一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于中微量元素肥料制备技术领域，具体涉及一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料及其制备方法。

背景技术

我国水产养殖业近年来持续高速发展，“跑道式”养殖系统、集装箱养殖模式、池塘圈养系统等高密度集约化的养殖模式和技术不断涌现，将鱼粪等水产养殖固体废弃物从养殖环境移除是新型养殖模式的重要环节。从集约化养鱼系统排放的鱼粪、残耳等固体废弃物不仅含有一定量的有机质及氮、磷等物质，还富含钙、硫、镁、铁、锰、锌、铜等多种中微量元素，若得不到合理的处置与利用，则会对环境造成二次污染。

与此同时，伴随着我国家禽业的快速发展，家禽养殖羽毛废弃物产量巨大。家禽羽毛蛋白质含量高，氨基酸种类齐全，亟需高效技术回收羽毛中的蛋白质资源。

现有技术中公开了多种不同类型的肥料，例如中国专利申请文献CN 112624852A中公开了一种高磷高钾中微量元素液体肥料，以液体肥料的总质量百分比计，该肥料包括50～95％的磷钾钠盐混合物、3～10％中量元素混合料、0.5～3％微量元素混合料、余量水；所述磷钾钠盐混合物包括EDTA二钠以及含磷、钾元素的无机盐。该技术方案中的液体肥料成本低廉，制作方便，施用对环境安全无危害，营养全面、全水溶，易吸收。但还存在有效成分含量低、不能完全被吸收等问题。

鉴于此，有必要提供一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料及其制备方法，本发明中耦合利用鱼粪中的有益重金属和鸡毛中的蛋白质，制备既含有机质、氮磷钾养分又含有氨基酸的中微量元素肥料，实现废弃物的高价值转化，助推绿色、循环、低碳发展。

本发明的第一个目的在于提供一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

所述肥料包括如下组份：鱼粪、鸡毛酸解液、聚合硫酸铁和腐殖酸；所述鸡毛酸解液为鸡毛加入到酸溶液中进行酸解反应后的酸解液。

在一些实施方案中，所述鱼粪与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为300～600g/L；

所述聚合硫酸铁与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为20～40g/L；

所述腐殖酸与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为10～30g/L。

在一些实施方案中，所述鱼粪为集约化养鱼池排放的固形废物，经晾晒干燥且破碎后得到，所述鱼粪的含水率小于10％、颗粒直径小于10目，并且包括如下中微量元素：Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B。

在一些实施方案中，以质量百分比计，所述Ca的含量为2.18％～4.42％、所述Mg的含量为0.35％～0.79％、所述S的含量为2.34％～4.01％、所述Fe的含量为3.53％～6.07％、所述Cu的含量为0.009％～0.012％、所述Zn的含量为0.11％～0.29％、所述Mn的含量为0.07％～0.13％、所述B的含量为0.008％～0.011％。

在一些实施方案中，所述鸡毛酸解液的制备方法为：将鸡毛加入到酸溶液中，使得所述鸡毛的质量浓度为200～240g/L，混合均匀后，进行酸解反应，自然冷却至室温，然后经离心处理后得到，并且所述鸡毛酸解液中的游离氨基酸含量大于100g/L；

其中，所述酸溶液的摩尔浓度为3.0～4.5mol/L的硫酸；和/或，

所述酸解反应包括：反应温度为90～100℃，反应时间为6～8h；和/或，

所述离心处理包括：离心转速为4000～6000rpm。

在一些实施方案中，所述腐殖酸中的黄腐酸含量大于90％；

和/或，所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁溶液，所述聚合硫酸铁溶液是聚合硫酸铁与水以质量体积比为1:5混合得到。

本发明的又一个目的在于提供一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的制备方法。

所述制备方法包括如下步骤：

S1、将鱼粪与鸡毛酸解液混合均匀后，进行反应处理，反应完成后，加入碱性物质调节溶液的pH值为5.0～9.0，自然冷却至室温，得到第一混合物；

S2、以所述鸡毛酸解液为参照称取聚合硫酸铁，配制聚合硫酸铁水溶液，并将其加入到所述第一混合物中，搅拌均匀后，得到第二混合物；

S3、以所述鸡毛酸解液为参照称取腐殖酸，将其加入到所述第二混合物中，搅拌均匀后，得到第三混合物；

S4、将所述第三混合物造粒后，烘干，得到鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

在一些实施方案中，步骤S1中，鱼粪与鸡毛酸解液按照300～600g/L的质量/体积比混合均匀；

步骤S2中，以鸡毛酸解液为参照，按照20～40g/L的质量/体积比称取聚合硫酸铁；

步骤S3中，以所述鸡毛酸解液为参照，按照10～30g/L的质量/体积比称取腐殖酸。

在一些实施方案中，步骤S1中，所述碱性物质选自Ca(OH)

