一种盐碱地高产缓释复合肥及其应用

技术领域

本发明涉及改良肥料技术领域，具体涉及一种盐碱地缓释复合肥及其制备方法和应用。

背景技术

盐碱地土壤中的盐分在表层聚集，导致植物根系吸水困难，引起植物“生理干旱”，植物失水严重，发生“反渗透”现象直接导致植物枯萎死亡；土壤中盐分含量增多，某些离子浓度过高，对一般植物易产生毒害作用，直接对植物的嫩芽、幼根和一些纤维组织腐蚀，产生危害。此外，土壤中易溶性盐分过多时，土壤肥力也会下降，盐碱地土壤中的碳酸盐和重碳酸盐含量上升，水解后，土壤酸碱性随着土壤pH值变大而表现出强碱性，土壤中的大量元素和微量元素的溶解度会随碱性加强而大幅下降，从而导致土壤营养元素的有效性下降，抑制植物对土壤养分吸收和利用，产量下降。并且，在土壤营养元素下降的情况下，施加复合肥料，虽然在短时间内可以增加产量，但是长时间也可导致农作物减产。由此可见，盐碱地资源的改良利用对农业发展和保护生态至关重要。

目前，对盐碱地的改良方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。其中物理方法一般采用采用灌溉排水系统，冲洗脱盐、松耕、压沙等方法，达到改良利用的目的，但是因成本过高、产出过低，或因二次污染，或因受资源限制，不能在生产中真正推广；化学方法虽然短时间内可以改善盐碱地农作物产量，但同事也容易造成改良盐碱地其它形式的污染加重，例如，对于苏打盐碱土，SO

复合肥主要有氮、磷、钾三种元素，流失的营养，从而增加农作物的总产量，但盐碱地复合肥的利用率有下降的趋势，农作物的产量大不如前。多项农业研究指出，复合肥虽能为泥土补充足够的养分，但盐碱地营养流失严重，需要多次施用较多的复合肥，才能保证农作物的高产，但复合肥用量的提高，将会给土壤及环境带来不良影响。因此，亟需发明一种能够用于盐碱地的缓释肥料，既能延长肥效，又能改善土壤环境、提高农作物产量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盐碱地高产缓释复合肥及其制备方法和应用，本发明提供的缓释复合肥，不仅能改善盐碱地土壤环境，还能达到缓释长效的作用，达到高产的效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种盐碱地高产缓释复合肥，包括以下重量份的原料：生物碳20-30份、腐殖酸3-8份、尿素25-35份、磷酸脲18-23份、硫酸钾7-13份、复合微生物菌剂0.3-0.9份和包膜材料31.5-46.5份；所述包膜材料包括聚乙烯醇、聚谷氨酸和沸石粉；所述聚乙烯醇、聚谷氨酸和沸石粉的质量比为(0.3-1.5):(1-5):(20-30)。

优选的，所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌ZLS-01菌剂、黑曲霉NJDL-12菌剂和木霉ST02菌剂，所述枯草芽孢杆菌ZLS-01菌剂、黑曲霉NJDL-12菌剂和木霉ST02菌剂的质量比为(1-3):(1-3):(1-3)。

本发明还提供了上述缓释复合肥的制备方法，包括以下步骤：将所述聚乙烯醇与水混合后，得到聚乙烯醇溶液，与聚谷氨酸和亚氨酸酯溶液混合，得到反应体系，进行交联改性，反应结束后，与所述尿素、沸石粉混合，过筛，即得包膜尿素；将所述包膜尿素与所述生物碳、腐殖酸、磷酸脲、硫酸钾和复合微生物菌剂混合，即得缓释复合肥。

