本發明涉及水溶性有機肥技術領域，具體涉及一種有機水溶性碳肥及其制備方法。

背景技術：

腐殖酸主要是動植物的遺骸，經過微生物的分解和轉化以及一些列地球化學反應過程和積累起來的一類成分復雜的天然有機質，它廣泛存在于土壤、泥炭、褐煤、風化煤中。腐殖酸含有酚羥基、烯醇基、磺酸基、胺基、醌基、甲氧基和羧基等多種官能團，以及少量的氨基酸、維生素、酶類，其主要組成元素時c、h、o、n和s。由于分子中具有多種活性官能團，它具有酸性、親水性、界面活性、陽離子交換能力、絡合（螯合）作用及吸附分散能力等。腐殖酸能夠刺激作物生理代謝、改善作物品質、改良土壤結構、增進肥效、提高作物抗逆性能等具有顯著的作用，具體表現為，腐殖酸可以提高土壤交換容量，調節土壤ph值，使土壤疏松，調節土壤水、肥、氣、熱狀況。另外，腐殖酸含有多種類的活性基團，施入土壤中可與水溶態、吸附態的生物有效性重金屬離子發生吸附、離子交換、氧化還原、絡合螯合等各種化學反應，使重金屬離子被絡合和螯合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性，減少植物吸附量；腐殖酸可以增強作物對土壤和肥料中氮、磷、鉀、微量元素等成分的有效吸收利用，可以延長氮素在土壤中的保留時間，抑制磷在土壤中的固定，減少黏土壤對鉀的固定，增加可交換性鉀的數量。也正因為腐殖酸能夠促進作物吸收利用土壤中的鉀、磷等元素，能夠避免鉀和磷等元素在土壤中固結導致的土壤板結，提高土壤的疏松度，由于提高了對土壤自身氮磷鉀等元素的吸收利用，可以減少氮磷鉀肥的施用量。

正是由于腐殖酸的上述作用，目前市面上越來越多的出現了基于腐殖酸的有機肥料，但是大多基于腐殖酸的有機肥的水溶性比較差，此類肥料在施用后不能很好的發揮出腐殖酸的作用，也因此人們針對腐殖酸水溶肥進行研究開發，例如中國專利cn102276300a公開了一種用于滴灌的全價有機肥及制備方法，該方法中是采用將有機質（主要成分為腐殖酸）與鈉鹽和硝酸反應提升腐殖酸的水溶性，再加入五氧化二磷進一步的改善腐殖酸的水溶性，并接枝磷元素，再加入液氨補充氮素，然而由于五氧化二磷具有強的脫水作用，如果直接將與硝酸反應后的腐殖酸直接與五氧化二磷接觸會導致其分子內脫水，導致腐殖酸鹽產生絡合沉淀等現象，降低腐殖酸的水溶性，并且還會伴隨大量的放熱，在實際生產過程中會存在漿液或顆粒崩解等安全隱患，導致無法直接將五氧化二磷加入腐殖酸硝化反應的漿液中，需要對硝化反應結束后的物料曬干后，在捏合機中與五氧化二磷捏合反應，工業過程繁瑣，并且半固態的捏合反應條件下五氧化二磷的接枝率很低，大部分的五氧化二磷仍然單獨存在在肥料中，無法與腐殖酸結合，使得制備的肥料中的磷元素不能很好的得到利用，并且肥料的水溶性也比較差，在滴灌使用的過程中存在絮凝結塊堵塞管道的現象，使用性能差。

因此，如何提高腐殖酸水溶肥的水溶性和抗絮凝性能，簡化腐殖酸水溶肥的生產工藝，降低生產成本，提高生產效率，成為了目前亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的之一是提供一種有機水溶性碳肥，以腐殖酸為主要原料，具有好的水溶性、抗絮凝性，用于滴灌施肥不堵塞管道。

同時，本發明還在于提供一種有機水溶性碳肥的制備方法，該方法實現連續投料純漿液生產，工藝流程簡單，實現全自動化生產，提升生產效率，改善生產環境，實現大規模連續生產。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

一種有機水溶性碳肥，由以下重量份數的原料制備而成：腐殖酸55~65份、氧化鈉3~5份、氧化鉀8~10份、硝酸5~6份、五氧化二磷5~7份、尿素15~20份、硼酸1.5~2.5份、硫酸鋅1.5~2.5份、降濾失劑5~10份、懸浮劑1~2份。

