本发明属于肥料生产技术领域，具体涉及一种柠檬酸有机液体肥及其制备方法和应用。
背景技术：
化学肥料简称化肥，是用化学和(或)物理方法制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料。化肥也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等。长期单施化肥破坏土壤结构，增加土壤容重，降低土壤渗透能力，降低田间持水量，使土壤发生板结，影响植物根系的伸长和发育，导致作物的养分吸收和运输出现障碍，间接造成作物的产量下降。
新型肥料的发展是现代农业发展的必然条件之一，新型肥料包括生物有机/无机复混肥，生物有机肥，腐植酸肥料，微量元素肥，生长调节剂等。有机肥具有化学肥料所不具备的多种优点，例如不会引起土壤板结、无残留、安全无毒、对水体和环境污染物等等，受到了人们的极大关注。有机肥改良剂在治理农业生产方面已做出大量贡献。
我国的柠檬酸生产主要以薯干、玉米等为原料，依次经原料处理、发酵、提取、精制等工序制得产品。柠檬酸发酵尾液即柠檬酸生产过程中产生的高浓度废水，主要来自中和、洗糖以及离子交换剂再生工段，废水中的成分复杂，化学需氧量(cod)较大，直接排放会造成严重污染，处理后排放也会消耗大量能源。
技术实现要素：
有鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种柠檬酸有机液体肥及其制备方法和应用。
本发明提供了一种柠檬酸有机液体肥，所述柠檬酸有机液体肥包括150～200g/l的有机质，100～200g/l的n，50～120g/l的p2o5和50～100g/l的k2o；所述有机质为柠檬酸发酵尾液中的有机质。
优选的，所述柠檬酸有机液体肥包括160g/l的有机质，160g/l的n，100g/l的p2o5和60g/l的k2o。
本发明提供了上述柠檬酸有机液体肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将柠檬酸发酵尾液蒸发浓缩，得到母液；所述浓缩的程度为15～25倍；
(2)将步骤(1)所述母液与氮肥、磷肥、钾肥混合均匀，得到柠檬酸有机液体肥。
优选的，步骤(1)所述母液包括150～200g/l的有机质，50～100g/l的n，1～10g/l的p2o5和1～20g/l的k2o。
优选的，所述母液包括160g/l的有机质，60g/l的n，8g/l的p2o5和10g/l的k2o。
优选的，步骤(1)所述蒸发浓缩的温度为70～85℃。
优选的，步骤(2)所述氮肥为尿素和/或磷酸一铵；所述磷肥为磷酸一铵和/或磷酸二氢钾；所述钾肥为硫酸钾和/或磷酸二氢钾。
优选的，步骤(2)所述混合的温度为60～75℃。
本发明还提供了上述柠檬酸有机液体肥在改善种植土壤中的应用。
优选的，所述柠檬酸有机液体肥随水滴施或者喷施；当所述种植土壤用于棉花种植时，所述滴施或者喷施在一个生育期内的施加量为25～35l/亩。
有益效果：本发明提供了一种柠檬酸有机液体肥，所述柠檬酸有机液体肥包括150～200g/l的有机质，100～200g/l的n，50～120g/l的p2o5和50～100g/l的k2o；所述有机质为柠檬酸发酵尾液中的有机质。本发明以柠檬酸发酵尾液浓缩液为母液，既节约了尾液的后处理工序，又能变废为宝，为本发明所述的柠檬酸有机液体肥提供广泛的原料来源。浓缩后的母液营养丰富，成本低廉；将母液与氮、磷、钾肥混合均匀，得到的柠檬酸有机液体肥适用范围广泛，使用后安全无毒，肥效速缓兼备，经济效益佳。
具体实施方式
本发明提供了一种柠檬酸有机液体肥，所述柠檬酸有机液体肥包括150～200g/l的有机质，100～200g/l的n，50～120g/l的p2o5和50～100g/l的k2o；所述有机质为柠檬酸发酵尾液中的有机质。
