一种抗碱型腐植酸肥料及其制备方法与流程

1.本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种抗碱型腐植酸肥料及其制备方法。


背景技术：

2.由于人们对高经济效益的追求，加上种植经验和市场的驱使，以及化肥的超量施用，单一作物栽培现象普遍，土壤退化问题日益突出。如施用的氮肥以尿素为主，占全部氮肥总消费量的60％以上。尿素的水溶液呈碱性，施入土壤后首先转化成碳酸氢铵(nh4hco3)，铵离子被作物吸收，留碳酸氢根(hco
3-)在土壤中，造成土壤ph值提高，土壤盐碱化。土壤盐碱化不仅破坏生态环境，还会严重影响我国农业的可持续发展，给环境、经济和社会造成严重的损失。
3.因此，提供一种对盐碱化土壤具有改良作用的肥料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种抗碱型腐植酸肥料，该抗碱型腐植酸肥料对盐碱地土壤具有明显的改良作用，能够降低盐碱地的含盐量和ph值，提高肥料利用率。并且，腐植酸、β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂在改良盐碱地土壤方面具有协同增效作用。
5.本发明的目的之二在于提供一种抗碱型腐植酸肥料的制备方法，该制备方法制得的抗碱型腐植酸肥料以β-聚苹果酸/壳聚糖作为壁材，壁材包覆了腐植酸、硼酸、硝酸铵、硝酸钾和过磷酸钙，微生物菌剂黏附于壁材上，壁材起到缓释作用，能够使抗碱型腐植酸肥料达到长效改良盐碱地的效果。并且，该制备方法工艺简单，条件温和，适于工业化生产。
6.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
7.一种抗碱型腐植酸肥料，按重量份计，原料包括：腐植酸10～20份、β-聚苹果酸发酵物5～10份、硼酸1～5份、硝酸铵5～10份、硝酸钾5～10份、过磷酸钙5～10份和微生物菌剂0.1～0.5份。
8.本发明抗碱型腐植酸肥料采用腐植酸、β-聚苹果酸发酵物、硼酸、硝酸铵、硝酸钾、过磷酸钙和微生物菌剂，腐植酸是自然界中广泛存在的大分子有机物质，腐植酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基等官能团，为弱酸性，可有效缓冲ph，降低土壤碱度，缓解土壤盐碱化、板结，提高农作物产量；β-聚苹果酸发酵物含有β-聚苹果酸，β-聚苹果酸是一种可降解性的聚合物，并且在水溶液中可自发生成小分子苹果酸，可用于长期对盐碱地进行土壤改良；微生物菌剂中的微生物能够活化土壤中被固化的养分，降低盐碱地的含盐量和ph值，改善盐碱地的土壤理化性质和生态环境，腐植酸能直接改善土壤结构从而为微生物菌剂中的有益微生物菌群创造良好的微生物生活环境。实验结果表明，本发明抗碱型腐植酸肥料对盐碱地土壤具有明显的改良作用，能够降低盐碱地的含盐量和ph值，提高肥料利用率。并且，腐植酸、β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂在改良盐碱地土壤方面具有协
同增效作用。
9.优选的，所述β-聚苹果酸发酵物是通过出芽短梗霉利用培养基进行发酵制得；
10.所述培养基包括葡萄糖、丁二酸铵和碳酸钙。
11.优选的，所述微生物菌剂选自解磷菌、解钾菌、固氮菌、芽孢杆菌、根瘤菌中的一种或两种以上。
12.在我国的干旱、半干旱地区，如黄河中下游的华北平原、内蒙古和宁夏冲击平原，甘肃、青海、新疆等内陆盆地，松辽平原等，降水时空分布不均、年蒸发量大，容易出现春旱，造成播种难、出苗难、保苗难等严重问题。如何提高作物苗期土壤水分利用率成为提高该地区作物产量的关键。
13.优选的，所述原料还包括：壳聚糖；
14.所述壳聚糖的相对分子量为10000～200000。
15.本发明中，腐植酸是一种亲水胶体，在较高浓度时是一种胶体溶液或分散体系，呈胶体性质。腐植酸的吸水能力极强吸水量可达其重量的500％，β-聚苹果酸发酵物中的β-聚苹果酸和壳聚糖均为高分子聚合物材料，本发明将腐植酸与β-聚苹果酸发酵物和壳聚糖结合使用，β-聚苹果酸发酵物和壳聚糖协同作用，使抗碱型腐植酸肥料具有缓释有用成分和锁水的功效，用于提高作物苗期土壤水分利用率。并且，β-聚苹果酸发酵物中的β-聚苹果酸和壳聚糖均可生物降解，对环境友好。
