生物緩效複合肥料的製作方法
2024-04-08 12:17:05
專利名稱：生物緩效複合肥料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物緩效複合肥料。
背景技術：
近十年來，我國糧食總產量隨化肥施用量增加而增長，但單位肥料增產率卻隨化肥施用量增加而明顯遞減，究其原因是肥料利用率低，損失嚴重。長期大量使用氮磷鉀等無機速效肥料已造成土壤有機質破壞，土壤板結，而且隨水土流失不僅造成肥效使用率低，還造成因環境的富營養化所引發的藻類繁殖，對環境造成很大的破壞。「十五」期間我國對新型肥料的研製與產業化進行了大量的研究工作，取得了一些重要成果。其中，緩/控釋肥料能有效控制養分釋放速度，延長肥效期，滿足作物整個生育期對養分的需要，能最大限度地提高肥料利用率，提高施肥的經濟效益、社會效益和環境效益，因而成為世界肥料研究的熱點。目前緩/控釋肥的控釋主要有物理法、化學法和生物法。其一物理法，主要是應用物理障礙因素阻礙水溶性肥料與土壤水的接觸，從而達到養分控釋的目的。這類肥料以疏水性聚合物包裹肥料顆粒或把可溶性活性物質分散於高分子材料基質中，從而限制肥料的溶解性，即通過簡單微囊法和整體法的物理過程來處理肥料達到緩釋性。應用物理法生產的肥料養分控釋效果比較好，但往往在製造中需要使用有機溶劑溶解高分子成膜劑，或需配合其他方法共同使用，這樣勢必成本高，環境影響也大，例如硫磺包膜尿素製造成本就高；如用水不溶性聚合物成膜劑就需要在高溫或溶劑溶解狀態塗膜；如用水溶性高聚物成膜劑，就需要用化學交聯的方法來增加緩釋效果；其二化學法，主要就是通過化學合成緩溶性或難溶性的肥料，將肥料直接或間接的以共價鍵或離子鍵接到預先形成的聚合物上，構成一種新型聚合物，例如將尿素轉變為較難水解的脲甲醛(UF)、脲乙醛(CDU)、異丁叉二脲(又稱亞異丁基二脲IBDU)、丁烯叉二脲、草醯胺，或使速溶性銨鹽轉變為微溶性的金屬磷酸銨等。應用化學法生產的緩/控釋肥料控釋效果比較好，但往往會使作物生長初期養分供應不足，且成本也比較高；其三生物法，主要是應用生物抑制劑(或促進劑)改良常規肥料。目前生物抑制劑應用的主要對象是速效氮肥，主要指脲酶抑制劑、硝化抑制劑和氨穩定劑等。生物法生產工藝簡單，成本較低，但單純使用時養分控釋效果不穩定，肥效期較短，往往需要藉助於肥料的物理化學加工和化肥深施技術。總之，雖然緩/控釋肥料已經被人們所接受，正在成為21世紀肥料工業的替代產品，但尚需開發一種能降低成本、易於加工、環境友好型的產品。
發明內容
本發明的目的是提供一種可以延緩無機肥料營養素的釋放和降解，同時又含有動物血液本身營養元素且成本低、易於製造的生物緩效複合肥料。
實現本發明目的的技術方案是一種生物緩效複合肥料，它是由動物血液成膜劑、無機速效肥、粘合劑組成，以質量分數計，動物血液成膜劑為1～50％，無機速效肥為40～90％，粘合劑為5～10％； 所述動物血液成膜劑由動物血液固形物或動物血液固形物衍生物、高分子成膜劑、高分子緩釋劑及水組成，以質量分數計，動物血液固形物或動物血液固形物衍生物為10～50％，高分子成膜劑為1～10％，高分子緩釋劑為1～20％，水為餘量，其中動物血液固形物是指動物血液乾燥製得的動物血粉，動物血液固形物衍生物是指用高分子材料對動物血粉進行化學改性製得的化學改性動物血粉；高分子成膜劑是生物高分子材料或者合成高分子材料；高分子緩釋劑是天然有機高分子材料、具有多孔結構的礦物材料或納米材料。
上述生物緩效複合肥料，其所述無機速效肥是無機單一肥料或無機複合肥料。
