一种花前追施的高氮型水溶肥及制备方法与应用与流程

1.本发明属于水溶肥技术领域，具体涉及一种花前追施的高氮型水溶肥及制备方法与应用。


背景技术：

2.湖南柑橘生产稳居全国第一。在湘西、湘南柑橘优势产区，脐橙、椪柑、冰糖橙等当家品种，多以鲜食为主。据省农委统计，2017年全省柑橘种植面积570万亩，产量517万吨，比上年增加13万吨。柑橘产能增加，鲜食市场存在波动，加工产业随之发展。据调查，湖南某企业年收购加工柑橘50万吨，每天柑橘加工废弃物(皮渣和废水)50多吨，给企业带来巨大的环保压力，急需进行清洁化处理与资源化利用。面对这些问题，我国迫切需要加强柑橘加工废弃物循环利用的管理，以循环经济理念为指导，加大柑橘加工废弃物污染环境的整治力度，使污染治理与经济建设同步，以减少环境污染、避免资源浪费。
3.柑橘加工废料(果皮、肉渣和种籽等)约占果实重量的50％，在这些废料中绝大多数营养成分，特别是蛋白质含量显著高于果汁。由于国内柑橘加工业落后，其综合利用程度低。而柑橘皮中富含两类重要活性物质—精油和果胶，具有优良的营养和功能特性，处理后作为肥料的原材料，将极大提升肥料产品的施用效果及利用价值。腐植酸是一种天然高分子有机化合物，分子中含有羧基、酚羟基、甲氧基等多种活性基团，具有较强的生理活性。
4.水溶肥即水溶性肥料(water soluble fertilizer，简称wsf)，是指能完全溶解于水的多元素复合型、速效性肥料。
5.目前，国内市场上水溶肥产品主要为固体粉末和液体两种形式。液体水溶肥又称流体肥料，是含有一种或一种以上作物所需营养元素的液体产品，营养元素作为溶质溶解于水中成为溶液，或借助悬浮剂的作用悬浮于水中成为悬浮液，适合于水肥一体化技术施用。大量元素液体水溶肥料具有养分合理、营养全面、复合化程度高等优点，其成份主要包括氮、磷、钾等作物所需的大量元素及中/微量元素以及有机活性物质。我国的大量元素液体水溶肥主要依赖进口，价格昂贵，国内为数不多的水溶肥料产品存在品种结构不合理、室温下结晶、针对性差和养分比例不匹配等缺点。此外，国内外水溶肥种类多为无机水溶肥，养分利用率较低，不合理施用易导致土壤肥力下降，故开发有机无机复合水溶肥是可持续农业的重要发展方向。


技术实现要素：

6.为了解决柑橘加工废弃物处理难的技术问题以及水溶肥料产品存在品种结构不合理、室温下结晶、针对性差和养分比例不匹配的技术问题，本发明公开一种花前追施的高氮型水溶肥及制备方法与应用。
7.一种花前追施的高氮型水溶肥，所述高氮型水溶肥的原料包括以下按重量计组分：700
‑ꢀ
750份柑橘加工废弃物发酵液、150
‑
155份磷酸二氢钾、80
‑
85份硝酸钠、200
‑
230份尿素、26
‑ꢀ
30份水溶性五氧化二磷、7
‑
9份氢氧化钠、80
‑
120份腐植酸钾、5
‑
11份乳化剂、5
‑
11份除垢剂和1
‑
2份增效剂。
8.优选地，所述柑橘加工废弃物发酵液的制备方法为：将柑橘加工废弃物粉碎匀浆化后，加入白腐菌和塔宾曲霉进行厌氧发酵，收集残液得所述柑橘加工废弃物发酵液。
9.优选地，所述乳化剂为吐温60或吐温80中的一种。
10.优选地，所述除垢剂为聚谷氨酸或聚谷酰胺中的一种。
11.优选地，所述增效剂为γ
‑
氨基丁酸或硝化抑制剂中的一种。
12.一种制备高氮型水溶肥的方法，包括以下步骤：
13.(1)将柑橘加工废弃物发酵液、硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾的混合物，加热到40
‑
50℃并不断搅拌，待硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾完全溶解后，再加入尿素和水溶性五氧化二磷，搅拌至尿素和水溶性五氧化二磷全部溶解，制得含有大量元素的养分溶液；
14.(2)依次将乳化剂、除垢剂和增效剂加入步骤(1)的含有大量元素的养分溶液中，搅拌至完全溶解，冷却，得所述基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥。
