專利名稱：一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品及其應(yīng)用，屬于有機合成肥料配制方法及使用方法類。
背景技術(shù)：
在世界農(nóng)業(yè)植物栽培技術(shù)發(fā)展史中，農(nóng)作物的肥料經(jīng)歷了從使用傳統(tǒng)農(nóng)家肥、化肥，直至目前十來年在全球普遍興起的有機肥料這么幾個階段。從使用傳統(tǒng)農(nóng)家肥到使用無機化學(xué)肥料是一場變革，在這變革的數(shù)十年中他給人類帶來了五谷豐登，也帶來了深重的、長遠的負面效應(yīng)土壤板結(jié)、地力下降乃至土壤的最終壞死以及農(nóng)作物品質(zhì)的下降，更為嚴重的是由于土壤和地下水也由此而受到其中的污染，不僅農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境受到極其嚴重的破壞，而且也對全球自然環(huán)境造成破壞性的影響。
近十幾年以來，隨著世界各國正在興起的綠色有機農(nóng)業(yè)、發(fā)展綠色有機食品熱潮的到來，放棄使用化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥，重新回歸使用有機肥料和生物農(nóng)藥已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主流方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提出一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品及其它的使用方法，希望由于這種有機肥料的推廣使用，不僅能為農(nóng)作物提供足夠的生長養(yǎng)分，還能做到用地養(yǎng)地相結(jié)合，通過不斷地為日益貧瘠的、被嚴重污染的土地增補多種有機養(yǎng)分，改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)和理化性狀，提高土壤的自然肥力和保水功能；直至讓其恢復(fù)到原始自然土壤的良好狀態(tài)。
這種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于a、它是由礦物活化黃腐酸、礦物凝集劑氧化鋁、活性礦石粉及長效緩釋的脲甲醛合成的混合料；
b、在上述混合料中，礦物活化黃腐酸占物料總量的25～45％，活性礦石粉料占組成物總量的30～40％，長效緩釋脲甲醛站組成物總量的24～30％，礦物凝集劑粘物料總量的1～5％。
所述礦物活化黃腐酸(MFA)，是將廣泛地存在于大自然中的過渡態(tài)有機廢礦物質(zhì)和尾礦物質(zhì)的煤礦邊緣殘留物，經(jīng)加工后形成的一種黑色粉末狀物體。
所述的活性礦石粉料是由來自于自然界中的蒙皂石、高嶺石類粘土、海泡石粘土、以及沸石、石灰石、白云石、基性或超基性巖石的自然風化成的顆粒料，其粒徑范圍在0.01-0.002mm之間。
所述的脲甲醛是利用化學(xué)合成的原理，將尿素和微量甲醛及其他樹脂合成，經(jīng)過發(fā)泡技術(shù)得到的長效、緩釋的有機肥料。
所述的礦物凝集劑是氧化鈣或氧化鋁。
這種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，在其應(yīng)用時與傳統(tǒng)農(nóng)家肥以1∶3的配比進行混合使用。
在制成多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品后，按照不同土壤自然特性、不同作物對肥力的要求，制成不同配比、大小不同顆?；虿捎冒患夹g(shù)，制成一系列各種緩釋性合成有機肥料產(chǎn)品。
具體實施例方式
以下給出本發(fā)明的實施例，并結(jié)合實施例進一步闡述本發(fā)明。
實施例1(以重量百分比計)礦物活化黃腐酸(MFA) 25％活性礦石粉料(高嶺土類粘土)40％長效緩釋脲甲醛(脲醛泡沫) 30％礦物凝集劑(氧化鋁)5％配方中的活性礦石粉料，也可以采用其粒徑范圍在0.01-0.002mm之間蒙皂石、海泡石粘土、以及沸石、石灰石、白云石、基性或超基性巖石的自然風化成的顆粒料。
實施例2(以重量百分比計)礦物活化黃腐酸(MFA) 35％活性礦石粉料(蒙皂石土) 35％長效緩釋脲甲醛(脲醛泡沫)27％礦物凝集劑(氧化鈣) 3％配方中的活性礦石粉料，也可以采用其粒徑范圍在0.01-0.002mm之間高嶺石類粘土、海泡石粘土、以及沸石、石灰石、白云石、基性或超基性巖石的自然風化成的顆粒料。