上述生物緩效複合肥料，其所述無機單一肥料是含有一種營養元素的肥料，所述營養元素是氮、磷、鉀；所述無機複合肥料是含有兩種或兩種以上營養元素的肥料，所述營養元素是氮、磷、鉀、農作物所需微量元素。
上述生物緩效複合肥料，其所述粘合劑是無機粘合材料、合成高分子粘合材料、生物高分子粘合材料中的一種或幾種。
上述生物緩效複合肥料，用作所述粘合劑的無機粘合材料是高嶺土、硅藻土、石膏粉、氧化鎂中的一種或幾種；用作所述粘合劑的合成高分子粘合材料是環氧膠、聚乙烯醇中的一種或兩種；用作所述粘合劑的生物高分子粘合材料是纖維素、纖維素衍生物中的一種或兩種。
上述生物緩效複合肥料，其所述動物血液成膜劑中，用作高分子成膜劑的生物高分子材料是海藻酸及其鹽、殼聚糖及其衍生物、纖維素及其衍生物、澱粉中的一種；用作高分子成膜劑的合成高分子材料是聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉鹽、聚丙烯酸鉀鹽中的一種。
上述生物緩效複合肥料，其所述動物血液成膜劑中，用作高分子緩釋劑的天然有機高分子材料是腐植酸、纖維素、木質素、黃原膠中的一種或幾種；用作高分子緩釋劑的具有多孔結構的礦物材料是蒙脫石粘土礦、伊矇混層粘土巖、沸石、麥飯石、泥煤、海泡石粘土礦、凹凸石粘土礦、超鎂鐵巖中的一種或幾種；用作高分子緩釋劑的納米材料是含納米孔結構的礦物粉。上述生物緩效複合肥料，其所述動物血液成膜劑通過噴霧的辦法直接在無機速效肥顆粒上成膜，或動物血液成膜劑與粉狀無機速效肥混合，然後造粒。
本發明的技術效果是本發明技術方案的生物緩效複合肥料是採用動物血液成膜劑處理的無機速效肥，其優點是①動物血液成膜劑中的動物血液固形物或動物血液固形物衍生物，將動物血液本身的營養元素包括各種植物需要的微量元素引進了肥料中，可以起到輔佐營養植物的功效並為綜合利用動物血資源開發出一條新出路；②動物血液成膜劑成膜後從水溶性轉變為非水溶性，避免目前常見的利用有機溶劑或化學物質(如交聯劑)實現該轉變所造成的成本升高、汙染環境的弊端；③動物血液成膜劑中的適量高分子緩釋劑可以調控離子交換能力，實現調控氮磷鉀營養元素的釋放；④動物血液成膜劑中的適量高分子成膜劑可以調整動物血液包膜材料的粘稠度和成膜性能。因此，通過調整動物血液成膜劑在生物緩效複合肥料中的用量，就可以實現控制釋放營養元素的功效，延緩土壤中脲酶，硝化酶及其他微生物對氮素的降解及對化學肥料中其他營養元素起到緩釋的效果且成本低。試驗室檢測證明，本發明動物血液成膜劑屬於水不溶性並具有緩效性能。田間小區試驗結果表明，本發明生物緩效複合肥料對作物具有明顯的增產作用，而且提高了作物特別是蔬菜、草坪的農藝性狀，葉色變濃、外觀更為誘人，商品價值更高。
具體實施例方式 以下結合實施例對本發明作進一步具體描述，但不局限於此。
實施例中所用原料除另有說明外，均為化肥行業常規原料並可從商業途徑購得。
(一)製備動物血液成膜劑 實施例1用動物血液固形物製備動物血液成膜劑A ①製備動物血液固形物 將液體豬血濾除機械雜質後，烘乾或自然乾燥後，粉碎、過篩得到動物血液固形物豬血粉，備用； ②製備動物血液成膜劑A(10kg)的配方見表1。
表1 ③操作 將1kg豬血粉加到用水7.84kg與海藻酸鈉0.16kg混合均勻製得的8kg海藻酸鈉含量為2％的水溶液中，充分攪勻，然後用均質膠體磨均質30～60分鐘，再添加1kg高分子緩釋劑含納米孔結構的礦物粉，繼續均質30分鐘，得到10kg動物血液成膜劑A，備用。
實施例2用動物血液固形物製備動物血液成膜劑B ①製備動物血液固形物 與實施例1相同； ②製備動物血液成膜劑B(10kg)的配方見表2。