本发明提供的柠檬酸有机液体肥中包括有机质、n、p2o5、k2o和水。所述有机质在所述柠檬酸有机液体肥中的含量为150～200g/l，优选为155～180g/l，更优选为160g/l。所述n在所述柠檬酸有机液体肥中的含量为100～200g/l，优选为155～180g/l，更优选为160g/l。所述p2o5在所述柠檬酸有机液体肥中的含量为50～120g/l，优选为80～110g/l，更优选为100g/l。所述k2o在所述柠檬酸有机液体肥中的含量为50～100g/l，优选为55～80g/l，更优选为60g/l。本发明所述有机肥的来源为柠檬酸发酵尾液中的有机质。在本发明中，所述有机质中含有丰富的碳源，对植物的养分供给比较平缓持久，对土壤结构、土壤养分、能量、酶和微生物活性等有十分重要的影响，具有促进作物养分吸收、培肥地力和提高肥料利用率的作用。本发明对所述柠檬酸发酵尾液的来源没有特别限定，采用本领域所熟知的柠檬酸发酵尾液来源即可。在本发明的实施例中，所述柠檬酸发酵尾液来自江苏国信协联能源有限公司。在本发明中，所述n、p2o5和k2o的来源为檬酸发酵尾液以及氮肥、磷肥和钾肥。所述氮肥优选为尿素和/或磷酸一铵；所述磷肥优选为磷酸一铵和/或磷酸二氢钾；所述钾肥优选为硫酸钾和/或磷酸二氢钾。本发明对所述氮肥、磷肥、钾肥的来源不作特别限定，本领域常规市售、能够水溶的农肥产品均可。
本发明提供的柠檬酸有机液体肥中富含有机质及n、p2o5和k2o，有机质能为土壤微生物、酶提供丰富的底物，促进有机氮矿化过程，同时能改善作物根际微生物，提高植物的抗病虫能力，对减少环境污染、减少化肥用量、降低农业生产成本、提高农产品产量和品质等方面都具有重要意义。n、p2o5和k2o也能为农业生产补充无机营养成分。本发明提供的柠檬酸有机液体肥适用范围广泛，使用后安全无毒，肥效速缓兼备，经济效益佳。
本发明提供了上述柠檬酸有机液体肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将柠檬酸发酵尾液蒸发浓缩，得到母液；所述浓缩的程度为15～25倍；
(2)将步骤(1)所述母液与氮肥、磷肥、钾肥混合均匀，得到柠檬酸有机液体肥。
本发明先将柠檬酸发酵尾液蒸发浓缩，得到母液。在本发明中，所述蒸发浓缩的温度优选为70～85℃，更优选为75～80℃。所述蒸发浓缩的程度以蒸发浓缩前的液料与蒸发浓缩后的液料体积比计算，优选为15～25倍，更优选为20倍。在本发明中，所述母液中包括有机质、n、p2o5和k2o。所述有机质在所述母液中的含量优选为150～200g/l，更优选为155～180g/l，更优选为160g/l。所述n在所述母液中的含量优选为50～100g/l，更优选为55～80g/l，更优选为60g/l。所述p2o5在所述母液中的含量优选为1～10g/l，更优选为8g/l。所述k2o在所述母液中的含量为1～20g/l，更优选为10g/l。
得到母液后，本发明将所述母液与氮肥、磷肥和钾肥混合均匀，得到柠檬酸有机液体肥。本发明以母液为基准，所述氮肥以n计的添加量优选为80～105g/l，更优选为100g/l；所述磷肥以p2o5计的添加量优选为90～99g/l，更优选为92g/l；所述钾肥以k2o计的添加量优选为80～99g/l，更优选为90g/l。在本发明中，所述母液与氮肥、磷肥和钾肥进行混配后，会发生络合、螯合或物理-化学吸附作用，从而有效调控肥料的转化过程，提高养分供应与作物需求的吻合度，优化肥料的作用效果。在本发明中，所述混合的温度优选为60～75℃，更优选为65～70℃。本发明提供的混合温度有利于所述氮肥、磷肥、钾肥在母液中的充分分散。在本发明中，所述混合优选为将氮肥、磷肥、钾肥加入到母液中。所述混合的同时优选搅拌。本发明对所述氮肥、磷肥、钾肥的加入次序及速率没有特别限定，只要能使所述氮肥、磷肥、钾肥在母液中充分分散即可。