16.优选的，所述壳聚糖与所述β-聚苹果酸发酵物的质量比为1～5：1～4。
17.优选的，所述腐植酸为纳米腐植酸；
18.所述纳米腐植酸的粒径为70～150nm。
19.优选的，所述抗碱型腐植酸肥料为β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球；
20.所述β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球包括芯材和壁材，所述芯材的内容物包括腐植酸、硼酸、硝酸铵、硝酸钾和过磷酸钙，所述壁材由β-聚苹果酸发酵物和壳聚糖制得，所述微生物菌剂黏附于所述壁材上。
21.优选的，所述β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球的粒径为10～120μm。
22.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
23.一种抗碱型腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
24.a)将所述壳聚糖溶于醋酸溶液中得到壳聚糖醋酸溶液，再加入所述内容物进行搅拌，完全溶解得到复合溶液；
25.b)将所述β-聚苹果酸发酵物溶于水中得到β-聚苹果酸发酵物水溶液；
26.c)通过边滴加边反应的方式将β-聚苹果酸发酵物水溶液加入至所述复合溶液中，得到β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球溶液；
27.d)将所述β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球溶液进行离心收集上清液，再进行冷冻干燥得到中间产物，再将所述微生物菌剂黏附于所述中间产物的外壁，得到抗碱型腐植酸肥料。
28.优选的，所述边滴加边反应的搅拌速度为200rpm～600rpm。
29.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
30.本发明提供的一种抗碱型腐植酸肥料，采用腐植酸、β-聚苹果酸发酵物、硼酸、硝酸铵、硝酸钾、过磷酸钙和微生物菌剂，腐植酸是自然界中广泛存在的大分子有机物质，腐
植酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基等官能团，为弱酸性，可有效缓冲ph，降低土壤碱度，缓解土壤盐碱化、板结，提高农作物产量；β-聚苹果酸发酵物含有β-聚苹果酸，β-聚苹果酸是一种可降解性的聚合物，并且在水溶液中可自发生成小分子苹果酸，可用于长期对盐碱地进行土壤改良；微生物菌剂中的微生物能够活化土壤中被固化的养分，降低盐碱地的含盐量和ph值，改善盐碱地的土壤理化性质和生态环境，腐植酸能直接改善土壤结构从而为微生物菌剂中的有益微生物菌群创造良好的微生物生活环境。实验结果表明，本发明抗碱型腐植酸肥料对盐碱地土壤具有明显的改良作用，能够降低盐碱地的含盐量和ph值，提高肥料利用率。并且，腐植酸、β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂在改良盐碱地土壤方面具有协同增效作用。
31.本发明提供的一种抗碱型腐植酸肥料的制备方法，该制备方法制得的抗碱型腐植酸肥料以β-聚苹果酸/壳聚糖作为壁材，壁材包覆了腐植酸、硼酸、硝酸铵、硝酸钾和过磷酸钙，微生物菌剂黏附于壁材上，壁材起到缓释作用，能够使抗碱型腐植酸肥料达到长效改良盐碱地的效果。并且，该制备方法工艺简单，条件温和，适于工业化生产。
具体实施方式
32.下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
33.实施例1
34.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，制备方法如下：
35.按重量份计，将10份纳米腐植酸(粒径为70nm)、5份β-聚苹果酸发酵物、1份硼酸、5份硝酸铵、5份硝酸钾、5份过磷酸钙和0.1份微生物菌剂混合，得到抗碱型腐植酸肥料1。