可選的，所述降濾失劑為磺甲基腐殖酸鹽。

可選的，所述懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

優選的，上述有機水溶性碳肥，由以下重量份數的原料制備而成：腐殖酸60份、氧化鈉4份、氧化鉀9份、硝酸5.5份、五氧化二磷6份、尿素17份、硼酸2份、硫酸鋅2份、降濾失劑8份、懸浮劑1.5份。

上述有機水溶性碳肥的制備方法，其特征在于，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與水投入反應器中，攪拌同時加入氧化鈉，75~85℃溫度下攪拌反應110~130分鐘后，加入硝酸，在75~85℃溫度下持續攪拌反應9~11小時，得漿料1；其中腐殖酸與水的質量比為1：1~1.2；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個反應器中，加入水和降濾失劑，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進行接枝反應1~2小時，然后加入尿素進行螯合反應1~2小時，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應30~35分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應30~35分鐘，得漿料2；其中水與腐殖酸的質量比為0.5~0.6：1；

方法一：3）在步驟2）制成的漿料2中加入水制成稀漿液，將稀漿液進行離心排雜后，加入ph調節劑調整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻，即完成；其中水的加入量為120~150份；

方法二：3）在步驟2）制成的漿料2中加入水制成稠漿液，將稠漿液進行離心排雜后，加入ph調節劑調整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻后泵入噴漿干燥設備中，在80~100℃溫度下進行噴漿干燥，得顆粒狀水溶碳肥，即完成；其中水的加入量為25~35份。

本發明有機水溶性碳肥，以腐殖酸、氧化鈉、硝酸、五氧化二磷、尿素、硼酸、硫酸鋅、氧化鉀、降濾失劑和懸浮劑為原料制備而成。本發明水溶性碳肥在制備過程中，腐殖酸首先與氧化鈉反應后，再與硝酸進行硝化反應，得到硝基腐殖酸鈉鹽，使得腐殖酸完全溶解在漿料中，為了防止五氧化二磷加入后造成硝基腐殖酸鈉鹽失水絮凝沉淀，或者造成漿液崩解的缺陷，本發明在硝基腐殖酸鈉鹽的漿液中首先加入降濾失劑后，再加入五氧化二磷，降濾失劑的作用能夠防止硝基腐殖酸鈉鹽失水絮凝沉淀，使得后續再加入五氧化二磷之后能夠更好的與硝基腐殖酸鈉鹽結合發生接枝反應，使硝基腐殖酸鈉鹽分子上接枝磷元素，接枝磷元素后的腐殖酸分子能夠更好的與尿素、硼酸、硫酸鋅和氧化鉀進行螯合反應，將尿素、硼、鋅、鉀等營養元素螯合在腐殖酸分子上，并確保螯合后的物質具有很好的水溶性；本發明通過在硝基腐殖酸鈉鹽漿液中加入降濾失劑的方式，使得能夠在漿液環境下加入五氧化二磷進行后續多種營養元素的螯合反應，克服現有技術中采用固態捏合的方式與五氧化二磷接枝反應需要對中間物料進行晾曬的缺陷，同時漿液環境下也提升了中間物質與五氧化二磷的接枝效率，進而后續加入的硼酸、硫酸鋅、氧化鉀等物質與腐殖酸分子的螯合率，避免產品出現含有過多的未螯合的硼、鋅、鉀等元素，進而避免這些元素在后續滴灌使用過程中與腐殖酸發生絡合現象，產生絮凝沉淀，堵塞管道的缺陷。

本發明制備方法，整個反應過程為全漿液反應，實現連續投料和全自動化生產，工藝過程簡單，生產效率高，改善生產環境，并且將腐殖酸與氧化鈉和硝酸單獨放在一個反應器中反應，得到中間物漿液1，然后將漿液1泵入另外一個反應器中進行后續的反應，使得在進行后續反應的同時，可以再進行下批的漿液1的制備，使得整個工藝過程能夠實現連續循環生產，實現大規模生產，降低生產成本，提升經濟效益。

本發明有機水溶性碳肥，相比傳統的水溶性腐殖酸肥料，水溶性高，可達到95%以上，可用于滴灌沖施、溝施、種肥同播。并且本發明有機水溶性碳肥中還含有磷、鉀、硼、鋅、氮等營養元素，滿足作物多種營養物質的需求，為低碳農業減少化肥用量改良土壤，提高農業品質，起到重要的示范作用。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。

實施例1

一種有機水溶性碳肥，由以下重量份數的原料制備而成：腐殖酸60份、氧化鈉4份、氧化鉀9份、硝酸5.5份、五氧化二磷6份、尿素17份、硼酸2份、硫酸鋅2份、磺甲基腐殖酸鈉8份、懸浮劑1.5份；懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

