CN108329157A - 一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，是由下述重量份的原料制成：秸秆100‑150、水溶性微量元素20‑30、螯合剂2‑3、蚯蚓粪40‑60、竹炭粉10‑20、复合菌群6‑9、木质素过氧化物酶和纤维素酶适量；本发明采用超声波酶解秸秆，在提高了酶解率的同时大大缩短了酶解时间，采用冷冻干燥和真空干燥最大限度保留了原料中对作物有益的活性物质和营养成分，超细粉碎使肥料粒径小，溶解度高，溶解速度快，不会堵塞喷头等设备，并且容易被作物吸收，成品肥料用量少，作物利用率高，稳定性好，在增强作物抗逆性的同时提高了土壤肥力，长期使用能够改善土壤的微生态环境，提高土壤中微生物数量，显著改善现有土壤的污染现状。
Description
技术领域
本发明涉及农业化肥技术领域，尤其涉及一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体及其制备方法。
背景技术
农作物生长所需要的大量元素、中量元素和微量元素除了少部分是通过土壤、空气和水获得的，大部分都需要通过施肥来获得。然而，现在市面上的常规肥料产品种类单一、浓度低、水溶性差，造成土壤及农作物中的营养元素极度不平衡，导致农作物的产量和品质下降；并且多年来施入土壤中的肥料只有少部分被当季作物吸收利用，大部分的肥料被土壤固定，形成磷酸盐、硝酸盐沉淀残留，破坏了土壤的团粒结构，造成土壤肥力下降，耕种性变差。
秸秆是成熟农作物比如小麦、水稻、玉米、薯类、棉花、甘蔗在收获籽实后的剩余部分，农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种可再生的生物资源。而现代化肥的使用使得农业对秸秆所制肥料的需求减少，秸秆如何处理成为一大难题，如秸秆不及时处理，会影响小麦等秋播作物的播种。
微量元素肥料，早期是把微量元素以无机盐形式复混而成，缺点是不能被作物全部快速有效地吸收，这些微量元素通常以金属离子形式存在，易被土壤固化。随着微量元素肥料的深入研究，水溶性螯合态微量元素肥料的优异越发得到人们的重视。水溶性螯合态微量元素肥料中微量元素以螫合阴离子存在于溶液和土壤中，始终保持作物的可吸收状态，并且使用量少，增产效果显著。
水溶肥料是一种可以完全溶于水的多元复合肥料，它能迅速地溶解于水中，容易被作物吸收，且吸收利用率相对较高，是一种营养全面、用量少、见效快的速溶肥料。目前，水溶肥料主要分为粉体产品和液体产品，粉体产品大都具有溶解慢，有效成分含量低，植物利用率低，稳定性差，容易结块或吸潮分解，不溶物多，易堵塞喷头和设备管路，无法适应现代农业的要求。
发明内容
本发明通过酸化、酶解的手段将秸秆中的木质素、半纤维素和纤维素转化，将秸秆中富含的氮、磷、钾、钙、镁和有机质等物质释放出来，并与微量元素等原料混合制成肥料，提供了一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，是由下述重量份的原料制成：
秸秆100-150、水溶性微量元素20-30、螯合剂2-3、蚯蚓粪40-60、竹炭粉10-20、复合菌群6-9、木质素过氧化物酶和纤维素酶适量。
优选的，所述秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆、甘蔗秸秆中的任意一种或多种的任意组合。
优选的，所述水溶性微量元素包括含铜、铁、锌、硼、锰、钼化合物中的两种或两种以上。
优选的，所述水溶性微量元素中各组分质量份数如下：硫酸铜0-1份、硫酸亚铁0-2份、硫酸锌0-2份、四硼酸钠0-2份、硫酸锰0-1份、钼酸铵0-1份。
优选的，所述螯合剂是由三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠盐按质量比1-2：1的比例组成。
优选的，所述复合菌群为固氮芽孢杆菌、光合菌、放线菌按2：1：1的比例混合培养制成，每克复合菌群中所含的活性菌数量不低于4亿CFU。
一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体制备方法，包括以下步骤：
(1)将秸秆粉碎至10-20目细度，用清水洗净，筛网滤出秸秆粉，在温度为60-70℃下烘干，冷却后加入8-10倍的质量浓度为10-15g/L的H2SO4，搅拌均匀，在温度为100-120℃下处理1-2小时，抽滤，滤渣水洗至中性，得到底料；
(2)将底料与6-8倍纯净水混合，调节pH值至3-4，温度至40-50℃，接种木质素过氧化物酶，酶活为40-60U/L，在超声波功率为400-500W下酶解10-15小时，灭酶后调节pH值至5-6，温度至40-50℃，接种纤维素酶，酶活为20-40FPU/g(底料重)，在超声波功率为400-500W下酶解20-28小时，灭酶后过滤，得到秸秆酶解液；
(3)将螯合剂与温度为80-90℃的热水混合搅拌至溶解，螯合剂浓度为10-15g/ml，加入水溶性微量元素进行螯合反应，恒温30-40分钟后终止反应，冷却后得到螯合态微量元素；
(4)将蚯蚓粪在温度为50-60℃下烘干，粉碎至60-80目细度，加入适量水搅拌至含水量为60-70％，调节pH值至7-8，接种复合菌群，搅拌均匀后在温度为28-35℃下好氧发酵4-6天，得到蚯蚓粪发酵物；
