CN105837384A - 一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，将天然植物通过物理性进行粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒加入碳酸钠，调节pH；在植物纤维颗粒中加入调控物质，加热进行反应，加入纳米级的氮素肥料进行混合均匀，继续加热反应，加入粘合物、聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并进行干燥；加工成颗粒，通过圆盘造粒机进行再次造粒，加入覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理。本发明通过天然生物转化方法和科学的多种生物质的配合，把巨大的资源加以合理利用，形成具有保水、保肥、通气等功能的优质缓控释氮肥，极大地提高氮素肥料的利用效率，极大地减少氮素肥料对环境的污染，应用行业广泛。

Description

一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法

技术领域

本发明涉及肥料制备技术领域，具体是一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法。

背景技术

我国地域广大，植物资源丰富，其中每年有数以万亿计的植物性纤维物质产生。例如广大山地的森林植物，例如马尾松、湿地松、水杉等加工利用后的树皮，木屑以及平原地区的农作物中的棉花、小麦、大豆、烟草、玉米、水稻、芝麻、花生等收获后的作物残体等。上述物质均是由植物通过光合作用产生的重要的天然碳水化合物，如果不合理利用会造成极大的资源浪费，或者造成新的环境污染。天然植物性纤维虽然数量巨大，但是由于其中含有纤维素、半纤维素、单宁等物质成分，植物吸收器官不可能直接加以利用，成为世界性技术难题。其中，在我国传统的处理方法如果进行植物纤维组织直接焚烧处理还会形成大量的有害气体，是造成大气污染的原因之一。

另一方面，氮素肥料是农作物生长发育的重要养分来源。但是传统的氮素肥料如尿素、硫酸铵、碳酸铵、硝酸铵等化学肥料，流失性强，植物利用率低，大量施用后的肥料养分会随雨水流入河川，造成水体富营养化，同时，肥料经过微生物转化形成有害气体污染大气。此外，化学肥料的过度施用会影响农作物的品质和食品的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，不仅可以化解上述难题，还可以在常温常压下实现天然物质的优质无公害转化，为绿色发展低碳经济产业进步提供技术支撑。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，步骤如下：

（1）将天然植物通过物理性进行粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒，保持其湿度为20～70％，加入无机盐如碳酸钠，调节pH在7～7.5；通过物理性加工后形成细微的植物纤维体，大小可以依据需要作调整，通过加工处理的天然植物纤维组织内部会形成巨大的比表面积，纤维性大分子及其中间的碳水化合物与无机态肥料分子之间通过构成新的化学键，以及物理性吸附力，保证氮素肥料的释放达到缓慢和控释目的；调节pH可以加速植物纤维组织中的细胞果胶酶的分解和剥离，有利于氮素肥料各成分于其中分子之间形成巨大的吸附能力；

（2）为加速生物转化进度，在植物纤维颗粒中加入调控物质，在30～70℃的温度下进行反应，反应时间控制在2～5月，调控物质为质量比为10～40:1的碳水化合物和氮物质，可以保证其中大量优质活性菌体的形成；反应的时间通过天然植物纤维组织的色调、纤维香味、大小、折断强度来判断；

（3）通过处理后的纳米级植物纤维材料会形成内外部有大量比表面积的吸附层，在步骤（2）中的植物纤维中加入纳米级的氮素肥料进行混合均匀，植物纤维与氮素肥料的质量比为6～8：2～4，加热至58～62℃进行反应，反应时间控制在20～30天，无机物质与植物纤维的质量比控制在60～90％:10～40％；

（4）反应结束后，在步骤（3）中的物料中加入植物纤维体颗粒质量0.1～2％的粘合物、0.1～2％的聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并在40～50℃下进行干燥；

（5）将干燥后的物料加工成2～3mm的颗粒，通过分级将直径相同的颗粒通过圆盘造粒机进行再次造粒，按照物料颗粒质量的1～5%的覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理，调节剂的质量占覆膜剂0.1～2％。

