一种具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料及其制备方法及其应用与流程

技术领域

本发明属于农业肥料制备工艺领域，特别涉及一种具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料及其制备方法及其应用。

背景技术

目前，随着全世界化学肥料、农药的使用量的增加，人们对其的依赖性也日益增强，造成了有机肥使用不足、土壤养分比例失调、土壤板结、土壤质量下降、大气、水和环境污染等一系列问题。为了减少资源浪费，提高能源利用率，减轻环境污染，发展“可持续农业”，迫切需要寻找无毒、对环境无污染且成本低的能源来解决这些问题。

腐殖酸肥料逐渐被人们开发，腐殖酸肥料具有改良土壤结构，刺激作物生长的作用，增强农作物抗逆性，络合微量元素，提高作物产量等优点。微生物肥料具有肥效高、无毒无害、无污染、成本低等优点，合理开发、利用微生物有机肥，是发展可持续农业的重要途径。

如上所述腐殖酸肥料走入人们的视野，但是以往的腐殖酸肥料只注重肥效，忽略了活化土壤自身能力，改良土壤性能，没有从植物生长之本“土质”入手。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料及其制备方法及其应用，该方法操作简单，对设备要求低，绿色环保，适合工业化放大生产；经该方法制得的腐殖酸多孔固体肥料能够改善土壤通透性，加大作物与空气接触面积，促进作物生长的作用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料，以质量份数计，包括：1～5份腐殖酸，8～20份亲水性单体，5～30份微生物菌剂，1～20份氢氧化钾，1～8份致孔剂，0.005～1份引发剂，0.01～3份交联剂及1～5份缓冲剂；

所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌剂，或者为解钾菌剂，或者为固氮菌剂，或者为解磷菌与解钾菌混合菌剂，或者为解磷菌、解钾菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌混合菌剂。

优选的，所述解磷菌与解钾菌混合菌剂中解磷菌与解钾菌的质量比为2:1；

所述解磷菌、解钾菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌混合菌剂中解磷菌、解钾菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌质量比为2:3:5:4；所述微生物菌剂中解磷菌剂、解钾菌剂、固氮菌剂、根瘤菌剂、枯草芽孢杆菌剂和胶质芽孢杆菌剂的有效活菌数均大于等于200亿/克。

优选的，所述亲水性单体为丙烯酸、丙烯酰胺、马来酸、顺丁烯二酸、羧甲基纤维素中的一种或几种。

优选的，所述致孔剂为尿素、碳酸钙、碳酸镁、聚乙二醇或氢氧化铁。

优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或亚硫酸氢钠中的一种或两种。

优选的，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、硼砂、硼酸中的一种或两种。

优选的，所述缓冲剂为pH值为6.5～7.5的磷酸盐缓冲溶剂。

本发明还公开了上述具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将腐殖酸与部分氢氧化钾混合后溶于水中，制得腐殖酸钾水溶液；再将亲水性单体与剩余部分氢氧化钾混合后溶于水中，制成中和度为65％～75％的亲水性单体水溶液；然后将致孔剂、引发剂及交联剂分别溶于水中制备为水溶液；

2)将制备好的腐殖酸钾水溶液水浴升温至40℃，通入氮气30min；然后开始升温，并在搅拌条件下向腐殖酸钾水溶液中同时滴加亲水性单体水溶液、致孔剂水溶液、引发剂水溶液及交联剂水溶液，升温至70～85℃下反应3～4h；

3)待步骤2)反应体系降温至20～30℃后，向其中加入缓冲剂调节pH，随后加入微生物菌剂，充分搅拌均匀，使混合物吸附菌剂，造粒、干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

步骤2)中，亲水性单体水溶液与致孔剂水溶液的滴速是引发剂水溶液和交联剂水溶液的两倍。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料，以腐殖酸、亲水性单体、微生物菌剂及致孔剂为原料，同时加入引发剂、交联剂，选用腐殖酸作为制备基材，充分发挥其网状结构及缓释能力，使其形成密集孔状结构，能够改良土壤结构。同时，致孔剂形成的大孔与腐殖酸原有的网状相互配合保水并进行缓释作用，大孔与腐殖酸本身网孔相配合，保水缓释，形成微型水库，在为作物提供养分与水分的同时具有改良土壤通透性，加大作物与空气接触面积，促进作物生长的作用。此外，加入微生物菌能够提高土壤活性。

本发明公开的制备方法，首先制备腐殖酸碱溶液活化，同时制备亲水性单体水溶液，将致孔剂、引发剂、交联剂分别制备为水溶液，将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，恒温至40℃通氮30min，随后开始升温，将亲水性单体水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液滴加，搅拌反应，70～85℃下反应3～4h，降温至适宜温度与酸碱度，加入微生物菌搅拌，制得一种具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。该方法操作简单，对设备要求低，绿色环保，适合工业化放大生产。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

首先将1份腐殖酸与3.5份氢氧化钾混合加入15.5份水制备腐殖酸钾水溶液，放入三口瓶中，然后称取20份丙烯酸溶入30份水与7份氢氧化钾溶入13份水中混合加入丙烯酸钾水溶液，同时将1份尿素、0.05份过硫酸钾、0.03份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺分别制备为水溶液，在将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，升温至40℃通氮30min，开始升温，同时利用三岔口与滴液漏斗分别滴加入丙烯酸钾水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液，搅拌反应，85℃条件下反应3.5小时停止，将体系降温至25℃，向其中加入1.5份磷酸盐缓冲剂调节pH，随后加入5份枯草芽孢杆菌剂，充分搅拌，使混合物吸附菌剂，造粒低温恒温干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

