CN106916041A - 一种玉米专用高效长效缓释复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合肥领域，具体地说是一种化学肥料添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂、腐植酸和氨基酸的高效长效玉米专用缓释复合肥及其制备方法，能够提高氮素、磷素利用率、延长肥效期，具体是一种可满足玉米生长期肥效需要的缓释控释肥料及此专用缓释复合肥的制备方法。该缓释复合肥能显著提高肥料养分利用率，保持土壤氮磷钾三要素的配比相对稳定，从而实现平衡施肥的应用效果，满足和供应植物生长所需的多种养分，在不多用化肥的基础上保证保产、增产。

Description

一种玉米专用高效长效缓释复合肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，特别涉及一种高效、长效缓释复合肥及其制备方法，具体的讲，该缓释复合肥较普通复合肥的养分维持时间长、氮磷钾综合利用率高且能增产增效。

背景技术

目前，世界一些先进的国家和地区，复合肥的利用率平均达到60％，而我国的复合肥利用率仅占30％。同等养分含量下，对农作物的增产增质效果差，经济效益低，投入产出比高，环境负面影响大。通过工业途径，生产高利用率、高环境安全性为特征的长效复合肥，对于推动我国肥料工业和无公害农业的发展意义重大。

农业生产中，由于挥发、淋失和土壤固定等因素的影响，氮(N)肥当季利用率只有30％～40％；磷肥当季利用率仅有10％～20％。化学肥料利用率低主要是因为施用后不能实现养分的长效与高效综合利用。尿素含氮(N)量高、使用方便，20世纪80年代以来已经成为我国农业应用的主要N肥。普通尿素施入土壤后可迅速溶解，但不能被作物根系直接吸收，只有在土壤脲酶的作用下，水解成铵态N后才可被作物吸收利用。一般情况下，尿素在土壤中很快被脲酶分解成铵态N，继而转化为硝态N，硝态N较铵态N更易淋失，且易发生反硝化反应产生N₂O、NO、N₂造成氮损失的同时增加温室气体效应。在尿素中添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂是近20年来可持续农业生产技术的一项重要应用。脲酶抑制剂(是不是像下面硝化抑制剂给个英文名，或是都不要)能够抑制土壤脲酶活性，阻碍水解作用，延长施肥点处尿素的扩散时间，由此降低土壤中NH₄ ⁺和NH₃的浓度，使土壤供肥和作物需肥同步，肥效得到增强。硝化抑制剂(nitrificationinhibitor)可抑制亚硝化细菌(Nitrosmonas)的活动功能，包括亚硝化、硝化、反硝化细菌的活性，能够在一定时期内抑制土壤中氨单加氧酶的活性，从而抑制土壤中铵态N(NH₄ ⁺-N)向硝态N(NO₃ ^-N)的转化，控制土壤中的氮尽量以NH₄ ⁺-N的形式存在，减少氮肥以NO₃-N形式淋失及脱氮后以氮氧化物气体形式释放到大气中，从而减少N素损失率、提高土壤N素利用率，增加作物产量和改善作物品质的同时，减少N₂O、CO₂、CH₄等温室气体的排放，降低施肥对地下水及大气的污染。使用土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂可使土壤供肥和作物需肥同步，节省尿素肥料施用量、提高作物产量、减少环境污染，是一种可持续的农业生产技术。正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)分别是当前应用最广的高效、低毒土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂。NBPT直接施入土壤后，可改良土壤、促进植物生长，提高10～20％的农作物产量。

