一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于化肥技术领域，具体涉及一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料及其制备方法。

背景技术

藜麦(ChenopodiumquinoaWilld.)属双子叶一年生藜科植物，具有耐寒耐旱、耐瘠薄等特性，环境适应性强，种植范围广，由于其营养丰富，食用价值高。植株在自然肥力低的情况下仍能生长良好，藜麦籽实中富含蛋白质和多种氨基酸，钙、镁、磷、钾、铁等矿质营养元素含量高，胆固醇为0，不含麸质，低脂，低热量。因此，被誉为未来最具潜力的农作物之一。藜麦具有耐盐、耐寒、耐旱、耐贫瘠等生物学特性，然而由于种植环境养分状况不佳，藜麦产量普遍较低。

氮素是植物体内蛋白质、核酸、叶绿素和一些激素的重要组成部分，对作物的贡献率达40-50％，被认为是调控植物生长和产量形成的首要因素，因此施加氮肥可以有效提高藜麦产量。然而由于不合理的灌溉和施肥，既对藜麦产量、土壤环境等产生了影响，又造成了资源浪费或不足，导致化肥流失严重的同时藜麦产量也没有得到有效提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料及其制备方法，通过提高氮肥利用率的方式来实现减少氮肥施用量的同时进一步提高藜麦产量。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料，包括以下质量份数的原料：稀土元素0.5-1份，复合菌剂0.1-0.6份，腐殖酸0.3-1.5份，改性沸石2-4份。

进一步地，所述功能性肥料包括以下质量份数的原料：稀土元素0.5-0.8份，复合菌剂0.1-0.4份，腐殖酸0.3-1份，改性沸石2-3份。

进一步地，所述稀土元素包括镧、铈和镨，质量比为2∶1∶3。所述稀土元素具体是指氯化镧、氯化铈、氯化镨。

稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育、增加根系对养分的吸收。而且能够促进种子萌发、增加种子萌发率、促进幼苗生长。施用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。本发明以镧、铈和镨按照适宜的比例混合作为稀土元素掺入到功能性肥料中，可提高藜麦对氮肥的吸收、运转、利用，并减少土壤中氮素的损失。

进一步地，所述复合菌剂为巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌混合而成。

进一步地，所述巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的质量比为(1-3)∶(2-4)∶1∶0.6。

生物菌肥具有固氮作用。本发明以巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌混合物作为复合菌剂，能够将空气中的游离氨固定下来，转化为氨态氮供给作物氮素营养，从而提高土壤肥力。

进一步地，所述改性沸石的制备方法为：将天然沸石在800-850℃煅烧15-25min，然后浸渍在0.5mol/L的稀硫酸溶液中1.5h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，即得到改性沸石。

天然沸石本身具有较大的比表面积和大量的微孔，本发明将其进行改性，通过控制煅烧温度和酸处理的方式使其结构略微被破坏，再将其作为功能性肥料载体时，可提高承载量并降低释放速度，从而延长作用效果。同时，沸石除了作为载体，其本身也能够吸附铵离子而使其免遭过快的硝化作用、淋失和挥发。

进一步地，所述改性沸石的粒径为100-120目。

本发明还提供一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法，包括以下步骤：

在稀土元素和腐殖酸中加水，在70-83℃下反应40-50min，得到腐殖酸螯合稀土；

在改性沸石中依次加入腐殖酸螯合稀土和复合菌剂，搅拌，静置18-24h，即得到提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料。

直接使用稀土元素容易形成不易被植物吸收的沉淀物质，故本发明以腐殖酸作为螯合剂对其进行螯合，使得到的螯合稀土作用效果更显著。

本发明还提供一种所述的提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料在氮肥中的应用。

进一步地，所述提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料施用量为氮肥质量的0.08％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明以沸石作为载体，以稀土元素、复合菌剂和腐殖酸作为增强剂，通过提高沸石的吸附性和缓释性，有效提高增强剂的负载量，通过稀土、微生物菌剂和腐殖酸的协同作用，使其在使用量较少的情况下就可以进一步提高氮肥利用率，减少氮肥的使用量。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。

