專利名稱：一種生物復合肥的制備方法
技術領域：
本發明屬于肥料技術領域，特別涉及一種生物復合肥的制備方法。
背景技術：
由于化肥自身的缺點和使用方式不當，導致了化肥利用率低和農業面源污染日益 嚴重。目前，國內外積極開展提高養分利用率的各種新型肥料的研究。依據養分和功能的 不同，總體上可分為四大類即緩/控釋肥料、生物肥料、有機復合肥料和功能性肥料等。緩/控釋新型肥料是近40年來研究最活躍的方向，已形成包膜型緩/控釋肥、合 成型微溶態緩釋肥、化學抑制型緩釋肥和基質復合與膠粘型緩/控釋肥等。由于合成型和 化學抑制緩釋肥料的緩釋養分功能受土壤、環境等因素影響較大，其研究和應用相對較少 外，包膜型和膠粘型緩/控釋肥料的研究日趨活躍。其研究關鍵在于緩/控釋材料(包膜 材料、膠結材料)的可降解性和廉價性，以利新型肥料走向大田；養分的釋放速度與農作物 對養分波動需求一致性同緩釋材料結構和包膜、膠結加工工藝幾者之間的關系；其核心是 緩釋材料合成技術的突破。為了獲得價廉、可降解的緩釋材料，人們從合成有機高分子聚合 物轉向對天然產物諸如纖維素、淀粉、草炭、腐殖酸等改性。迄今為止，還未能獲滿意的緩釋 材料，由此使得緩/控釋肥料迄今仍未獲得重大突破，面市的緩/控釋肥料不僅品牌主要來 自美國、日本等，而且只用于高爾夫球場草坪、花卉種植和一些高檔經濟作物。生物肥料研究過去較長時間主要是根瘤菌固氮類。目前已獲得了改造競爭結瘤性 的基因工程，并大規模應用于田間。在最近20年來，生物肥料研究領域不斷拓寬，溶磷解 鉀、PGI^R促生防病微生物肥料已成為研究熱點；另外新型秸稈腐熟菌劑、土壤與環境污染 修復菌等的研究發展也很快。對傳統有機肥料的升級改造，開發替代產品，提高有機廢棄物資源化利用水平是 國內外新型有機肥料研究的重要方向。國內外對有機廢棄物的發酵技術、除臭技術和造肥 裝置等都十分重視，我國研究的重點，一是秸稈直接還田技術；二是工廠化處理畜禽糞便生 產商品有機無機復合肥技術。目前，我國的商品化有機無機復合肥制備技術，其有機組分來 源于風化煤和泥炭等。而利用秸稈和禽畜糞便的制備技術還處于起步階段，發酵、除臭、關 鍵設備還有待于完善。多功能肥料是21世紀新型肥料的重要發展方向，將作物營養與緩解作物高產限 制因素相結合的多功能性肥料，具有促進作物對養分吸收，改善土壤結構和作物抗病害等 功能。有關功能肥料的開發與研究，國內外做的研究還不多。因其功能肥料制備需要將材 料學、化學、生物學和生態學等相關學科結合，其施用技術將凝聚農學、土壤學、信息學等領 域的相關先進技術。近年來，隨著保水劑研究和應用的不斷發展，人們開始研究保水型功能 肥料、保水控釋型肥的相關研究，其它如改善作物抗倒伏、抗病害、防治雜草和改良土壤的 功能肥料，只有零星報道，離產業化要求甚遠。肥料的制備全球歷經數次變革，20世紀60年代之前，生產的化肥多為單質型低濃 度肥料；60-80年代，發達國家發展高濃度化肥和復合肥；最近20年發達國家開始重點研究緩/控釋肥料、生物肥料、有機復合肥料和功能性肥料，現已成為農業高技術研究的重要競 爭領域。我國是肥料生產、消費的第一大國，在保障糧食安全和減除農業面源污染上，新型 肥料的研究具有舉足輕重的作用。

發明內容
本發明的主要目的是針對上述現有技術中四種肥料各自存在的優缺點，提供一種 新的生物復合肥的制備方法，通過該方法獲得的生物復合肥，同時具有保水、緩釋、抗逆和 促吸收等多種功能。為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下一種生物復合肥的制備方法，包括下述主要步驟(1)制備有機膠結劑(改性淀粉)①在40°C -50°C熱水中加入淀粉，保溫條件下攪拌成均勻的料漿；②邊攪拌邊加入質量百分比為25-35%的雙氧水，雙氧水的加入量按照淀粉質 量雙氧水量=(95-105 2計算；再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照 淀粉質量氫氧化鈉質量=(19-21) 1計算(氫氧化鈉溶液的濃度可以任意配制，下 同)；混勻后再加入硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質量硫酸亞鐵質量 =(190-210) 1計算(硫酸亞鐵溶液的濃度可以任意配制，下同)；在40°C 50°C保溫 反應50-70分鐘，得反應后的混合液(反應過程若有氣泡產生，可加入適量的乙醇以消除在 