一種水稻肥料及其製備方法與流程
2023-04-27 07:15:36
本發明屬於農業化學技術領域，具體地說，本發明涉及一種水稻肥料及其製備方法。
背景技術：
水稻是我國第一大糧食作物，其播種面積約佔我國糧食作物總面積的27％，稻穀產量佔全國穀物總產40％以上，單產超過6t/ha，這對於保證我國糧食安全和社會和諧發展有著重要的作用。長江流域是我國重要的水稻生產區域之一，它包括雲南、貴州、四川、重慶、湖南、湖北、江西、安徽、江蘇和河南南部10省市。今年來，由於集約化水稻生產，以及氮、磷、鉀肥的大量投入，水稻的連年高產，土壤中的中量元素(Ca、Mg、S、Si等)每年被大量帶走，土壤中養分限制因子逐漸變化為中量元素，特別在長江流域，這種情況限制了未來我國水稻的可持續生產。
最近10年是我國化肥產業發展速度最快的階段，化肥總量迅速增長，氮、磷肥自給率超過100％，高濃度氮肥和磷肥的比重都超過50％，最顯著的特徵是複合肥的快速發展。通過分析發現大型企業仍以生產養分含量大於40％的高濃度產品為主，生產這些高濃度的肥料通常選用中高品位的磷礦石，通過選礦等過程生產出高濃度的肥料，在這個過程大量的Ca、Mg、S、Si等中量元素被遺棄，同時產生大量的磷石膏等尾礦。
因此，如何合理開發利用中國大量的低品位磷礦，是磷肥和磷化工行業迫切需要解決的重要問題。同時，如何利用中低品位磷礦的區位優勢開發出適合長江流域水稻生長的肥料產品是急需解決的問題。
現有技術中，以尿素和高濃度磷肥等為主要氮磷養分來源的水稻肥料，或者以尿素、碳銨為原料的氮素高效鹽鹼地水稻用氮肥。但是，它們沒有考慮水稻氮磷鉀養分的規律與配比等問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種水稻肥料及其製備方法。
本發明提供一種水稻肥料，包括磷肥、氮肥、鉀肥和硒物質；所述肥料中P和K的含量分別以P2O5和K2O計，N、P2O5、K2O和硒物質的質量份數比為(8～10)∶(12～14)∶(5～6)：(0.01-0.07)，N、P2O5和K2O總的質量百分含量為34％～37％。
進一步地，N、P2O5和K2O總的質量百分含量具體為34.5-36.5％。
進一步地，所述磷肥包括骨粉和磷礦粉，較佳地，為磷酸三鈣。
進一步地，所述磷肥為P2O5與含鈣、鎂的礦石在1500-1600℃下煅燒。
進一步地，所述磷肥中P2O5含量為12.5-13.5％。
進一步地，所述磷肥還包括磷銨，所述磷銨為磷酸一銨、磷酸二銨、過磷酸鈣、或其組合。
進一步地，所述氮肥選自下組：硝酸銨、硝酸銨鈣、硫硝酸銨、尿素、或其組合。
進一步地，所述鉀肥選自下組：氯化鉀、硫酸鉀、或其組合。
進一步地，所述硒來自選自下組的物質：亞硒酸鈉、硒酸鈉、硒礦粉、胺基酸硒、或其組合。
進一步地，所述肥料為包裹型肥料，較佳地，為熱法磷肥與鉀肥為包裹層的肥料，更加地，為鉀肥和磷銨的混合物為包裹層的包裹型肥料。
進一步地，所述肥料還包括枯草芽孢桿菌菌劑顆粒。
本發明第二方面，提供了製備本發明第一方面所述水稻肥料的方法，包括步驟：
(1)將所述磷肥與所述鉀肥的混合物製成包裹層1；
(2)將步驟(1)所述的包裹層1與所述氮肥、硒物質粉碎後混勻，一起置於造粒機內混勻造粒，乾燥並篩分，得到混合物2；
(3)在包膜機內，將所述混合物2與包膜溶液混合，乾燥後形成包膜肥料。
