專利名稱：一種三元緩釋復混肥料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及農業、生態環境領域，具體涉及一種緩釋、有機-無機-生物三元復混肥料，及其制備方法。
背景技術：
肥料是作物高產優質的物質基礎，各種資料都表明作物產量的50%來源于施肥。自1840年德國化學家李比希提出植物的礦質營養理論后，化學肥料己成為農業生產中不可缺少的物質保證，通常認為在世界糧食增產的份額中化肥大約占到40%。我國60年代以后，開始大量施用化肥，糧食產量也隨之大幅增加。目前我國以占世界9%的耕地施用了世界30%以上的化肥，從而生產了占世界20%的糧食，化肥的功績不可抹殺。但是，化肥的過 度使用也在能源、環境與人類生活質量方面帶來了越來越嚴重的副作用。農田長期偏施化月巴，導致土壤肥力退化(土壤結構變差，土壤養分失衡、酸化、鹽潰化和污染，生物多樣性下降)、化肥利用率下降、作物產品品質較差、施肥的環境效應令人擔憂(大氣氨揮發和反硝化產生的氮氧化合物污染大氣、地下水硝酸鹽污染和湖泊NP富營養化)等一系列較為嚴重的問題。化肥使用帶來的這些不容忽視的問題，迫使土壤和植物營養工作者不斷尋找和探索提高化肥利用率的施肥新技術，并研究和開發新型肥料，以保護農業生態環境和發展高產、高效、優質農業。根據國內外研究結果，通過增施有機肥替代部分化肥，就可以逐步減少化肥用量，從而節約資源，保護環境，推進農業的可持續發展。有機肥料的主要作用是改良土壤，養分釋放慢，肥效穩而長，但養分含量低，光靠有機肥不能獲得高產。而化肥的養分含量高，釋放快，但肥效短，缺乏后勁，培肥效果差。有機-無機肥料配合使用可以彌補各自的缺點，是實現作物產量潛力的關鍵。微生物肥料是指由于微生物的生命活動使農作物得到特定肥料效應的一類制品，通稱菌肥或菌劑，包括固氮菌、解磷菌、解鉀菌、腐解菌等微生物菌劑。微生物肥料主要是提供對作物生長有益的微生物群落，而不是營養元素。這些有益的微生物施到土壤中后，根據微生物種類的不同而起不同的作用。固氮細菌肥料，固定空氣中的氮元素供作物生長時吸收利用，而解磷細菌肥料，分解土壤中部分不能被作物吸收的磷元素，供作物吸收利用；腐解細菌主要是分解有機物、有機質等。微生物菌絲能夠粘結土壤顆粒，改善土壤結構。微生物能夠對土壤污染物進行降解，解除土壤重金屬和農藥等的危害。微生物可分泌激素類物質，刺激和調節作物的生長。因此，從生態農業和綠色食品發展的角度來看，微生物肥料的應用具有很好的前景。有機-無機-生物復混肥是未來農業中具有廣闊前景的新型肥料，但目前有機-無機-生物復混肥存在如下幾個主要問題I、菌種配比不合理，功能單一。生物肥選用的菌株相對單一，在土壤中難以形成優勢菌群，達不到固氮、解磷、解鉀、抗病、抗逆等綜合效果。2、微生物有效活菌數難以達標。傳統方法為微生物肥與有機肥、無機肥混合造粒，在這一過程中有機肥需要滅菌，難以實現產業化；無機肥(氮、磷、鉀肥料)對微生物具有殺傷作用，造成微生物失活，失去肥效。3、造粒及干燥溫度高。過高的溫度造成微生物大量死亡，活性降低。4、成品顆粒水分含量高。水分過高易導致在存放過程中有效活菌數減少，肥料有效期縮短。5、產品劑型尚需完善。粒度大、顆粒表面粗糙、肥料的商品性差；顆粒強度低，存忙、運輸過程易破碎。
發明內容
為克服現有復混肥料中微生物肥料與有機、無機肥料復配時存在的各種技術缺陷，本發明的目的是提供一種具有緩釋功能的有機-無機-生物三元復混肥料。
本發明提供的三元復混肥料包括膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料和微生物菌劑，其中，所述微生物菌劑的質量為膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料質量的O. 5
5% ο所述微生物菌劑的有效活性菌為5億/g 100億/g，按其菌群組成可以包括四個部分一是用于土壤中養分或能轉化被土壤固定的磷、鉀為植物吸收利用的自生固氮菌、根瘤菌、釋磷菌、解鉀菌等；二是防止作物病蟲害功能的芽孢桿菌、放線菌等抗菌菌株；三是用于分解物料中有機物質、促進纖維素半纖維素和木質素分解、降解粗脂肪和碳水化合物、分泌多種酶的菌株以及一些除臭的酵母菌；四是能夠改良土壤、增加土壤團粒結構、提高土壤肥力的絲狀菌、乳酸菌、酵母菌等。優選地，用于本發明所述緩釋復混肥料的所述微生物菌劑為固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解鉀菌、芽孢桿菌、放線菌、酵母菌、絲狀菌、乳酸菌中的一種或多種。