作为本发明进一步的方案：所述步骤（1）中，天然植物为森林植物或农作物中的一种或两种。

作为本发明进一步的方案：所述森林植物包括但不限于马尾松、湿地松、水杉的树皮、木屑中的一种或多种。

作为本发明进一步的方案：所述农作物包括但不限于棉花、小麦、大豆、烟草、玉米、水稻、芝麻、花生的残体中的一种或多种。

作为本发明进一步的方案：所述步骤（3）中，所述氮素肥料为尿素、尿素和醇类的化合衍生物、尿素和醛类的化合衍生物、硫酸铵、硝酸铵、氨水、氨基酸、含氮蛋白质、含氮腐殖酸、碳酸铵中的一种或多种的混合。

作为本发明进一步的方案：多种氮素肥料的混合比例控制在2～5：2～3：1～2：1～3：0～1。

作为本发明进一步的方案：所述步骤（3）中，加入氮素、磷素、钾素、镁素、铁素、钙素、硅素、硼素、氨基态物质、核酸类物质、生长素类物质中的一种或多种进行反应。

作为本发明进一步的方案：所述步骤（5）中，覆膜剂为改性的亲水性植物淀粉材料，调节剂为纳米级天然矿物材料。

作为本发明进一步的方案：所述天然矿物材料包括但不限于橄榄石、蒙脱石、花岗岩石、硅藻土中的一种或多种。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤（5）中，在覆膜剂中加入疏水性材料，疏水性材料是覆膜剂质量的60～150%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：是通过一种天然生物转化方法和科学的多种生物质的配合，把上述巨大的资源加以合理利用，使之不仅形成优质的缓控释氮肥，既具有天然肥料的保水，保肥，通气等功能，同时由于经过转化处理具有无菌，无毒，轻质，容易保存，运输，以及氮肥的缓控释等优质性能，可以极大地提高氮素肥料的利用效率，极大地减少氮素肥料对环境的污染，广泛应用于农业中的各种作物的氮素肥料的利用，以及与氮素肥料有关的涉及土壤修复，水土保持，国土环境治理，公共绿化等行业。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的步骤如下：

（1）将马尾松的树皮和木屑通过物理性进行粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒，保持其湿度为20％，加入碳酸钠，调节pH在7；

（2）在植物纤维颗粒中加入调控物质，在30℃的温度下进行反应，反应时间控制在5月，调控物质为质量比为10:1的碳水化合物和氮物质；

（3）在步骤（2）中的植物纤维中加入纳米级的尿素进行混合均匀，植物纤维与氮素肥料的质量比为6：4，加热至58℃进行反应，反应时间控制在30天，无机物质与植物纤维的质量比控制在60％:10％；

（4）反应结束后，在步骤（3）中的物料中加入植物纤维体颗粒质量0.1％的粘合物、2％的聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并在40℃下进行干燥；

（5）将干燥后的物料加工成2mm的颗粒，通过分级将直径相同的颗粒通过圆盘造粒机进行再次造粒，按照物料颗粒质量的1%的覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理，调节剂的质量占覆膜剂0.1％，覆膜剂为改性的亲水性植物淀粉材料，调节剂为纳米级橄榄石，在覆膜剂中加入疏水性材料，疏水性材料是覆膜剂质量的60%，以延缓氮素养分在高湿环境中的释放，具体膜材料的比重依据不同地域、温度和作物发育期间的长短而定，一般控制在氮素肥效100天。

实施例2

天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的步骤如下：

（1）将水杉的树皮和木屑通过物理性进行粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒，保持其湿度为45％，加入碳酸钠，调节pH在7.2；

（2）在植物纤维颗粒中加入调控物质，在50℃的温度下进行反应，反应时间控制在3.5月，调控物质为质量比为25:1的碳水化合物和氮物质；

（3）在步骤（2）中的植物纤维中加入纳米级的硫酸铵进行混合均匀，植物纤维与氮素肥料的质量比为7：3，加热至60℃进行反应，反应时间控制在25天，无机物质与植物纤维的质量比控制在75％:25％；

（4）反应结束后，在步骤（3）中的物料中加入植物纤维体颗粒质量1％的粘合物、1％的聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并在45℃下进行干燥；

（5）将干燥后的物料加工成2.5mm的颗粒，通过分级将直径相同的颗粒通过圆盘造粒机进行再次造粒，按照物料颗粒质量的3%的覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理，调节剂的质量占覆膜剂1％，以延缓氮素养分在高湿环境中的释放，覆膜剂为改性的亲水性植物淀粉材料，调节剂为纳米级花岗岩石，在覆膜剂中加入疏水性材料，疏水性材料是覆膜剂质量的100%，具体膜材料的比重依据不同地域、温度和作物发育期间的长短而定，一般控制在氮素肥效110天。

