一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料及其製備方法與流程
2023-09-15 06:47:00 2
本發明涉及緩釋肥料技術領域，尤其涉及一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料及其製備方法。
背景技術：
化肥作為重要的農業資料, 在提高糧食產量方面起到了舉足輕重的作用，儘管我國肥量總量大，但肥料利用效率遠低於世界發達國家水平。我國傳統的肥料施肥中氮肥利用率為30%～35%、磷肥當季利用率8%～20%、鉀肥利用率約50%，大部分營養分隨著滲漏和蒸發流失在空氣和地下水中，不但浪費嚴重，而且會造成土壤、空氣、地下水等環境汙染。因此，對肥料進行改性，提高肥效是降低肥料用，提高利用率的有效途徑。例如目前緩控釋肥就是提高化肥利用率的有效措施之一，緩控釋肥能有效地控制養分的釋放、延長肥效期、滿足作物整個生育期對肥料養分的需要、可最大限度地提高肥料的利用率、減少資源浪費和環境汙染，對促進農林業增產、農民增收、農林業可持續發展有著重要作用，是21世紀肥料產業的重要發展方向。
牡蠣殼的由粒細胞不斷分泌無機鹽堆積而形成的。在牡蠣殼的形成中，有機生物大分子作為框架，誘導晶體形成，使得碳酸鈣分子不斷有次序的堆積，逐漸形成具有較高密度的三維網狀結構。牡蠣殼主要是有三層結構組成，最外層是厚度極薄的硬化蛋白角質層，中間是鈣質纖維交織，含有較多天然氣孔的稜柱層，主要是由方解石構成，內層是珍珠層，主要是由文石構成。在牡蠣的三層結構中，最主要的稜柱層，呈葉片狀結構，含有大量微孔，經過煅燒後，CO2排除，剩餘主要成分是氧化鈣，物質發生分解，原來的孔道發生改變，形成複雜的多孔型結構，牡蠣殼的物質組成分為無機質和有機質兩部分，無機質部分碳酸鈣為主，佔牡蠣殼質量90%以上，其中，鈣元素約佔39.78%，此外，還包含銅、鐵、鋅、錳、鍶等20多種微量元素；牡蠣殼的有機成分約佔牡蠣殼質量的3-5%，含有甘氨酸、胱氨酸、蛋氨酸等17中胺基酸。
過氧化鈣，化學分子式CaO2，是一種重要的無機化工產品，白色至淡黃色無臭，在水及潮溼空氣中緩慢釋放氧氣、可用作殺菌劑、防腐劑、發酵劑、油類漂白劑和封閉泥膠快幹劑以及增氧供氧劑。但是過氧化鈣直接使用時，面臨著遇水遇潮氣過於快速釋放氧氣的缺陷和不足。由於可以通過氧化鈣結合雙氧水以及適量的水生成穩定過氧化鈣晶體，如化學式所示， CaO+H2O2+7H2O→CaO2•8H2O，在該反應體系中，需要對生成的過氧化鈣晶體進行過濾、衝洗、加熱乾燥等一系列程序才能得到穩定的過氧化鈣。
牡蠣殼來源廣泛，藉助牡蠣殼開發高效廉價的緩釋肥，對提高肥料的利用率具有重大的意義。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料及其製備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料，包括以下重量份組分：牡蠣殼81-82、乙基纖維素31-32、矽氣凝膠81-82、腐殖酸矽40-50、米糠240-250、褐煤60-70、天然油頁巖100-110、固氮菌2.3-2.4、植物乳桿菌3.4-3.5、光合細菌1.6-1.7、尿囊素3-3.1、矽酸鉀2.5-2.6、硫酸鋅2.3-2.4、硝酸鉀2.5-2.6、蜂花醇3.1-3.2、大蒜素1.3-1.4、檸檬酸粉3-3.4、聚穀氨酸2.9-3、阿拉伯膠3.2-3.3、聚乙烯吡咯烷酮2-3、適量的雙氧水、適量的氨水、適量的水。
所述的一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料製備方法，包括以下步驟：
(1)將牡蠣殼放入粉碎器中粉碎20-30min，過300目，之後放入馬沸爐中，在900-950℃下煅燒3-4h，得煅燒牡蠣殼粉，將煅燒牡蠣殼粉中加入總重量3-5倍的氨水以及10-12倍的水，在室溫下超聲並機械攪拌20-40min，形成反應底液；將雙氧水在室溫以滴加到不斷攪拌的反應底液中進行反應；雙氧水滴加完畢後繼續反應10-20min，形成包含過氧化鈣晶體沉澱的反應液，其中雙氧水與煅燒牡蠣殼粉的摩爾比為7-10:1；反應液上層澄清和下層沉澱分開，得複合液和沉澱備用；將沉澱中加入乙基纖維素，高壓均質攪拌均勻，然後冷卻在室溫室壓加入矽氣凝膠、羥甲基環糊精以及總重量4-5倍的水混合攪拌均勻，得包膜液備用；
(2)將尿囊素、矽酸鉀、硫酸鋅、硝酸鉀、蜂花醇、大蒜素、檸檬酸粉、聚穀氨酸混合，並加入總重量3-5倍的水混合攪拌均勻，得營養液備用；