磷肥施用后与土壤中的钙、铁、铝等发生反应,形成不溶于水的磷酸盐等，尤其是春季地温较低，播种后作物小苗难吸收到足够的磷。腐植酸中的醌基可吸附肥料中的磷素，使之缓慢释放，在春季因其颜色较深可增加地温而保证春苗对磷的需求；同时能抑制土壤脲酶活性，因而能有效抑制尿素水解成铵态氮过程，降低氨挥发损失。腐植酸含有酚羟基、羧基、醇羟基、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基、羰基、甲氧基等多种基团，决定了腐植酸的热稳定性、酸性、亲水性、离子交换性、络合能力及较高的吸附能力，使其能提高土壤的透气性和保水性，改善土壤的理化性质，促进土壤中矿物质的分解并活化肥料中的营养元素，使农作物易于吸收；增强植物营养吸收和根系发育，提高植物出芽率和成活率；同时缓慢释放氨基酸，刺激土壤有益微生物活性，直接激发农作物生长，提高植物产量，改善作物产品品质，促进作物早熟；具有稳定和解毒功能，提高作物自身抗病能力，增强植物抗寒、抗旱、抗病虫等抗逆能力。腐植酸与化肥混合施用可明显提高各种肥料养分的利用率，是氮素缓释、磷素促释的良好化肥增效剂。

氨基酸是是组成蛋白质的基本单位，是一组分子量大小不等、含有氨基和羧基并具有一个短碳链的有机化合物。目前国内外生产的氨基酸肥料有多种，从材料来源讲有三种类型：①动物(畜禽、鱼类等)下脚料；②植物(豆粕、棉粕、麦麸、米糠等)；③化工产品(如味精厂的副产品或废弃物)。其中，植物来源氨基酸中的单质氨基酸如赖氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、天门冬氨酸含量远远高于动物氨基酸。新疆棉粕中提取的氨基酸中谷氨酸、丙氨酸含量较高，其单质氨基酸和氨基酸组合对植物具有较强的增产作用。目前科研工作的开展主要基于浓度较高的氨基酸纯品，其价格较高，难以在农业生产上应用。把微量氨基酸与植物生长发育必需的营养元素配合起来制备复合肥是提高肥料养分利用率的一种创新办法。作为构成蛋白质的最小分子，存在于肥料中的氨基酸易于被作物吸收，能促进植物对营养物质的吸收、刺激和调节植物快速生长、促进植物根系发达、提高光合作用、促使植物生长健壮、增强植物的代谢功能、加快植物生长繁殖，亦有提高施肥对象抗病性、改善作物品质的功能。

综上所述，该高效长效缓释复合肥合理的氮磷钾配比及含量能够满足玉米生长，添加的腐植酸、氨基酸、脲酶抑制剂和硝化抑制剂，含有丰富的有机质、长效有机生态氮、能被作物直接吸收的氨基酸、肥料控释增效剂等，可控制土壤和肥料养分分解和释放供应玉米生长需求。前期研究表明该类复合肥可大幅度提高吸收利用率、延长肥效期达80-120天。然而，综合利用腐植酸、氨基酸、脲酶抑制剂和硝化抑制剂来提高复合肥料养分利用率的研究尚未见报道。

发明内容

针对现有化学肥料养分利用率低、肥效持续时间短的问题，本发明提供一种既能提高肥料利用率、延长肥效时限，还能改良土壤、提高农产品品质的高效长效缓释复合肥及其制备方法。

本发明技术方案如下：

本发明高效长效缓释复合肥由活化风化煤、氨基酸、脲酶抑制剂、硝化抑制剂、化学肥料和粘土混合造粒而成,它们的含量为80-91.5％：1-12.5％：0.5％：0.5％：0.5％：6％。

脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酰三胺，硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐。化学肥料为尿素、磷酸二铵、氯化钾；按重量百分比计，玉米专用高效长效缓释复合肥具体成份为：尿素43.7～48.8％，磷酸二铵19.6～21.7％，氯化钾16.7～20.0％，活化风化煤1-12.5％、氨基酸0.5％、脲酶抑制剂0.5％，硝化抑制剂0.5％和粘土6％。

按重量百分比计，所述化学肥料配比含氮42％～56％，磷20％～23％，钾22％～28％，三元素比例为：24～26：9～10：10～12。

所述氨基酸为粉末状态的植物来源氨基酸。

包括活化风化煤、化学肥料、氨基酸、脲酶抑制剂、硝化抑制剂和粘土分别粉碎处理后按比例直接混合后造粒即可。

所述活化风化煤的活化方法为：将含腐植酸50％～75％(干基)的风化煤粉碎至≤60目，取风化煤干基重量6％的碳酸钾及风化煤干基重量10％的尿素溶于风化煤干基重量50％～70％的水中，混匀制成的溶液，加热至50～80℃，然后将风化煤粉与上述溶液充分混合、搅拌均匀，在常温条件下堆放24～72小时，经干燥2-4小时得到含腐植酸钾和腐植酸脲的黑色活化风化煤。