本发明以柠檬酸发酵尾液为原料制备得到柠檬酸有机液体肥。尾液中含有丰富的碳源、氮源和无机盐，是作物生长发育所必需的养分，将其浓缩制成液体肥，能够减少环境污染、降低农业生产成本、提高农产品产量和品质。
本发明通过低温蒸发工艺对柠檬酸发酵尾液进行浓缩处理，以此来回收营养物质。浓缩过程产生的冷凝水亦可直接回用。尾液通过管道输送到蒸发循环水箱与浓缩液混合后经循环泵提升并换热至工艺要求后进入蒸发模块，当浓缩液体积达到要求后，通过出口短接排污至临时吨桶或其它容器内。该处理工艺简单，既节约了尾液的后处理工序，又能变废为宝，将柠檬酸发酵尾液用于农肥的原料。
本发明提供的产品肥效速缓兼备，经济效益佳，适用范围广，制备工艺流程简便，可作为柠檬酸发酵尾液处理的新途径。
本发明还提供了上述柠檬酸有机液体肥在改善种植土壤中的应用。在本发明中，所述应用优选包括如下步骤：
①将柠檬酸有机液体肥运到地里，随作物灌水施肥时一起施用，水肥一体化，整个生育期施用25～35l/亩；
②进行正常大田管理。
在本发明中，所述柠檬酸有机液体肥优选随水滴施或者喷施。当所述种植土壤用于棉花种植时，所述滴施或者喷施在一个生育期内的施加量优选为25～35l/亩，更优选为30l/亩。将本发明提供的柠檬酸有机液体肥与化肥配合施用，可有效提高土壤有机碳水平，改善土壤理化性质，增强土壤微生物活性，最终提升作物的产量与品质。
下面结合实施例对本发明提供的一种柠檬酸有机液体肥及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)称取如下重量的原料组分：柠檬酸浓缩母液1l；磷酸一铵371g；硫酸钾120g；尿素130.5g。
(2)设置蒸发温度为80℃，对柠檬酸发酵尾液进行低温蒸发浓缩处理，通过对浓缩液体积的监测，将尾液浓缩至20倍，得到可进行滴灌的尾液，即为母液，母液中含有淀粉质、蛋白质、发酵残留物、葡萄糖、氨氮和脂肪等有机物。
(3)向母液中加入尿素、磷酸一铵、硫酸钾，边加边搅拌，保持反应温度为60～70℃，得到均匀混合的料液。
(4)将均匀混合的料液冷却，经质量检查合格后，密封装至储液桶内，即得柠檬酸有机液体肥料。
采用液态有机肥标准(db33-t)测定肥料的综合含量指标，检测结果如表1所示。
表1柠檬酸有机液体肥质量指标
实施例2
选取土质相同的两块地，分为实验组和对照组。两组均种植棉花，实验组在棉花生育过程中，按培育指南施用化肥的同时，增施实施例1得到的柠檬酸有机液体肥(随水施用，整个生育期施用30l/亩)；对照组不施用柠檬酸有机液体肥，只按照传统种植方法，根据培育指南施用化肥。后期进行正常的田间管理到最后收获。
不同处理对棉花生长的结果如表2～5所示。
表2不同处理对棉花产量的影响
表3不同处理对棉花各生育期生物量的影响
表4不同处理对棉花各生育期氮素、磷素吸收量(kg/ha)的影响
表5不同处理对棉花盛铃期0～20cm土壤的各项指标的影响
由表2可以看出：施用本发明提供的柠檬酸有机液体肥后，棉花籽棉的产量增加较为显著，增产为10.39％；单铃重和单铃株数也有所增加，分别为3.30％和8.62％。
由表3可以看出：施用本发明提供的柠檬酸有机液体肥后，植株各时期干物质积累量均有所提升，花期和铃期提升较为显著，分别增加了4.05％和4.54％。
由表4可以看出，施用本发明提供的柠檬酸有机液体肥能够提高植株养分吸收量，铃期和吐絮期提升较为显著，氮素吸收量分别增加了6.53％和20.63％，磷素吸收量分别增加了8.88％和19.88％。
由表5可以看出，施用本发明提供的柠檬酸有机液体肥能够降低ec12.7％，提高有机质7.04％，提高碱解氮0.74％，提高速效磷25.57％，提高速效钾10.41％。本发明对提高棉花产量、促进棉花生长及提高土壤肥力有良好的应用效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。