实施例3

天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的步骤如下：

（1）将芝麻秸秆、壳通过物理性进行粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒，保持其湿度为70％，加入碳酸钠，调节pH在7.5；

（2）在植物纤维颗粒中加入调控物质，在70℃的温度下进行反应，反应时间控制在2月，调控物质为质量比为40:1的碳水化合物和氮物质；

（3）在步骤（2）中的植物纤维中加入纳米级的碳酸铵进行混合均匀，植物纤维与氮素肥料的质量比为8：2，加热至62℃进行反应，反应时间控制在20天，无机物质与植物纤维的质量比控制在90％:10％；

（4）反应结束后，在步骤（3）中的物料中加入植物纤维体颗粒质量2％的粘合物、0.1％的聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并在50℃下进行干燥；

（5）将干燥后的物料加工成3mm的颗粒，通过分级将直径相同的颗粒通过圆盘造粒机进行再次造粒，按照物料颗粒质量的5%的覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理，调节剂的质量占覆膜剂2％，覆膜剂为改性的亲水性植物淀粉材料，调节剂为纳米级硅藻土，在覆膜剂中加入疏水性材料，疏水性材料是覆膜剂质量的150%，以延缓氮素养分在高湿的环境中的释放，具体膜材料的比重依据不同地域、温度和作物发育期间的长短而定，一般控制在氮素肥效120天。

实施例4

天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的步骤如下：

（1）将水稻秸秆和壳通过物理性粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒，保持其湿度为70％，加入碳酸钠，调节pH在7.5；

（2）在植物纤维颗粒中加入调控物质，在50℃的温度下进行反应，反应时间控制在3月，调控物质为质量比为40:1的碳水化合物和氮物质；

（3）在步骤（2）中的植物纤维中加入纳米级的硝酸铵进行混合均匀，植物纤维与氮素肥料的质量比为9：1，加热至52℃进行反应，反应时间控制在20天，无机物质与植物纤维的质量比控制在90％:10％；

（4）反应结束后，在步骤（3）中的物料中加入植物纤维体颗粒质量2％的粘合物、0.1％的聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并在40℃下进行干燥；

（5）将干燥后的物料加工成3mm的颗粒，通过分级将直径相同的颗粒通过圆盘造粒机进行再次造粒，按照物料颗粒质量的5%的覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理，调节剂的质量占覆膜剂2％，覆膜剂为改性的亲水性植物淀粉材料，调节剂为纳米级硅藻土，在覆膜剂中加入疏水性材料，疏水性材料是覆膜剂质量的150%，以延缓氮素养分在湿度高的环境中的释放，具体膜材料的比重依据不同地域、温度和作物发育期间的长短而定，一般控制在氮素肥效90天。

本发明方法除了上述提供和调控营养的释放功能外，纳米级植物性纤维成分对土壤物理性能的改善极其巨大，可以极大的提高土壤的通气性、保肥性、保温性等。这样可以保证肥料不仅具有缓控释氮素及其它养分之功效，同时极大改善土壤理化性能，并且微生物等活性成分提高了作物抵抗病虫害和不良环境的能力。

试验例一

针对水稻的种植，一种植物性纤维制作活性控释氮肥的发明及其方法，可以依据稻田温度低、水份多、通气性差等环境特点，以及水稻分蘖前重氮，和禾本科作物喜硅的特性，在疏水性膜材料，尿素比例，硅肥比例上做较大的权重。

由于本发明实施作物养分从植物性纤维材料的物理吸附，主要氮素的合理配比，以及膜的精细调控，可以实行一次施肥免去追肥的功效，极大地改善了水稻传统施肥中的养分流失大，利用率低的弊端，从而极大地提高了氮素肥料的利用率，硅肥可以提高水稻的抗倒伏能力。