反應過程中產生的泡沫)；③將上述②反應后的混合液升溫至80°C -90°C，在攪拌狀態下加入硫酸亞鐵溶 液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質量硫酸亞鐵質量=(190-210) 1計算；然后再加 入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照淀粉質量氫氧化鈉質量=(24-26) 1計 算；混勻后在80°C -90°C保溫反應20 30分鐘；④將上述③反應后的混合液降溫至45°C _55°C加入硼砂，硼砂的加入量按照淀粉 質量硼砂質量=(950-1050) 3計算；最后加入防腐劑(如水楊酸、苯酚等)，防腐劑的 加入量按照淀粉質量防腐劑質量=(95-105) 1計算；保溫反應25-40分鐘后加水調整 體積水的加入量按照淀粉質量水質量=1 (38-42)計算；冷卻即得改性淀粉，作為本發 明生物復合肥的有機膠結劑。(2)制備肥料芯以蚯蚓糞腐殖酸質量比例=(40-60) (3-5)為有機基料，配以N、P、K肥等無 機養分(必要時還可添加適當微量元素如Cu、Zn等)，無機養分的加入量按照有機基料無 機養分=(40-60) (12-20)計算；再加入步驟(1)制得的有機膠結劑改性淀粉，其加入量 按照有機基料有機膠結劑=(40-60) (1. 2-1. 5)計算；再添加含有溶磷解鉀菌的微生 物菌群為促吸收劑，其加入量按照200-300g/t計算；混合均勻，造粒，制成粒徑在3mm-5mm 的肥料芯；(3)制備包膜劑(谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂)谷糠中纖維素成分約為40. 64%、半纖維素成分約為20. 53%、淀粉成分約為 22. 75%，其富含大量的羥基等親水性基團，是一種較理想的包膜劑的合成原料；本發明中 包膜劑的制備工藝如下
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①取谷糠，按照谷糠質量稀硫酸體積=lg (4-6)ml加入質量百分比濃度為 1-2%的稀硫酸，于70士5°C下進行超聲波活化，活化時間為0. 5h-lh ；②將上述活化后的谷糠硫酸液冷卻至30°C以下，加入過氧化苯甲酰、亞硫酸氫鈉 以及過硫酸銨溶液，其加入量分別按照谷糠質量過氧化苯甲酰=(95-105) 3、谷糠質 量亞硫酸氫鈉=(48-52) 1以及谷糠的質量過硫酸銨=(48-52) 1計算，引發谷 糠體系；③另取丙烯酸用氫氧化鈉中和，至丙烯酸中和度為70-80%，加入谷糠體系，再加 入0.01-0.02g/mL&N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，其加入量按照谷糠質量N，N'-亞 甲基雙丙烯酰胺溶液的體積=(9-11) g 7ml計算；于35°C下反應時間3-4小時，即得谷 糠接枝丙烯酸吸水樹脂，作為本發明生物復合肥的包膜劑，通過測定，該包膜劑具有明顯的 保水作用；(4)包膜以步驟(3)制得的谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂為包膜劑，對步驟(2)制得的肥料芯 在流化床上進行噴涂包膜，肥料芯質量包膜劑質量=(15-50) 1，即得生物復合肥。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明以蚓糞和腐殖酸為有機組分；依據作物需要定量配以NPK化肥作無機組 分；將蚓糞中富含的微生物和酶，再添加溶磷解鉀作為微生物組分；以蚓糞腐殖質與微量 元素(Cu、Zn等)金屬離子螯合作為微肥添加劑；以改性淀粉作肥料造粒的有機粘結劑，再 以谷糠等天然纖維素為改性高分子吸水劑作包膜材料。通過該方法制得的肥料將無機、有 機、生物復合一體化，是具有保水、緩釋、抗逆和促吸收多種功能生物復合肥，具有以下多方 面的特點(1)肥料的吸水率達40g/g以上且對作物的利用率達90%以上，吸水包膜材料的 完全降解時間控制在一年以內，包膜材料上的降解率和養分釋放率具有可調性因此本肥料 具有較好的保水性；(2)肥料的有效養分(N、P、K)在25°C時，24h內的釋放率不大于15%、28d內釋 放率不超過75%，對于所研究的作物在旺盛需求時內有效養分釋放不低于75%，力爭實現 “S”型釋放有效養分，與作物對養分需求有較好的一致性，因此具有一定的緩釋效果；(3)經生物統計，所種植的作物有明顯的抗病害和抗干旱、鹽漬、冷凍等的抗逆能 力，減少農藥使用量20%以上；(4)該肥料是一種集無機、有機、生物為一體的多元復合控釋肥，具有保水分、控釋 放、促吸收等多種功能；(5)以谷糠經接枝改性所得到得的吸水樹脂為包膜材料，大大降低了保水緩控釋 復合肥的價格，具有一定的經濟競爭力。