所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料為有機肥、無機肥復混之后再依次經過膠結劑造粒、包膜劑包膜所制得。所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料中，使用的膠結劑為聚乙烯醇混聚物、甲基丙烯酸羥乙酯混合物、泡沫塑料混聚物中的一種或多種。所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料中，使用的包膜劑為聚乙烯醇混聚物和建筑乳液以任意比例混合形成的混合物；優選地，包膜劑為聚乙烯醇混聚物和建筑乳液按質量以O. 5 I : I 2比例形成的混合物。上述建筑乳液為醋均乳液、丁苯乳液、乙丙乳液、EVA乳液、苯丙乳液或純丙乳液。上述膠結劑、包膜劑的成分及制備方法為中國專利ZL200410091315. 8、ZL200310116857. I及ZL 200410088477. 6等所述的成分及制備方法。建筑乳液為常規建筑用涂料乳液，例如北京東方亞科力化工科技有限公司生產的牌號為BC768、BC992、BC3208等
的產品。所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料中的肥料包括化肥和有機肥，按干基質量計所述化肥有機肥=4 6 4 6。所述有機肥為經過無害化和穩定化處理的有機肥料，所述無害化和穩定化處理都為本領域常規的處理技術，如生物發酵處理等。經處理后的有機肥中，有機質含量按質量為30 60%，pH值為5. O 7. 0，過60 80目篩。
所述化肥中，考慮到NPK養分平衡的需要，優選按質量配比N P2O5 K2O=O. 5 2.5 O. I I. O O. 5 2. 5進行化肥肥料的復配。所述化肥為尿素、硫酸銨、過磷酸鈣、磷酸一銨、氯化鉀、硫酸鉀中的一種或多種。所述肥料還可以包括中量營養元素、微量營養元素。其中，中、微量營養元素優選為硝酸鈣、硫酸鎂、硫酸錳、硫酸鋅、硼酸、鑰酸鈉中的一種或多種。中、微量營養元素添加的成分和用量可由本領域普通技術人員根據不同作物生長所需養分的狀況來確定。本發明還提供了上述任一項所述緩釋復混肥料的制備方法，所述制備方法為首先制備膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料，然后在其表面黏附微生物菌劑即得。具體來說，所述制備過程分為三個工段第一工段為造粒工段，制備膠結型緩釋有機-無機復混肥料；第二工段為包膜工段，是將膠結型緩釋有機-無機復混肥料顆粒進行表面包膜；第三工段為黏附微生物菌劑在所述復混肥料顆粒表面形成生物膜。
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優選地，所述制備方法的詳細過程可參照中國專利申請201110397076. 9進行，包括如下步驟(I)將有機肥與化肥按干基質量40%_60% 40°/Γ60%進行參配，必要時添加少量中、微量營養兀素；(2)向步驟(I)所得的肥料加入膠結劑，采用團粒法造粒工藝制備膠結型緩釋肥料；再加入包膜劑，將膠結型緩釋肥料顆粒進行包膜，制備所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料；(3)將步驟(2)所得的所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料按照前述技術方案限定的比例，將微生物菌劑黏附于所述肥料顆粒膜層的外表面形成一層均勻的微生物菌劑膜，即得所述生物-有機-無機三元緩釋復混肥料。上述制備方法中，步驟(2)所述團粒法是目前復混肥料加工的主要工藝方法，是由膠結劑(水劑)和肥料共同組成造粒液相，制備膠結型緩釋肥料。步驟(I)所述化肥為粉粒狀基礎肥料，化肥與有機肥經自動配料、破碎進入造粒系統。步驟(2)所述的膠結劑使用時加熱至50_60°C，按質量其用量為肥料的f 2% ;所述包膜劑使用時加熱至50-60°C，按質量其用量為肥料的2 3%。步驟(2)所述包膜過程包括以下步驟(I)預熱將膠結型緩釋肥料顆粒表面預熱至50-60°C ；(2)涂布干燥將所述預熱后的膠結型緩釋肥料揚起經過集流形成料幕，包膜劑經加壓霧化均勻涂布在所述肥料的料幕上，并在顆粒表面上均勻成膜，同時與順流熱氣接觸干燥，蒸發部分水分。