优选的，所述聚乙烯醇溶液的质量百分含量为3％-8％。

优选的，所述亚氨酸酯溶液的体积百分含量优选为20％-30％；所述亚氨酸酯溶液的添加量为所述反应体系体积的0.1％-0.5％。

优选的，所述交联改性的温度为55-65℃，时间为1.5-2.5h。

本发明还提供了上述的缓释复合肥在提高农作物产量中的应用。

优选的，所述农作物包括玉米。

优选的，所述缓释复合肥采用基施。

优选的，所述缓释复合肥的施用量为30-40kg/亩。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种盐碱地高产缓释复合肥，包括：生物碳、腐殖酸、尿素、磷酸脲、硫酸钾、复合微生物菌剂和包膜材料；所述包膜材料包括聚乙烯醇、聚谷氨酸和沸石粉。其中，生物炭能够使土壤更加疏松，改善盐碱地的板结状况，同时提高土壤吸附有机物和肥料的能力，能提高土壤的有机物含量、延缓肥料的释放，起到增肥、缓释的作用；所述腐殖酸具有多种活性基团，能提高土壤对碱度变化的缓冲能力；尿素经过包膜后，能减轻农作物种植过程中氮素淋失；所述磷酸脲自身呈酸性，将能够降低盐碱地土壤的pH值，起到改善土壤结构、促进作物生长等作用；复合微生物菌剂增加土壤中微生物多样性，具有增强土壤微生物活动，改善土壤理化性状、提高土壤肥力的效果。本发明缓释复合肥各组分间具有协同作用，有效地降低了盐碱地土壤的pH值，有效防止氮素淋失，延长复合肥肥效，减少肥料施用量，提高农作物产量。

具体实施方式

本发明提供了一种盐碱地高产缓释复合肥，包括以下重量份的原料：生物碳20-30份、腐殖酸3-8份、尿素25-35份、磷酸脲18-23份、硫酸钾7-13份、复合微生物菌剂0.3-0.9份和包膜材料31.5-46.5份；所述包膜材料包括聚乙烯醇、聚谷氨酸和沸石粉；所述聚乙烯醇、聚谷氨酸和沸石粉的质量比为(0.3-1.5):(1-5):(20-30)。

本发明所述生物炭内部分子之间的空隙比较大，具有良好的吸水能力，能够使土壤更加疏松，改善盐碱地的板结状况，同时提高土壤吸附有机物和肥料的能力，所以能够提高土壤的有机物含量、延缓肥料的释放，起到增肥、缓释的作用；所述腐殖酸具有多种活性基团，有很强的亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等，可提高土壤对碱度变化的缓冲能力；所述尿素经过包膜后，能减轻农作物种植过程中氮素淋失；所述磷酸脲自身呈酸性，将能够有限降盐碱地土壤的pH值，从而起到改善土壤理化性质、改良土壤结构、促进作物生长等作用；所述复合微生物菌剂增加土壤中微生物多样性，具有增强土壤微生物活动，改善土壤理化性状、提高土壤肥力的效果。本发明缓释复合肥各组分间具有协同作用，有效地降低了盐碱地土壤的pH值，有效防止氮素淋失，延长复合肥肥效，减少肥料施用量，提高农作物产量。

在本发明中，所述复合微生物菌剂优选包括枯草芽孢杆菌ZLS-01菌剂、黑曲霉NJDL-12菌剂和木霉ST02菌剂；所述复合微生物菌剂中有效活菌菌量≥10

本发明所述复合菌剂的菌株两两之间没有拮抗性，各微生物功能相对稳定，可以在缓释复合肥中发挥不同的作用，增加土壤中微生物多样性，具有增强土壤微生物活动，改善土壤理化性状、提高土壤肥力的效果。

本发明还提供了上述缓释复合肥的制备方法，包括以下步骤：将所述聚乙烯醇与水混合后，得到聚乙烯醇溶液，与聚谷氨酸和亚氨酸酯溶液混合，得到反应体系，进行交联改性，反应结束后，与所述尿素、沸石粉混合，过筛，即得包膜尿素；将所述包膜尿素与所述生物碳、腐殖酸、磷酸脲、硫酸钾和复合微生物菌剂混合，即得缓释复合肥。

本发明所述聚乙烯醇与水混合的温度优选为85-93℃，更优选为90℃，混合时间优选为45-90min，更优选为60min；所述亚氨酸酯溶液的作用为交联剂；所述聚乙烯醇和聚谷氨酸发生交联反应，能够制备成黏附性能强，耐水性能好的包膜材料，与尿素、沸石粉混合后，得到的包膜尿素具有缓慢释放氮素的能力。

在本发明中，所述聚乙烯醇溶液的质量百分含量优选为3％-8％，更优选为5％；所述亚氨酸酯溶液的体积百分含量优选为20％-30％，更优选为25％；所述亚氨酸酯溶液的添加量优选为所述反应体系体积的0.1％-0.5％，更优选为0.3％；所述交联改性的温度优选为55-65℃，更优选为60℃，时间优选为1.5-2.5h，更优选为2h。