此外，本发明的缓控释氮肥由于提高了氮素肥料的利用率，所以可以极大地减少氮素的使用量达20～50%，例如，在传统的施肥区域如果每亩使用20kg纯氮素肥料，使用本发明的缓控释氮肥时可以将含量减少到10kg纯氮水平。通过使用上述本发明的缓控释氮肥后，同常规水稻施肥比，本区域的水稻不仅生长强壮，而且还由于缓控释氮肥高效，无病虫害，营养丰富全面，具有微生物活性，土壤物理性能得到提高，保证水稻生产发育，产量以及抗性等更加优异。

试验例二

针对小麦种植地，可以依据旱地土壤含水量少，保水保肥性能差，通气性好等环境特点，以及小麦分蘖前冬季低温，小麦生长停止和禾本科作物喜硅的特性，可以在亲水性膜材料，氮肥中使用硝态氮肥和尿素比例为3：7，硅肥比例上做较大的权重等来设计其控释效果。此外，控释材料的调节剂上可以加大橄榄石、蒙脱石、花岗岩石、硅藻土等中的一种或者其中的多种任意配合的比重。

由于本发明实施作物养分从植物性纤维材料的物理吸附，主要氮素的合理配比，以及膜的精细调控，可以实行一次施肥免去追肥的功效，极大地提高了旱地小麦传统施肥中的养分流失大，利用率低的弊端，从而极大地提高了氮素肥料的利用率，硅肥可以提高小麦的抗倒伏能力。

此外，由于提高了氮素肥料的利用率，所以可以极大地减少氮素的使用量达20～50%，例如，在传统的小麦施肥区域如果每亩使用30kg纯氮素肥料，使用本发明的活性缓控释氮肥时可以将含量减少到15kg纯氮水平。通过使用本发明的缓控释氮肥后，同常规小麦施肥比，本区域的小麦不仅生长强壮，而且还由于缓控释氮肥高效，无病虫害，具有微生物活性，营养丰富全面，土壤物理性能得到提高，保证小麦生产发育，产量以及抗性等更加优异。

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。

Claims (10)

1.一种天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将天然植物通过物理性进行粉碎，并制成纳米级的植物纤维体颗粒，保持其湿度为20～70％，加入无机盐，调节pH在7～7.5；

(2)在植物纤维颗粒中加入调控物质，在30～70℃的温度下进行反应，反应时间控制在2～5月，调控物质为质量比为10～40:1的碳水化合物和氮物质；

(3)在步骤(2)中的植物纤维中加入纳米级的氮素肥料进行混合均匀，植物纤维与氮素肥料的质量比为6～8：2～4，加热至58～62℃进行反应，反应时间控制在20～30天，无机物质与植物纤维的质量比控制在60～90％:10～40％；

(4)反应结束后，在步骤(3)中的物料中加入植物纤维体颗粒质量0.1～2％的粘合物、0.1～2％的聚乙烯醇进行调配，对反应后的混合物料进行造粒，并在40～50℃下进行干燥；

(5)将干燥后的物料加工成2～3mm的颗粒，按照物料颗粒质量的1～5％的覆膜剂和调节剂对物料颗粒表面进行膜处理，调节剂的质量占覆膜剂0.1～2％。

2.根据权利要求1所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，天然植物为森林植物或农作物中的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述森林植物包括但不限于马尾松、湿地松、水杉的树皮、木屑中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述农作物包括但不限于棉花、小麦、大豆、烟草、玉米、水稻、芝麻、花生的残体中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述氮素肥料为尿素、尿素和醇类的化合衍生物、尿素和醛类的化合衍生物、硫酸铵、硝酸铵、氨水、氨基酸、含氮蛋白质、含氮腐殖酸、碳酸铵中的一种或多种的混合。

6.根据权利要求5所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，多种氮素肥料的混合比例控制在2～5：2～3：1～2：1～3：0～1。

7.根据权利要求1所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，加入氮素、磷素、钾素、镁素、铁素、钙素、硅素、硼素、氨基态物质、核酸类物质、生长素类物质中的一种或多种进行反应。

8.根据权利要求1所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，覆膜剂为改性的亲水性植物淀粉材料，调节剂为纳米级天然矿物材料。

9.根据权利要求8所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述天然矿物材料包括但不限于橄榄石、蒙脱石、花岗岩石、硅藻土中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的天然植物性纤维制作活性缓控释氮肥的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在覆膜剂中加入疏水性材料，疏水性材料是覆膜剂质量的60～150％。