(5)将上述秸秆酶解液、螯合态微量元素、蚯蚓粪发酵物与竹炭粉充分混合搅拌均匀，冷冻干燥，得到的冻干物超细粉碎至200-300目细度，在真空度为400-500Pa、温度为40-50℃的条件下真空干燥6-8小时，得到水溶肥料粉体。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明将秸秆用稀酸预处理，去除秸秆中的大部分半纤维素并增大酶对秸秆的接触面积，再用木质素过氧化物酶对木质素进行酶解，去除木质素后，秸秆表面形态发生了很大的变化，秸秆纤维表面光滑且成较薄的片状，从而增加了其与纤维素酶接触的表面积，在酶解时更易受到酶的攻击，提高秸秆纤维素转化率。
以三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠盐作为螯合剂，其所形成的重金属螯合物更易于被作物快速吸收利用，生态毒性低，易于生物降解，有利于保护环境。
蚯蚓粪是良好的腐熟有机肥料，不仅养分全面，而且其自身含有的活性组分和有机质，能够改善土壤团粒结构，促进土壤微生物活动，有利于作物吸收养分，促进根系发育，有利于保水、保肥、通气，提高土壤肥力，有效避免土壤板结。
由固氮芽孢杆菌、光合菌、放线菌配置成的复合菌群，能促使土壤形成团粒结构而改善土壤，有效避免固体有机物和有害物质的积累，活化土壤肥力，净化土壤环境，为作物的健康生长提供保障。
竹炭粉具有疏松多孔的结构，其分子细密多孔，有很强的吸附能力，能净化环境、吸湿防霉、抑菌驱虫，非常适合作为土壤微生物和有机营养成份的载体，能增强土壤活力，若周围环境湿度大时，可吸收水分，保证肥料稳定性，若周围环境干燥，则可释放水分，避免干旱时期作物干死。
本发明采用超声波酶解秸秆，在提高了酶解率的同时大大缩短了酶解时间，采用冷冻干燥和真空干燥最大限度保留了原料中对作物有益的活性物质和营养成分，超细粉碎使肥料粒径小，溶解度高，溶解速度快，不会堵塞喷头等设备，并且容易被作物吸收，成品肥料用量少，作物利用率高，稳定性好，在增强作物抗逆性的同时提高了土壤肥力，长期使用能够改善土壤的微生态环境，提高土壤中微生物数量，显著改善现有土壤的污染现状。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例：
一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，是由下述重量份的原料制成：
秸秆100份、水溶性微量元素20份、螯合剂2份、蚯蚓粪40份、竹炭粉10份、复合菌群8份、木质素过氧化物酶和纤维素酶适量。
所述秸秆是由小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、甘蔗秸秆按1:1:1:1的比例组成。
所述水溶性微量元素包括含铜、铁、锌、硼的化合物。
所述水溶性微量元素中各组分质量份数如下：硫酸铜1份、硫酸亚铁2份、硫酸锌2份、四硼酸钠2份。
所述螯合剂是由三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠盐按质量比1：1比例组成。
所述复合菌群为固氮芽孢杆菌、光合菌、放线菌按2：1：1的比例混合培养制成，每克复合菌群中所含的活性菌数量不低于4亿CFU。
一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体制备方法，包括以下步骤：
(1)将秸秆粉碎至20目细度，用清水洗净，筛网滤出秸秆粉，在温度为70℃下烘干，冷却后加入10倍的质量浓度为15g/L的H2SO4，搅拌均匀，在温度为120℃下处理1小时，抽滤，滤渣水洗至中性，得到底料；
(2)将底料与8倍纯净水混合，调节pH值至4，温度至40℃，接种木质素过氧化物酶，酶活为60U/L，在超声波功率为500W下酶解10小时，灭酶后调节pH值至6，温度至40℃，接种纤维素酶，酶活为20FPU/g(底料重)，在超声波功率为500W下酶解20小时，灭酶后过滤，得到秸秆酶解液；
(3)将螯合剂与温度为90℃的热水混合搅拌至溶解，螯合剂浓度为10g/ml，加入水溶性微量元素进行螯合反应，恒温40分钟后终止反应，冷却后得到螯合态微量元素；
(4)将蚯蚓粪在温度为50℃下烘干，粉碎至80目细度，加入适量水搅拌至含水量为70％，调节pH值至8，接种复合菌群，搅拌均匀后在温度为28℃下好氧发酵6天，得到蚯蚓粪发酵物；
(5)将上述秸秆酶解液、螯合态微量元素、蚯蚓粪发酵物与竹炭粉充分混合搅拌均匀，冷冻干燥，得到的冻干物超细粉碎至300目细度，在真空度为500Pa、温度为40℃的条件下真空干燥8小时，得到水溶肥料粉体。
将本发明实施例与市面上能买到的水溶肥料粉体产品进行对比，在相同条件下测定其溶解分散时间。
溶解分散时间测定：将1g实施例和对比例的水溶肥料粉体产品分别加入到100mL的水中，在磁力搅拌器上以1000rpm的速度搅拌至其全部溶解，无聚集的颗粒残留，整个过程所用时间即为肥料溶解分散时间，结果如下表所示：
| 溶解分散时间(min) | 水不溶物含量(％) | |
| 实施例 | 1.5 | 1 |
| 对比例 | 6 | 3.5 |
田间试验例