步骤S4中，所述烘干的温度为60～70℃。

在一些实施方案中，制得的鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的中量元素含量大于15％，微量元素含量大于5％，螯合态微量元素含量大于150mg/Kg；和/或，

所述中量元素包括：Ca、Mg、S；所述微量元素包括：Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明中，将鱼粪与鸡毛酸解液充分反应活化鱼粪中的有益重金属，再用聚合硫酸铁和腐殖酸分别作为混凝剂及粘结剂，造粒烘干后制备含氨基酸中微量元素肥料。该肥料中量元素(Ca、Mg、S)含量大于15％，微量元素(Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo)含量大于5％，达到行业标准《粒状中微量元素肥料》(HGT 5171-2017)的要求；螯合态微量元素含量大于150mg/Kg，达到《含螯合微量元素复混肥料》(HGT5331-2018)的要求。盆栽实验表明制备的含氨基酸中微量元素肥料肥效高，能够有效促进小白菜的生长。

附图说明

图1为本发明提供的一种含氨基酸中微量元素肥料制备方法的流程图；

图2为本发明实施例1制备的含氨基酸中微量元素肥料的小白菜盆栽实验效果图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例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。

本发明所使用的常规试剂和设备，如无特殊说明，均可市售获得。

本发明中的术语“鸡毛酸解液”指的是以鸡毛为原料，通过酸溶液(例如硫酸)水解鸡毛制备富含游离氨基酸的水解液。

发明人研究发现，含有中微量元素和氨基酸的肥料能有效改善植物营养供应状况，促进植物新陈代谢，增强植物光合作用，提升植物产量。

基于此，本发明公开一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

所述肥料包括如下组份：鱼粪、鸡毛酸解液、聚合硫酸铁和腐殖酸；所述鸡毛酸解液为鸡毛加入到酸溶液中进行酸解反应后的酸解液。

在一些实施方案中，所述鱼粪与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为300～600g/L；

所述聚合硫酸铁与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为20～40g/L；

所述腐殖酸与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为10～30g/L。

本发明中，利用酸解液对鸡毛进行降解，得到富含多种氨基酸的第一混合物，同时，酸解液也能活化鱼粪中的有益重金属，再用聚合硫酸铁和腐殖酸分别作为混凝剂及粘结剂，造粒烘干后制备含氨基酸中微量元素肥料。上述各元素之间通过协同作用，创制了既含有有机质、氮磷钾养分又含有氨基酸的中微量元素肥料，实现了废弃物的高价值转化。

在一些实施方案中，所述鱼粪为集约化养鱼池排放的固形废物，经晾晒干燥且破碎后得到，所述鱼粪的含水率小于10％、颗粒直径小于10目，并且包括如下中微量元素：Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B。

本发明中，将鱼粪颗粒直径控制在10目以下，能增大颗粒的比表面积，使得鱼粪充分反应。

在一些实施方案中，以质量百分比计，所述Ca的含量为2.18％～4.42％、所述Mg的含量为0.35％～0.79％、所述S的含量为2.34％～4.01％、所述Fe的含量为3.53％～6.07％、所述Cu的含量为0.009％～0.012％、所述Zn的含量为0.11％～0.29％、所述Mn的含量为0.07％～0.13％、所述B的含量为0.008％～0.011％。

本发明中，各微量元素的配比合理，能最大程度地发挥肥料功效。

在一些实施方案中，所述鸡毛酸解液的制备方法为：将鸡毛加入到酸溶液中，使得所述鸡毛的质量浓度为200～240g/L，混合均匀后，进行酸解反应，自然冷却至室温，然后经离心处理后得到，并且所述鸡毛酸解液中的游离氨基酸含量大于100g/L；