實施例3(以重量百分比計)礦物活化黃腐酸(MFA) 45％活性礦石粉料(沸石型土)30％長效緩釋脲甲醛(脲醛泡沫) 24％礦物凝集劑(氧化鋁氧化鈣的混合物) 1％配方中的活性礦石粉料，也可以采用其粒徑范圍在0.01-0.002mm之間的蒙皂石、高嶺石類粘土、海泡石粘土、以及石灰石、白云石、基性或超基性巖石的自然風化成的顆粒料。
關(guān)于上述技術(shù)的機理分析在上述技術(shù)方案中我們采用的有機礦物活化黃腐酸(簡稱MFA)，這種礦物活化黃腐酸(簡稱MFA)，是近些年問世的、取之于煤礦煤層開采中邊緣殘留物，經(jīng)過粉碎后通過氨水或者生物活化處理后，形成富含有機質(zhì)的一種活性添加劑。據(jù)有關(guān)資料的介紹，MFA是具有高度活性的生物大分子(其游離態(tài)分子的含量在40％以上)，并含有較高比例的活性基團(在其所含有的50多個功能基團中，活性基團占三分之一)。因此它與金屬離子相互交換能力比較強。研究表明MFA與金屬離子的相互作用主要通過離子交換、絡(luò)合(或鰲合)和表面吸附作用等，其中尤以離子交換、絡(luò)合(或鰲合)兩種形式為主。
1、關(guān)于它的離子交換作用離子交換從廣義上講，離子交換是指當一種電解質(zhì)溶液與不溶性固體相接觸時，而該固體基質(zhì)上帶有正電荷或負電荷的取代基結(jié)合著可以移動的離子時，離子交換的作用就可以發(fā)生。
對于MFA來說，這種離子交換過程的進行是通過金屬陽離子和MFA所形成的大分子陽離子原子團相互作用而發(fā)生的。
在水溶液中，MFA的離子交換功能團(如-COOH)，可以發(fā)生電離FA-COOH＝＝＝＝＝＝＝＝＝FA-COO-+H+HA-COOH＝＝＝＝＝＝＝＝＝HA-COO-+H+電離出來的氫離子可以與溶液中的金屬陽離子進行離子交換，這一離子交換過程可以簡單地以以下形式表示nFA-COOH+Mn+＝＝＝＝＝＝(FA-COO)nM+nH+nHA-COOH+Mn+＝＝＝＝＝＝(HA-COO)nM+nH+其中Mn+表示n價金屬陽離子。
一般情況下，離子交換后生成的“結(jié)合體”如上式中的(FA-COO)nM或(HA-COO)nM均是可以發(fā)生電離的離子型基團。目前學(xué)術(shù)界認為在酸性和中性環(huán)境中的MFA具有基型離子交換劑樣的行為，在堿性環(huán)境中氫離子和苯酚羥基能夠參加離子交換作用。
2、關(guān)于它的整合(或鰲合絡(luò)合)作用經(jīng)典化學(xué)理論認為絡(luò)合是指由電子供體(配位體，以L表示)的弧電子對，給予電子受體(金屬離子，以M表示)，形成帶有共價鍵性質(zhì)的配位鍵。在金屬絡(luò)合物中，一個金屬原子結(jié)合了比簡單化合價概念所預(yù)料的更多的離子或分子。
由于各種配位體中所含的配位原子數(shù)不同，如果配位體中只含有一個可供電子對的配位原子，如H2O、NH3、2CN-、F-等，稱為單齒配位體；如果配位體中含有兩個以上的配位原子，如二乙胺(H2N-CH2-CH2-NH2)、氨基三乙酸〔N(CH·COOH)3〕等，稱為多齒配位體。單齒配位體以配位鍵與金屬離子結(jié)合時，只有一個結(jié)合點，若金屬離子的配位數(shù)是n，則一個金屬離子可以與n個配位體結(jié)合，形成ML型絡(luò)合物，如Ag(CN)-等。
單齒配位絡(luò)合物ML是逐級形成的，絡(luò)合物多數(shù)不穩(wěn)定，相鄰兩級的穩(wěn)定常數(shù)相差較小。多齒配位體以配位鍵與金屬離子結(jié)合時，每個配位體與金屬離子將有兩個以上的結(jié)合點，這樣就形成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)，配位體好似蟹鉗一樣抓住金屬離子，這類絡(luò)合物稱為鰲合物(五元環(huán)體)。由于形成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)，絡(luò)合物的穩(wěn)定性增高。鰲合物的穩(wěn)定性與成環(huán)數(shù)目相關(guān)，當配位原子相同時，環(huán)越多鰲合物越穩(wěn)定(如MFA和重金屬離子鉛、砷、鎘、汞等的鰲合均為多環(huán)鰲合物)；鰲合物的穩(wěn)定還與大小有關(guān)，一般五元環(huán)或六元環(huán)最為穩(wěn)定(如MFA的鉛鰲合物)。在MFA與金屬離子相互作用時，通常認為對一價金屬離子可能是離子交換，而對于多價金屬離子則可能既有離子交換又有鰲合(或絡(luò)合)作用。同離子交換作用一樣，MFA分子中的羧基和酚羥基也是金屬離子進行鰲合(或絡(luò)合)的主要部位。特別是鄰苯二甲酸型的鄰為羧基和水楊酸型的鄰位羧基與酚羥基是發(fā)生鰲合(或絡(luò)合)的主要部位。
