一种水稻专用生物缓释肥的制备方法与流程

[0001]
本发明实施例涉及肥料技术领域，具体涉及一种水稻专用生物缓释肥的制备方法。


背景技术：

[0002]
水稻作为中国的重要粮食来源，在一个生长周期一般要进行3～5次的施肥，而我国氮肥利用率只在30％左右，施肥的同时有一小部分氨转化成一氧化氮扩散到大气中，破坏了臭氧层，产生了很严重的影响。大部分氮肥通过渗漏、径流和挥发等途径损失在环境当中，对土壤、水体及大气造成严重的环境污染。数据显示，国外氮肥利用率为50～55％，我国却只有35～50％，远远落后于国际水平。
[0003]
与传统的常规肥料相比，缓控释肥具有肥效长、肥效缓、用量省等优点。可以最大程度地利用肥料，有效减少肥料对环境的危害，提高肥料的经济、环境等各方面效益。普通肥料施入土壤后会快速溶解并释放养分，农民只有大量施用肥料才能保证农作物的正常生长和发育。
[0004]
与普通的化学肥料相比，缓释肥料具有以下优势：
①
能延长化学肥料中养分的释放时间，长期为农作物提供养分。
②
一次施用肥料不仅可以降低成本，而且可以节省劳动力。
③
可以减少因施肥过量而使作物死亡现象的发生。
④
可以有效地避免过量的肥料流入到土壤中，污染土壤周围的环境。
[0005]
尽管缓释肥有诸多优点，但是目前市场上的缓释肥还存在很多局限性：
①
目前市面上存在的缓释肥释放养分的模式不能完全符合作物对养分的吸收规律。
②
目前市面上的缓释肥大多数用的包衣材料在土壤中不易被微生物分解，会对环境造成一定污染。
③
目前大多数缓释肥主要针对草坪、瓜果和烟草等高经济价值作物，应用范围较小，还没有针对水稻作物的高效生物缓释肥。


技术实现要素：

[0006]
为此，本发明实施例提供一种水稻专用生物缓释肥的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0007]
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
[0008]
根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供一种水稻专用生物缓释肥的制备方法，包括以下步骤：
[0009]
1)将餐厨有机废弃物筛选、去除无机物；然后将筛选后的餐厨有机废弃物干湿分离得到干物质；将壳皮类、秸秆类废弃物和得到的干物质与生物腐殖酸转化剂混匀，得到混合物；所述混合物在有氧条件下进行大分子碳结构降解转化反应，制备bgb生物有机肥；
[0010]
2)以壳聚糖、茶树油、聚乳酸、海藻酸钠、蒸馏水为原料制备生物缓释膜；
[0011]
3)生物缓释膜对bgb生物有机肥进行包衣处理，制得生物缓释肥。
[0012]
优选的，步骤1)中，所述转化反应的温度为70～80℃，所述转化反应的时间为8～
12小时。
[0013]
优选的，步骤1)中，所述生物腐殖酸转化剂为bgb高温复合菌。
[0014]
bgb高温复合菌为申请号为200610083429.7、名称为“采用复合菌对餐厨有机废弃物进行资源循环处理的方法”的中国专利申请中公开的复合菌，其含有以下菌种：枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等、酵母菌、乳酸菌，各个菌种可单独地按常规方法从低温保存的菌种中挑取菌种划线接种到固体平板培养基，于合适条件下培养，待长出菌落，再接种于液体培养基进行振荡培养，根据需要再进行扩大培养；上述培养的各菌种可以液体形式培养后，按枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等、酵母菌、乳酸菌的活菌数的比例：(1-1.2)：(0.8-1.1)：(1.2-1.5)：(2.2-3)：(1.2-1.5)：(0.8-1.2)，进行混合制成液体发酵菌剂，于4℃保存备用；也可单独保存，即时混合、即时使用；也可将液态培养物冷冻干燥得到固体菌粉，制成固体形式的发酵菌剂。
