本发明涉及肥料
技术领域：
，具体涉及一种保水控释生物复合肥料及制备方法。
背景技术：
：我国是农业发展大国，也是世界上最大的化肥生产和使用国家，年化肥施用量占世界总量的35％，但化肥的利用率远低于发达国家，其中氮肥利用率30％～50％、磷肥当季利用率8％～20％、钾肥利用率约50％。提高肥料的利用率，减轻其对环境的污染具有重要意义。研制缓控释肥料是解决这一问题的重要途径。微生物肥料主要是依靠其含有的大量有益微生物的生命活动来完成。目前，我国微生物肥发展很快，品种不断增加，但是存在肥效不稳定，易受环境因素影响等缺点。技术实现要素：针对现有微生物肥料的不足，本发明提供了一种保水缓释、利用率高、微生物菌种活性高、成本低、不产生二次污染的控释生物复合肥料。本发明的目的通过如下技术方案实现：一种保水控释生物复合肥料，由以下重量份数的原料组成：生物质炭20～35份、十二烷基硫酸钠0.06～0.08份、聚乙烯吡咯烷酮0.02～0.05份、腐殖酸粉10～18份、麦饭石粉4～9份、尿素8～15份、2-巯基苯甲酸0.05～0.2份、改性淀粉胶黏剂6～13份、丙烯酸12～22份、安息香二甲醚0.1～0.3份、过硫酸铵1～3份、发酵有机肥7～16份、微生物菌粉1～5份。进一步地，所述生物质炭为玉米秸秆在缺氧条件下450℃高温裂解制备得到，粒径1.0～2.0mm。进一步地，所述发酵有机肥以猪粪为原料，玉米秸秆为调理剂，调节含水率后添加生物质炭，混合均匀，经曝气供氧发酵制备，干燥后粉碎，粒径为3～4mm。进一步地，所述微生物菌粉包含光合细菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌，有效活菌数≥2×108cfu/g。一种保水控释生物复合肥料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、麦饭石包膜尿素的制备：在匀速转动的开放式包膜机中加入颗粒尿素，喷淋改性淀粉胶黏剂，同时撒施麦饭石粉，转动片刻，使尿素表面形成一层紧密的包裹层，再喷淋改性淀粉胶黏剂以浸润包膜层，同时撒施麦饭石粉，续继转动，直到胶黏剂完全浸润包裹层中，外表出现油亮光泽为止，包膜完毕，得到麦饭石包膜尿素；步骤二、腐殖酸基复合树脂的制备：(1)将十二烷基硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮加水溶解，然后加入过80目筛的腐殖酸粉和麦饭石包膜尿素，高速搅拌5min，备用；(2)取适量热引发剂过硫酸铵加入丙烯酸单体溶液中溶解，用碱液部分中和，再依次加入光引发剂安息香二甲醚和交联剂2-巯基苯甲酸，充分溶解；(3)将步骤(2)所得溶液加入步骤(1)制得的腐殖酸溶液中，高速搅拌30min，得反应液；(4)将步骤(3)搅拌均匀的反应液置于紫外灯下辐照，产物干燥后粉碎过筛，即得腐殖酸基复合树脂；步骤三、混合物料的制备：将步骤一制备得到的腐殖酸基复合树脂与发酵有机肥颗粒、微生物菌粉倒入转鼓造粒机正在转动的转鼓中，混合均匀，得混合物料，备造粒使用；步骤四、粘结造粒：向转鼓内混合颗粒物喷洒改性淀粉胶黏剂，加入生物质炭，同时喷洒改性淀粉胶黏剂，使物料滚动团聚粘结成粒，反复几次，直到生物质炭包裹完毕，即得产品。尿素施入土壤中以分子态存在，而作物对分子态尿素吸收的极少，土壤颗粒吸附尿素分子的能力很弱，这就造成尿素养分的大量流失，发酵有机肥中富含腐殖质，其与尿素水解后的产物nh4+接触后以共价键预制几何，将其固定，待作物需要时再重新释放。