15.优选地，冷却后的高氮型水溶肥温度小于等于30℃。
16.所述高氮型水溶肥适用于作物生长早期花前追肥。
17.优选地，高氮型水溶肥作为叶面肥，基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥与水的配比为0.2
‑
0.4:10，与水稀释后的水溶肥每亩用量120
‑
350l。
18.优选地，高氮型水溶肥作为营养液，基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥与水的配比为0.1
‑
0.3:10，与水稀释后的水溶肥每亩用量70
‑
100l。
19.本发明制备的高氮型水溶肥，原料中加入柑橘加工废弃物发酵液、乳化剂、除垢剂和增效剂。以柑橘加工废弃物发酵液作为溶剂，能提高肥料的溶解度，避免温度较低时，肥料以结晶形态析出，可有效防止肥料长时间放置造成的絮凝和低温下结晶的析出；白腐菌和塔宾曲霉两种菌群，能快速腐解柑橘类有机物料，降低纤维素含量，提高水溶性能；柑橘废弃物制备而成的发酵液，不仅富含氮磷钾大量元素，还含有多种的中/微量元素，施入土壤后可为作物生长提供养分。其次，发酵液中的有机物，能螯合营养元素，提高土壤保肥供肥能力。本发明的基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥制备工艺简单，原料成本低，具有适合快速、大规模生产的优点，适用于作物生长早期花前追肥，有利于作物茎叶生长，促进光合作用，实现增产增效。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本实施例中的磷酸二氢钾、硝酸钠、腐植酸钾、尿素、氢氧化钠、水溶性五氧化二磷、吐温60、吐温80、聚谷氨酸、聚谷酰胺、γ
‑
氨基丁酸、硝化抑制剂等均能从市场购得；白腐菌(phanerochaetc chrysosporium)的保藏号为gdmcc no.3.383，塔宾曲霉(aspergillustubingensis)的保藏号为gdmcc no.3.577，购于广东省微生物菌种保藏中心。
22.实施例中所述柑橘加工废弃物发酵液的制备方法为：将柑橘加工废弃物粉碎匀浆化后，加入白腐菌和塔宾曲霉进行厌氧发酵，收集残液得所述柑橘加工废弃物发酵液。
23.实施例1
24.一种花前追施的高氮型水溶肥，所述高氮型水溶肥的原料包括以下按重量计组分：700份柑橘加工废弃物发酵液、150份磷酸二氢钾、80份硝酸钠、200份尿素、26份水溶性五氧化二磷、7份氢氧化钠、80份腐植酸钾、11份吐温60、5份聚谷酰胺、2份γ
‑
氨基丁酸。
25.一种制备高氮型水溶肥的方法，包括以下步骤：
26.(1)将柑橘加工废弃物发酵液、硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾的混合物，加热到40℃并不断搅拌，待硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾完全溶解后，再加入尿素和水溶性五氧化二磷，搅拌至尿素和水溶性五氧化二磷全部溶解，制得含有大量元素的高氮型养分溶液；
27.(2)依次将吐温60、聚谷酰胺、γ
‑
氨基丁酸加入步骤(1)的含有大量元素的高氮型养分溶液中，搅拌至完全溶解，温度冷却至30℃，得所述基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥。
28.实施例2
29.一种花前追施的高氮型水溶肥，所述高氮型水溶肥的原料包括以下按重量计组分：750份柑橘加工废弃物发酵液、155份磷酸二氢钾、85份硝酸钠、230份尿素、30份水溶性五氧化二磷、9份氢氧化钠、90份腐植酸钾、5份吐温60、5份聚谷氨酸、2份γ
‑
氨基丁酸。
30.一种制备高氮型水溶肥的方法，包括以下步骤：
31.(1)将柑橘加工废弃物发酵液、硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾的混合物，加热到50℃并不断搅拌，待硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾完全溶解后，再加入尿素和水溶性五氧化二磷，搅拌至尿素和水溶性五氧化二磷全部溶解，制得含有大量元素的高氮型养分溶液；
