一种肥料添加剂及其制备方法

1.本发明涉及肥料技术领域，特别是涉及一种肥料添加剂及其制备方法。


背景技术：

2.化肥是重要的农业生产资料，在农业生产发展中起着不可替代的作用，目前采用最多的化肥是氮磷钾复合肥。少数有经验的种植户，可以合理的使用化肥为农作物增产提供助力因素，而大部分人往往盲目追求产量，过量的使用化肥，从而导致土壤性质恶化，土壤肥力下降等等。并且过量使用化肥还会对农作物的产量和质量造成影响，甚至会威胁到粮食的安全。因此，如何减少化肥的使用量，并且保证作物的产量，成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种肥料添加剂及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明的技术方案之一：一种肥料添加剂，包括以下质量份数的原料：改性活性炭15～20份、黄原胶复合物6～8份、微生物菌剂2～3份、硫酸锰4～5份、硫酸锌6～8份、硫酸铜3～4份、磷酸二氢钾5～6份、腐植酸钠7～8份和羧甲基纤维素4～6份。
6.进一步地，所述改性活性炭的制备方法，具体包括：
7.(1)将玉米秸秆粉碎后加入碱性溶液中浸泡后过滤，得到改性玉米秸秆；
8.(2)将改性玉米秸秆加入氯化胆碱和丙三醇的混合溶液中，恒温反应后洗涤、干燥，得到预处理玉米秸秆；
9.(3)对预处理玉米秸秆进行高温炭化处理，得到所述改性活性炭。
10.将改性活性炭适量添加于化肥中，化肥在土壤中遇水溶解后，先被吸附在改性活性炭的微孔表面上，然后慢慢被土壤中的酸性物质置换释放出来，从而可以避免在透雨或灌溉中化肥的流失，可以解决现有的化学肥料在农业生产中存在的资源浪费和破坏土壤结构的问题。
11.经过氯化胆碱和丙三醇的混合溶液处理可以提升改性活性炭的微孔数量，进而提升其吸附肥料的能力。
12.进一步地，步骤(1)中，所述碱性溶液为浓度为12～14wt.％的氢氧化钠溶液；所述浸泡的时间为30～40min；步骤(2)中，所述混合溶液的制备具体包括：将摩尔比例为2:9的氯化胆碱和丙三醇混合后加热搅拌反应，得到无色透明的液体即为所述混合溶液。
13.进一步地，所述加热搅拌反应的温度为65℃，搅拌速度为100～150r/min。
14.进一步地，步骤(2)中，所述改性玉米秸秆和混合溶液的质量比为1:12；所述恒温反应的温度为100～110℃，时间为5～6h；步骤(3)中，所述高温炭化处理，具体包括：先在温度为250～300℃的条件下，炭化2～3h，然后升温至450～550℃，炭化30～40min，最后升温
至600～650℃，炭化1～1.5h。
15.进一步地，所述黄原胶复合物的制备方法，具体包括：
16.将黄原胶、氢氧化钾、水混合均匀，加热后在搅拌状态下加入环氧氯丙烷和三乙基苄基氯化铵混合均匀，继续加热反应，接着加入木材粉末搅拌反应后过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到所述黄原胶复合物。
17.进一步地，所述加热反应的温度为70～80℃，时间为5～6h；所述搅拌反应的时间为3～4h。
18.黄原胶经过氢氧化钠碱化处理后经过环氧氯丙烷、三乙基苄基氯化铵处理后带有阳离子，极易在木材粉末表面形成网状高分子弹性膜，弹性好，不易变形，而且比表面积、孔体积大，吸附性能好，可以与改性活性炭协同作用，避免肥料流失。
19.进一步地，所述微生物菌剂，包括以下质量份数的组分：圆褐固氮菌1～2份、枯草芽孢杆菌2～3份、胶质芽孢杆菌1～2份、乳酸链球菌3～4份和地衣芽孢杆菌2～3份。
20.圆褐固氮菌能够吸收空气中的氮气转化成硝态氮和铵态氮，提高土壤中有效氮元素含量；胶质芽孢杆菌通过自身代谢能够提高土壤中溶解态钾的含量。
21.圆褐固氮菌、枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、乳酸链球菌和地衣芽孢杆菌共同作用可以调整土壤的酸碱度，进一步改善土壤结构，延长肥效。
22.本发明的技术方案之二：一种上述肥料添加剂的制备方法，包括以下步骤：按质量份数，将原料混合均匀后粉碎，得到所述肥料添加剂。
23.本发明的技术方案之三：一种上述肥料添加剂在肥料增效中的应用。