[0015]
优选的，步骤2)中，所述缓释膜由以下重量百分含量的原料制成：壳聚糖3～5％、茶树油3～7％、聚乳酸5～9％、海藻酸钠1～4％，余量为蒸馏水。
[0016]
壳聚糖是一种可生物降解的天然高分子，对人畜无害，来源广泛，具有良好的成膜性，但是壳聚糖吸水性强，缓释效果较差，很难单独作为缓释包膜材料。聚乳酸又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料，但其吸水性强弱，分子排列紧密、疏水性烷基多，缓释效果较差。壳聚糖和聚乳酸在实际应用中存在膜的力学性能差、脆性较大、抗水/吸水性能大、易降解以及不适用于酸性环境等问题。本发明通过添加一定比例的茶树油和海藻酸钠，能够有效弥补壳聚糖/聚乳酸存在的缺陷，起到更好的缓释效果。
[0017]
优选的，按照配方备好各原料，混合，搅拌下升温至90～95℃，继续搅拌反应1h，减压脱气即得。
[0018]
优选的，步骤3)中，生物缓释膜和bgb生物有机肥的重量比为1：15。
[0019]
优选的，将bgb生物有机肥置于转鼓包衣机的转筒里，待温度达到70℃时，将生物缓释膜均匀喷涂在bgb生物有机肥表面，作为包膜的第一层，待凝固后继续喷涂生物缓释膜，直到包裹三层，自然冷却至室温，待凝固后，密封保存。
[0020]
根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供一种由上述任一方法制成的水稻专用生物缓释肥。
[0021]
本发明实施例具有如下优点：
[0022]
1、本发明以餐厨垃圾废弃物为原料制备生物有机肥，餐厨有机废弃物富含高品质的蛋白、脂肪、淀粉、有机质、矿物质以及动植物所需的各种微量元素和维生素，进行资源再利用。本发明的缓释膜组成成分安全，天然高分子材料取材广泛，能够完全降解，对土壤和环境安全。
[0023]
2、本发明的水稻专用缓释肥能够均衡、持续地供应植物生长所需的氮、磷、钾及多种微量元素等营养成分，养分全面，实现了肥效长短结合，营养供应快慢结合，适用于水稻的生长，满足水稻生长过程中营养的需求。
[0024]
3、本发明产品养分配比合理，能够实现水稻生长期养分需求曲线与肥料养分释放曲线的基本吻合，保证了水稻在不同阶段对不同养分的需求，有效提高了肥料利用率，减少施肥次数，节约劳动力，降低经济投入。
具体实施方式
[0025]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
实施例1
[0027]
本实施例的水稻专用生物缓释肥的制备方法：
[0028]
1)制备芯肥
[0029]
将餐厨有机废弃物筛选、去除无机物，然后将筛选后的餐厨有机废弃物干湿分离得到干物质；将壳皮类、秸秆类废弃物和得到的干物质与生物腐质酸转化剂混匀，得到混合物；将混合物在有氧条件下进行大分子碳结构降解转化反应，得到bgb生物有机肥，所述转化反应的温度为75℃，所述转化反应的时间为10个小时。
[0030]
其中，生物腐殖酸转化剂为bgb高温复合菌，bgb复合菌为申请号为200610083429.7、名称为“采用复合菌对餐厨有机废弃物进行资源循环处理的方法”的中国专利申请中公开的复合菌，由北京嘉博文生物科技有限公司提供。
[0031]
采用本发明获得的bgb生物有机肥作为芯肥，其组分检测结果见表1。结果显示，有机质含量提高了15.25％，易氧化有机质提高了43.67％，总养分含量提高了12％，腐植酸含量提高了83％。
[0032]
表1 bgb生物有机肥产品各组分检测结果