進一步地，所述方法還包括步驟(4)：
將2kg賴氨酸和1kg組氨酸充分混合，溶於20L水中得混合液；發酵枯草芽孢桿菌，發酵液體積為50L，發酵24h後，將混合液2L/h的速度補加到枯草芽孢桿菌發酵液中，補加完成後，繼續發酵3h，發酵完畢後發酵液經過板框過濾後進行乾燥處理，乾燥處理過程中維持溫度35～45℃，獲得枯草芽孢桿菌培養物；將所得枯草芽孢桿菌培養物粉碎，加入膨潤土和磷石膏作為粘結劑，氯化鈣作為賦形劑進行造粒，製得粗品；置於烘乾器中，以4℃/min升溫至50-60℃，乾燥2-3h，製得枯草芽孢桿菌菌劑顆粒；
將枯草芽孢桿菌菌劑顆粒和所製備的包膜肥料等質量比例混合，製得所述水稻肥料。
進一步地，所述磷肥為顆粒狀，粒徑為1.1-1.4mm。
進一步地，所述氮肥為顆粒狀，粒徑為1.1-1.4mm。
進一步地，所述包膜物質的含量為所述原料總量的6-8％。
進一步地，所述包膜物質選自：羧甲基纖維素、矽酸鈉、或其組合。
本發明的主要優點在於：
1.本發明使用熱法磷肥與鉀肥在高溫熔融生成熱法磷肥作為肥料，保留了磷礦中的富含元素，無尾礦等廢棄物產生；
2.通過對水稻養分需求規律和特定的長江流域稻田土壤養分含量的分析，合理氮磷鉀配方，尤其適合長江流域水稻生長發育規律；
3.且這些中量元素還可以有效提高水稻的抗倒伏、抗病蟲害等抗性，同時還可以補充稻田土壤的中量元素。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。除非另外說明，否則百分比和份數是重量百分比和重量份數。以下實施例中所用的實驗材料和試劑如無特別說明均可從市售渠道獲得。
實施例1、製備水稻肥料1
將磷礦石(其中P的含量以P2O5計為13.1％)與含矽、鈣、鎂的礦石(如橄欖石、蛇紋石、或白雲石)在1510℃下熔融，經水淬、乾燥、粉碎得到熱法磷肥，其中，P2O5的含量為13.50％，CaO的含量為27％，SiO2的含量為25.1％，MgO的含量為9.1％，細度為90％通過90目篩；將粉末狀的硫酸鉀和磷酸二銨加入上述製備得到的熱法磷肥中，製作成包裹層原料。
將硝酸銨、亞硒酸鈉粉碎後作為核心，在造粒機中用包裹層原料對硝酸銨、亞硒酸鈉進行包裹；以羧甲基纖維素溶液作為包膜溶液，在包膜機中進行包膜，然後經乾燥和冷卻即得水稻肥料1，其粒度為1.20mm-1.30mm。
對於水稻肥料1，P和K的含量分別以P2O5和K2O計，N、P2O5和K2O的質量份數比為9.5：13.6：6.7，N、P2O5和K2O總的質量百分含量為35％。
實施例2、製備水稻肥料2
將磷礦石(其中P的含量以P2O5計為13.6％)與含矽、鈣、鎂的礦石(如橄欖石、蛇紋石、或白雲石)在1550℃下熔融，經水淬、乾燥、粉碎得到熱法磷肥，其中，P2O5的含量為14.20％，CaO的含量為28％，SiO2的含量為26％，MgO的含量為10％，細度為90％通過90目篩；將粉末狀的硫酸鉀和磷酸二銨加入上述製備得到的熱法磷肥中，製作成包裹層原料。
將硝酸銨、亞硒酸鈉粉碎後作為核心，在造粒機中用包裹層原料對硝酸銨、亞硒酸鈉進行包裹；以羧甲基纖維素溶液作為包膜溶液，在包膜機中進行包膜，然後經乾燥和冷卻即得水稻肥料2，其粒度為1.30mm-1.35mm。
對於水稻肥料2，P和K的含量分別以P2O5和K2O計，N、P2O5和K2O的質量份數比為9：13：6，N、P2O5和K2O總的質量百分含量為36％。
