有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料及其制備方法

一、基本信息

1.專利號(hào)：ZL201110171624.6。

2.發(fā)明人：王忠強(qiáng)。

3.專利權(quán)人：東北師范大學(xué)。

4.授權(quán)時(shí)間：2014年1 月29 日。

5.技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料及其制備方法。

二、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料，將有機(jī)物料與化學(xué)肥料合理配比后，加入一定的具有吸附養(yǎng)分作用的粘結(jié)物質(zhì)，提高液壓機(jī)壓力，通過壓縮設(shè)備制備成塊體肥料，結(jié)合硝化抑制劑控制養(yǎng)分釋放，降低肥料養(yǎng)分的釋放速度，提高養(yǎng)分利用率。同時(shí)，使用時(shí)把肥料塊體放在種子或移栽苗下部，隨著作物生長(zhǎng)，塊型肥料可以被根系包裹，使養(yǎng)分從根系內(nèi)部向外部逐步擴(kuò)散，有效提高根部接觸養(yǎng)分空間，形成“根內(nèi)施肥體系”，提高養(yǎng)分利用率，促進(jìn)植物有效生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥料和無機(jī)肥料聯(lián)合施用的目的。

本發(fā)明提供的有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料，包括如下組分，各組分含量按如下重量百分比計(jì)，各組分總含量為100%：腐熟的有機(jī)物料30～40，硝化抑制劑與尿素混合物25～35，磷酸二銨或磷酸一銨10～15，硫酸鉀或氯化鉀19～29，粘結(jié)劑5，微肥與珍珠巖粉混合物1。

其中：

所述有機(jī)物料選自泥炭、沼渣、竹渣、畜禽糞便、秸桿、椰糠、廢棄食用菌栽培基料、酒糟、糠醛渣、茶渣、米糠、木屑的一種或多種。

所述硝化抑制劑選自雙氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸鹽、2-氯-6-三氯甲基吡啶的一種；所述硝化抑制劑與尿素混合物中，硝化抑制劑含量為尿素重量的0.5%～10%。

所述粘結(jié)劑選自硅藻土、膨潤(rùn)土、高嶺土的一種或多種。

所述微肥選自硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硼酸、硼砂、硫酸錳中的一種或多種（粉劑）；其中每一種微肥含量占微肥與珍珠巖粉混合物總重量的1%。

所述的塊型可以是方塊形、圓柱形、球形或圓餅形。方塊形肥料塊徑尺寸長(zhǎng)為2～4 cm，厚度為2～4 cm；圓柱形肥料塊徑尺寸直徑為2～4 cm，厚度為2～4 cm；球形肥料塊徑尺寸為2～4 cm；圓餅形肥料塊徑尺寸直徑為2～4 cm，高為2～4 cm。

上述有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料可根據(jù)作物種植特點(diǎn)，選擇不同塊型的控釋肥料放于種子和種苗根系3～15 cm 深度，覆蓋土壤后移栽種苗或播種。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了上述有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料的制備方法，包括如下步驟：

（1）有機(jī)物料的準(zhǔn)備：將有機(jī)物料砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟；用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

（2）將以下組分按如下重量百分比配比混合，各組分總含量為100%：腐熟的有機(jī)物料30～40、硝化抑制劑與尿素混合物25～35、磷酸二銨或磷酸一銨10～15、硫酸鉀或氯化鉀19～29、粘結(jié)劑5、微肥與珍珠巖粉混合物1。

其中：

所述有機(jī)物料選自泥炭、沼渣、竹渣、畜禽糞便、秸桿、椰糠、廢棄食用菌栽培基料、酒糟、糠醛渣、茶渣、米糠、木屑的一種或多種。

所述硝化抑制劑選自雙氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸鹽、2-氯-6-三氯甲基吡啶的一種；所述硝化抑制劑與尿素混合物中，硝化抑制劑含量為尿素重量的0.5%～10%。

所述粘結(jié)劑選自硅藻土、膨潤(rùn)土、高嶺土的一種或多種。

所述微肥選自硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硼酸、硼砂、硫酸錳中的一種或多種的粉劑；每一種微肥含量占微肥與珍珠巖粉混合物總重量的1%。