因而本发明采用多重控释的方法，将尿素与发酵有机肥合理搭配，首先用麦饭石粉对尿素进行包膜，麦饭石包膜尿素膜层结构致密，膜孔隙数量少，细粒间紧密堆积程度高，控释效果好，生产成本低，再以丙烯酸、腐殖酸为原料，采用热引发剂和光引发剂协同作用，并加入交联剂，紫外光引发聚合方法制备得到腐殖酸基复合树脂，将麦饭石包膜尿素交联在树脂网状结构中，既能通过树脂的吸收保水作用增进尿素利用率，还能避免包膜尿素流失，最后再包裹一层生物质炭，对尿素及发酵有机肥起到进一步控释及增效作用。本发明所用麦饭石粉还含有多种微量元素，肥料施用到土壤中吸水后，麦饭石能够与土壤中的重金属络合，释放出人体所需的微量元素铁、硒等，有利于减少土壤及农作物中重金属含量，提高农作物中的硒含量。本发明制备得到的腐殖酸基复合树脂吸水率可达800g/g，耐寒耐热性能优良，还能够提高土壤的聚合力。腐殖酸对土壤活性具有抑制作用，极大地减少了氮素的挥发与淋失，随着微生物对腐殖酸的消耗，其抑制作用减弱，从而适应作物发育旺盛时期对氮的大量需求，腐殖酸还能够促进养分向作物传送，吸附重金属，改良土壤结构，还能具有生理活性，促进作物生长，提高农产品质量，此外，腐殖酸含有碳、氧、氢、氮等元素，可以为微生物菌体提供碳源、氮源，供其生存和繁衍，避免菌体失活。本发明所用改性淀粉胶黏剂，不仅有利于肥料的成型，而且还具有缓释性能，且具有对环境友好、用量少等优点。与无机胶黏剂如膨润土、高岭土及钙镁磷肥等相比较，改性淀粉胶黏剂带入有害杂质少，特别在肥料的制造中，能使肥料的有效成分提高，成粒性能和抗压强度更优。在麦饭石包膜尿素的形成过程中，麦饭石与改性淀粉胶黏剂间的键合作用是膜形成的关键。本发明所用微生物菌粉中包含光合细菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌，有效活菌数≥2×108cfu/g，复合肥制备过程中其与发酵有机肥、腐殖酸基复合树脂混合均匀后，喷洒改性淀粉胶黏剂，再包裹生物质炭，储存过程中其能利用发酵有机肥、改性淀粉胶黏剂中的营养物质保持活性，外层的生物质炭为微生物生存和繁殖提供了适宜的场所，复合肥施用于土壤后，微生物能够迅速繁殖，改善植株根系环境，促进作物植株对养分的吸收，从而提高肥料的利用率，由于其中含有解磷菌、解钾菌，复合肥中不需另外添加磷肥与钾肥，这些细菌能够利用发酵有机肥及土壤中的腐殖质产生钾肥和磷肥供作物吸收。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：(1)本发明提供的保水控释生物复合肥料，将尿素、发酵有机肥合理配比，根据其释放速率的不同，对尿素进行麦饭石包膜、腐殖酸基树脂交联、生物质炭包裹，而发酵有机肥仅进行生物质炭层包裹，另腐殖酸对土壤活性的调节作用，从而实现肥效的多重可控释放，提供与作物不同生长阶段不同养分需求量相适应的养分，提高肥料利用率，保证作用整个生长周期充足的养分供给，促进增产丰收；(2)本发明提供的保水控释生物复合肥料，其中所含腐殖酸基复合树脂吸水率高，保水性好，该复合肥施加到土壤后，能够提高土壤保水性，可以减少灌溉频率，延长灌溉周期，增强作物的抗旱性，且易生物降解，不会对土壤造成二次污染；(3)本发明提供的保水控释生物复合肥料，所用原料来源丰富，价格便宜，制备简单，肥料的成粒性能和抗压强度优异。具体实施方式为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下根据本发明的优选实施例进行详细描述。