24.本发明公开了以下技术效果：
25.本发明的肥料添加剂可以提高肥料的利用率，促进农作物增产增收，降低农户的生产成本，同时可以避免肥料流失，减少化肥污染。
具体实施方式
26.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
27.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
28.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
29.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
30.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
31.以下实施例所述的“份”均为“质量份”。
32.本发明以下实施例采用的圆褐固氮菌、枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、乳酸链球菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌均为商购。
33.圆褐固氮菌的含菌量为1.0
×
109cfu/g、枯草芽孢杆菌的含菌量为1.0
×
10
11
cfu/g、胶质芽孢杆菌的含菌量为5.0
×
109cfu/g、乳酸链球菌的含菌量为3.0
×
109cfu/g、地衣芽孢杆菌的含菌量为2.0
×
108cfu/g、嗜酸乳杆菌的含菌量为3.0
×
109cfu/g。
34.实施例1
35.一种肥料添加剂的制备方法：
36.(1)肥料添加剂，由以下质量份数的原料组成：改性活性炭18份、黄原胶复合物8份、微生物菌剂2.5份、硫酸锰5份、硫酸锌7份、硫酸铜4份、磷酸二氢钾5.5份、腐植酸钠7份和羧甲基纤维素5份。
37.微生物菌剂，由以下质量份数的组分组成：圆褐固氮菌2份、枯草芽孢杆菌2份、胶质芽孢杆菌1.5份、乳酸链球菌4份和地衣芽孢杆菌2.5份。
38.(2)改性活性炭的制备方法为：
39.a.将玉米秸秆洗净、烘干(温度为60℃)后粉碎至50目，得到玉米秸秆粉末，然后将玉米秸秆粉末加入浓度为13wt.％的氢氧化钠溶液(玉米秸秆粉和氢氧化钠溶液的质量/体积比为1g:5ml)中浸泡35min后过滤，得到改性玉米秸秆。
40.b.将改性玉米秸秆加入氯化胆碱和丙三醇的混合溶液中(改性玉米秸秆和混合溶液的质量比为1:12)，恒温反应(温度为105℃，时间为6h)后用去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)，得到预处理玉米秸秆。
41.混合溶液的制备方法为：将摩尔比例为2:9的氯化胆碱和丙三醇混合后加热搅拌反应(温度为65℃，搅拌速度为120r/min)至得到无色透明的液体，即为混合溶液。
42.c.对预处理玉米秸秆进行高温炭化处理(先在温度为280℃的条件下，炭化2.5h，然后升温至500℃，炭化40min，最后升温至650℃，炭化1h)，得到改性活性炭。
43.(3)黄原胶复合物的制备方法为：将10份黄原胶、2份氢氧化钾、100份水混合均匀，加热至60℃后在搅拌状态下滴加0.5份环氧氯丙烷，搅拌30min后滴加3份三乙基苄基氯化铵混合均匀，继续加热反应(温度为75℃，时间为5.5h)，接着加入18份木材粉末(200目)搅拌反应(时间为4h)后过滤、去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)至恒重、粉碎至100目，得到黄原胶复合物。
44.(4)肥料添加剂的制备方法：按质量份数，将原料混合均匀后粉碎至100目，得到肥料添加剂。
45.实施例2
46.一种肥料添加剂的制备方法：
47.(1)肥料添加剂，由以下质量份数的原料组成：改性活性炭15份、黄原胶复合物6份、微生物菌剂3份、硫酸锰4份、硫酸锌8份、硫酸铜3份、磷酸二氢钾5份、腐植酸钠8份和羧甲基纤维素4份。
48.微生物菌剂，由以下质量份数的组分组成：圆褐固氮菌1份、枯草芽孢杆菌3份、胶
质芽孢杆菌1份、乳酸链球菌3份和地衣芽孢杆菌2份。