除腐熟的有機(jī)物料外，其他組分在與有機(jī)物料混合前均過20 目篩。

（3）將步驟（2）最終制備的混合物，經(jīng)過攪拌機(jī)攪拌均勻后，以每份20～40 g的重量投入到不同形狀的模具中，在液壓機(jī)上以150～300 kg/cm2的壓力壓制物料，制成不同形狀的塊體肥料。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用抑制劑控制釋放，大塊體緩慢釋放和強(qiáng)力壓縮限制釋放等養(yǎng)分釋放方法結(jié)合，提高肥料養(yǎng)分釋放期，滿足作物全生育期生長(zhǎng)，不用追肥，節(jié)省勞動(dòng)成本。

（2）建立“根內(nèi)施肥體系”，使根系內(nèi)部包裹肥料塊體，養(yǎng)分由根系內(nèi)部向外部的釋放途徑，提高根系與養(yǎng)分的基礎(chǔ)面積，減少肥料養(yǎng)分流失，有效提高肥料利用率。

（3）形成有機(jī)物料和無機(jī)養(yǎng)分結(jié)合施肥的新方式和方法。

（4）建立農(nóng)用廢棄物的利用和開發(fā)全新途徑，有效地提高農(nóng)用廢棄物使用量，并通過農(nóng)業(yè)施肥環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)農(nóng)用廢棄物快速回歸土壤，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物質(zhì)的循環(huán)利用，并降低農(nóng)用廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。

實(shí)施方式

實(shí)施例1

將泥炭、沼渣、竹渣、畜禽糞便、秸桿、椰糠、廢棄食用菌栽培基料混合，砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

取腐熟的有機(jī)物料400 kg，雙氰胺與尿素混合物250 kg（雙氰胺的重量含量為尿素重量的10%），磷酸二銨100 kg，硫酸鉀190 kg，硅藻土和膨潤(rùn)土混合物50 kg，微肥與珍珠巖粉混合物10 kg。其中微肥為硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硼酸、硫酸錳，其與珍珠巖重量比例為1∶1∶1∶1∶1∶1∶94。

將各組分均勻混合，按每份20 g 重量，將物料加入液壓機(jī)的方塊形模具中，在150 kg/cm2的壓力下壓制物料，退模得到塊體肥料產(chǎn)品。

方塊形肥料尺寸為長(zhǎng)2～4 cm，厚度2～4 cm。

實(shí)施例2

將秸桿、椰糠、廢棄食用菌栽培基料、酒糟混合，砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

取腐熟的有機(jī)物料350 kg，雙氰胺與尿素混合物250 kg（雙氰胺的重量含量為尿素重量的5%），磷酸一銨150 kg，氯化鉀190 kg，膨潤(rùn)土50 kg，微肥與珍珠巖粉混合物10 kg。其中微肥為硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硼酸，其與珍珠巖重量比例為1∶1∶1∶1∶1∶95。

將各組分均勻混合，按每份30 g 重量，將物料加入液壓機(jī)的圓柱形模具中，在200 kg/cm2的壓力下壓制物料，退模得到塊體肥料產(chǎn)品。

圓柱形肥料塊徑尺寸為直徑2～4 cm，厚度2～4 cm。

實(shí)施例3

將廢棄食用菌栽培基料、酒糟、糠醛渣、茶渣、米糠、木屑混合，砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

取腐熟的有機(jī)物料300 kg，3，4-二甲基吡唑磷酸鹽與尿素混合物250 kg（3，4-二甲基吡唑磷酸鹽的重量含量為尿素重量的0.5%），磷酸一銨100 kg，氯化鉀190 kg，膨潤(rùn)土50 kg，微肥與珍珠巖粉混合物10 kg。其中微肥為硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硼酸，其與珍珠巖重量比例為1∶1∶1∶1∶96。