实施例1一种保水控释生物复合肥料，由以下重量份数的原料组成：生物质炭20份、十二烷基硫酸钠0.06份、聚乙烯吡咯烷酮0.02份、腐殖酸粉10份、麦饭石粉4份、尿素8份、2-巯基苯甲酸0.05份、改性淀粉胶黏剂6份、丙烯酸12份、安息香二甲醚0.1份、过硫酸铵1份、发酵有机肥7份、微生物菌粉1份。进一步地，所述生物质炭为玉米秸秆在缺氧条件下450℃高温裂解制备得到，粒径1.0～2.0mm。进一步地，所述发酵有机肥以猪粪为原料，玉米秸秆为调理剂，调节含水率后添加生物质炭，混合均匀，经曝气供氧发酵制备，干燥后粉碎，粒径为3～4mm。进一步地，所述微生物菌粉包含乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、光合细菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌，有效活菌数≥2×108cfu/g。一种保水控释生物复合肥料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、麦饭石包膜尿素的制备：在匀速转动的开放式包膜机中加入颗粒尿素，喷淋改性淀粉胶黏剂，同时撒施麦饭石粉，转动片刻，使尿素表面形成一层紧密的包裹层，再喷淋改性淀粉胶黏剂以浸润包膜层，同时撒施麦饭石粉，续继转动，直到胶黏剂完全浸润包裹层中，外表出现油亮光泽为止，包膜完毕，得到麦饭石包膜尿素；步骤二、腐殖酸基复合树脂的制备：(1)将十二烷基硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮加水溶解，然后加入过80目筛的腐殖酸粉和麦饭石包膜尿素，高速搅拌5min，备用；(2)取适量热引发剂过硫酸铵加入丙烯酸单体溶液中溶解，用碱液部分中和，再依次加入光引发剂安息香二甲醚和交联剂2-巯基苯甲酸，充分溶解；(3)将步骤(2)所得溶液加入步骤(1)制得的腐殖酸溶液中，高速搅拌30min，得反应液；(4)将步骤(3)搅拌均匀的反应液置于紫外灯下辐照，产物干燥后粉碎过筛，即得腐殖酸基复合树脂；步骤三、混合物料的制备：将步骤一制备得到的腐殖酸基复合树脂与发酵有机肥颗粒、微生物菌粉倒入转鼓造粒机正在转动的转鼓中，混合均匀，得混合物料，备造粒使用；步骤四、粘结造粒：向转鼓内混合颗粒物喷洒改性淀粉胶黏剂，加入生物质炭，同时喷洒改性淀粉胶黏剂，使物料滚动团聚粘结成粒，反复几次，直到生物质炭包裹完毕，即得产品。实施例2一种保水控释生物复合肥料，由以下重量份数的原料组成：生物质炭25份、十二烷基硫酸钠0.07份、聚乙烯吡咯烷酮0.03份、腐殖酸粉15份、麦饭石粉6份、尿素11份、2-巯基苯甲酸0.1份、改性淀粉胶黏剂9份、丙烯酸18份、安息香二甲醚0.2份、过硫酸铵2份、发酵有机肥9份、微生物菌粉4份。进一步地，所述生物质炭为玉米秸秆在缺氧条件下450℃高温裂解制备得到，粒径1.0～2.0mm。进一步地，所述发酵有机肥以猪粪为原料，玉米秸秆为调理剂，调节含水率后添加生物质炭，混合均匀，经曝气供氧发酵制备，干燥后粉碎，粒径为3～4mm。进一步地，所述微生物菌粉包含乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、光合细菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌，有效活菌数≥2×108cfu/g。