤3:用乙醇溶解醇溶性高分子树脂,将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面,干燥后形成包膜层,制得苗木微生物无机增氧复合肥。

实施例6

实施例3的苗木微生物无机增氧复合肥的制备方法为:

材料预制备:

所述微生物肥的制备方法为:将微生物配制成微生物溶液,接着将煅烧后的贝壳粉或膨润土浸渍于微生物溶液中进行吸附,饱和吸附后离心分离,得到吸附有微生物的贝壳粉或膨润土,将其添加到其30倍质量的8wt%海藻酸钠溶液中分解均匀;然后滴加氯化钙溶液进行包覆交联固化,最后经过抽滤、真空干燥、粉碎后,制得微生物肥。

所述复合凝胶载体的制备方法为:取海藻切碎并将其投入100倍质量的水中,在105℃下加热20min;过滤后将海藻转移至其15倍质量的浓度为5wt%的焦磷酸钠溶液中,在60℃下浸泡0.5h,得到粘稠状液体;将粘稠状液体浓缩至固含量为55wt%,向粘稠状液体中添加其1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀;然后在50℃下保温,添加液体总质量3%的碳酸氢钠,搅拌反应20min,反应后调节液体pH值至中性,最后干燥得到复合凝胶载体。

所述改性氧化钙的制备方法为:将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.2添加至反应容器中混合均匀,将质量为氧化钙8wt%的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中,在惰性气体加压保护下将反应容器加热至160℃,搅拌反应2h;反应结束后冷却至室温,得到改性氧化钙。

步骤1:用无水乙醇将粘合剂溶解;同时将氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂、复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀,然后用粘合剂粘合;粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得速释层。

步骤2:将环糊精与其0.8倍质量的水混合,搅拌呈糊状后,添加氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥、化学增氧剂并分散均匀,然后干燥至含水率不大于3wt%,得到糊状物;用无水乙醇将粘合剂溶解,将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合,粘合后依次经过造粒、干燥和筛选,制得缓释层。

步骤3:用乙醇溶解醇溶性高分子树脂,将醇溶性高分子树脂包膜至缓释层表面,干燥后形成包膜层,制得苗木微生物无机增氧复合肥。

经过试验,本发明制得的苗木微生物无机增氧复合肥的缓释时效理论上可长达15-25天。

本发明中所用原料,若无特别说明,均为本领域的常用原料;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。

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