49.(2)改性活性炭的制备方法为：
50.a.将玉米秸秆洗净、烘干(烘干温度为60℃)后粉碎至50目，得到玉米秸秆粉末，然后将玉米秸秆粉末加入浓度为12wt.％的氢氧化钠溶液(玉米秸秆粉和氢氧化钠溶液的质量体积比为1g:5ml)中浸泡40min后过滤，得到改性玉米秸秆。
51.b.将改性玉米秸秆加入氯化胆碱和丙三醇的混合溶液中(改性玉米秸秆和混合溶液的质量比为1:12)，恒温反应(温度为100℃，时间为6h)后用去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)，得到预处理玉米秸秆。
52.混合溶液的制备方法为：将摩尔比例为2:9的氯化胆碱和丙三醇混合后加热搅拌反应(温度为65℃，搅拌速度为150r/min)至得到无色透明的液体，即为混合溶液。
53.c.对预处理玉米秸秆进行高温炭化处理(先在温度为250℃的条件下，炭化2h，然后升温至550℃，炭化30min，最后升温至600℃，炭化1.5h)，得到改性活性炭。
54.(3)黄原胶复合物的制备方法为：将10份黄原胶、2份氢氧化钾、100份水混合均匀，加热至60℃后在搅拌状态下滴加0.5份环氧氯丙烷，搅拌30min后滴加3份三乙基苄基氯化铵混合均匀，继续加热反应(温度为70℃，时间为6h)，接着加入18份木材粉末(200目)搅拌反应(时间为3h)后过滤、去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)至恒重、粉碎至100目，得到黄原胶复合物。
55.(4)肥料添加剂的制备方法：按质量份数，将原料混合均匀后粉碎至100目，得到肥料添加剂。
56.实施例3
57.一种肥料添加剂的制备方法：
58.(1)肥料添加剂，由以下质量份数的原料组成：改性活性炭20份、黄原胶复合物7份、微生物菌剂2份、硫酸锰5份、硫酸锌7份、硫酸铜4份、磷酸二氢钾6份、腐植酸钠8份和羧甲基纤维素4份。
59.微生物菌剂，由以下质量份数的组分组成：圆褐固氮菌2份、枯草芽孢杆菌3份、胶质芽孢杆菌2份、乳酸链球菌3.5份和地衣芽孢杆菌3份。
60.(2)改性活性炭的制备方法为：
61.a.将玉米秸秆洗净、烘干(烘干温度为60℃)后粉碎至50目，得到玉米秸秆粉末，然后将玉米秸秆粉末加入浓度为14wt.％的氢氧化钠溶液(玉米秸秆粉和氢氧化钠溶液的质量体积比为1g:5ml)中浸泡30min后过滤，得到改性玉米秸秆。
62.b.将改性玉米秸秆加入氯化胆碱和丙三醇的混合溶液中(改性玉米秸秆和混合溶液的质量比为1:12)，恒温反应(温度为110℃，时间为5h)后用去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)，得到预处理玉米秸秆。
63.混合溶液的制备方法为：将摩尔比例为2:9的氯化胆碱和丙三醇混合后加热搅拌反应(温度为65℃，搅拌速度为130r/min)至得到无色透明的液体，即为混合溶液。
64.c.对预处理玉米秸秆进行高温炭化处理(先在温度为270℃的条件下，炭化3h，然后升温至450℃，炭化40min，最后升温至620℃，炭化1h)，得到改性活性炭。
65.(3)黄原胶复合物的制备方法为：将10份黄原胶、2份氢氧化钾、100份水混合均匀，加热至60℃后在搅拌状态下滴加0.5份环氧氯丙烷，搅拌30min后滴加3份三乙基苄基氯化
铵混合均匀，继续加热反应(温度为80℃，时间为5h)，接着加入18份木材粉末(200目)搅拌反应(时间为4h)后过滤、去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)至恒重、粉碎至100目，得到黄原胶复合物。
66.(4)肥料添加剂的制备方法：按质量份数，将原料混合均匀后粉碎至100目，得到肥料添加剂。
67.实施例4
68.一种肥料添加剂的制备方法：
69.(1)肥料添加剂，由以下质量份数的原料组成：改性活性炭17份、黄原胶复合物8份、微生物菌剂2份、硫酸锰4份、硫酸锌6份、硫酸铜3份、磷酸二氢钾6份、腐植酸钠7份和羧甲基纤维素6份。
70.微生物菌剂，由以下质量份数的组分组成：圆褐固氮菌1份、枯草芽孢杆菌2份、胶质芽孢杆菌1份、乳酸链球菌3份和地衣芽孢杆菌2份。
