本發(fā)明涉及一種秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥及其制備方法，屬于有機(jī)緩釋肥技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，大部分農(nóng)業(yè)用地都普遍施用化肥，其存在的主要問(wèn)題是化肥的肥效期短、利用率低、功能單一。農(nóng)作物需要肥期一般為90～120天，而氮肥的肥效期僅為28～47天，其利用率只有30～40％，另外的60～70％都損失于大氣和水體中，造成了重大的浪費(fèi)和環(huán)境污染；磷肥的利用率更低，當(dāng)季利用率只有20％左右，這也直接導(dǎo)致了農(nóng)村水體富營(yíng)養(yǎng)化和農(nóng)村環(huán)境惡化。隨著農(nóng)田污染問(wèn)題的惡化，環(huán)保節(jié)約新型肥料越來(lái)越受到重視。

現(xiàn)有的緩釋肥料有三種類型：一是包被、包膜、涂層類；二是脲甲醛、異丁叉二脲、草酰胺類；三是添加各種抑制劑類肥料，因成本、工藝等眾多因素，前兩類緩釋肥料的推廣應(yīng)用較少，80％是屬于添加抑制劑的緩釋肥料。對(duì)于農(nóng)村來(lái)說(shuō)，既要保證作物產(chǎn)量，又要減少環(huán)境污染，因此具有資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、營(yíng)養(yǎng)豐富的肥料成為農(nóng)業(yè)目前發(fā)展方向。有機(jī)緩釋肥可以在農(nóng)作物的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中釋放適量的養(yǎng)分供農(nóng)作物吸收，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，施用有機(jī)緩釋肥不僅可以增加肥料中養(yǎng)分的利用率，還可以減輕農(nóng)村環(huán)境污染。有機(jī)緩釋肥能達(dá)到一次性施肥，免除追肥工序，增產(chǎn)、節(jié)肥、省工，能夠逐漸改善農(nóng)村環(huán)境污染，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)增加農(nóng)作物產(chǎn)量的目標(biāo)。

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)有機(jī)緩釋肥需求量的增多，肥料釋放以后殘留在土壤中的材料不易降解，容易對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，連年施用將對(duì)土壤造成污染。因此，提供一種有機(jī)緩釋肥效果好、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保新型的有機(jī)緩釋肥非常具有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥，解決了現(xiàn)有的有機(jī)緩釋肥存在的破壞土壤結(jié)構(gòu)、污染環(huán)境的問(wèn)題，具有緩釋效果好、改善土壤板結(jié)、富含多種植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)素和微量元素的特點(diǎn)，本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法。

本發(fā)明所述的秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥，由以下重量份數(shù)的原料制成：

優(yōu)選地，由以下重量份數(shù)的原料制成：

其中：

所述的高活性生物質(zhì)木質(zhì)素的制備方法如下：

(1)以秸稈作為原料，先通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行切斷、除塵，再于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分離后向得到的固形物中加堿液，在78～135℃下蒸煮分離0.5～2h，得到木質(zhì)素黑液；

(2)向木質(zhì)素黑液中加入15～90ppm的Ca(OH)₂進(jìn)行絮凝沉淀，經(jīng)過(guò)濾精度為18～23μm的過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，得到木質(zhì)素清液；

(3)將木質(zhì)素清液送入管式超濾膜中，控制超濾膜堆壓力為5.0～8.0MPa、溫度為30～60℃、通量為50～90m³，得到超濾濃液和超濾清液，將超濾濃液送入超濾單效蒸發(fā)分離器中，控制蒸發(fā)負(fù)壓為-0.85～-0.89MPa、溫度為70～90℃、通量為10～20m³，得到超濾濃黑液，將超濾清液通過(guò)卷式納濾膜進(jìn)行過(guò)濾分離，控制納濾膜堆壓力為15.0～20.0MPa、溫度為30～60℃、通量為10～20m³，得到納濾濃液和納濾清液，將納濾濃液送入納濾單效蒸發(fā)分離器，控制蒸發(fā)壓力為-0.85～-0.89MPa、溫度為70～90℃、通量4～10m³，得到納濾濃黑液；