一种保水控释生物复合肥料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、麦饭石包膜尿素的制备：在匀速转动的开放式包膜机中加入颗粒尿素，喷淋改性淀粉胶黏剂，同时撒施麦饭石粉，转动片刻，使尿素表面形成一层紧密的包裹层，再喷淋改性淀粉胶黏剂以浸润包膜层，同时撒施麦饭石粉，续继转动，直到胶黏剂完全浸润包裹层中，外表出现油亮光泽为止，包膜完毕，得到麦饭石包膜尿素；步骤二、腐殖酸基复合树脂的制备：(1)将十二烷基硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮加水溶解，然后加入过80目筛的腐殖酸粉和麦饭石包膜尿素，高速搅拌5min，备用；(2)取适量热引发剂过硫酸铵加入丙烯酸单体溶液中溶解，用碱液部分中和，再依次加入光引发剂安息香二甲醚和交联剂2-巯基苯甲酸，充分溶解；(3)将步骤(2)所得溶液加入步骤(1)制得的腐殖酸溶液中，高速搅拌30min，得反应液；(4)将步骤(3)搅拌均匀的反应液置于紫外灯下辐照，产物干燥后粉碎过筛，即得腐殖酸基复合树脂；步骤三、混合物料的制备：将步骤一制备得到的腐殖酸基复合树脂与发酵有机肥颗粒、微生物菌粉倒入转鼓造粒机正在转动的转鼓中，混合均匀，得混合物料，备造粒使用；步骤四、粘结造粒：向转鼓内混合颗粒物喷洒改性淀粉胶黏剂，加入生物质炭，同时喷洒改性淀粉胶黏剂，使物料滚动团聚粘结成粒，反复几次，直到生物质炭包裹完毕，即得产品。实施例3一种保水控释生物复合肥料，由以下重量份数的原料组成：生物质炭35份、十二烷基硫酸钠0.08份、聚乙烯吡咯烷酮0.05份、腐殖酸粉18份、麦饭石粉9份、尿素15份、2-巯基苯甲酸0.2份、改性淀粉胶黏剂13份、丙烯酸22份、安息香二甲醚0.3份、过硫酸铵3份、发酵有机肥16份、微生物菌粉5份。进一步地，所述生物质炭为玉米秸秆在缺氧条件下450℃高温裂解制备得到，粒径1.0～2.0mm。进一步地，所述发酵有机肥以猪粪为原料，玉米秸秆为调理剂，调节含水率后添加生物质炭，混合均匀，经曝气供氧发酵制备，干燥后粉碎，粒径为3～4mm。进一步地，所述微生物菌粉包含乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、光合细菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌，有效活菌数≥2×108cfu/g。一种保水控释生物复合肥料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、麦饭石包膜尿素的制备：在匀速转动的开放式包膜机中加入颗粒尿素，喷淋改性淀粉胶黏剂，同时撒施麦饭石粉，转动片刻，使尿素表面形成一层紧密的包裹层，再喷淋改性淀粉胶黏剂以浸润包膜层，同时撒施麦饭石粉，续继转动，直到胶黏剂完全浸润包裹层中，外表出现油亮光泽为止，包膜完毕，得到麦饭石包膜尿素；步骤二、腐殖酸基复合树脂的制备：(1)将十二烷基硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮加水溶解，然后加入过80目筛的腐殖酸粉和麦饭石包膜尿素，高速搅拌5min，备用；(2)取适量热引发剂过硫酸铵加入丙烯酸单体溶液中溶解，用碱液部分中和，再依次加入光引发剂安息香二甲醚和交联剂2-巯基苯甲酸，充分溶解；(3)将步骤(2)所得溶液加入步骤(1)制得的腐殖酸溶液中，高速搅拌30min，得反应液；(4)将步骤(3)搅拌均匀的反应液置于紫外灯下辐照，产物干燥后粉碎过筛，即得腐殖酸基复合树脂；步骤三、混合物料的制备：将步骤一制备得到的腐殖酸基复合树脂与发酵有机肥颗粒、微生物菌粉倒入转鼓造粒机正在转动的转鼓中，混合均匀，得混合物料，备造粒使用；步骤四、粘结造粒：向转鼓内混合颗粒物喷洒改性淀粉胶黏剂，加入生物质炭，同时喷洒改性淀粉胶黏剂，使物料滚动团聚粘结成粒，反复几次，直到生物质炭包裹完毕，即得产品。