表2 ③操作 基本與實施例1相同，不同點是用水7.92kg與殼聚糖0.08kg混合均勻製得8kg殼聚糖含量為1％的水溶液，取代實施例1的海藻酸鈉含量為2％的水溶液，得到10kg動物血液成膜劑B，備用。
實施例3用動物血液固形物衍生物製備動物血液成膜劑C ①製備動物血液固形物衍生物1 稱取實施例1製得的豬血粉100g，用濃度為0.5M的氫氧化鈉(按2g氫氧化鈉加100ml水配製)調pH到8～9，然後加10g高分子材料環氧大豆油，利用電磁攪拌儀器攪拌反應過夜，然後加濃醋酸調pH到中性，過濾，烘乾、粉碎、過篩得到動物血液固形物衍生物化學改性豬血粉1，備用； ②製備動物血液成膜劑C(10kg)的配方見表3 表3 ③操作 將1kg動物血液固形物衍生物化學改性豬血粉1(按實施例3制)加到用水7.92kg與殼聚糖0.08kg混合均勻製得的8kg殼聚糖含量為1％的水溶液中，充分攪勻，然後用均質膠體磨均質30～60分鐘，再添加1kg高分子緩釋劑含納米孔結構的礦物粉，繼續均質30分鐘，得到10kg動物血液成膜劑C，備用。
實施例4用動物血液固形物衍生物製備動物血液成膜劑D ①製備動物血液固形物衍生物2 稱取實施例1製得的豬血粉100g，用濃度為0.5M的氫氧化鈉(按2g氫氧化鈉加100ml水配製)調pH到8～9，然後加10g高分子材料甲基丙烯酸環氧丙脂，利用電磁攪拌儀器攪拌反應過夜，然後加濃醋酸調pH到中性，過濾，烘乾、粉碎、過篩得到動物血液固形物衍生物化學改性豬血粉2，備用； ②製備動物血液成膜劑D 配方和操作與實施例3基本相同，不同點是用動物血液固形物衍生物化學改性豬血粉2取代動物血液固形物衍生物化學改性豬血粉1，得到10kg動物血液成膜劑D，備用。
(二)製備生物緩效複合肥料 實施例5 ①配方見表4 表4 ②操作 用配方量的動物血液成膜劑C對尿素進行噴霧包衣，然後用硅藻土潑粉製得本發明生物緩效複合肥料。
實施例6 ①配方見表5 表5 ②操作 用配方量的動物血液成膜劑D對氮磷鉀複合肥料進行噴霧包衣，然後用高嶺土潑粉製得本發明生物緩效複合肥料。
實施例7 ①配方見表6 表6 ②操作 用配方量的動物血液成膜劑A與氮磷鉀複合肥料、硅藻土混合後，通過滾筒造粒，製得本發明生物緩效複合肥料。
製備本發明生物緩效複合肥料所用原料品種及其用量不受實施例5～7的限制，可以在本發明技術方案規定的範圍內選擇。
(三)檢測本發明動物血液成膜劑的水溶性 ①樣品 樣品1用1％的聚乙烯醇100g和澱粉100克混合均勻，澆注在培養皿上，自然乾燥48小時成膜，製得水溶性高分子成膜劑； 樣品2用1％的聚乙烯醇100g和澱粉100克混合均勻，再添加0.1％的戊二醛，澆注在培養皿上，自然乾燥48小時成膜，製得水不溶性高分子成膜劑； 樣品3實施例1～4製得的動物血液成膜劑A、B、C、D； ②檢測方法 稱取上述樣品各1g，加到500ml自然水中，觀察溶解情況； ③結果 觀察溶解情況發現 樣品3(實施例1～4製得的動物血液成膜劑A、B、C、D)遇水均不溶解；樣品1在水中逐步溶解；樣品2在水中不溶解； 由此證明，本發明的動物血液成膜劑屬於水不溶性成膜劑，而且無需經過化學改性，因此，對環境無汙染。
(四)檢驗本發明動物血液成膜劑的緩效性能 ①製備檢測樣品C分別稱取10g尿素加到10g、20g、30g、50g、100g實施例1製得的動物血液成膜劑中，充分攪拌，然後烘乾製得檢測樣品10.2gC1、10.4g C2、10.6g C3、11g C4、12g C5； ②檢測方法分別稱取10g檢測樣品C1～C5加到100克水中，放置1小時後分別過濾得到未溶物，烘乾並稱量未溶物重量WC1為0.06g，WC2為0.17g，WC3為0.48，WC4為0.86g，WC5為1.08g； ③結果 按照失重率％＝[Cx-WC/Cx]×100％計算失重率％，分別為99.4％、98.3％、95.2％、91.4％、89.2％，失重率越低，表明尿素釋放越慢，隨動物血液成膜劑量增加其緩效功能越好。