步驟(3)所述微生物菌劑的黏附過程包括以下步驟由于所得的膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料中，包膜材料通過聚乙烯醇混聚物等改性后具有較強的粘性，因此采用撲粉的方式，將微生物菌劑(粉體)黏附涂布于所述肥料顆粒膜層外表面形成一層均勻的生物膜，同時與逆流空氣接觸冷卻至室溫。上述制備方法中，黏附微生物菌劑之后，采用5 20目篩對所得的緩釋復混肥料進行篩分，篩上物料為所述緩釋復混肥料，篩下物料返回重新利用。優選地，采用8 10目篩對所得的緩釋復混肥料進行篩分。以上制備過程中的包膜、微生物菌劑黏附成膜步驟可采用中國專利申請201110397076. 9記載的包膜設備進行，其中將撲粉冷卻區中的原料(滑石粉)更換為微生物菌劑(粉體)，即可以實現肥料顆粒表面涂布包膜的同時黏附微生物菌劑形成生物膜。本發明所述的生物-有機-無機三元緩釋復混肥料具有以下有益效果I、本發明所述的復混肥料應用了高新生物技術，把有益的復合微生物菌劑黏附于有機-無機復混肥顆粒表面，使有益微生物制劑與肥料在土壤中共同發揮作用，獲取更大的增產效應。2、在有機-無機復混肥中添加了緩釋劑(粘結劑、包膜劑)，以延緩速效化肥的分解，避免了有機-無機養分施入土壤后化肥迅速分解形成局部高鹽、高滲透壓從而對微生物菌劑形成影響。含氮較高的肥料對微生物的殺傷力較大，總氮質量分數超過10%的化學肥料與微生物直接混合存放，3個月活菌死亡率大于65 %，半年活菌死亡率超過80 %。本發明通過采用高分子半透膜(包膜)覆蓋于肥料顆粒表面形成隔離膜，阻止了肥料中的化學物 質對微生物活菌的直接接觸，克服了有機肥雜菌率高、無法與微生物制劑直接混配的弊端，保質期24個月，有效活菌數均在95%以上。3、本發明的雙膜緩釋技術解決了無機肥料化學物質對微生物的殺傷問題，解決了造粒及干燥過程的高溫造成微生物大量死亡、活性降低問題，解決了肥料顆粒水分含量過高導致存放過程有效活菌數減少、肥料有效期縮短問題。而且可以根據不同地域的肥力、耕作方式和不同作物的需肥規律將有機-無機養分根據具體情況配比和有益微生物菌群的合理搭配，滿足平衡施肥的需求。4、微生物菌劑具有增進土壤肥力、制造和協助作物吸收養分、促根助長、提高肥料利用率、增強植物抗病和抗逆能力以及降低硝酸鹽污染和累積等作用。5、使用微生物肥料不是以提供作物養分為主要目的，而是通過改善作物生長環境來促進作物生長，從而提高產量。微生物肥料通過改善作物的根際環境，促進作物根系生長及其對化肥養分的吸收，使作物生長健壯，產量增加。本發明提供的制備方法操作簡便，條件溫和，結合現有設備即可實現工業化生產。名詞解釋I、有機肥主要來源于植物和(或)動物，施于土壤以提供植物營養為其主要功能的含碳物料。無害化和穩定化專指各種有機廢棄物采用物理、化學、生物或三者兼有的處理過程，是消除有害物質、形成穩定組織結構的過程。產品符合國家相關標準(NY525-2002)及法規的一類肥料。2、無機肥標明養分呈無機鹽形式的肥料，由提取、物理和(或)化學工業方法制成。3、有機-無機復混肥料含有一定量有機肥料的復混肥料。4、微生物肥料是指以微生物活動而使農作物得到特定的肥料效應的制品。5、緩釋肥是指肥料養分特別是氮素在土壤中具有緩慢釋放效果的制品。
圖I本發明所述緩釋復混肥料的制備工藝流程圖。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例設施茄果類專用生物-有機-無機三元緩釋復混肥料的制備I、原料I. I無機化肥(I)尿素含 N 46%;(2 )磷酸一銨含 P20545%，含 N 11% ；(3 )硫酸鉀含 K2O 50% ；(4)氯化鉀含 K2O 60%οI. 2有機原料 本實施例采用發酵腐熟雞糞。據31個點發酵試驗結果，按干基計算，有機質含量按質量為37. 0%-43. 8%，pH值為5. 5-6. 8，經過烘干、粉碎、過50-60目篩(篩孔直徑
O.30-0. 25mm)。I. 3微生物菌劑選用防止作物病蟲害功能的超濃縮復合枯草芽孢桿菌抗菌菌株粉體。用于改良土壤，抑制根部病害，提高肥料利用率，降解土壤中的農藥殘留，改善品質。I. 4微量元素微量元素選用硫酸鹽化合物一水硫酸鋅，加入量為肥料干基質量的O. 1%。I. 5膠結劑、包膜劑膠結劑為聚乙烯醇混聚物，包膜劑為聚乙烯醇混聚物與建筑乳液的混合物，質量比為I : I。聚乙烯醇混聚物及制備方法為中國專利ZL 200410091315. 8所述的成分及制備方法。建筑乳液為BC768，由北京東方亞科力化工科技有限公司生產。膠結劑用量為肥料干基質量的1% ;包膜劑為肥料干基質量的2. 1%。2、原料參配無機化肥中，按N P2O5 K2O=I O. 3 I. I 參配。成品肥料中化肥N的含量為10%，化肥P2O5的含量為3%，化肥K2O的含量為11%。表I生物-有機-無機三元緩釋復混肥料原料質量(干基)