[0033]
检测项目检测值标准值提高率检测依据有机质(％)56.140.015.25ny/t 2876-2015易氧化有机质(％)15.130.043.67ny/t 2876-2015ph7.53//ny 525-2012全氮(％)1.38//ny 525-2012五氧化二磷(％)0.98//ny 525-2012氧化钾(％)1.24//ny 525-2012总养分(％)3.65.012.0ny 525-2012
[0034]
注：上述数据来自于发明专利《低排放静态控氧生物强化腐殖化堆肥的方法》，申请号：2019114018291。
[0035]
2)制备生物缓释膜
[0036]
按固含量10％，在装有搅拌器、冷凝器、温度计的三口烧瓶中，加入壳聚糖3份、茶树油6份、聚乳酸5份、海藻酸钠1份、蒸馏水85份，匀速搅拌下升温到90～95℃，继续搅拌反应1h，减压脱气，即得生物缓释膜。
[0037]
3)制备生物缓释肥
[0038]
生物缓释膜与bgb生物有机肥的重量比为1：15，取上述bgb生物有机肥3kg放于转鼓包衣机的转筒里，开启加热，使肥料预热，达到70℃之后，取上述生物缓释膜0.2kg均匀喷涂在bgb生物有机肥料表面。分3层分别喷涂，待上一层凝固后继续喷涂下一层缓释膜，直到包裹三层。之后关闭加热，待bgb生物有机肥料和转鼓自然冷却到室温时，从转鼓中取出包好的肥料，室温下平摊放置24h，待凝固后即完成制备，密封保存。
[0039]
实施例2
[0040]
与实施例1的区别在于生物缓释膜的重量配比不同，本实施例的生物缓释膜由壳聚糖5份、茶树油12份、聚乳酸9份、海藻酸钠4份、蒸馏水70份制成。
[0041]
实施例3
[0042]
与实施例1的区别在于生物缓释膜的重量配比不同，本实施例的生物缓释膜由壳聚糖4份、茶树油9份、聚乳酸7份、海藻酸钠3份、蒸馏水77份制成。
[0043]
实施例4
[0044]
与实施例1的区别在于生物缓释膜的重量配比不同，本实施例的生物缓释膜由壳聚糖3份、茶树油10份、聚乳酸2份、海藻酸钠2份、蒸馏水83份制成。
[0045]
对照例1
[0046]
本对比例的生物缓释肥的制备方法包括以下步骤：
[0047]
1、称取1.0g淀粉和2.5g海藻酸钠，加入100ml水，于75℃水浴中搅拌至完全糊化，此为a液；另在40℃水浴条件下，向100ml 6％的丙烯酸中滴加10％氢氧化钾调至ph5.7，制成b液，然后与上述糊化溶液(a液)混合，补充50ml水，搅拌均匀后，加入1g引发剂过硫酸钾及占总质量分数1.2％的交联剂聚乙烯酰胺，按5℃/min程序边搅拌边升温至75℃，恒温聚合反应1h，制得包膜材料。其中淀粉、丙烯酸和海藻酸钠寡糖的质量配比为15:60:25。
[0048]
2、取500g干燥的腐植酸(采购自山东中微黄腐酸生物科技有限公司)置于转筒中并预热至75℃左右，在快速转动下用喷枪向腐植酸表面匀缓地喷涂上述包膜材料，使所有腐植酸颗粒表面被聚合物包裹，所得产品于75℃干燥，然后采用2.5g聚乙烯蜡进行封闭，冷至室温保存待用(包膜材料质量占总质量分数为3％)。
[0049]
对照例2
[0050]
本对比例的生物缓释肥的制备方法包括以下步骤：1、在反应器中加入蒸馏水67kg，并加热至85-90℃，加入聚乙烯醇4kg，不断搅拌至聚乙烯醇完全溶解；然后降温至80℃左右，调节ph值为3-4；向反应器中加入甲醛3kg，保持温度在80-85℃，搅拌反应30分钟；调节ph值为7-8，得到溶液a；向溶液a中依次加入壳聚糖4kg、竹炭粉末2kg，并搅拌使其充分混匀；降温至50-55℃，加入丙三酯12kg，搅拌反应1.5-2小时，得到溶液b；在另一反应器中，加入聚乳酸4kg，通入热蒸汽，使其完全熔化；再向其中加入氨基树脂4kg，并搅拌使其充分混匀，得到溶液c；将溶液c加入溶液b中，保持温度在90-95℃，搅拌反应1-2小时，冷却后，即得缓释膜。