將各組分均勻混合，按每份40 g 重量，將物料加入液壓機(jī)的圓柱形模具中，在250 kg/cm2的壓力下壓制物料，退模得到塊體肥料產(chǎn)品。

圓柱形肥料塊徑尺寸為直徑2～4 cm，厚度2～4 cm。

實(shí)施例4

將泥炭、沼渣混合，砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

取腐熟的有機(jī)物料300 kg，3，4-二甲基吡唑磷酸鹽與尿素混合物250 kg（3，4-二甲基吡唑磷酸鹽的重量含量為尿素重量的5%），磷酸二銨100 kg，氯化鉀290 kg，高嶺土50 kg，微肥與珍珠巖粉混合物10 kg。其中微肥為硫酸亞鐵、硼酸，其與珍珠巖重量比例為1∶1∶98。

將各組分均勻混合，按每份30 g 重量，將物料加入液壓機(jī)的圓餅形模具中，在250 kg/cm2的壓力下壓制物料，退模得到塊體肥料產(chǎn)品。

圓餅形肥料塊徑尺寸為直徑2～4 cm，高2～4 cm。

實(shí)施例5

將米糠、木屑混合，砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

取腐熟的有機(jī)物料350 kg，2-氯-6-三氯甲基吡啶與尿素混合物250 kg（2-氯-6-三氯甲基吡啶的重量含量為尿素重量的10%），磷酸一銨100 kg，氯化鉀240 kg，膨潤(rùn)土與高嶺土的混合物50 kg，微肥與珍珠巖粉混合物10 kg。其中微肥為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硼酸，其與珍珠巖重量比例為1∶1∶1∶97。

將各組分均勻混合，按每份40 g 重量，將物料加入液壓機(jī)的圓柱形模具中，在250 kg/cm2的壓力下壓制物料，退模得到塊體肥料產(chǎn)品。

圓柱形肥料塊徑尺寸為直徑2～4 cm，厚度2～4 cm。

實(shí)施例6

將秸桿、酒糟混合，砌剁堆高，自然風(fēng)干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎機(jī)將腐熟的有機(jī)物料粉碎，過孔徑5 mm的細(xì)篩，然后烘干或陽光暴曬將含水量降至15%～25%（W/W），備用。

取腐熟的有機(jī)物料300 kg，2-氯-6-三氯甲基吡啶與尿素混合物350 kg（2-氯-6-三氯甲基吡啶的重量含量為尿素重量的0.5%），磷酸一銨100 kg，氯化鉀190 kg，膨潤(rùn)土50 kg，微肥與珍珠巖粉混合物10 kg。其中微肥為硫酸亞鐵，其與珍珠巖重量比例為1∶99。

將各組分均勻混合，按每份30 g 重量，將物料加入液壓機(jī)的圓柱形模具中，在200 kg/cm2的壓力下壓制物料，退模得到塊體肥料產(chǎn)品。

圓柱形肥料塊徑尺寸為直徑2～4 cm，厚度2～4 cm。

實(shí)施例7

將實(shí)施例6 制備的塊型肥料用于黃瓜種植。在農(nóng)戶的塑料大棚中，挖10 cm 深孔穴，放入1 塊塊肥，覆蓋3 cm 厚的土壤，然后移栽黃瓜幼苗。以常規(guī)黃瓜種植方法和施肥方法為對(duì)照，并采用相同的施肥量，常規(guī)對(duì)照的施肥量分3 次施入。每處理設(shè)3 次重復(fù)，每重復(fù)為30 株。株距30 cm，壟間距50 cm，黃瓜品種為“山東密刺”。

試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料在黃瓜種植上的應(yīng)用效果

實(shí)施例8

將實(shí)施例2 制備的塊型肥料用于玉米種植。塊型肥料的使用方法：人工刨坑播種，挖10 cm 深穴，放入1 塊塊肥，覆蓋3 cm 厚的土壤，然后按常規(guī)方式播種、栽培和管理。對(duì)照以常規(guī)方式人工播種和施肥，采用相同的施肥量，施肥量分3 次施入，1 次底肥，1 次追肥。其他按常規(guī)方式栽培和管理。每處理設(shè)3 次重復(fù)，每重復(fù)為300 m2。玉米品種為“沈單10 號(hào)”。

試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 有機(jī)無機(jī)塊型控釋肥料在玉米種植上的應(yīng)用效果