实施例2

首先将1份腐殖酸与2份氢氧化钾混合加入17份水制备腐殖酸钾水溶液，放入三口瓶中，然后称取20份丙烯酸溶入30份水与5份氢氧化钾溶入15份水中混合加入丙烯酸钾水溶液，同时将1份聚乙二醇、0.03份过硫酸钾与0.03份亚硫酸氢钠、0.05份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺分别制备为水溶液，在将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，升温至40℃通氮30min，开始升温，同时利用三岔口与滴液漏斗分别滴加入丙烯酸钾水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液，搅拌反应，75℃条件下反应3.5小时停止，将体系降温至20℃，向其中加入1份磷酸盐缓冲剂调节pH，随后加入8份解钾菌剂，充分搅拌，使混合物吸附菌剂，造粒低温恒温干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

实施例3

首先将1.5份腐殖酸与3份氢氧化钾混合加入15.5份水制备腐殖酸钾水溶液，放入三口瓶中，然后称取18份丙烯酸溶入32份水与7份氢氧化钾溶入13份水中混合加入丙烯酸钾水溶液，同时将2份尿素、0.04份过硫酸钾、0.04份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺与硼酸(1:1比例配合)分别制备为水溶液，在将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，升温至40℃通氮30min，开始升温，同时利用三岔口与滴液漏斗分别滴加入丙烯酸钾水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液，搅拌反应，80℃条件下反应3.5小时停止，将体系降温至30℃，向其中加入2份磷酸盐缓冲剂调节pH，随后加入15份固氮菌剂，充分搅拌，使混合物吸附菌剂，造粒低温恒温干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

实施例4

首先将1份腐殖酸与3.5份氢氧化钾混合加入15.5份水制备腐殖酸钾水溶液，放入三口瓶中，然后称取20份丙烯酸与羧甲基纤维素(1:1)溶入30份水与7份氢氧化钾溶入13份水中混合加入丙烯酸钾水溶液，同时将1.5份碳酸镁、0.05份过硫酸钾、0.03份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺分别制备为水溶液，在将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，升温至40℃通氮30min，开始升温，同时利用三岔口与滴液漏斗分别滴加入丙烯酸钾水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液，搅拌反应，85℃条件下反应3小时停止，将体系降温至20℃，向其中加入1份磷酸盐缓冲剂调节pH，随后加入10份解磷菌与5份解钾菌混合菌剂，充分搅拌，使混合物吸附菌剂，造粒低温恒温干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

实施例5

首先将1份腐殖酸与1.5份氢氧化钾混合加入17.5份水制备腐殖酸钾水溶液，放入三口瓶中，然后称取20份丙烯酸溶入30份水与7份氢氧化钾溶入13份水中混合加入丙烯酸钾水溶液，同时将1份碳酸钙、0.04份过硫酸钾、0.03份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺分别制备为水溶液，在将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，升温至40℃通氮30min，开始升温，同时利用三岔口与滴液漏斗分别滴加入丙烯酸钾水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液，搅拌反应，85℃条件下反应3.5小时停止，将体系降温至20～30℃，向其中加入磷酸盐缓冲剂调节pH，随后加入2份解磷菌、3份解钾菌、5份枯草芽孢杆菌、4份胶质芽孢杆菌的混合菌剂，充分搅拌，使混合物吸附菌剂，造粒低温恒温干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

实施例6

首先将4份腐殖酸与13份氢氧化钾混合加入45份水制备腐殖酸钾水溶液，放入三口瓶中，然后称取8份丙烯酸溶入30份水与7份氢氧化钾溶入13份水中混合加入丙烯酸钾水溶液，同时将3份碳酸钙、2份聚乙二醇、3份氢氧化铁、0.04份过硫酸钾、1份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺及2份硼砂分别制备为水溶液，在将制备好的腐殖酸钾水溶液加入水浴锅，升温至40℃通氮30min，开始升温，同时利用三岔口与滴液漏斗分别滴加入丙烯酸钾水溶液、致孔剂溶液、引发剂水溶液以及交联剂水溶液，搅拌反应，85℃条件下反应3.5小时停止，将体系降温至20～30℃，向其中加入5份磷酸盐缓冲剂调节pH，随后加入2份解磷菌、3份解钾菌、5份枯草芽孢杆菌、4份胶质芽孢杆菌的混合菌剂，充分搅拌，使混合物吸附菌剂，造粒低温恒温干燥，制得具有培土性能的腐殖酸多孔固体肥料。

以上原料均为市售产品，对厂家没有限制。

以下针对本发明不同实施例制得的肥料进行植物施肥验证，试验地选用农用田，实验共设六个处理，三个重复，实验面积选用18m²(宽3m×长6m)，均分18块，选用厚度4mm PVC板间隔开，(埋入地下100cm，地上5cm)，防止分块之间养分和水分的横向迁移。具体实验数据见表1。

表1本发明腐殖酸多孔固体肥料对小麦生长的影响

*腐殖酸多孔固体肥料的实施效果数据，气温在零下5℃(-5℃)左右，盆栽植物为小麦；对比例为市售松土精。

由以上数据可以看出，使用本发明的制得的肥料进行植物施肥，20天后才出现土壤完全变干，植物开始枯萎的现象，25天后开始弯曲，枯萎严重，实例1、2、3、5重新注入水后植物重新焕发活力，恢复正常。虽然实例4，在30天后植物死亡，但是肥料的保水效果及肥料的缓释效果仍然很明显。相较于空白对比，植物的枯萎期至少延后四天，存活率也大大提高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。