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明的上述發明內容作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發明上 述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括 在本發明的范圍內。
下述各實施例中的有機膠結劑和包膜劑分別通過下述方法制備(1)、有機膠結劑的制備①向2L的燒杯中加入600mL左右45°C左右的熱水，將稱量好的100g淀粉倒入反 應器，攪拌成均勻的料漿(整個過程在恒溫水浴中進行)；②邊攪拌邊緩慢加入計量好的2ml雙氧水，稍后加入質量百分比濃度為10%的氫 氧化鈉溶液5ml，混勻后加入質量百分比濃度為5 %的硫酸亞鐵溶液10ml，在保溫反應60分 鐘(反應過程若有氣泡產生，加入適量的乙醇以消除在反應過程中產生的泡沫)；③將混合液的溫度升至85°C左右，在攪拌狀態下再加入質量百分比濃度為10% 的硫酸亞鐵溶液10ml ；再加入質量百分比濃度為10%的氫氧化鈉溶液4ml ；混勻后保溫反 應20 30分鐘；④降溫至50°C左右加入計量好的0. 3g硼砂最后加入防腐劑水楊酸0. 5g，保溫反 應30分鐘后加水調整體積為1升，冷卻即可。(2)包膜劑的制備①取5g谷糠，加入體積百分比為的稀硫酸25mL，于70士5°C下超聲波活化0. 5 小時；②體系冷卻至30 V以下，加入0. 15g過氧化苯甲酰，0. lg亞硫酸氫鈉； 3. 5mL0. 06g/mL過硫酸銨溶液，引發谷糠體系；③將5. 5mL丙烯酸用氫氧化鈉中和至丙烯酸中和度為75%，加入上述引發后的谷 糠體系中，再加入0. 01g/mL的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液5mL，于35°C下反應時間3. 5 小時，即得包膜劑。實施例1本實施例生物復合肥通過下述方法制備將蚯蚓糞51. 45g，腐殖酸4. 00g,重鈣12. 60g,尿素14. 05g,氯化鉀12. 40g,硼酸 0. 20g，硫酸鋅0. 10g，含有溶磷解鉀菌的微生物菌群(200g/t)以及1. 20g有機膠結劑混合 后放入造粒機中造粒，制得粒徑大小為3mm的圓粒肥料芯。然后以上述包膜劑對肥料芯在 流化床上進行噴涂包膜，包膜劑用量占包膜后肥料總質量的4% (肥料芯質量包膜劑質 量=24 1)，即制得生物復合肥，該生物復合肥特別適合于水稻種植。實施例2本實施例生物復合肥通過下述方法制備將蚯蚓糞60. 00g,腐殖酸3. 00g,磷酸一銨4. 40g,尿素20. 10g,氯化鉀9. 00g,硼酸 0. 20g，硫酸鋅0. 10g，硫酸鎂0. 20g，含有溶磷解鉀菌的微生物菌群(300g/t)以及1. 00g有 機膠結劑混合后放入造粒機中造粒，制得粒徑大小為3mm的圓粒肥料芯。然后以上述包膜 劑對肥料芯在流化床上進行噴涂包膜，包膜劑用量占包膜后肥料總質量的2% (肥料芯質 量包膜劑質量=49 1)，即制得生物復合肥，該生物復合肥特別適合于小麥種植。實施例3本實施例生物復合肥通過下述方法制備將蚯蚓糞44. 75g，腐殖酸5. 00g,重鈣9. 63g，尿素21. 00g,，氯化鉀12. 02g,硼酸 0. 20g，硫酸鎂0. 20g，含有溶磷解鉀菌的微生物菌群(250g/t)以及1. 2g有機膠結劑混合后 放入造粒機中造粒，制得粒徑大小為3mm的圓粒肥料芯。然后以上述包膜劑對肥料芯在流
7化床上進行噴涂包膜，包膜劑用量占包膜后肥料總質量的6% (肥料芯質量包膜劑質量 ^ 15.7 1)，即制得生物復合肥，該生物復合肥特別適合于油菜種植。
權利要求