[0051]
2、将生物有机肥(采购自襄阳沃土农业科技有限公司)100kg放入造粒机中，间歇式通入热蒸汽，鼓热风，造粒机的转速为50转；间歇式喷涂缓释剂10kg，鼓热风，造粒机的转速为50转；筛分；烘干；包装入库。
[0052]
测试例1
[0053]
生物缓释肥性能指标
[0054]
参照国家缓释肥标准(gb/t23348-2009)对实施例1-4制得的生物缓释肥的性能指标进行检测，结果如表1所示。
[0055]
表2生物缓释肥性能指标
[0056][0057]
结果显示：本发明实施例生物缓释肥的各项指标符合gb/t23348-2009标准。
[0058]
测试例2
[0059]
生物缓释肥对水稻产量和品质的影响
[0060]
1试验区概况
[0061]
试验区土壤为盐渍型水稻土，耕层土壤(0-20cm)背景值为：ph＝7.6，有机质含量22.53g/kg，全氮含量1.89g/kg，速效氮含量110.00mg/kg，全磷含量1.23g/kg，有效磷含量59.00mg/k，全钾含量22.20g/kg，有效钾含量217.00mg/k。
[0062]
供试品种是宁粳8号。
[0063]
实施例1-4及对照例1-2的生物缓释肥分别作为基肥一次性深施，每667m2使用60kg。作为空白对照(空白对照一般是不给予任何处理的对照，实际上咱们是用了施肥处理)，常规施肥处理按当地习惯设置，氮肥施用量为当地习惯施用量240kg/hm2(纯n)，磷肥(p2o5)和钾肥(k2o)施用量均为80kg/hm2。
[0064]
每个小区面积为667m2，小区筑埂，覆膜，防止串肥。所有小区田间管理如灌排、病虫防治等操作保持一致。
[0065]
采样于水稻成熟期(10月下旬)进行。
[0066]
2生物缓释肥对水稻产量的影响
[0067]
表3生物缓释肥对水稻产量的影响
[0068][0069]
3生物缓释肥对稻米品质的影响
[0070]
按照中华人民共和国农业部标准《米质测定方法》测定稻米品质(糙米率、精米率、整精米率、白垩粒率、粗蛋白、直链淀粉)。
[0071]
表3不同施肥处理对稻米品质的影响
[0072][0073][0074]
结果表明：本发明研制的生物缓释肥，原材料来源于餐厨垃圾等废弃物，实现了废弃物资源化再利用，生物缓释膜成分安全环保，生产工艺简单，制备的生物缓释肥各项指标符合国家缓释肥标准，养分(氮素)释放量在31％以上，释放周期在60天左右，满足作物生长周期需求。
[0075]
通过跟踪对水稻种植产品和品质试验，由结果可知，本发明研制的生物缓控释肥满足水稻生长过程中营养元素的需要，可以稳定水稻产量；增加水稻的糙米率、整精米率，降低白垩粒率、粗蛋白和直链淀粉含量，提升水稻品质，尤其是对白垩度和直链淀粉含量调节具有显著效果。整体田间应用效果优于对照例缓释肥和空白对照。
[0076]
缓控释肥在施用之后，前期也同样会释放出一定数量的养分，但其释放量较之普通肥料而言较少，这对于那些并非十分贫瘠的土壤来说，前期释放出来的少量养分同样可以满足水稻的实际生长需求，同时也不会造成水稻前期生长中的过分分蘖而影响其成穗率及结实率。但是在水稻生长的中后期阶段，缓控释肥将会释放出大量的养分，有了充足的养分作为基础，水稻即便是在生长后期依旧可以很好地进行强效光合作用，在延缓水稻衰老的前提下，使得稻穗有着十分充足的养分来充实其中的米粒，极大地提升了水稻的结实率。与此同时，养分利用效率的提升对稻秆的质量也有着十分显著的影响，可以很好地预防水稻倒伏现象的发生。
[0077]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。