權利要求
1.一種三元緩釋復混肥料，其特征在于，包括膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料和微生物菌劑，其中，所述微生物菌劑的質量為膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料質量的O. 5 5%ο
2.根據權利要求I所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述微生物菌劑為固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解鉀菌、芽孢桿菌、放線菌、酵母菌、絲狀菌、乳酸菌中的一種或多種。
3.根據權利要求I或2所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料使用的膠結劑為聚乙烯醇混聚物、甲基丙烯酸羥乙酯混合物、泡沫塑料混聚物中的一種或多種。
4.根據權利要求1-3任一項所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料使用的包膜劑為聚乙烯醇混聚物和建筑乳液以任意比例混合形成的混合物；所述包膜劑優選聚乙烯醇混聚物和建筑乳液按質量比0.5 I : I 2形成的混合物。
5.根據權利要求4所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述建筑乳液為醋均乳液、丁苯乳液、乙丙乳液、EVA乳液、苯丙乳液或純丙乳液。
6.根據權利要求1-5任一項所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料中的肥料包括化肥和有機肥，按干基質量計所述化肥有機肥=4 6 4 6 ;優選地，所述肥料還包括中、微量營養元素，所述中、微量營養元素優選為硝酸鈣、硫酸鎂、硫酸錳、硫酸鋅、硼酸、鑰酸鈉中的一種或多種。
7.根據權利要求6所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述化肥按質量配比為N P2O5 K2O=O. 5 2. 5 O. I I. O O. 5 2. 5進行復配；所述有機肥中的有機質含量按質量為30 60%，pH值為5. O 7. 0，過60 80目篩。
8.根據權利要求7所述的緩釋復混肥料，其特征在于，所述化肥為尿素、硫酸銨、過磷酸鈣、磷酸一銨、氯化鉀、硫酸鉀中的一種或多種。
9.權利要求1-8任一項所述緩釋復混肥料的制備方法，其特征在于，首先制備膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料，然后在其表面黏附微生物菌劑即得。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括黏附微生物菌劑之后，采用5 20目篩對所得的緩釋復混肥料進行篩分，篩上物料即為所述緩釋復混肥料，篩下物料返回重新利用。
全文摘要
本發明涉及一種三元緩釋復混肥料，包括膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料和微生物菌劑，其中，所述微生物菌劑的重量為膠結-包膜型緩釋有機-無機復混肥料重量的0.5～5%。本發明還涉及了所述緩釋復混肥料的制備方法。本發明提供的三元緩釋復混肥料是通過有機-無機復混造粒、成品顆粒表面有機高分子聚合物包膜、膜層表面黏附微生物菌劑(粉劑)的工藝方法制備的，避免了無機鹽以及有機肥雜菌率高等對有益微生物活性、種群數量的影響，確保有效活菌數達標。本發明提供的制備方法操作簡便，條件溫和，結合現有工藝設備即可實現工業化生產。
文檔編號C05G3/00GK102838413SQ20121030011
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者王玉軍, 黃紹文, 高偉, 唐繼偉 申請人:中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所