(五)農業試驗舉例 ①供試作物上海青小油菜，採用溫室栽培法； (A)試驗地條件 試驗於2009年在試驗溫室的小區中進行，土壤為砂壤土，肥力中等。試驗地含有機質1.33％，全氮0.15％，全磷0.17％，全鉀0.29％。試驗時間段無特殊異常天氣，其他管理辦法與通常相同； (B)試驗設計 試驗共設3個處理處理1常規用肥，處理2用本發明的生物緩效複合肥料(實施例6)，處理3不施肥為空白對照，每種處理重複3次，共9個小區，隨機區組排列，小區面積為4m2； (C)施肥與調查方法 試驗採用液體葉面肥或固體顆粒肥作為追肥，在苗期(四葉)按上述試驗設計分別將定量肥料均勻施到各小區中。每小區按5點取樣法，每點固定10株，分別調查油菜生長發育進度，測量株高，按小區採收，計測各處理最終產量和增產效果； (D)結果列在表7中 表7 表7中結果表明，處理1(本發明生物緩效複合肥料)，與處理2(常規用肥)及處理3(空白對照)比較，小油菜的平均株高、平均莖粗、平均單株重均有所增加。同時也觀察到，油菜葉色濃綠，葉片肥厚，提高了小油菜的產量、營養品質和商品價值。
②供試作物草坪品種高羊茅； (A)試驗地條件 草坪土壤條件pH7.8，有機質1.21， (B)試驗設計 試驗共設3個處理，其處理1不施用肥料為空白對照；處理2施用尿素肥料，施用量30g/m2，分兩次施入；處理3本發明生物緩釋肥料(實施例5)施用量30g/m2；每種處理重複3次，採用小區隨機區組試驗，小區面積4×5m2； (C)施肥與調查方法 2009年6月15日實施試驗，每隔10天觀察記錄一次，兩周修剪一次；處理2，8月15號再施肥一次，2009年9月15號最終觀察記錄列在表8。
(D)結果與分析 表8草坪表觀評價 表8中的蓋度可以從一個側面反映草坪的觀賞價值。蓋度越高，草坪的觀賞價值就越高。處理3的蓋度優於處理2和處理1； 表8中的均一性和色澤，反映草坪的美觀度。處理3的均一性與處理2相差無幾，都優於處理1；處理1的草坪的色澤一直暗淡，而處理3的草坪返青早，色澤深綠，顏色好看，處理2的草坪的色澤呈現一種曲線，好差交替； 按照國際上通用的草坪表現評價的9分值來評價，處理3優於處理1；與處理2(使用兩次常規肥料)相比，處理3的肥效也是相差無幾。
從以上分析說明，使用本發明生物緩效複合肥料(處理3)其肥料肥效至少三個月，而且肥效略優於多次使用常規尿素的處理2。證明本發明的生物緩效複合肥料用於草坪的肥效及長效性均優於常規尿素。
試驗證明，只要在本發明技術方案的範圍內所得到的本發明的生物緩效複合肥料其效果均可達到上述水平，故不再贅述。
本發明的生物緩效複合肥料可以應用的範圍較廣，包括蔬菜、瓜果、草坪、茶樹、花卉、中藥材、玉米、大豆、油菜等經濟作物以及各種大田作物。
權利要求
1.一種生物緩效複合肥料，其特徵在於，由動物血液成膜劑、無機速效肥、粘合劑組成，以質量分數計，動物血液成膜劑為1～50％，無機速效肥為40～90％，粘合劑為5～10％；
所述動物血液成膜劑由動物血液固形物或動物血液固形物衍生物、高分子成膜劑、高分子緩釋劑及水組成，以質量分數計，動物血液固形物或動物血液固形物衍生物為10～50％，高分子成膜劑為1～10％，高分子緩釋劑為1～20％，水為餘量，其中動物血液固形物是指動物血液乾燥製得的動物血粉，動物血液固形物衍生物是指用高分子材料對動物血粉進行化學改性製得的化學改性動物血粉；高分子成膜劑是生物高分子材料或者合成高分子材料；高分子緩釋劑是天然有機高分子材料、具有多孔結構的礦物材料或納米材料。