本发明还提供了上述的缓释复合肥在提高农作物产量中的应用。

在本发明中，所述农作物优选包括玉米；所述缓释复合肥优选采用基施；所述缓释复合肥的施用量优选为30-40kg/亩，更优选为35kg/亩。

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

复合菌剂的制备

分别将枯草芽孢杆菌ZLS-01菌、黑曲霉NJDL-12菌和木霉ST02菌经种子活化、种子培养、发酵培养、浓缩、干燥后得到相应菌剂，等质量混合后得到所述复合菌剂。得到的复合微生物菌剂中有效活菌菌量≥10

实施例2

盐碱地高产缓释复合肥的制备

(1)将1kg聚乙烯醇与19kg水混合，于90℃条件下混合60min，得到聚乙烯醇溶液，与3kg聚谷氨酸和69g体积百分含量为25％的亚氨酸酯溶液混合，得到反应体系，于60℃条件下进行交联2h，反应结束后，得到包膜溶液；

(2)将包膜溶液喷洒在30kg尿素表面，再用25kg沸石粉进行包裹，烘干后，得到包膜尿素；

(3)将包膜尿素与25kg生物碳、5kg腐殖酸、20kg磷酸脲、10kg硫酸钾、0.5kg实施例1得到复合微生物菌剂混合均匀，得到缓释复合肥。

实施例3

盐碱地高产缓释复合肥的制备

(1)将0.3kg聚乙烯醇与9.7kg水混合，于85℃条件下混合93min，得到聚乙烯醇溶液，与1kg聚谷氨酸和11mL体积百分含量为20％的亚氨酸酯溶液混合，得到反应体系，于55℃条件下进行交联2.5h，反应结束后，得到包膜溶液；

(2)将包膜溶液喷洒在25kg尿素表面，再用20kg沸石粉进行包裹，烘干后，得到包膜尿素；

(3)将包膜尿素与20kg生物碳、3kg腐殖酸、18kg磷酸脲、7kg硫酸钾、0.3kg实施例1得到复合微生物菌剂混合均匀，得到缓释复合肥。

实施例4

盐碱地高产缓释复合肥的制备

(1)将1.5kg聚乙烯醇与18.5kg水混合，于93℃条件下混合45min，得到聚乙烯醇溶液，与5kg聚谷氨酸和125mL体积百分含量为30％的亚氨酸酯溶液混合，得到反应体系，于65℃条件下进行交联1.5h，反应结束后，得到包膜溶液；

(2)将包膜溶液喷洒在35kg尿素表面，再用20kg沸石粉进行包裹，烘干后，得到包膜尿素；

(3)将包膜尿素与30kg生物碳、8kg腐殖酸、23kg磷酸脲、13kg硫酸钾、0.9kg实施例1得到复合微生物菌剂混合均匀，得到缓释复合肥。

对比例1

具体实施方式和实施例2相同，不同的是没有步骤(1)和步骤(2)。

对比例2

具体实施方式和实施例2相同，不同的是未添加生物炭。

对比例3

具体实施方式和实施例2相同，不同的是未添加复合微生物菌剂。

实验例1

缓释复合肥氮素释放试验

田间氮素释放试验

采用套袋法，分别将实施例2-4、对比例1-3制备得到的肥料，于双层尼龙纱网袋中，在玉米种期埋入15cm深土层(内蒙古盐碱地土壤)。分别于播种后7、14、30、60、90、120d采集样品进行测定，每次取样3次重复，每个重复的土壤的情况无显著性差异。氮素的测定采用浓硫酸消煮-凯氏定氮法，并计算氮素释放率氮素释放率(％)＝氮素释放量/肥料称样量×100，具体结果见表1。

表1不同肥料的部分田间氮素释放率(％)

由表1的数据可知，本发明实施例1-3的肥料缓释期(累积释放率达80％的时间)在120d左右，与玉米生长过程中的氮素需求吻合。与对比例1-3的肥料相比，本发明肥料间具有协同效果，能够达到显著的缓释效果。

实验例2

缓释复合肥田间实验

实验地点：内蒙古呼和浩特市托克托县，内蒙古农牧业科学院托克托科研基地内；

玉米品种：京科968；

实验设置：实施例2-4、对比例1-3肥料配施6个处理，每种肥料的施用量均为35kg/亩；以不施肥为对照，共7个处理；每个处理的玉米种植面积为30m

肥料于翻地前做底肥一次性施入，深翻入土，施肥深度为25cm，覆土。

待玉米成熟后，统计产量，具体结果见表2。

表2不同肥料的产量及土壤pH值

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由表2的数据可知，本发明的缓释复合肥相对于对照，不仅能够降低盐碱地土壤的pH值，改善土壤的板结情况，还能显著提高玉米的产量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。