所述活化风化煤的含水量≤20％，干燥温度80℃≤T≤120℃。

所述脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)，纯度为分析纯，粒径≤100目。

所述硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)，纯度为分析纯，粒径≤100目。

所述氨基酸为粉末状态的植物来源氨基酸，粒径粉碎至≤100目；

所述粘土粉碎至≤100目；

所述活化风化煤粉碎至≤40目。所述活化风化煤的具体活化方法为：将风化煤粉碎至≤60目，取风化煤干基重量10％的碳酸钾及风化煤干基重量5％的尿素溶于风化煤干基重量50％～70％的水中，将制成的溶液加热至50～80℃，然后将风化煤粉与上述溶液充分混合、搅拌均匀，在常温下堆放24～72小时，经干燥得到含腐植酸钾和腐植酸脲的黑色活化风化煤，干燥要求含水量≤20％，干燥温度低于120℃。按重量百分比计，所述活化风化煤含有风化煤干基重量6％～15％的碳酸钾，和风化煤干基重量5％～20％的尿素。

所述氨基酸为以新疆天山北部的乌苏地区产的棉粕为原料，塔城市星河生物工程有限责任公司“新地牌”生产的氨基酸，其混合氨基酸总量和单质氨基酸种类及其含量优于其它来源的氨基酸。

采用混合造粒技术，所述原料按比例混合，其重量百分比例为：尿素43.7～48.8％、磷酸二铵19.6～21.7％、氯化钾16.7～20.0％，活化风化煤(腐植酸)2.0～12.5％、脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)0.5％、硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)0.5％、氨基酸0.5％、粘土6％。

发明原理

利用脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DMPP提高肥料利用率，延长肥效时间。脲酶抑制剂NBPT能抑制土壤脲酶活性，因而能有效延缓肥料用于土壤后氮素水解为铵态氮的过程，降低氨挥发损失，延长氮肥肥效时间；硝化抑制剂DMPP抑制亚硝化、硝化、反硝化细菌等的活性，在一定时期内抑制土壤中氨单加氧酶的活性，从而控制土壤中的氮尽量以NH₄ ⁺-N的形式存在，减少氮肥以NO₃-N形式淋失及脱氮后以氮氧化物气体形式释放到大气中，从而减少N素损失率、提高土壤N素利用率。

利用碳酸钾和尿素对风化煤进行活化处理，能生成腐殖酸钾和腐殖酸脲，同时能将部分腐殖酸大分子结构破坏，生成具有生理活性的黄腐酸，并增加腐殖酸离子交换性、络合能力和吸附能力。腐植酸中的醌基能抑制土壤脲酶活性，因而能有效延缓尿素水解成铵态氮过程，降低氨挥发损失。活化的风化煤促进磷肥春季释放，保证作物萌芽时对磷素的需求，同时，其中的活性基团对养分有较强的吸附螯合能力，使被吸附螯合的养分缓慢释放，减少其在土壤中的固定损失和淋失，增加其作物吸收率，调控磷肥长期缓慢释放。活化后的腐殖酸本身能提供作物生长所需部分养分，促进作物生长，而且也提高了对化肥的增效作用。

氨基酸活性物质，能够有效控制氮养分挥发、淋(损)失，提高土壤中氮养分有效浓度，促进作物对氮的吸收、运转，满足作物短期内对氮养分的高效吸收需求。较其它来源氨基酸，来源于新疆棉粕的植物源氨基酸所含单质氨基酸和氨基酸组合对作物都具有较好的增产和改善品质作用。氨基酸易于被作物吸收，能促进植物对营养物质的吸收、刺激和调节植物植株和根系生长、增强光合作用、亦有提高施肥对象抗病性、改善作物品质的功能。