2.根據權利要求1所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，所述無機速效肥是無機單一肥料或無機複合肥料。
3.根據權利要求2所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，所述無機單一肥料是含有一種營養元素的肥料，所述營養元素是氮、磷、鉀；所述無機複合肥料是含有兩種或兩種以上營養元素的肥料，所述營養元素是氮、磷、鉀、農作物所需微量元素。
4.根據權利要求1所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，所述粘合劑是無機粘合材料、合成高分子粘合材料、生物高分子粘合材料中的一種或幾種。
5.根據權利要求4所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，用作所述粘合劑的無機粘合材料是高嶺土、硅藻土、石膏粉、氧化鎂中的一種或幾種；用作所述粘合劑的合成高分子粘合材料是環氧膠、聚乙烯醇中的一種或兩種；用作所述粘合劑的生物高分子粘合材料是纖維素、纖維素衍生物中的一種或兩種。
6.根據權利要求1所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，所述動物血液成膜劑中，用作高分子成膜劑的生物高分子材料是海藻酸及其鹽、殼聚糖及其衍生物、纖維素及其衍生物、澱粉中的一種；用作高分子成膜劑的合成高分子材料是聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉鹽、聚丙烯酸鉀鹽中的一種。
7.根據權利要求1所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，所述動物血液成膜劑中，用作高分子緩釋劑的天然有機高分子材料是腐植酸、纖維素、木質素、黃原膠中的一種或幾種；用作高分子緩釋劑的具有多孔結構的礦物材料是蒙脫石粘土礦、伊矇混層粘土巖、沸石、麥飯石、泥煤、海泡石粘土礦、凹凸石粘土礦、超鎂鐵巖中的一種或幾種；用作高分子緩釋劑的納米材料是含納米孔結構的礦物粉。
8.根據權利要求1所述的生物緩效複合肥料，其特徵在於，所述動物血液成膜劑通過噴霧的辦法直接在無機速效肥顆粒上成膜，或動物血液成膜劑與粉狀無機速效肥混合，然後造粒。
全文摘要
本發明涉及一種生物緩效複合肥料，它是由以質量分數計，動物血液成膜劑為1～50％，無機速效肥為40～90％，粘合劑為5～10％組成；所述動物血液成膜劑由以質量分數計，動物血液固形物或動物血液固形物衍生物為10～50％，高分子成膜劑為1～10％，高分子緩釋劑為1～20％，水為餘量組成，其動物血液固形物是指動物血液乾燥製得的動物血粉，動物血液固形物衍生物是指用高分子材料對動物血粉進行化學改性製得的化學改性動物血粉。本發明動物血液成膜劑屬於水不溶性並具有緩效性能。田間小區試驗結果表明，本發明生物緩效複合肥料對作物具有明顯的增產作用，而且提高了作物特別是蔬菜、草坪的農藝性狀。
文檔編號C05G3/08GK101774866SQ20101010693
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者趙曉斌 申請人:常州劍河新材料科技有限公司