其中，所述酸溶液的摩尔浓度为3.0～4.5mol/L的硫酸；和/或，

所述酸解反应包括：反应温度为90～100℃，反应时间为6～8h；和/或，

所述离心处理包括：离心转速为4000～6000rpm。

本发明中，使用酸性溶液对蛋白进行变性降解，能得到多种不同的氨基酸，能进一步增加肥料的功效。并且，本发明中，优选使用硫酸溶液。

在一些实施方案中，所述腐殖酸中的黄腐酸含量大于90％；

和/或，所述聚合硫酸铁为聚合硫酸铁溶液，所述聚合硫酸铁溶液是聚合硫酸铁与水以质量体积比为1:5混合得到。

本发明中，黄腐酸的含量越高，其粘结性能越好。同时，将聚合硫酸铁与水以质量体积比为1:5混合得到聚合硫酸铁溶液能加强其混凝性能。

本发明还提供一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的制备方法。

所述制备方法包括如下步骤：

S1、将鱼粪与鸡毛酸解液混合均匀后，进行反应处理，反应完成后，加入碱性物质调节溶液的pH值为5.0～9.0，自然冷却至室温，得到第一混合物；

S2、以所述鸡毛酸解液为参照称取聚合硫酸铁，配制聚合硫酸铁水溶液，并将其加入到所述第一混合物中，搅拌均匀后，得到第二混合物；

S3、以所述鸡毛酸解液为参照称取腐殖酸，将其加入到所述第二混合物中，搅拌均匀后，得到第三混合物；

S4、将所述第三混合物造粒后，烘干，得到鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

在一些实施方案中，步骤S1中，鱼粪与鸡毛酸解液按照300～600g/L的质量/体积比混合均匀；

步骤S2中，以鸡毛酸解液为参照，按照20～40g/L的质量/体积比称取聚合硫酸铁；

步骤S3中，以所述鸡毛酸解液为参照，按照10～30g/L的质量/体积比称取腐殖酸。

在一些实施方案中，步骤S1中，所述碱性物质选自Ca(OH)

步骤S4中，所述烘干的温度为60～70℃。

在一些实施方案中，制得的鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的中量元素含量大于15％，微量元素含量大于5％，螯合态微量元素含量大于150mg/Kg；和/或，

所述中量元素包括：Ca、Mg、S；所述微量元素包括：Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo。

本发明中，制得的肥料既含有机质、氮磷钾养分又含有氨基酸，营养成分丰富，功效好。

下面再结合具体的实施例与附图对本发明的鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料及其制备方法与应用进行进一步地描述。

下面实施例和对比例中使用的鸡毛酸解液制备方法如下：

将鸡毛加入到酸溶液中，使得所述鸡毛的质量浓度为220g/L，混合均匀后，在反应温度为95℃进行酸解反应7h，自然冷却至室温，然后在转速为5000rpm下离心处理后得到，并且所述鸡毛酸解液中的游离氨基酸含量为113g/L。

下面实施例和对比例中使用的鱼粪参数如下：

含水率6％、颗粒直径<10目，中微量元素Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B的含量分别为2.98％、0.78％、3.37.％、4.73％、0.006％、0.16％、0.10％和0.01％实施例1

一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料，包括如下组份：鱼粪、鸡毛酸解液、聚合硫酸铁和腐殖酸；其中，所述鱼粪与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为300g/L；所述聚合硫酸铁与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为20g/L；所述腐殖酸与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为10g/L。

所述鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将300g鱼粪加入到1L鸡毛酸解液中，混合均匀后，进行反应处理30min，反应完成后，逐步少量加入Ca(OH)

S2、将20g聚合硫酸铁溶解到100mL水中，随后将配制的聚合硫酸铁水溶液加入到所述第一混合物中，搅拌均匀后，得到第二混合物；

S3、向所述第二混合物中加入10g腐殖酸，搅拌均匀后，得到第三混合物；

S4、将所述第三混合物造粒后，在60～70℃下烘干，得到鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

对制得的肥料中的中微量元素进行测试，结果发现，该肥料的中量元素Ca、Mg、S的含量分别为10.01％、0.57％和11.20％，总含量为21.78％；微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、B的含量分别为5.03％、0.004％、0.10％、0.05％和0.005％；总含量为5.19％；螯合态微量元素含量为423mg/Kg。

实施例2

一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料，包括如下组份：鱼粪、鸡毛酸解液、聚合硫酸铁和腐殖酸；其中，所述鱼粪与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为600g/L；所述聚合硫酸铁与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为40g/L；所述腐殖酸与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为30g/L。

所述鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将600g鱼粪加入到1L鸡毛酸解液中，混合均匀后，进行反应处理30min，反应完成后，逐步少量加入Ca(OH)

S2、将40g聚合硫酸铁溶解到200mL水中，随后将配制的聚合硫酸铁水溶液加入到所述第一混合物中，搅拌均匀后，得到第二混合物；

S3、向所述第二混合物中加入30g腐殖酸，搅拌均匀后，得到第三混合物；

S4、将所述第三混合物造粒后，在60～70℃下烘干，得到鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