實際上，在分子較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的MFA分子中，不僅會存在一種類型的鰲合(或絡(luò)合)位點，而是幾種類型同時共存，即便是同一類鰲合(或絡(luò)合)位點，由于所處的化學(xué)環(huán)境不同，其絡(luò)合能力也有所不同。因此，MFA對金屬離子的鰲合(或絡(luò)合)，有可能是多個位點同時發(fā)生，而最終得到混合型的金屬鰲合(或絡(luò)合)物。
正是由于MFA的上述化學(xué)特性，表明在MFA的活性基團中有著活動性強大的甲氧基、羥基、羧基、羰基、酚羥基等功能基團，它們對含蟲卵微生物中的蟲卵有破壞細胞壁的作用。因此，對污泥中的有害微生物和有毒有機物有直接的“化合”作用，能迅速使污泥達到無害化。對此，我們作了大量的研究和實踐，并取得了權(quán)威部門的認定(附檢測報告)。在這個生物化學(xué)化合轉(zhuǎn)化作用的過程中，有大量的被土壤固定的微量元素被釋放出來。由于其作用機理十分復(fù)雜，涉及到分子生物學(xué)、分子化學(xué)、有機高分子化學(xué)等諸多領(lǐng)域，不宜在此展開詳細論述。
MFA和污泥反應(yīng)有機肥的技術(shù)優(yōu)勢及機理利用MFA和城市污泥直接反應(yīng)生產(chǎn)“多用途生態(tài)防蟲型長效有機肥”具有眾多無可替代的優(yōu)勢，然而結(jié)合MFA和污泥中的有效成分及兩者相互作用產(chǎn)生新的有效成分(指這種新型有機肥中的活性功能基團和具有特殊功能的游離態(tài)物質(zhì))，除上述已簡略闡述的外，對土壤和植物的積極作用，歸納起來可概括為六個方面
(1)能縮小氣孔的開張度，減少水分蒸騰，使植株和土壤保持較多水分。同時，促進根系發(fā)育，提高根系活力，使作物能吸收到較多的水分和養(yǎng)料。二者相輔相成，開源節(jié)流，達到提高作物抗旱能力的目的，是一種較理想的抗蒸騰劑。
(2)提高植物體的多種酶的活性和葉綠素含量，使新陳代謝旺盛，光合作用加強，糖分和干物質(zhì)積累增多，從而提高植物抗寒、抗病等抗逆能力，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，是一種新型的植物生長刺激素。
(3)絡(luò)合微量元素，能提高植物對微量元素的吸收與運轉(zhuǎn)能力，減少土壤中微量元素的流失，表明MFA是一種優(yōu)良的絡(luò)合劑。
(4)通過物理化學(xué)作用與農(nóng)藥形成農(nóng)藥-MFA復(fù)合體，即可降低土壤農(nóng)藥毒性、減少農(nóng)藥用量、提高農(nóng)藥藥效、提高對人畜的安全性，又可減少環(huán)境污染，表明MFA是一種不可多得的農(nóng)藥稀釋增效劑。
(5)與化肥復(fù)配成有機-無機復(fù)合肥，或和無機肥配合使用，以增加肥效(能使無機肥的利用率提高兩倍左右)、減少化肥被固定和流失，提高化肥的利用率，并有改良土壤的作用。
(6)MFA在與活性礦物粉相結(jié)合后，可以提高植物對微量元素的利用率，達到植物對養(yǎng)分需求的動態(tài)平衡吸收，增強植物的有效養(yǎng)分含量，提高植物對人體起到強身健體抗病的效果。
上述六個方面的作用相輔相成，在實際效果上表現(xiàn)為提高作物的抗旱、抗寒能力，增加作物的抗病能力，刺激作物的生長，從而提高作物的產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)和功效。
另外，在本技術(shù)方案中，由于配置了相當量的活性礦石粉料、礦物凝集劑和長效緩釋脲甲醛，實際上好像是給MFA進行化合作用提供了豐富的物質(zhì)資源。