71.(2)改性活性炭的制备方法为：
72.a.将玉米秸秆洗净、烘干(烘干温度为60℃)后粉碎至50目，得到玉米秸秆粉末，然后将玉米秸秆粉末加入浓度为12wt.％的氢氧化钠溶液(玉米秸秆粉和氢氧化钠溶液的质量/体积比为1g:5ml)中浸泡32min后过滤，得到改性玉米秸秆。
73.b.将改性玉米秸秆加入氯化胆碱和丙三醇的混合溶液中(改性玉米秸秆和混合溶液的质量比为1:12)，恒温反应(温度为108℃，时间为5.5h)后用去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)，得到预处理玉米秸秆。
74.混合溶液的制备方法为：将摩尔比例为2:9的氯化胆碱和丙三醇混合后加热搅拌反应(温度为65℃，搅拌速度为100r/min)至得到无色透明的液体，即为混合溶液。
75.c.对预处理玉米秸秆进行高温炭化处理(先在温度为300℃的条件下，炭化2h，然后升温至510℃，炭化35min，最后升温至650℃，炭化1.5h)，得到改性活性炭。
76.(3)黄原胶复合物的制备方法为：将10份黄原胶、2份氢氧化钾、100份水混合均匀，加热至60℃后在搅拌状态下滴加0.5份环氧氯丙烷，搅拌30min后滴加3份三乙基苄基氯化铵混合均匀，继续加热反应(温度为78℃，时间为6h)，接着加入18份木材粉末(200目)搅拌反应(时间为3h)后过滤、去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)至恒重、粉碎至100目，得到黄原胶复合物。
77.(4)肥料添加剂的制备方法：按质量份数，将原料混合均匀后粉碎至100目，得到肥料添加剂。
78.对比例1
79.同实施例1，区别仅在于，改性活性炭的制备方法为：
80.a.将玉米秸秆洗净、烘干(温度为60℃)后粉碎至50目，得到玉米秸秆粉末，然后将玉米秸秆粉末加入浓度为13wt.％的氢氧化钠溶液(玉米秸秆粉和氢氧化钠溶液的质量体积比为1g:5ml)中浸泡35min后过滤，得到改性玉米秸秆。
81.b.对改性玉米秸秆进行高温炭化处理(先在温度为280℃的条件下，炭化2.5h，然后升温至500℃，炭化40min，最后升温至650℃，炭化1h)，得到改性活性炭。
82.对比例2
83.同实施例1，区别仅在于，步骤(2)中高温炭化处理具体为：先在温度为280℃的条
件下，炭化5h，然后升温至650℃，炭化2h，得到改性活性炭。
84.对比例3
85.同实施例1，区别仅在于，黄原胶复合物的制备方法为：
86.将10份黄原胶、2份氢氧化钾、100份水混合均匀，加热至60℃后在搅拌状态下滴加0.5份环氧氯丙烷和3份三乙基苄基氯化铵混合均匀，继续加热反应(温度为75℃，时间为5.5h)，接着加入18份小麦秸秆粉末(200目)搅拌反应(时间为4h)后过滤、去离子水洗涤、干燥(温度为60℃)至恒重、粉碎至100目，得到黄原胶复合物。
87.对比例4
88.同实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的黄原胶复合物替换成等质量份数的黄原胶。
89.对比例5
90.同实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的黄原胶复合物替换成等质量份数的改性活性炭。
91.对比例6
92.同实施例1，区别仅在于，将步骤(1)中的改性活性炭替换成等质量份数的黄原胶复合物。
93.对比例7
94.同实施例1，区别仅在于，将微生物菌剂中的乳酸链球菌替换成等质量份数的嗜酸乳杆菌。
95.效果例1
96.在氮磷钾复合肥(26-12-12，粒径为0.3mm)表面喷洒粘结剂(质量浓度为5wt.％的羧甲基纤维素钠)至表面湿润，然后分别加入本发明实施例和对比例制备的肥料添加剂(肥料添加剂的质量为氮磷钾复合肥质量的4％)，使肥料添加剂包裹在氮磷钾复合肥表面，烘干后，得到含有肥料添加剂的氮磷钾复合肥。
97.将含有肥料添加剂的氮磷钾复合肥施加在水稻田，并统计水稻(辽粳433)的产量，结果见表1。
98.试验采用随机区组设计3次重复。小区长10m，宽10m。行株距30
×