对制得的肥料中的中微量元素进行测试，结果发现，该肥料的中量元素Ca、Mg、S的含量分别为8.34％、0.67％和8.10％，总含量为17.01％；微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、B的含量分别为5.21％、0.006％、0.14％、0.08％和0.006％；总含量为5.44％；螯合态微量元素含量为216mg/Kg。

实施例3

一种鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料，包括如下组份：鱼粪、鸡毛酸解液、聚合硫酸铁和腐殖酸；其中，所述鱼粪与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为500g/L；所述聚合硫酸铁与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为30g/L；所述腐殖酸与所述鸡毛酸解液的质量/体积比为20g/L。

所述鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将500g鱼粪加入到1L鸡毛酸解液中，混合均匀后，进行反应处理30min，反应完成后，逐步少量加入CaO调节溶液的pH值为7.0，自然冷却至室温，得到第一混合物；

S2、将30g聚合硫酸铁溶解到150mL水中，随后将配制的聚合硫酸铁水溶液加入到所述第一混合物中，搅拌均匀后，得到第二混合物；

S3、向所述第二混合物中加入20g腐殖酸，搅拌均匀后，得到第三混合物；

S4、将所述第三混合物造粒后，在60～70℃下烘干，得到鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料。

对制得的肥料中的中微量元素进行测试，结果发现，该肥料的中量元素Ca、Mg、S的含量分别为9.99％、0.61％和8.50％，总含量为19.10％；微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、B的含量分别为5.42％、0.005％、0.12％、0.07％和0.006％；总含量为5.62％；螯合态微量元素含量为327mg/Kg。

对比例1

鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料的制备方法基本同实施例1一致，不同之处在于，不添加鸡毛酸解液。

对制得的肥料中的中微量元素进行测试，结果发现，该肥料的中量元素Ca、Mg、S的含量分别为5.21％、0.36％和4.26％，总含量为9.83％；微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、B的含量分别为3.95％、0.004％、0.11％、0.07％和0.004％；总含量为4.138％；螯合态微量元素含量为32mg/Kg。

对比例1与实施例1相比，不同之处在于，不添加鸡毛酸解液，结果发现，肥料中的中微量元素、螯合态微量元素含量均出现一定程度的下降；上述对比例1中制得的肥料均不满足《粒状中微量元素肥料》(HGT 5171-2017)和《含螯合微量元素复混肥料》(HGT5331-2018)的要求，结果进一步表明，本发明能耦合利用鱼粪中的有益重金属和鸡毛中的蛋白质，原料之间通过协同作用，制备既含有机质、氮磷钾养分又含有氨基酸的中微量元素肥料，并且，该肥料满足《粒状中微量元素肥料》(HGT 5171-2017)和《含螯合微量元素复混肥料》(HGT5331-2018)的要求。

应用测试实施例

将实施例3制得的鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料进行小白菜盆栽实验；

盆栽条件为：盆体为直径22cm、深度13cm的实验用圆盆；每盆加入取自校园荒地的土壤3Kg；除空白对照外每盆施加尿素、磷酸二氢钾、氯化钾分别为1.2857、1.3171和0.7695g作为底肥，使氮磷钾投加量为0.2、0.1和0.2g/Kg土壤；本发明实施例3制备的肥料添加量为别为5、10和15g/Kg土壤；实验小白菜品种为鼎优速腾9号，播种于育苗盘培育14d后移栽，每盆定苗2株；

盆栽实验分为空白(不施加肥料)、对照(仅施加底肥)、肥料1(施加底肥+实施例3中制得的肥料5g/Kg)、肥料2(施加底肥+实施例1中制得的肥料10g/Kg)和肥料3(施加底肥+实施例3中制得的肥料15g/Kg)共计5组，每个实验做3组平行。本发明制备的含氨基酸中微量元素肥料的小白菜盆栽实验效果如图2所示。

检测结果显示：空白组每株小白菜的平均鲜重、株高、最大叶长和最大叶宽分别为22.6g、13.1cm、11.8cm和7.0cm；仅施加底肥的对照组每株小白菜的平均鲜重、株高、最大叶长和最大叶宽分别为58.7g、17.8cm、16.6cm和10.0cm；施加本发明施例1中制备的肥料后小白菜生长性能显著提升，其中施加本发明施例1中制备的肥料10g/Kg组的效果最佳，每株小白菜的平均鲜重、株高、最大叶长和最大叶宽分别增加到118.3g、23.3cm、22.8cm和12.3cm。

小白菜盆栽实验结果表明本发明制备的鱼粪基含氨基酸中微量元素肥料对小白菜等农作物有良好的促生效果，因此，在农作物生产中具有良好的应用前景。

以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。