上述有機水溶性碳肥的制備方法，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與60份水投入反應器中，攪拌同時加入氧化鈉，80℃溫度下攪拌反應120分鐘后，加入硝酸，在80℃溫度下持續攪拌反應10小時，得漿料1；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個反應器中，加入30份水和磺甲基腐殖酸鈉，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進行接枝反應1.5小時，然后加入尿素進行螯合反應1.5小時，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應32分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應32分鐘，得漿料2；

3）在步驟2）制成的漿料2中加入30份水制成稠漿液，將稠漿液進行離心排雜后，加入ph調節劑調整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻后泵入噴漿干燥設備中，在80~100℃溫度下進行噴漿干燥，得顆粒狀水溶碳肥，即完成。

實施例2

一種有機水溶性碳肥，由以下重量份數的原料制備而成：腐殖酸55份、氧化鈉3份、氧化鉀8份、硝酸5份、五氧化二磷5份、尿素15份、硼酸1.5份、硫酸鋅1.5份、磺甲基腐殖酸鈉5份、懸浮劑1份；懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

上述有機水溶性碳肥的制備方法，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與66份水投入反應器中，攪拌同時加入氧化鈉，75℃溫度下攪拌反應130分鐘后，加入硝酸，在75℃溫度下持續攪拌反應11小時，得漿料1；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個反應器中，加入33份水和磺甲基腐殖酸鈉，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進行接枝反應1小時，然后加入尿素進行螯合反應1小時，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應30分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應30分鐘，得漿料2；

3）在步驟2）制成的漿料2中加入120份水制成稠漿液，將稠漿液進行離心排雜后，加入ph調節劑調整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻，得液體肥料，即完成。

實施例3

一種有機水溶性碳肥，由以下重量份數的原料制備而成：腐殖酸65份、氧化鈉5份、氧化鉀10份、硝酸6份、五氧化二磷7份、尿素20份、硼酸2.5份、硫酸鋅2.5份、磺甲基腐殖酸鈉10份、懸浮劑2份；懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

上述有機水溶性碳肥的制備方法，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與72份水投入反應器中，攪拌同時加入氧化鈉，85℃溫度下攪拌反應110分鐘后，加入硝酸，在85℃溫度下持續攪拌反應9小時，得漿料1；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個反應器中，加入33份水和磺甲基腐殖酸鈉，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進行接枝反應2小時，然后加入尿素進行螯合反應2小時，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應35分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應35分鐘，得漿料2；

3）在步驟2）制成的漿料2中加入150份水制成稠漿液，將稠漿液進行離心排雜后，加入ph調節劑調整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻，得液體肥料，即完成。

對比例

本對比例有機水溶性碳肥，與實施例1不同的是，本對比例水溶性碳肥的制備方法為，將漿料1出料晾曬干燥后置于捏合機中加入30份的水，加入五氧化二磷進行捏合接枝反應后，再依次加入尿素、硼酸、硫酸鋅和氧化鉀進行螯合，加入ph調節劑調節ph為6.0~7.5得膏狀固體，將干燥后粉碎、造粒，即完成；其他同實施例1。

試驗例

選取新疆新和縣的棉花田為試驗田，將該試驗田分為兩個區域，其中一個區域采用滴灌的方式施用本發明實施例1制備的碳肥，另外一個區域采用滴灌的方式施用本發明對比例制備的碳肥，觀察滴灌狀況并且統計棉花產量，結果顯示，采用本發明實施例1制備的碳肥在滴灌過程中水溶性達到95%以上，整個滴灌過程沒有幾乎沒有出現絮凝沉淀，未造成滴灌管道的堵塞；而對比例制備的碳肥在滴灌過程中水溶性僅達到40%左右，在滴灌過程中出現絮凝沉淀的現象，并且隨著滴灌時間的延長和滴灌次數的增多，會造成管道的堵塞。另外，施用本發明實施例1制備的碳肥的棉花產量相比對比例1碳肥的棉花產量增產10%左右。

由上述結果可知，本發明通過加入降濾失劑實現在全漿液的環境下完成整個反應過程，在提升生產效率，降低生產成本的同時，使得腐殖酸能夠更好的與磷、硼、鉀、鋅的螯合，尤其是提升腐殖酸與尿素的螯合，使得尿素、磷、硼、鉀、鋅等成分在腐殖酸的作用下能夠更好的被作物吸收利用，提高作物產量。