20厘米，每穴4棵苗。施肥方式：第一次施肥是作为基肥使用，含有肥料添加剂(本发明实施例及对比例制备的)的氮磷钾复合肥的用量为50kg/亩，第二次作为穗肥施加，含有肥料添加剂的氮磷钾复合肥的用量为8kg/亩；对照组施加氮磷钾复合肥(26-12-12，粒径为0.3mm)，第一次施肥是作为基肥使用，用量为60kg/亩，第二次施肥作为穗肥施加，用量为10kg/亩。
99.表1
[0100][0101][0102]
从表1中可以看出，将本发明实施例1制备的肥料添加剂包裹在氮磷钾复合肥表面，可以在减少肥料施用量的同时，提高作物的产量。
[0103]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种肥料添加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：改性活性炭15～20份、黄原胶复合物6～8份、微生物菌剂2～3份、硫酸锰4～5份、硫酸锌6～8份、硫酸铜3～4份、磷酸二氢钾5～6份、腐植酸钠7～8份和羧甲基纤维素4～6份。2.根据权利要求1所述的肥料添加剂，其特征在于，所述改性活性炭的制备方法，具体包括：(1)将玉米秸秆粉碎后加入碱性溶液中浸泡后过滤，得到改性玉米秸秆；(2)将改性玉米秸秆加入氯化胆碱和丙三醇的混合溶液中，恒温反应后洗涤、干燥，得到预处理玉米秸秆；(3)对预处理玉米秸秆进行高温炭化处理，得到所述改性活性炭。3.根据权利要求2所述的肥料添加剂，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性溶液为浓度为12～14wt.％的氢氧化钠溶液；所述浸泡的时间为30～40min；步骤(2)中，所述混合溶液的制备具体包括：将摩尔比例为2:9的氯化胆碱和丙三醇混合后加热搅拌反应，得到无色透明的液体即为所述混合溶液。4.根据权利要求3所述的肥料添加剂，其特征在于，所述加热搅拌反应的温度为65℃，搅拌速度为100～150r/min。5.根据权利要求2所述的肥料添加剂，其特征在于，步骤(2)中，所述改性玉米秸秆和混合溶液的质量比为1:12；所述恒温反应的温度为100～110℃，时间为5～6h；步骤(3)中，所述高温炭化处理，具体包括：先在温度为250～300℃的条件下，炭化2～3h，然后升温至450～550℃，炭化30～40min，最后升温至600～650℃，炭化1～1.5h。6.根据权利要求1所述的肥料添加剂，其特征在于，所述黄原胶复合物的制备方法，具体包括：将黄原胶、氢氧化钾、水混合均匀，加热后在搅拌状态下加入环氧氯丙烷和三乙基苄基氯化铵混合均匀，继续加热反应，接着加入木材粉末搅拌反应后过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到所述黄原胶复合物。7.根据权利要求6所述的肥料添加剂，其特征在于，所述加热反应的温度为70～80℃，时间为5～6h；所述搅拌反应的时间为3～4h。8.根据权利要求1所述的肥料添加剂，其特征在于，所述微生物菌剂，包括以下质量份数的组分：圆褐固氮菌1～2份、枯草芽孢杆菌2～3份、胶质芽孢杆菌1～2份、乳酸链球菌3～4份和地衣芽孢杆菌2～3份。9.一种权利要求1～8任一项所述的肥料添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量份数，将原料混合均匀后粉碎，得到所述肥料添加剂。10.一种权利要求1～8任一项所述的肥料添加剂在肥料增效中的应用。

技术总结
本发明公开了一种肥料添加剂及其制备方法，属于肥料技术领域。肥料添加剂，包括以下质量份数的原料：改性活性炭15～20份、黄原胶复合物6～8份、微生物菌剂2～3份、硫酸锰4～5份、硫酸锌6～8份、硫酸铜3～4份、磷酸二氢钾5～6份、腐植酸钠7～8份和羧甲基纤维素4～6份。本发明的肥料添加剂可以提高肥料的利用率，促进农作物增产增收，降低农户的生产成本，同时可以避免肥料流失，减少化肥污染。减少化肥污染。


技术研发人员：王娜
受保护的技术使用者：辽宁省农业科学院
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/13