与其它普通化学肥料相比，本发明的主要优点是：

1.肥效期长，具有一定的可控性

长效缓释复合肥的养分供给有效期可达150天，可以满足我国绝大多数地区玉米生育期各阶段对养分的需求，并且肥效期的长短在80-150天内可调控，可以按作物及地域的要求进行调控。

2.养分利用率高

减少氮肥淋失，减少氮氧化物气体的释放，减少磷素的固定，促进磷酸盐的移动和吸收，降低养分的流失，提高N、P、K综合利用率。可提高氮利用率10％～15％，提高磷利用率6％～10％，提高钾利用率6％左右，并能显著提高土壤及肥料干基中微量元素利用率。

3.腐植酸(活化风化煤)促进磷肥春季释放，保证作物萌芽养分需求，同时在生长季调控磷肥长期缓慢释放，增加作物吸收率。

4.在化肥零增长基础上保产、增产

减少氨挥发与氮损失，满足和供应植物生长所需的多种养分，调理植物生长，提高作物产量和质量。本发明含有作物生长所需的氮、磷、钾和多种中微量元素，并含有氨基酸、各种小分子有机酸和多糖等生理活性物质；同时NBPT可加速作物新陈代谢，调理植物生长。同等产量可省肥10％左右，同等用肥量可增产10-15％左右，达到增产、增收、省肥、省工的综合效果。

5.减少环境污染风险

可降低硝酸盐流失，减少NO_x排放，降低农产品中硝酸盐水平。风化煤转化为腐殖质，促进土壤形成团粒结构，改良土壤物理性状，提高土壤保肥、保水、保温性能，同时增加土壤微生物数量，增加微生物活性，促进微生物对肥料的分解转化能力。促进健康土壤生物链的形成，降低及防止病虫害的衍生，为植物生长创造良好的地下生态环境。

6、工艺简单

长效复合肥的生产可在原复合肥的生产线进行，不需要改变原复合肥生产流程，不需要增加新的附属设备。可在造粒前加入氨基酸和抑制剂，即***加入法，上塔造粒即可，即开即闭。因此对于普通复合肥的改造成长效复合肥的生产无需增加设备投资。也可将氨基酸和抑制剂直接与复合肥颗粒在造粒筒内混拌，进入烘干筒烘干即可，即物理混拌方法。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明。

实施例1(以重量百分比计,下同)

将风化煤粉碎并过60目筛，取风化煤干基重量6％的碳酸钾和10％的尿素，溶于风化煤干基重量50％的水中，将制成的溶液加热至80℃，加入风化煤粉搅拌均匀，在常温条件下堆放1天(24小时)，然后在约80℃条件下干燥数小时，至得到含腐殖酸钾和腐殖酸脲的黑色活化风化煤干固物，将其粉碎后过40目筛。

另将硝化抑制剂和脲酶抑制剂粉碎至≤100目，将粘土粉碎至≤(小于或等于)100目，同时将粒状化学肥料粉碎，最后将12.5％的活化风化煤，0.5％的脲酶抑制剂NBPT，0.5％的硝化抑制剂DMPP，0.5％氨基酸(塔城市星河生物工程有限责任公司生产的“新地牌”氨基酸，以新疆天山北部的乌苏地区产的棉粕为原料)，43.7％的尿素，19.6％的磷酸二铵，16.7％的氯化钾，6％的粘土加入转鼓造粒设备混合造粒。即得到N:P2O5:K2O＝24:9:10，N+P2O5+K2O≥43％的颗粒状产品。

试验设置：2014年5月在辽宁省当地典型土壤(棕壤)上布置试验，设无肥对照、复混肥对照和专用肥3个处理，每处理6次重复。专用肥用量为50kg/亩，对照复混肥料40kg/亩，为尿素、磷酸二铵和氯化钾组合，复混肥料N:P2O5:K2O比例与专用肥相同(24：9：10)，含有等量的氮、磷、钾元素。

将肥料条施与垄的一侧，播种玉米，种肥分开。生长1个月后间苗，保留生长状况均一的植株，各处理采用一致的管理方式，均无追肥。植株生长期间测定植株叶面积、茎粗、株高；收获后测定作物产量和土壤全量碳、氮、磷含量。