本发明以下实施例所用原料均为市售购买。稀土元素购自中国北方稀土(集团)高科技股份有限公司，复合菌剂购自鹤壁市万源生物科技有限公司，腐殖酸购自佳木斯市绿奇肥料制造有限公司，天然沸石购自芜湖红花山沸石矿业有限公司。

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料，包括以下质量份数的原料：稀土元素0.5-1份，复合菌剂0.1-0.6份，腐殖酸0.3-1.5份，改性沸石2-4份。

在一些优选实施例中，所述功能性肥料包括以下质量份数的原料：稀土元素0.5-0.8份，复合菌剂0.1-0.4份，腐殖酸0.3-1份，改性沸石2-3份。

更有选的，所述功能性肥料包括以下质量份数的原料：稀土元素0.6份，复合菌剂0.2份，腐殖酸0.6份，改性沸石3份。

在一些优选实施例中，所述稀土元素包括镧、铈和镨，质量比为2∶1∶3。所述稀土元素具体是指氯化镧、氯化铈、氯化镨。稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育、增加根系对养分的吸收。而且能够促进种子萌发、增加种子萌发率、促进幼苗生长。施用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。本发明以镧、铈和镨按照适宜的比例混合作为稀土元素掺入到功能性肥料中，可提高藜麦对氮肥的吸收、运转、利用，并减少土壤中氮素的损失。

在一些优选实施例中，所述复合菌剂为巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌混合而成，其质量比为(1-3)∶(2-4)∶1∶0.6。生物菌肥具有固氮作用。本发明以巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌混合物作为复合菌剂，能够将空气中的游离氨固定下来，转化为氨态氮供给作物氮素营养，从而提高土壤肥力。

在一些优选实施例中，所述改性沸石的制备方法为：将天然沸石在800-850℃煅烧15-25min，然后浸渍在0.5mol/L的稀硫酸溶液中1.5h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，即得到改性沸石。

天然沸石本身具有较大的比表面积和大量的微孔，本发明将其进行改性，通过控制煅烧温度和酸处理的方式使其结构略微被破坏，在将其作为功能性肥料载体时，可提高承载量并降低释放速度，从而延长作用效果。同时，沸石本身除了作为载体，其本身也能够吸附铵离子而使其免遭过快的硝化作用、淋失和挥发。

在一些优选实施例中，所述改性沸石的粒径为100-120目。优选为200目。

腐植酸含有羧基、酚羧基等官能团，有较强的离子交换能力和吸附能力，可以减少铵态氮的损失。在尿素中添加腐植酸，对尿素有明显的增效作用。一方面是通过抑制尿酶的活动，减缓尿素分解，减少挥发；另一方面是腐植酸可与尿素生成络合物，逐渐分解释放氮素，使尿素的肥效延长，同时腐植酸的生物活性可促进植物根系发育和体内氮素代谢，促进氮的吸收。

本发明还提供一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法，包括以下步骤：

在稀土元素和腐殖酸中加水，在70-83℃下反应40-50min，得到腐殖酸螯合稀土；在改性沸石中依次加入腐殖酸螯合稀土和复合菌剂，搅拌，静置18-24h，即得到提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料。

直接使用稀土元素容易形成不易被植物吸收的沉淀物质，故本发明以腐殖酸作为螯合剂对其进行螯合，使得到的螯合稀土作用效果更显著。

本发明还提供一种所述的提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料在氮肥中的应用，该功能性肥料施用量为氮肥质量的0.08％。

以下实施例作为本发明技术方案的进一步说明。

实施例1

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料由以下质量份数的原料组成：稀土元素(氯化镧、氯化铈、氯化镨的质量比为2∶1∶3)0.6份，复合菌剂(巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌质量比为2∶3∶1∶0.6)0.2份，腐殖酸0.6份，改性沸石3份。

提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法：

1)按照上述质量称取原料，将天然沸石在800℃煅烧25min，然后浸渍在0.5mol/L的稀硫酸溶液中1.5h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，研磨筛分，得到粒径为200目的改性沸石；

2)在稀土元素和腐殖酸中加入2mL水，在75℃下反应48min，得到腐殖酸螯合稀土；

3)在改性沸石中依次加入腐殖酸螯合稀土和复合菌剂，搅拌，静置20h，即得到提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料。