一種生物復合肥的制備方法，包括下述步驟(1)制備有機膠結劑①在40℃ 50℃熱水中加入淀粉，保溫條件下攪拌成均勻的料漿；②邊攪拌邊加入質量百分比為25 35％的雙氧水，雙氧水的加入量按照淀粉質量∶雙氧水量＝(95 105)∶2計算；再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照淀粉質量∶氫氧化鈉質量＝(19 21)∶1計算；混勻后再加入硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質量∶硫酸亞鐵質量＝(190 210)∶1計算；在40℃～50℃保溫反應50 70分鐘，得反應后的混合液；③將上述②反應后的混合液升溫至80℃ 90℃，在攪拌狀態下加入硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質量∶硫酸亞鐵質量＝(190 210)∶1計算；然后再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照淀粉質量∶氫氧化鈉質量＝(24 26)∶1計算；混勻后在80℃ 90℃保溫反應20～30分鐘；④將上述③反應后的混合液降溫至45℃ 55℃加入硼砂，硼砂的加入量按照淀粉質量∶硼砂質量＝(950 1050)∶3計算；最后加入防腐劑，防腐劑的加入量按照淀粉質量∶防腐劑質量＝(95 105)∶1計算；保溫反應25 40分鐘后加水調整體積水的加入量按照淀粉質量∶水質量＝1∶(38 42)計算；冷卻即得改性淀粉，作為有機膠結劑；(2)制備肥料芯以蚯蚓糞∶腐殖酸質量比例＝(40 60)∶(3 5)為有機基料，配以無機養分N、P、K肥，無機養分的加入量按照有機基料∶無機養分＝(40 60)∶(12 20)計算；再加入步驟(1)制得的有機膠結劑改性淀粉，其加入量按照有機基料∶有機膠結劑＝(40 60)∶(1.2 1.5)計算；再添加含有溶磷解鉀菌的微生物菌群為促吸收劑，其加入量按照200 300g/t計算；混合均勻，造粒，制成粒徑在3mm 5mm的肥料芯；(3)制備包膜劑①取谷糠，按照谷糠質量∶稀硫酸體積＝1g∶(4 6)ml加入質量百分比濃度為1 2％的稀硫酸，于70±5℃下進行超聲波活化，活化時間為0.5h 1h；②將上述活化后的谷糠硫酸液冷卻至30℃以下，加入過氧化苯甲酰、亞硫酸氫鈉以及過硫酸銨溶液，其加入量分別按照谷糠質量∶過氧化苯甲酰＝(95 105)∶3、谷糠質量∶亞硫酸氫鈉＝(48 52)∶1以及谷糠的質量∶過硫酸銨＝(48 52)∶1計算，引發谷糠體系；③另取丙烯酸用氫氧化鈉中和，至丙烯酸中和度為70 80％，加入上述谷糠體系，再加入0.01 0.02g/mL的N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺溶液，其加入量按照谷糠質量∶N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺溶液的體積＝(9 11)g∶7ml計算；于35℃下反應時間3 4小時，即得谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂，作為包膜劑；(4)包膜以步驟(3)制得的谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂為包膜劑，對步驟(2)制得的肥料芯在流化床上進行噴涂包膜，肥料芯質量∶包膜劑質量＝(15 50)∶1，即得生物復合肥。
2.根據權利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)的②中，當反應過程中有氣泡產生時，加入乙醇以消除在產生的氣泡。
3.根據權利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中，肥料芯中還添加有微量元素。
全文摘要
本發明公開了一種生物復合肥的制備方法，包括制備有機膠結劑、制備肥料芯、制備包膜劑、包膜等步驟，以蚓糞和腐殖酸為有機組分，配以NPK化肥作無機組分，將蚓糞中富含的微生物和酶，再添加溶磷解鉀作為微生物組分，以改性淀粉作肥料造粒的有機粘結劑，再以谷糠等天然纖維素為改性高分子吸水劑作包膜材料；制得的肥料將無機、有機、生物復合一體化，是具有保水、緩釋、抗逆和促吸收多種功能生物復合肥。
文檔編號C05G5/00GK101891564SQ201010164998
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者嚴小娟, 蘭婷, 夏緒祥, 廖洋, 杜強, 趙仕林, 趙婷 申請人:四川師范大學;遂寧市興宇農業生物科技有限公司