36.其中，β-聚苹果酸发酵物通过出芽短梗霉进行发酵制得，发酵的培养基包括葡萄糖、丁二酸铵和碳酸钙，葡萄糖、丁二酸铵和碳酸钙在培养基中的浓度依次为110g/l、3.6g/l和45g/l。
37.微生物菌剂包括0.02份解磷菌、0.02份解钾菌、0.02份固氮菌、0.02份芽孢杆菌和0.02份根瘤菌。
38.实施例2
39.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，制备方法如下：
40.按重量份计，将20份纳米腐植酸(粒径为150nm)、10份β-聚苹果酸发酵物、5份硼酸、10份硝酸铵、10份硝酸钾、10份过磷酸钙和0.5份微生物菌剂混合，得到抗碱型腐植酸肥料2。
41.β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂同实施例1。
42.实施例3
43.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，制备方法如下：
44.按重量份计，将15份纳米腐植酸(粒径为110nm)、7.5份β-聚苹果酸发酵物、3份硼酸、7.5份硝酸铵、7.5份硝酸钾、7.5份过磷酸钙和0.3份微生物菌剂混合，得到抗碱型腐植酸肥料3。
45.β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂同实施例1。
46.实施例4
47.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，制备方法如下：
48.按重量份计，将15份纳米腐植酸(粒径为110nm)、5份β-聚苹果酸发酵物、3份硼酸、7.5份硝酸铵、7.5份硝酸钾、7.5份过磷酸钙、0.3份微生物菌剂和2.5份相对分子量为100000壳聚糖混合，得到抗碱型腐植酸肥料4。
49.β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂同实施例1。
50.实施例5
51.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，制备方法如下：
52.按重量份计，将15份纳米腐植酸(粒径为110nm)、6份β-聚苹果酸发酵物、3份硼酸、7.5份硝酸铵、7.5份硝酸钾、7.5份过磷酸钙、0.3份微生物菌剂和1.5份相对分子量为10000壳聚糖混合，得到抗碱型腐植酸肥料5。
53.β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂同实施例1。
54.实施例6
55.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，制备方法如下：
56.按重量份计，将15份纳米腐植酸(粒径为110nm)、1.25份β-聚苹果酸发酵物、3份硼酸、7.5份硝酸铵、7.5份硝酸钾、7.5份过磷酸钙、0.3份微生物菌剂和6.25份相对分子量为200000壳聚糖混合，得到抗碱型腐植酸肥料6。
57.β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂同实施例1。
58.实施例7
59.本实施例提供一种抗碱型腐植酸肥料，原料按重量份计，包括：15份纳米腐植酸(粒径为110nm)、5份β-聚苹果酸发酵物、3份硼酸、7.5份硝酸铵、7.5份硝酸钾、7.5份过磷酸钙、0.3份微生物菌剂和2.5份相对分子量为100000的壳聚糖。
60.制备方法如下：
61.1)将腐植酸、硼酸、硝酸铵、硝酸钾和过磷酸钙混合，得到内容物；
62.2)将壳聚糖溶于0.1wt％醋酸溶液中得到壳聚糖醋酸溶液，再加入内容物进行搅拌，完全溶解得到复合溶液；
63.3)将β-聚苹果酸发酵物溶于水中得到β-聚苹果酸发酵物水溶液；
64.4)通过边滴加边反应的方式将β-聚苹果酸发酵物水溶液加入至复合溶液中，得到β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球溶液，其中，边滴加边反应的搅拌速度为400rpm；
65.5)将β-聚苹果酸/壳聚糖缓释微球溶液进行离心收集上清液，再进行冷冻干燥得到中间产物，再将微生物菌剂黏附于中间产物的外壁，得到抗碱型腐植酸肥料5。