实施例2

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料由以下质量份数的原料组成：稀土元素(氯化镧、氯化铈、氯化镨的质量比为2∶1∶3)0.5份，复合菌剂(巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌质量比为2∶3∶1∶0.6)0.1份，腐殖酸0.3份，改性沸石3份。

提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法同实施例1。

实施例3

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料由以下质量份数的原料组成：稀土元素(氯化镧、氯化铈、氯化镨的质量比为2∶1∶3)1份，复合菌剂(巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌质量比为2∶3∶1∶0.6)0.6份，腐殖酸1.5份，改性沸石3份。

提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法同实施例1。

实施例4

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料由以下质量份数的原料组成同实施例1。

提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法：

1)按照上述质量称取原料，将天然沸石在850℃煅烧15min，然后浸渍在0.5mol/L的稀硫酸溶液中1.5h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，研磨筛分，得到粒径为100目的改性沸石；

2)在稀土元素和腐殖酸中加入2mL水，在83℃下反应40min，得到腐殖酸螯合稀土；

3)在改性沸石中加入依次加入腐殖酸螯合稀土和复合菌剂，搅拌，静置24h，即得到提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料。

实施例5

一种提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料由以下质量份数的原料组成：稀土元素(氯化镧、氯化铈、氯化镨的质量比为2∶1∶3)0.8份，复合菌剂(巨大芽孢杆菌、棕色自生氮菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌质量比为1∶4∶1∶0.6)0.4份，腐殖酸1份，改性沸石2.5份。

提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法：

1)按照上述质量称取原料，将天然沸石在820℃煅烧22min，然后浸渍在0.5mol/L的稀硫酸溶液中1.5h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，研磨筛分，得到粒径为200目的改性沸石；

2)在稀土元素和腐殖酸中加入2mL水，在70℃下反应50min，得到腐殖酸螯合稀土；

3)在改性沸石中加入依次加入腐殖酸螯合稀土和复合菌剂，搅拌，静置18h，即得到提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料。

对比例1

同实施例1，区别在于，将复合菌剂替换成枯草芽孢杆菌。

对比例2

同实施例1，区别在于，不添加复合菌剂。

对比例3

同实施例1，区别在于，不添加稀土元素。

对比例4

同实施例1，区别在于，不添加腐殖酸。

对比例5

同实施例1，区别在于，将改性沸石替换成天然沸石原料，即天然沸石不做改性处理。

对比例6

同实施例1，区别在于，将提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料的制备方法改为：

1)按照上述质量称取原料，将天然沸石在800℃煅烧25min，然后浸渍在0.5mol/L的稀硫酸溶液中1.5h，蒸馏水洗涤至中性，烘干，研磨筛分，得到粒径为200目的改性沸石；

2)在改性沸石中加入依次加入腐殖酸、稀土元素和复合菌剂，搅拌，静置20h，即得到提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料。

应用例1

试验设在内蒙古自治区太仆寺旗金亿达种植专业合作社藜麦种植基地，选用的藜麦品种为“陇黎1号”，试验田土壤肥沃，地势平整。每个小区面积90m

表1

从表1中可以看出，施用本发明实施例制备的提高藜麦氮肥利用率的功能性肥料可以有效提高氮肥利用率，进而提高藜麦产量。对比例1仅使用了单种生物菌，增产率较实施例1下降了一半以上；对比例2到对比例4分别减少了一种原料的添加以后，其增产率最高下降了38％以上，由此说明本发明制备的功能性肥料之间存在相辅相成的作用，缺少任何一种原料藜麦产量都会降低；对比例5将载体沸石替换成了普通的天然沸石，由于没有进行改性，导致沸石只能发挥本身的价值，无法进一步提高性能，但较对照组相比仍然有较大进步；对比例6是在实施例1基础上更改了制备方法，将载体改性处理后直接将所有原料进行混合，导致稀土没有被腐殖酸充分螯合，降低了稀土利用率，由此说明本发明提供的配方要结合具体制备方法才能够发挥最大的价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。