32.(2)依次将吐温60、聚谷酰胺、γ
‑
氨基丁酸加入步骤(1)的含有大量元素的高氮型养分溶液中，搅拌至完全溶解，温度冷却至20℃，得所述基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥。
33.实施例3
34.一种花前追施的高氮型水溶肥，所述高氮型水溶肥的原料包括以下按重量计组分：720份柑橘加工废弃物发酵液、153份磷酸二氢钾、82份硝酸钠、210份尿素、28份水溶性五氧化二磷、8份氢氧化钠、110份腐植酸钾、5份吐温80、11份聚谷氨酸、1份硝化抑制剂。
35.一种制备高氮型水溶肥的方法，包括以下步骤：
36.(1)将柑橘加工废弃物发酵液、硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾的混合物，加热到45℃并不断搅拌，待硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾完全溶解后，再加入尿素和水溶性五氧化二磷，搅拌至尿素和水溶性五氧化二磷全部溶解，制得含有大量元素的高氮型养分溶液；
37.(2)依次将吐温80、聚谷氨酸、硝化抑制剂加入步骤(1)的含有大量元素的高氮型养分溶液中，搅拌至完全溶解，温度冷却至25℃，得所述基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥。
38.实施例4
39.一种花前追施的高氮型水溶肥，所述高氮型水溶肥的原料包括以下按重量计组分：730份柑橘加工废弃物发酵液、154份磷酸二氢钾、83份硝酸钠、220份尿素、27份水溶性五氧化二磷、7份氢氧化钠、120份腐植酸钾、11份吐温80、11份聚谷氨酸、1.5份γ
‑
氨基丁酸。
40.一种制备高氮型水溶肥的方法，包括以下步骤：
41.(1)将柑橘加工废弃物发酵液、硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾的混合物，加热到42℃并不断搅拌，待硝酸钠、磷酸二氢钾、氢氧化钠和腐植酸钾完全溶解后，再加入尿素和水溶性五氧化二磷，搅拌至尿素和水溶性五氧化二磷全部溶解，制得含有大量元素的高氮型养分溶液；
42.(2)依次将吐温80、聚谷氨酸、γ
‑
氨基丁酸加入步骤(1)的含有大量元素的高氮型养分溶液中，搅拌至完全溶解，温度冷却至25℃，得所述基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥。
43.按照ny/t1977
‑
2010农业行业标准对实施例1
‑
4制备的水溶肥进行氮、磷、钾含量测定，并计算氮(以n计))：磷(以p2o5计)：钾(以k2o计)和总养分(n p2o5 k2o)的质量浓度，结果如下表1所示：
44.表1实施例1
‑
4制备的水溶肥营养成分测定结果
[0045][0046]
结果表明，实施例1
‑
4制备的水溶肥中氮元素比钾、磷含量高，属于高氮型水溶肥。
[0047]
同时，高氮型水溶肥总养分符合含腐植酸水溶肥料ny1106
‑
2010农业行业标准，属于大量元素型水溶肥。
[0048]
应用例1
[0049]
采用实施例1制备的高氮型水溶肥，水溶肥与水的配比为0.2:10，与水稀释后水溶肥每亩用量260l，作为叶面肥对辣椒苗进行叶面喷施。
[0050]
应用例2
[0051]
采用实施例1制备的高氮型水溶肥，水溶肥与水的配比为0.3:10，与水稀释后水溶肥每亩用量400l，作为叶面肥对辣椒苗进行叶面喷施。
[0052]
应用例3
[0053]
采用实施例1制备的高氮型水溶肥，水溶肥与水的配比为0.4:10，与水稀释后水溶肥每亩用量500l，作为叶面肥对辣椒苗进行叶面喷施。
[0054]
应用例4
[0055]
采用实施例1制备的高氮型水溶肥，水溶肥与水的配比为0.1:10，与水稀释后水溶肥每亩用量70l，作为营养液对辣椒苗进行滴灌施用。