66.β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂同实施例1。
67.对比例1
68.本对比例提供一种抗碱型腐植酸肥料，与实施例3的区别仅在于将15份腐植酸、7.5份β-聚苹果酸发酵物和0.3份微生物菌剂替换为22.8份腐植酸。
69.对比例2
70.本对比例提供一种抗碱型腐植酸肥料，与实施例3的区别仅在于将15份腐植酸、7.5份β-聚苹果酸发酵物和0.3份微生物菌剂替换为22.8份β-聚苹果酸发酵物。
71.对比例3
72.本对比例提供一种抗碱型腐植酸肥料，与实施例3的区别仅在于将15份腐植酸、7.5份β-聚苹果酸发酵物、3份硼酸和0.3份微生物菌剂替换为25.8份微生物菌剂。
73.对比例4
74.本对比例提供一种抗碱型腐植酸肥料，与实施例3的区别仅在于将7.5份β-聚苹果酸发酵物替换为7.5份相对分子量为100000壳聚糖。
75.效果测试1
76.对一片盐碱地进行盐含量、ph值和ec(可溶性盐浓度)检测后，将其分为6块，分别施用实施例1～3和对比例1～3抗碱型腐植酸肥料，1个月后对盐碱地再进行盐度、ph和ec的检测。
77.结果如表1所示，结果表明，与施用前相比，施用实施例1～3抗碱型腐植酸肥料后的土壤盐含量、ph值和ec明显下降，表明本发明抗碱型腐植酸肥料对盐碱地土壤具有明显的改良作用，能够降低盐碱地的含盐量和ph值，提高肥料利用率；与施用实施例3抗碱型腐植酸肥料相比，施用对比例1～3抗碱型腐植酸肥料后的土壤盐含量、ph值和ec更高，表明腐植酸、β-聚苹果酸发酵物和微生物菌剂在改良盐碱地土壤方面具有协同增效作用。
78.表1施用实施例1～3和对比例1～3抗碱型腐植酸肥料前后的土壤参数
[0079] 施用量kg/亩盐含量g/kgph值ec施用前\2.538.94.56实施例1100.697.61.23实施例2100.587.21.30实施例3100.607.31.28对比例1100.807.61.36对比例2101.007.71.40对比例3101.217.72.12
[0080]
效果测试2
[0081]
对实施例3～6抗碱型腐植酸肥料和对比例4抗碱型腐植酸肥料进行保水测试，测试方法为：在相邻的性质基本相同的5块盐碱地分别对土壤施用实施例3～6抗碱型腐植酸肥料和对比例4抗碱型腐植酸肥料，一个月后，在相同的灌溉条件下，每十天对土壤含水量进行测定，测定时间段为一个月。土壤含水率测定时，在每块盐碱上分别取20个取样点进行测定后取平均值，取样点取在土壤表层0.1m处，土壤水分测量使用tdr(time domain reflectrometry，时域反射)法进行测量，结果请参阅表2。
[0082]
结果表明，施用实施例4～6抗碱型腐植酸肥料后的土壤水分含水量高。与施用实施例3抗碱型腐植酸肥料和对比例4抗碱型腐植酸肥料相比，施用实施例4抗碱型腐植酸肥料后的土壤水分含水量显然更高，表明β-聚苹果酸发酵物和壳聚糖协同作用，与腐植酸共同发挥保水效果。
[0083]
表2实施例3～4和对比例4抗碱型腐植酸肥料保水测试结果
[0084][0085][0086]
效果测试3
[0087]
对一片盐碱地进行盐含量、ph值和ec(可溶性盐浓度)检测后，将其分为2块，分别施用实施例4和实施例7抗碱型腐植酸肥料，1个月、3个月及6个月后对盐碱地再进行盐度、ph和ec的检测。
[0088]
结果如表3所示，结果表明，盐碱地在施用实施例4和实施例7抗碱型腐植酸肥料1个月后，土壤盐含量、ph值和ec均明显下降；盐碱地在施用实施例4和实施例7抗碱型腐植酸肥料3个月后，土壤盐含量、ph值和ec均无明显变化，表明本发明采用β-聚苹果酸发酵物和壳聚糖使抗碱型腐植酸肥料具有缓释作用；但盐碱地在施用实施例4抗碱型腐植酸肥料6个月后，土壤盐含量、ph值和ec开始回升，而盐碱地在施用实施例7抗碱型腐植酸肥料6个月后，土壤盐含量、ph值和ec与施用1个月时无明显差别，表明采用实施例7制得的抗碱型腐植酸肥料对盐碱地的改良更为长效。
[0089]
表3施用实施例4和实施例7抗碱型腐植酸肥料前后的土壤参数
[0090][0091]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。