生长期间专用肥处理和复混肥处理的植株叶面积、茎粗、株高均显著高于无肥组，玉米生长前期，专用肥处理与复混肥处理具有差异，但差异未达到显著水平，后期专用肥处理的植株叶面积、茎粗、株高均显著大于复混肥组，抽雄期提前1-2天，叶片深绿色，叶绿素含量增加，根系丰富，但统计上差异不显著。秋收后专用肥处理产量增加3.5％。土壤全量碳、氮、磷含量略有提升，差异不显著。

实施例2

将风化煤粉碎并过60目筛，取风化煤干基重量6％的碳酸钾和10％的尿素，溶于风化煤干基重量50％的水中，将制成的溶液加热至80℃，加入风化煤粉搅拌均匀，在常温条件下堆放1天(24小时)，然后在约80℃条件下干燥数小时，至得到含腐殖酸钾和腐殖酸脲的黑色活化风化煤干固物，将其粉碎后过40目筛。

另将硝化抑制剂和脲酶抑制剂粉碎至≤100目，将粘土粉碎至≤(小于或等于)100目，同时将粒状化学肥料粉碎，最后将2.8％的活化风化煤，0.5％的脲酶抑制剂NBPT，0.5％的硝化抑制剂DMPP，0.5％氨基酸(塔城市星河生物工程有限责任公司生产的“新地牌”氨基酸，以新疆天山北部的乌苏地区产的棉粕为原料)，48.0％的尿素，21.7％的磷酸二铵，20％的氯化钾，6％的粘土加入转鼓造粒设备混合造粒。即得到N:P2O5:K2O＝26:10:12，N+P2O5+K2O≥48％的颗粒状产品。

实验设置：2014年5月在辽宁省当地典型土壤(棕壤)上布置试验，设无肥对照、复混肥对照和专用肥3个处理，每处理6次重复。专用肥用量为45kg/亩，对照复混肥料40kg/亩，为尿素、磷酸二铵和氯化钾组合，复混肥料N:P2O5:K2O比例与专用肥相同(26：10：12)，含有等量的氮、磷、钾元素(分别约12kg、4.5kg、5.4kg)。

将肥料条施与垄的一侧，播种玉米，种肥分开。生长1个月后间苗，保留生长状况均一的植株，各处理采用一致的管理方式，均无追肥。

植株生长期间测定植株叶面积、茎粗、株高；收获后测定作物产量和土壤全量碳、氮、磷含量。

生长期间专用肥处理和复混肥处理的植株叶面积、茎粗、株高均显著高于无肥组。玉米生长前期，专用肥处理与复混肥处理具有差异，但差异未达到显著水平，后期无肥处理出现脱肥症状，复混肥处理出现轻微脱肥症状，而专用肥处理的植株叶面积、茎粗、株高均显著大于复混肥组，抽雄期提前1-2天，叶片深绿色，叶绿素含量增加，根系较发达，但差异不显著。秋收后专用肥处理产量约增加3％。土壤全量碳、氮、磷含量略有提升，差异不显著。

实施例3

将风化煤粉碎并过60目筛，取风化煤干基重量6％的碳酸钾和10％的尿素，溶于风化煤干基重量50％的水中，将制成的溶液加热至80℃，加入风化煤粉搅拌均匀，在常温条件下堆放1天(24小时)，然后在约80℃条件下干燥数小时，至得到含腐殖酸钾和腐殖酸脲的黑色活化风化煤干固物，将其粉碎后过40目筛。

另将硝化抑制剂和脲酶抑制剂粉碎至≤100目，将粘土粉碎至≤(小于或等于)100目，同时将粒状化学肥料粉碎，最后将6.5％的活化风化煤，0.5％的脲酶抑制剂NBPT，0.5％的硝化抑制剂DMPP，0.5％氨基酸(塔城市星河生物工程有限责任公司生产的“新地牌”氨基酸，以新疆天山北部的乌苏地区产的棉粕为原料)，46％的尿素，20％的磷酸二铵，20％的氯化钾，6％的粘土加入转鼓造粒设备混合造粒。即得到N:P2O5:K2O＝24.8:9.2:12，N+P2O5+K2O≥46％的颗粒状产品。