(3)將褐煤、天然油頁巖混合粉碎，過300目，之後加入腐殖酸矽、米糠、營養液、固氮菌、植物乳桿菌、光合細菌以及總重量0.34-0.35倍的水攪拌均勻之後，堆置成煤球形狀的帶孔柱狀堆肥，在35-40℃下堆置發酵26-38d，將堆肥發酵按時間均分成2個階段，在第2個階段開始時加入步驟（1）得到的複合液，待發酵結束，粉碎帶孔柱狀堆肥，加入阿拉伯膠、聚乙烯吡咯烷酮混合攪拌均勻之後，調整水分含量為總重量46.5-50%，之後採用圓形造粒機製造直徑1.05-1.25mm的球型肥料顆粒備用；
(4)將球型肥料顆粒放置帶高壓噴頭和熱風烘烤的在高溫滾動流化床上，將步驟（1）得到的包膜液通過高壓噴頭重複3-5次均勻的噴灑在球型肥料顆粒，每次噴灑時配合138.5-140℃的熱風烘烤，待操作完畢，在採用48.5-50℃乾燥1.3-2h，冷卻，袋裝即得。
本發明的優點是：
本發明採用矽氣凝膠、褐煤、天然油頁巖、腐殖酸矽、米糠等開了一種富矽有機包膜肥料，營養豐富，富含大量矽元素，能夠滿足水稻根莖秸稈等的生長需要，肥料為發酵有機無機緩釋肥，肥效時間長，肥效有用成分能夠被水稻根系容易利用，無毒無害，綠色環保，同時，添加有尿囊素、蜂花醇、大蒜素等營養物質，能夠促進水稻的增長，保證水稻根系不受雜菌汙染，增加其抗逆性，提高其產量；在者，根據水稻根系環境特點，增加富氧成分，根據牡蠣殼的結構以及成分特點，利用乙基纖維素以及矽氣凝膠，開了一種包含穩定過氧化鈣的包膜層，包膜層包覆主料之後整體經131-140℃的熱風烘烤，包膜層中過氧化鈣晶體中的水分以及主料中其它自由水去除，增加了肥料的保質期，同時，包膜層一步實現了過氧化鈣的加載利用，在肥料的使用過程中，過氧化鈣包膜層與滲透的水分結合，氧化鈣與水反應，一部分釋放氧氣，實現了肥料的富氧，促進植物的新陳代謝，另一方面生成具有粘結性能的氫氧化鈣，動態調控包膜層的孔隙，調整肥料的釋放效率，減緩包膜層的崩解速率，具有一箭雙鵰的效果，可以一定程度上取代高代價包膜材料。同時，本發明的包膜肥料材料來源廣泛，價格成本低，製備工藝操作簡單，能夠廣泛應用和推廣。
具體實施方式
一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料，包括以下重量份組分：牡蠣殼81、乙基纖維素31、矽氣凝膠81、腐殖酸矽40、米糠240、褐煤60、天然油頁巖100、固氮菌2.3、植物乳桿菌3.4、光合細菌1.6、尿囊素3、矽酸鉀2.5、硫酸鋅2.3、硝酸鉀2.5、蜂花醇3.1、大蒜素1.3、檸檬酸粉3、聚穀氨酸2.9、阿拉伯膠3.2、聚乙烯吡咯烷酮2、適量的雙氧水、適量的氨水、適量的水。
所述的一種富矽富氧水稻高效緩釋肥料製備方法，包括以下步驟：
(1)將牡蠣殼放入粉碎器中粉碎20min，過300目，之後放入馬沸爐中，在900℃下煅燒3h，得煅燒牡蠣殼粉，將煅燒牡蠣殼粉中加入總重量3倍的氨水以及10倍的水，在室溫下超聲並機械攪拌20min，形成反應底液；將雙氧水在室溫以滴加到不斷攪拌的反應底液中進行反應；雙氧水滴加完畢後繼續反應10min，形成包含過氧化鈣晶體沉澱的反應液，其中雙氧水與煅燒牡蠣殼粉的摩爾比為7:1；反應液上層澄清和下層沉澱分開，得複合液和沉澱備用；將沉澱中加入乙基纖維素，高壓均質攪拌均勻，然後冷卻在室溫室壓加入矽氣凝膠、羥甲基環糊精以及總重量4倍的水混合攪拌均勻，得包膜液備用；
(2)將尿囊素、矽酸鉀、硫酸鋅、硝酸鉀、蜂花醇、大蒜素、檸檬酸粉、聚穀氨酸混合，並加入總重量3倍的水混合攪拌均勻，得營養液備用；
(3)將褐煤、天然油頁巖混合粉碎，過300目，之後加入腐殖酸矽、米糠、營養液、固氮菌、植物乳桿菌、光合細菌以及總重量0.34倍的水攪拌均勻之後，堆置成煤球形狀的帶孔柱狀堆肥，在35℃下堆置發酵26d，將堆肥發酵按時間均分成2個階段，在第2個階段開始時加入步驟（1）得到的複合液，待發酵結束，粉碎帶孔柱狀堆肥，加入阿拉伯膠、聚乙烯吡咯烷酮混合攪拌均勻之後，調整水分含量為總重量46.5%，之後採用圓形造粒機製造直徑1.05mm的球型肥料顆粒備用；
(4)將球型肥料顆粒放置帶高壓噴頭和熱風烘烤的在高溫滾動流化床上，將步驟（1）得到的包膜液通過高壓噴頭重複3次均勻的噴灑在球型肥料顆粒，每次噴灑時配合138.5℃的熱風烘烤，待操作完畢，在採用48.5℃乾燥1.3h，冷卻，袋裝即得。
取兩塊面積均為22畝的水稻種植基地，分為對照組和實驗組。對照組使用市售高效緩釋肥，每畝用肥料23kg，實驗組使用本發明製得的高效緩釋肥，每畝用肥料23kg。兩塊水稻種植基地相鄰，日照和田間照料一致，成熟後分別採摘，對照組平均畝產603.3kg，實驗組平均畝產740.7kg。對照組發病率為13%，實驗組發病率為5%。使用本發明肥料的實驗組，土壤結塊明顯減少。說明實驗組使用本發明的肥料後畝產量得到提高，平均畝產量提高了137.4 kg，發病率減少了近8%。