實施例3、製備水稻肥料3
本發明採用的菌種如下：枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)CGMCCNo.7926，購自中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心。地址：北京市朝陽區北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，郵編100101。按照說明書上的常規方式培養。種子培養基配方為：20g葡萄糖、15g蛋白腖、5g氯化鈉、0.5g牛肉膏、1L水；發酵培養基配方為：玉米粉12g、葡萄糖5g、豆餅粉20g、CaCO3 8g、(NH4)2SO4 1g、K2HPO4 0.3g、MgSO4·7H2O 0.2g、1L水。
所述菌株特性是產耐高溫α-澱粉酶的酶活力高，耐熱、耐酸性強。
所述菌株特點如下：
所述菌株在固體平板上菌落顏色為乳白色，表面乾燥不透明，邊緣整齊，為具有運動性的好氧菌。鏡檢為長杆狀，革蘭氏染色呈陽性。該菌可利用檸檬酸鹽，硝酸還原、V-P實驗成陽性。
將2kg賴氨酸和1kg組氨酸充分混合，溶於20L水中得混合液；發酵枯草芽孢桿菌，發酵液體積為50L，發酵24h後，將混合液2L/h的速度補加到枯草芽孢桿菌發酵液中，補加完成後，繼續發酵3h，發酵完畢後發酵液經過板框過濾後進行乾燥處理，乾燥處理過程中維持溫度35～45℃，獲得枯草芽孢桿菌培養物；將所得枯草芽孢桿菌培養物粉碎，加入膨潤土和磷石膏作為粘結劑，氯化鈣作為賦形劑進行造粒，製得粗品；置於烘乾器中，以4℃/min升溫至50-60℃，乾燥2-3h，製得枯草芽孢桿菌菌劑顆粒。
將枯草芽孢桿菌菌劑顆粒和實施例1製備的水稻肥料1等質量比例混合，製得水稻肥料3。
實施例4、水稻肥料的田間試驗
在長江流域水稻種植的主要城市，包括四川省、重慶市、湖北省、湖南省、江西省、安徽省、江蘇省等，利用水稻肥料1、2、3分別在以上7省市的早、中和晚稻上進行肥料田間效果驗證試驗，總共進行20個肥料田間效果驗證試驗。
各省市均以不施肥處理為對照組。
具體試驗方法：將同等重量的水稻肥料1、2、3作為基肥施用，分櫱期和抽穗期分別追施氮肥和鉀肥，試驗水稻品種選用試驗當地水稻主載高產品種；肥料用量根據當時實際產量水平與高產栽培措施來確定，水稻肥料用量為600～750kg/ha；栽培管理措施同當地水稻高產栽培措施。
各個省市的試驗小區面積均為20m2，每處理設三次重複。
試驗結果表明，實施例1、2、3所製備的水稻肥料可以有效提高水稻生育前期群體生物量與分櫱數；平均最終收穫時期的每穴穗數、每穗粒數、單位面積(667m2)收穫穗數均有顯著提高，具體結果如表1所示。
結果表明，與對照組相比，適用本發明肥料的水稻每穴穗數能夠提高約20％以上。產量結果表明，水稻肥料3的增產效果最好，比對照處理平均增加33％以上，而且施用水稻肥料3的實驗組水稻與其它幾組相比，水稻株高較矮，較為粗壯，抗倒伏、抗病蟲害能力顯著增強。
以上結果證明本發明的水稻肥料可顯著提高水稻產量，可以有效利用中低品位磷礦，具有較高的經濟、社會和生態效益。
在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。