三、背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)發(fā)展是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的保障，肥料施用是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收和持續(xù)發(fā)展的必要途徑。但是常規(guī)的氮肥、磷肥和鉀肥以及復(fù)合肥等化學(xué)肥料利用率很低，氮肥利用率約30%，磷肥當(dāng)季利用率只有16%，鉀肥利用率50%～60%。每年由于養(yǎng)分流失造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元。并且養(yǎng)分流失也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，使湖泊河流等水體富營(yíng)養(yǎng)化，威脅生態(tài)環(huán)境安全和人類健康。同時(shí)，我國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國(guó)家，絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)廢棄物隨意丟棄或者排放到環(huán)境中，使“資源”變?yōu)椤拔廴驹础?，?duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響。根據(jù)作物和養(yǎng)殖規(guī)模估算，我國(guó)每年產(chǎn)生畜禽糞便26.0 億噸，農(nóng)作物秸稈7.0 億噸，蔬菜廢棄物1.0 億噸，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人糞便2.5 億噸，肉類加工廠和農(nóng)作物加工場(chǎng)廢棄物1.5 億噸，林業(yè)廢棄物（不包括薪炭林）0.5 億噸，其他類的有機(jī)廢棄物約有0.5 億噸。這些農(nóng)業(yè)廢棄物蘊(yùn)含氮磷鉀養(yǎng)分達(dá)到7755 萬噸，有機(jī)質(zhì)約為35 億噸。處理相關(guān)廢料已成為亟待解決的重大問題。因此，利用有機(jī)肥料改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機(jī)質(zhì)等作用，將有機(jī)肥料與緩控釋肥料開發(fā)有效結(jié)合，是新型肥料開發(fā)的重要途徑，并將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

目前，世界各國(guó)開發(fā)新型肥料以研制緩控釋肥料為主，主要采用緩慢溶解、抑制劑控制和包膜控制等3 種限制養(yǎng)分釋放的方法，形成了一批具有代表性的肥料產(chǎn)品：脲甲醛、異丁烯叉二脲、草酰胺、硫包膜肥料、高分子材料包膜肥料、雙氰胺硝化抑制劑肥料、氫醌尿酶抑制劑肥料等（解玉洪，李曰鵬.國(guó)外緩控釋肥產(chǎn)業(yè)化研究進(jìn)展與前景，磷肥與復(fù)肥，2009，24（4）：87～89），主要專利包括CN00110121.8、CN02120803.4、CN03140953.9、CN200410082840.3、CN200410024049.7、CN200610010758.9、CN200610106988.5、CN01133415.0 等。這些種類的緩控釋肥料一定程度上提高了肥料利用率，但肥料價(jià)格較高，普通農(nóng)戶很難大規(guī)模應(yīng)用，并且都沒有采用與有機(jī)肥料結(jié)合的方式。中國(guó)專利CN200810012388.1 申請(qǐng)公開的一種根部施用的緩控釋有機(jī)無機(jī)塊肥，采用了有機(jī)物料和無機(jī)肥料結(jié)合的方式，對(duì)提高肥料利用率具有一定的效果，但是采用的脲酶抑制劑為苯基二氫基磷酸鹽，在市場(chǎng)上很難獲得。同時(shí)，使用有機(jī)物料的水分小于10%，在生產(chǎn)中需要長(zhǎng)時(shí)間高溫烘干，增加生產(chǎn)成本，并且容易破壞有機(jī)物料性質(zhì)。在該專利使用的液壓機(jī)壓力150～200 kg/cm2的條件下，有些有機(jī)物料很難壓制成塊，例如椰殼、稻殼、花生殼等顆粒硬度相對(duì)較高，較分散，缺乏纖維連接的物料，難以壓制成塊。

發(fā)明人簡(jiǎn)介：王忠強(qiáng)，男，1973年生，遼寧省桓仁縣人，中共黨員，博士，東北師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院/泥炭沼澤研究所教授/博士生導(dǎo)師。主要研究方向：濕地土壤與環(huán)境、土壤與植物營(yíng)養(yǎng)、泥炭資源管理和利用基礎(chǔ)研究及土壤改良，泥炭替代物及農(nóng)業(yè)廢棄物利用、人工濕地等。電話：13578 626273；郵箱：wangzq027@nenu.edu.cn。