[0056]
应用例5
[0057]
采用实施例1制备的高氮型水溶肥，水溶肥与水的配比为0.2:10，与水稀释后水溶肥每亩用量90l，作为营养液对辣椒苗进行滴灌施用。
[0058]
应用例6
[0059]
采用实施例1制备的高氮型水溶肥，水溶肥与水的配比为0.3:10，与水稀释后水溶肥每亩用量100l，作为营养液对辣椒苗进行滴灌施用。
[0060]
对比例1
[0061]
为市售液体水溶肥，与水稀释80倍后施用量为300l/亩，作为叶面肥对辣椒苗进行叶面喷施。
[0062]
对比例2
[0063]
为市售液体水溶肥，与水稀释100倍后施用量为80l/亩，作为营养液对辣椒苗进行滴灌施用。
[0064]
对比例3
[0065]
辣椒苗自然生长。
[0066]
试验于2018年在湖南省浏阳市腾祥蔬菜种植专业合作社基地进行。供试土壤为第四纪红土母质发育的耕作土，其基本理化性质为：ph值5.35，有机质19.56g/kg，全氮1.14g/kg，全磷0.64g/kg，全钾19.53g/kg，碱解氮133.26mg/kg，有效磷72.33mg/kg，速效钾106.76mg/kg。采用大棚盆栽实验，温室育苗后，待辣椒生长至6片真叶时定植于盆钵中，每盆1株，盆钵规格为上口径25cm、高30cm、下口径20cm，每盆装土5kg，用上述应用例1
‑
6和对比例1
‑ꢀ
2中的水溶肥对应处理长势一致的辣椒苗，每个应用例或对比例处理辣椒苗10株，测定辣椒的原始株高和茎围，再测定成熟期辣椒的株高、茎围、单株重。结果如下表2所示：
[0067]
表2不同施肥处理对辣椒生长状况的影响
[0068] 株高增加量(cm)茎粗增长量(直径cm)单株重(g)应用例145.12.1823.1应用例246.22.5836.4应用例347.32.7892.7应用例442.61.8886.4应用例543.12.2901.3应用例645.12.3912.4对比例136.61.6723.1对比例237.81.8735.6对比例325.60.6500.3
[0069]
结果表明，用实施例1制备的高氮型水溶肥经应用例1
‑
6的处理方式处理辣椒苗后，与对比例1
‑
3相比，辣椒的株高和茎粗增长量、单株重均显著提高。说明本发明利用柑橘废弃物发酵液加工得到的液体高氮型水溶肥在作物生长早期花前追肥能促进辣椒茎叶生长，从而提高产量。
[0070]
采用田间小区试验，分为a区、b区、c区和d区，每个小区10m2，种植25棵白菜，施用实施例1中高氮型水溶肥对a区白菜处理，施用实施例2中高氮型水溶肥对b区白菜处理，c区处理为市售水溶肥、d区处理为空白处理。测量各小区的白菜叶绿素总含量、生物量和产量。
[0071]
表3不同施肥处理对白菜生物量、叶绿素总含量和产量的影响
[0072]
试验区叶绿素含量(mg/g)总干质量(g/株)产量(kg/亩)a区25.361.4365836.25b区24.181.4285656.91c区20.461.0235031.2d区14.670.8214260.8
[0073]
从表3可以看出，用实施例1或2制备的高氮型水溶肥相比市售水溶肥处理或空白处理，能增加叶片叶绿素含量，提高白菜生物量和产量。
[0074]
本发明的技术方案相比现有技术具有以下的有益效果：本发明制备的高氮型水溶肥，原料中加入柑橘废加工废弃物发酵液、乳化剂、除垢剂和增效剂，以柑橘加工废弃物发酵液作为溶剂，能提高肥料的溶解度，避免温度较低时，肥料以结晶形态析出，可有效防止肥料长时间放置造成的絮凝和低温下结晶的析出；白腐菌和塔宾曲霉两种菌群，能快速腐解柑橘类有机物料，降低纤维素含量，提高水溶性能；柑橘废弃物制备而成的发酵液，不仅富含氮磷钾大量元素，还含有多种的中/微量元素，施入土壤后可为作物生长提供养分。其次，发酵液中的有机物，能螯合营养元素，提高土壤保肥供肥能力。本发明的基于柑橘加工废弃物发酵液含腐植酸的高氮型水溶肥制备工艺简单，原料成本低，具有适合快速、大规模生产的优点，适用于作物生长早期花前追肥，有利于作物茎叶生长，促进光合作用，实现增产增效。