其中的活性礦石粉料，主要是來自于自然界中的蒙皂石、高嶺石類粘土、海泡石粘土、以及沸石、石灰石、白云石、基性或超基性巖石的自然風化成的顆粒料，其粒徑范圍在0.01-0.002mm之間。摻入量為配料總量的30-40％，其作用的某些方面與目前已公開土壤污染改良劑相似參與土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，當然這是對粘土類土壤的作用更大一些。但是在本發(fā)明人提出的上述技術(shù)方案中，其更重要的作用是參與土壤中的物理、化學(xué)、生化、化合作用，使其在土壤的生態(tài)環(huán)境中、水化學(xué)環(huán)境以及微生物活動環(huán)境中，積極參與土壤良性循環(huán)及生態(tài)恢復(fù)進程中去。因為處于某種畸形、中毒似的生態(tài)環(huán)境中的土壤，除了缺少有機肥力以外，更重要的是缺少各種農(nóng)作物生長必需的微量元素和礦物質(zhì)。這些微量元素和礦物質(zhì)，雖然在施入的有機肥和腐殖酸物料中也含有，但總因數(shù)量少和不會再生而供不應(yīng)求。而在本發(fā)明人提出加入一定數(shù)量的活化礦物顆粒粉料以后，由于土壤環(huán)境具有一定的酸堿度，同時又有微生物的參予，因此原來賦存于各種巖石、礦物中的微量元素和礦物質(zhì)就會源源不斷地析出，即轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥乐械闹匾獱I養(yǎng)組成成分，也成為易被農(nóng)作物根系所吸收的微量元素和礦物質(zhì)；這些微量元素和礦物質(zhì)是土壤給人類提供高質(zhì)量、高品位農(nóng)產(chǎn)品的重要因素。尤其是在本發(fā)明人提出這種技術(shù)方案中，這種微量元素和礦物質(zhì)的提供，在有微生物的參與下是長期的、可再生的(其實際使用效果見附表)。
除此之外，活性礦石粉在MFA生物大分子的化合中，可以借助于配位體進行化合作用，在MFA有空位時，可以將多余的活性礦質(zhì)元素暫時儲存起來，不會被予以流失。在土壤中有高價位有害金屬元素時，可以被作為營養(yǎng)元素替換出來，既消除土壤重金屬的危害，并增加土壤有益營養(yǎng)元素。
長效緩釋脲甲醛或脲醛泡沫是一種緩釋的有機合成肥料。脲甲醛(UF)是一個甲醛和兩個尿素分子反應(yīng)，即可形成次甲基尿素的鏈狀化合物，它是國外應(yīng)用最早、最普通的一種長效緩釋性商品氮肥。脲醛樹脂發(fā)泡是用尿素、甲醛的加成反應(yīng)及部分加成物縮聚而成，最初由尿素與甲醛生成雙羥甲基脲-單羥甲基脲兩種預(yù)聚體，隨著兩種預(yù)聚體生成，反應(yīng)介質(zhì)的pH由堿性逐漸降低，在pH5左右兩種預(yù)聚體縮聚生成親水性樹脂，進一步復(fù)雜化成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使樹脂呈固態(tài)、有彈性，這也是最近開發(fā)成功的商品。日本將晶狀六甲基四胺和十水硼酸鈉加入甲醛和尿素制得羥甲基脲長效肥料。
長效緩釋肥料能改變傳統(tǒng)的施肥方式，在多種作物上可實現(xiàn)一次性施肥，不用追肥，簡化了施肥程序，使播種與施肥同步進行，從而大大降低了農(nóng)業(yè)勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。它與MFA相結(jié)合就具有緩釋長效氮的作用，可大幅度提高肥料利用率，在同種作物同等產(chǎn)量水平上可節(jié)約資源，減少肥料施用量，減少氮的逃逸、固定、流失，延長了土壤中的肥效，并改良土壤，降低生產(chǎn)成本，增加農(nóng)民收益。同時，也提高了土壤中，由MFA替換釋放出來礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的利用率，減少營養(yǎng)元素在土壤中的流失和增加植物直接吸收利用。脲甲醛類緩釋肥完全可以脫離水溶解的限制，以土壤中微生物的活性來促進肥料的分解。植物生長旺盛的時候，土壤中的微生物活性相對也會很高，這樣會促進肥料的分解，滿足植物生長對營養(yǎng)的大量需求。在植物進入休眠期的時候，土壤中微生物的活性相對降低，肥料就可以在土壤中很好的保存下去，不會過多的分解浪費掉了。所以，緩釋肥料與MFA相結(jié)合它具有高利用率、低污染的特點是今后世界有機肥料的發(fā)展方向。腐殖酸是高分子的有機化合物，為黑色或棕色的無定型膠體物質(zhì)，是以芳香核為主體，含有多種官能團結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)的酸性物質(zhì)的聚合體，由碳、氫、氧、氮、硫和少量磷等元素組成，溶解于堿和有機溶劑，難溶于水。
在其應(yīng)用時可與傳統(tǒng)農(nóng)家肥的以1∶3的配比進行混合使用。
在制成多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品后，按照不同土壤自然特性、不同作物對肥力的要求，制成不同配比、大小不同顆粒或采用包被技術(shù)，制成一系列各種緩釋性合成有機肥料產(chǎn)品。