(4)將超濾濃黑液和納濾濃黑液分別通過(guò)輸送裝置送入噴霧干燥器，控制干燥負(fù)壓為-0.21～-0.53MPa、進(jìn)風(fēng)溫度為200～300℃、出風(fēng)溫度90～180℃，最終得到粒度為200～230目的高活性生物質(zhì)木質(zhì)素；

所述的高分子聚合物為聚乳酸。

所述的纖維素泥餅是由造紙廠產(chǎn)生的木質(zhì)素黑液經(jīng)板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾后而制得。

所述的酸性半纖維素液為秸稈經(jīng)粉碎機(jī)切斷后，于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分離后向得到的固形物中加酸液，于78～135℃下蒸煮0.5～2h而產(chǎn)生的發(fā)酵廢液。

所述的堿性半纖維素液為秸稈經(jīng)粉碎機(jī)切斷后，于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分離后向得到的固形物中加堿液，于78～135℃下蒸煮0.5～2h而產(chǎn)生的發(fā)酵廢液。

所述的氮肥為碳酸氫銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨、硝酸銨鈣、尿素中的任意一種。

所述的磷肥為磷酸鈣、重過(guò)磷酸鈣、磷酸銨、鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥、氨化過(guò)磷酸鈣、偏磷酸鈣中的任意一種。

所述的鉀肥為草木灰或碳酸鉀。

所述的植物細(xì)胞分裂素的主要成分是玉米素、玉米素核苷、芐氨基嘌呤、激動(dòng)素，細(xì)胞分裂素原粉是純天然、無(wú)公害、多組份發(fā)酵代謝產(chǎn)物。

本發(fā)明所述的秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥的制備方法，是先將堿性半纖維素液、酸性半纖維素液、纖維素泥餅與高活性生物質(zhì)木質(zhì)素混合均勻，再依次加入植物細(xì)胞分裂素、高分子聚合物、氮肥、磷肥和鉀肥進(jìn)行攪拌，最后加入硝酸調(diào)節(jié)pH值為8.5～10，得到秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥。

本發(fā)明的秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥的顏色為棕褐色或黑色、pH值為8.5～10，理化特性如下：腐殖質(zhì)含量≥0.4wt％、總養(yǎng)分含量≥25g/L、水不溶物含量≤53g/L、有機(jī)質(zhì)含量≥1.4mg/L、糞大腸菌群數(shù)≤98個(gè)/mL、蛔蟲卵死亡率≥96％、總氮≥1050mg/L、總磷≥12mg/L、總鉀≥5500mg/L、總砷(以As計(jì))≤0.9mg/L、總鎘(以Cd計(jì))≤0.95mg/L、總鉛(以Pb計(jì))≤3mg/L、總鉻(以Cr計(jì))≤0.92mg/L、總汞(以Hg計(jì))≤0.4mg/L。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)長(zhǎng)期施用本發(fā)明的秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、克服土壤板結(jié)，達(dá)到激活土壤、培肥地力、保護(hù)水體營(yíng)養(yǎng)不流失，給生物鏈創(chuàng)造生態(tài)循環(huán)的條件，增強(qiáng)了土壤保肥、保水、保溫和防止?fàn)I養(yǎng)流失，改善了土壤質(zhì)量，提高了土壤中有機(jī)物質(zhì)的含量；

(2)能夠滿足有機(jī)種植不施用化學(xué)農(nóng)藥的種植需求，緩釋效果好、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保；

(3)本發(fā)明的秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥使得農(nóng)作物需要營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)素和微量元素延長(zhǎng)期為90～120天，而氮肥的肥效期延長(zhǎng)為85～118天，其利用率只有85％～90％，減少了流失，保護(hù)水體營(yíng)養(yǎng)不流失，給生物鏈創(chuàng)造生態(tài)循環(huán)的條件，提高磷肥利用率為90％左右，磷肥利用率不會(huì)受到季節(jié)影響改變。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥，由以下重量份數(shù)的原料制成：