实验设置：2014年5月在辽宁省当地典型土壤(棕壤)上布置试验，设无肥对照、复混肥对照和专用肥3个处理，对照复混肥料为尿素、磷酸二铵和氯化钾组合，复混肥料N:P2O5:K2O比例与专用肥相同(26：10：12)。每处理6次重复。专用肥用量为45kg/亩，复混肥对照用量为40kg/亩。

在垄的一侧将条施肥料，播种玉米，种、肥隔离分开。玉米出苗生长1个月后间苗，挑选生长状况均一的植株保留一株。各处理均无追肥，并采用相同管理方式。植株生长期间测定植株叶面积、茎粗、株高；收获后测定作物产量和土壤全量碳、氮、磷含量。

玉米生长期间专用肥处理和复混肥处理的植株叶面积、茎粗、株高均高于无肥组。玉米生长前期，专用肥处理与复混肥处理具有差异，但差异未达到显著水平；后期专用肥处理的植株叶面积、茎粗、株高均显著大于复混肥组。植株叶片深绿色，叶绿素含量增加，根系较发达，抽雄期提前1-2天。秋收后专用肥处理产量约增加3％。土壤全量碳、氮、磷含量略有提升，差异不显著。

Claims (9)

1.一种玉米专用高效长效缓释复合肥，其特征在于：由化学肥料、活化风化煤、氨基酸、脲酶抑制剂、硝化抑制剂和粘土组成，按重量百分比计，它们的含量为80-91.5％：1-12.5％：0.5％：0.5％：0.5％：6％。

2.根据权利要求1所述高效长效缓释复合肥，其特征在于：脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酰三胺，硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐。

3.根据权利要求1所述高效长效缓释复合肥，其特征在于：化学肥料为尿素、磷酸二铵、氯化钾；按重量百分比计，玉米专用高效长效缓释复合肥具体成份为：尿素43.7～48.8％，磷酸二铵19.6～21.7％，氯化钾16.7～20.0％，活化风化煤1-12.5％、氨基酸0.5％、脲酶抑制剂0.5％，硝化抑制剂0.5％和粘土6％。

4.根据权利要求3所述高效长效缓释复合肥，其特征在于：按重量百分比计，所述化学肥料配比含氮42％～56％，磷20％～23％，钾22％～28％，三元素比例为：24～26：9～10：10～12。

5.根据权利要求1所述高效长效缓释复合肥，其特征在于：所述氨基酸为粉末状态的植物来源氨基酸。

6.一种权利要求1所述高效长效缓释复合肥的制备方法，其特征在于：包括活化风化煤、化学肥料、氨基酸、脲酶抑制剂、硝化抑制剂和粘土分别粉碎处理后按比例直接混合后造粒即可。

7.根据权利要求6所述高效长效缓释复合肥的制备方法，其特征在于：所述活化风化煤的活化方法为：将含腐植酸50％～75％(干基)的风化煤粉碎至≤60目，取风化煤干基重量6％的碳酸钾及风化煤干基重量10％的尿素溶于风化煤干基重量50％～70％的水中，混匀制成的溶液，加热至50～80℃，然后将风化煤粉与上述溶液充分混合、搅拌均匀，在常温条件下堆放24～72小时，经干燥2-4小时得到含腐植酸钾和腐植酸脲的黑色活化风化煤。

8.根据权利要求7所述高效长效缓释复合肥的制备方法，其特征在于：所述活化风化煤的含水量≤20％，干燥温度80℃≤T≤120℃。

9.根据权利要求6所述高效长效缓释复合肥的制备方法，其特征在于：所述脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)，粉碎至粒径≤100目；

所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)，粉碎至粒径≤100目；

所述氨基酸为粉末状态的植物来源氨基酸，粒径粉碎至≤100目；

所述粘土粉碎至≤100目；

所述活化风化煤粉碎至≤40目。