下表給出的是使用本發(fā)明提供的多元素高養(yǎng)分合成有機肥料以后，一種原本已處于品質(zhì)嚴重下降的土壤恢復(fù)活性后，合成肥料中組成物的分析結(jié)果。
分析結(jié)果

從上述分析結(jié)果可以明顯地看出在各元素中，N、P、K三大大量元素已經(jīng)恢復(fù)了正常水平，比單一純有機肥(雞糞)的含量略高一些，達到7.11。而主要微量營養(yǎng)元素，如Cu、zn、Mg、Fe、Ca、Mn等，都有顯著增加。這一結(jié)果可以說明MFA生物大分子的各種基團能夠?qū)⒏鞣N金屬離子絡(luò)合或螯合起來，而將活化礦物粉中低價的營養(yǎng)金屬元素全部釋放出來，從而達到消除重金屬的危害，增加了土壤中各種微量營養(yǎng)元素。尤其是Ca元素達到37401.3、Fe元素達到11342.1水平，這是傳統(tǒng)有機肥料的含量成分鐘是無法達到的。這就是一種完全以自然礦化物質(zhì)合成的多元素高養(yǎng)分的有機肥料制品。
現(xiàn)將發(fā)明人應(yīng)用多元素高養(yǎng)分合成有機肥料種植蔬菜的對比效果列于下表

權(quán)利要求
1.一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于a、它由礦物活化黃腐酸、礦物凝集劑氧化鋁、礦石粉及長效緩釋的脲甲醛合成的混合料；b、在上述混合料中，活性礦石粉料占組成物總量的30～40％，礦物活化黃腐酸占物料總量的25～45％，長效緩釋脲甲醛站組成物總量的24～30％，礦物凝集劑粘物料總量的1～5％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于所述的活性礦石粉料是由來自于自然界中的蒙皂石、高嶺石類粘土、海泡石粘土、以及沸石、石灰石、白云石、基性或超基性巖石的自然風化成的顆粒料，其粒徑范圍在0.01-0.002mm之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于所述的長效緩釋脲甲醛是將尿素和微量甲醛經(jīng)過合成包被備得到的長效、緩釋的合成有機肥料。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于所述的礦物凝集劑是氧化鈣。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于所述的礦物活化黃腐酸MFA是將屬于過渡態(tài)廢礦物質(zhì)和尾礦物質(zhì)的煤礦邊緣殘留物經(jīng)加工活化后做成的一種黑色粉末狀物體。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于所述的活性礦石粉料可以人工粉碎加工制取。
7.如權(quán)利要求1所述的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，其特征在于在其應(yīng)用時可與傳統(tǒng)農(nóng)家肥的以1∶3的配比進行混合使用。
8.如權(quán)利要求1所述的多元素高養(yǎng)分新型合成有機肥料制品，其特征在于在制成多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品后，按照不同土壤自然特性、不同作物對肥力的要求，制成不同配比、大小不同顆粒或采用包被技術(shù)，制成一系列各種緩釋性合成有機肥料產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明介紹的一種多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品，它由礦物活化黃腐酸、礦物凝集劑氧化鋁、礦石粉及長效緩釋的脲甲醛合成的混合料；在上述混合料中，活性礦石粉料占組成物總量的30～40％，礦物活化黃腐酸占物料總量的25～45％，長效緩釋脲甲醛站組成物總量的24～30％，礦物凝集劑粘物料總量的1～5％。在其應(yīng)用時可與傳統(tǒng)農(nóng)家肥的以1∶3的配比進行混合使用。在制成多元素高養(yǎng)分合成有機肥料制品后，按照不同土壤自然特性、不同作物對肥力的要求，制成不同配比、大小不同顆?；虿捎冒患夹g(shù)，制成一系列各種緩釋性合成有機肥料產(chǎn)品。
文檔編號C05F11/00GK101033156SQ20061015199
公開日2007年9月12日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者袁建平 申請人:上海文綠生物技術(shù)有限公司