对比例1除不含麦饭石粉，即尿素未进行麦饭石包膜外，其余同实施例2。对比例2除不含微生物菌粉外，其余同实施例2。棉花种子发芽实验实验方法：设置六组处理，每个处理设三个重复，ck为不施肥处理，t1为普通尿素处理，t2为普通尿素与发酵有机肥氮素含量1:1处理，t3为实施例2处理，t4为对比例1处理，t5为对比例2处理。所有处理均折算为相同氮含量，分别与200g蛭石混合均匀并保持湿度为60％，然后将此培养基质转移到小花盆中，再将每个盆置于发芽盒中，每个盆中均埋入10颗棉花种子，并将盆放入人工智能气候培养箱中，保持昼夜温度分别为30℃和25℃，光照强度为400μmol(m2s)-1，每天光照14h，7d后计算其发芽率。试验重复三次，取平均值。结果如表1所示。表1不同处理对棉花种子发芽率的影响从表1中可以看出，所有施肥处理的棉花种子发芽率均高于没有施肥的处理ck。与不施肥的ck相比，普通尿素的处理棉花种子发芽率提高了14.37％；与ck相比，在处理t2、t3、t4、t5中，棉花种子发芽率分别提高了20.21％、56.09％、41.66％与32.58％。与施普通尿素的处理t1相比而言，施用普通尿素与发酵有机肥氮素含量1:1、实施例2、对比例1、对比例2均有效提高了棉花种子发芽率。这是由于后四种处理肥料不仅具有缓释性能，还具有吸水、保水效果，且吸水保水整体效果为t3＞t4＞t5＞t2，这与棉花种子发芽率的提高相对应，表明本发明复合肥料可以在棉花种子发芽期间提供必需的营养元素和充足的水，从而提高发芽率。对比例1和对比例2棉花种子发芽率低于实施例2，表明本发明所提供的复合肥所达到的效果是各组分共同作用的结果，麦饭石在肥料养分缓释、吸水保水方面发挥重要作用，微生物菌粉对提高土壤保水性和提高肥料利用率起到重要作用。实验结果表明，本发明提供的复合肥料有利于提高植物种子的发芽率，尤其适用于干旱半干旱地区。玉米盆栽实验实验方法：设置六组处理，每个处理设三个重复，ck为不施肥处理，t1为普通尿素处理，t2为普通尿素与发酵有机肥氮素含量1:1处理，t3为实施例2处理，t4为对比例1处理，t5为对比例2处理。所有处理均折算为相同氮含量，均按底肥一次性施入。实施方法：玉米盆栽实验于2015年6月15日在温室大棚开始进行。将实验前准备好的风干过筛土壤8kg装入盆中，表层土壤铺平并浇透水，24h后在光照强度较弱的时候进行播种，出苗一周后开始间苗，选取长势较好的玉米幼苗每盆留一株，进行施肥处理，分别于间苗后与玉米大喇叭口期各施50％，各处理玉米生长过程中浇水量均相同。实验于2015年10月1日进行收获，各盆单独收获、取样、测试、计产。样品采集及分析测试(1)株高：采用直尺法测量地表玉米植株至顶端的高度。(2)秸秆、果实干重：样品在先105℃下杀青30min，之后在80℃烘干至恒重测定物质的质量。(3)秸秆、果实中n含量：将粉碎过筛后的样品用硫酸-过氧化氢进行消煮，用凯氏定氮法、测定植株样氮含量。结果与分析不同处理对玉米生长、产量及氮肥利用率的影响如下表2所示。