为了试验本发明一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体在实际应用中的效果，将本发明制作出的肥料用于作物的田间试验，具体试验情况如下：
试验土壤：北方棕壤
试验处理：本发明制成的水溶肥料粉体，作为冲施肥施用时，肥料与水配比为每10L清水中溶解0.5-1kg的水溶肥料；作为叶面肥施用时，肥料与水配比为每10L清水中溶解0.3-0.6kg的水溶肥料。
从苗期开始对试验作物进行喷施，每隔7-10天喷施一次，试验作物的不同成长阶段各喷施1次，喷洒时间在下午4点以后效果最佳，风、雨、雾天或阳光太强时不宜喷施，喷后下雨，补喷一次。
试验结果：增产效果显著，番茄、黄瓜、柑橘、苹果等作物增产20％以上，生长速度快，成熟期提前，抗病能力增强，果品等级提高，着色均匀，色泽好，营养丰富。茉莉花、玫瑰花等花卉的开花数量增加25％以上，花朵增大，花色鲜艳持久，花期延长。
同时明显改善了土壤的微生态环境，促进土壤微生物活动，提高土壤微生物数量，改善土壤团粒结构，预防土壤板结，有利于作物吸收养分，促进根系发育，增强作物的抗旱、抗寒、抗病虫害等抗逆能力，在增强土壤肥力的同时净化土壤。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于本技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上能够做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动均处于本发明的保护范围和公开范围之中。
Claims (7)
1.一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，其特征在于是由下述重量份的原料制成：
秸秆100-150、水溶性微量元素20-30、螯合剂2-3、蚯蚓粪40-60、竹炭粉10-20、复合菌群6-9、木质素过氧化物酶和纤维素酶适量。
2.如权利要求1所述的一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，其特征在于，所述秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆、甘蔗秸秆中的任意一种或多种的任意组合。
3.如权利要求1所述的一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，其特征在于，所述水溶性微量元素包括含铜、铁、锌、硼、锰、钼化合物中的两种或两种以上。
4.如权利要求1所述的一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，其特征在于，所述水溶性微量元素中各组分质量份数如下：硫酸铜0-1份、硫酸亚铁0-2份、硫酸锌0-2份、四硼酸钠0-2份、硫酸锰0-1份、钼酸铵0-1份。
5.如权利要求1所述的一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，其特征在于，所述螯合剂是由三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠盐按质量比1-2：1的比例组成。
6.如权利要求1所述的一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体，其特征在于，所述复合菌群为固氮芽孢杆菌、光合菌、放线菌按2：1：1的比例混合培养制成，每克复合菌群中所含的活性菌数量不低于4亿CFU。
7.一种营养均衡的速溶水溶肥料粉体制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将秸秆粉碎至10-20目细度，用清水洗净，筛网滤出秸秆粉，在温度为60-70℃下烘干，冷却后加入8-10倍的质量浓度为10-15g/L的H2SO4，搅拌均匀，在温度为100-120℃下处理1-2小时，抽滤，滤渣水洗至中性，得到底料；
(2)将底料与6-8倍纯净水混合，调节pH值至3-4，温度至40-50℃，接种木质素过氧化物酶，酶活为40-60U/L，在超声波功率为400-500W下酶解10-15小时，灭酶后调节pH值至5-6，温度至40-50℃，接种纤维素酶，酶活为20-40FPU/g(底料重)，在超声波功率为400-500W下酶解20-28小时，灭酶后过滤，得到秸秆酶解液；
(3)将螯合剂与温度为80-90℃的热水混合搅拌至溶解，螯合剂浓度为10-15g/ml，加入水溶性微量元素进行螯合反应，恒温30-40分钟后终止反应，冷却后得到螯合态微量元素；
(4)将蚯蚓粪在温度为50-60℃下烘干，粉碎至60-80目细度，加入适量水搅拌至含水量为60-70％，调节pH值至7-8，接种复合菌群，搅拌均匀后在温度为28-35℃下好氧发酵4-6天，得到蚯蚓粪发酵物；
(5)将上述秸秆酶解液、螯合态微量元素、蚯蚓粪发酵物与竹炭粉充分混合搅拌均匀，冷冻干燥，得到的冻干物超细粉碎至200-300目细度，在真空度为400-500Pa、温度为40-50℃的条件下真空干燥6-8小时，得到水溶肥料粉体。
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