表2不同处理对玉米生长、产量及氮肥利用率的影响处理玉米株高/cm提高/％秸秆干重/g提高/％单个果实干重/g提高/％氮吸收量/mg氮肥利用/％ck101.22±5.48--26.89±2.65--78.12±3.37--280.83±11.32--t1108.24±2.926.9436.02±5.3933.95134.78±8.8372.53664.75±12.5529.40t2110.45±4.739.1240.31±5.0649.91141.72±5.4681.41769.64±6.8639.88t3132.10±3.8730.5161.94±5.29130.35165.14±7.02113.93920.15±13.4854.93t4125.97±3.6424.4556.83±6.71111.34159.65±8.62104.37784.53±11.2650.37t5121.35±8.3119.8953.46±7.1598.81155.14±5.9798.59692.85±10.8241.20注：氮吸收量＝秸秆干重×秸秆氮含量+果实干重×果实氮含量。氮肥利用率＝(施氮处理氮吸收量-施氮处理氮吸收量)/施氮量。从表2中可以看出，所有施肥处理的玉米株高、秸秆干重以及果实干重均高于没有施肥的处理ck。与不施肥的ck相比，普通尿素的处理t1的玉米株高、秸秆干重、单个果实干重分别提高了6.94％、33.95％与72.53％；而普通尿素与发酵有机肥氮素含量1:1、实施例2、对比例1、对比例2的处理t2、t3、t4、t5中，对提高玉米株高、秸秆干重、单个果实干重的影响不同；与ck相比，在处理t2、t3、t4、t5中，玉米株高分别提高了9.12％、30.51％、24.45％与19.89％，秸秆干重分别提高了49.91％、130.35％、111.34％与98.81％，单个果实干重分别提高了81.41％、113.93％、104.37％与98.59％。与施普通尿素的处理t1相比而言，施用普通尿素与发酵有机肥氮素含量1:1、实施例2、对比例1、对比例2均有效提高了玉米的株高、秸秆干重与单个果实干重，能够有效促进玉米的增长，提高产量。施用实施例2的t3、对比例1的t4、对比例2的t5的三个处理相比较而言，整体效果为t3＞t4＞t5，这表明本发明复合肥料所达到的效果是各组分共同作用的结果，麦饭石在促进玉米生长、提高产量方面发挥功效，这与麦饭石施用到土壤中能够释放多种微量元素供作物植株生长利用有关，微生物菌粉对提高肥料利用率起到重要作用，这是由于固氮菌、解磷菌、解钾菌在代谢过程中能够产生作物植株易吸收的养分，从而提高作物产量。从表1中氮吸收量和氮肥利用率可以看出，不施肥的处理ck的氮吸收量低于施肥的处理。t2、t3、t4、t5氮肥的利用率分别为39.88％、54.93％、50.37％与41.20％，均高于普通尿素处理t1的29.40％。这说明尿素中添加发酵有机肥可以提高玉米植株对氮素的吸收，而实施例2提高肥料利用率效果显著，对比例1不含麦饭石，尿素未采用麦饭石包裹，氮肥利用率不及实施例2，可能是由于麦饭石对氮素释放速率的影响造成的；对比例2不含微生物菌粉，与普通尿素相比，氮肥利用率相当，表明微生物菌体在玉米植株吸收营养成分方面发挥重要作用。小麦大田试验选择光照充足、地势平整、土壤肥力中等的地块作为试验地，将试验地均分为两块，进行小麦种植，一块施用市售生物复合肥料，另一块施用本发明提供的复合肥料，施肥量相同，其他种植条件相同，收获后，比较两块地的小麦产量，施用本发明提供复合肥料的地块与施用市售复合肥料的地块相比增产26.3％。综上，本发明提供的保水控释生物复合肥料，能够实现肥效的多重可控释放，所用各组分间存在协同作用，提供与农作物不同生长阶段不同养分需求量相应的养分，提高肥料利用率，保水性好，可大大减少灌溉用水量，减少投入成本，与市售生物肥料相比，肥效及保水性好，能提高农作物产量，还能提高农产品中的硒含量。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12