其中：

高活性生物質(zhì)木質(zhì)素的制備方法如下：

(1)以秸稈作為原料，先通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行切斷、除塵，再于2.0～5.0MPa下汽爆2～6min，固液分離后向得到的固形物中加堿液，在78～135℃下蒸煮分離0.5～2h，得到高活性生物質(zhì)木質(zhì)素黑液；

(2)向高活性生物質(zhì)木質(zhì)素黑液中加入15～90ppm的Ca(OH)₂進(jìn)行絮凝沉淀，經(jīng)過(guò)濾精度為20μm的過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，得到高活性生物質(zhì)木質(zhì)素清液；

(3)將高活性生物質(zhì)木質(zhì)素清液送入管式超濾膜中，控制超濾膜堆壓力為5.0～8.0MPa、溫度為30～60℃、通量為50～90m³，得到超濾濃液和超濾清液，將超濾濃液送入超濾單效蒸發(fā)分離器中，控制蒸發(fā)負(fù)壓為-0.85～-0.89MPa、溫度為70～90℃、通量為10～20m³，得到超濾濃黑液，將超濾清液通過(guò)卷式納濾膜進(jìn)行過(guò)濾分離，控制納濾膜堆壓力為15.0～20.0MPa、溫度為30～60℃、通量為10～20m³，得到納濾濃液和納濾清液，將納濾濃液送入納濾單效蒸發(fā)分離器，控制蒸發(fā)壓力為-0.85～-0.89MPa、溫度為70～90℃、通量4～10m³，得到納濾濃黑液；

(4)將超濾濃黑液和納濾濃黑液分別通過(guò)輸送裝置送入噴霧干燥器，控制干燥負(fù)壓為-0.21～-0.53MPa、進(jìn)風(fēng)溫度為200～300℃、出風(fēng)溫度90～180℃，最終得到高活性生物質(zhì)木質(zhì)素。

秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥的制備方法如下：先將配比量的堿性半纖維素液、酸性半纖維素液、纖維素泥餅與高活性生物質(zhì)木質(zhì)素混合均勻，再依次加入植物細(xì)胞分裂素、聚乳酸、尿素、鈣鎂磷和碳酸鉀進(jìn)行攪拌，最后加入硝酸調(diào)節(jié)pH值為8.5～10，得到秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥。

應(yīng)用例1

試驗(yàn)地點(diǎn)：安徽省淮南市壽縣炎劉鎮(zhèn)新橋國(guó)際產(chǎn)業(yè)園安徽格義循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園有限公司。

種植環(huán)境：智能溫室大棚，總面積5000m²。

西紅柿品種1：小湯山千禧番茄(75-571)HK FB雜交種

采用實(shí)施例1中得到的秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥與普通的肥料做對(duì)比試驗(yàn)，總種植面積1500m²，隨機(jī)均分成3個(gè)番茄種植區(qū)域。種植區(qū)域1作為空白試驗(yàn)區(qū)，種植區(qū)域2施用秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥；種植區(qū)域3施用普通肥料。試驗(yàn)方法如下：

開花前，每周對(duì)種植區(qū)域2內(nèi)的番茄根部土壤施用秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥8mL,葉面噴灑秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥2～6mL；對(duì)種植區(qū)域3內(nèi)的番茄根部土壤施用普通肥料8mL(濃度0.2％～0.4％),葉面噴灑清水2～6mL。

開花后每七日對(duì)種植區(qū)域2內(nèi)的番茄根部土壤施用秸稈生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥15mL，葉面噴灑秸稈有機(jī)液5～15mL；對(duì)種植區(qū)域3內(nèi)的番茄根部土壤施用普通肥料20mL(濃度0.2％～0.4％)，葉面噴灑清水5～15mL。

對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行如下測(cè)定：

(1)用直尺測(cè)量株高(子葉節(jié)至生長(zhǎng)點(diǎn))；

(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量與子葉展開方向平行的子葉節(jié)粗度；

(3)用臺(tái)式掃描儀及圖像分析軟件分析葉面積；

(4)植株用去離子水沖洗干凈，吸干表面水分，在根莖相連處剪斷分為地上部和地下部，用萬(wàn)分之一電子天平(廠家：上海菁海儀器有限公司，型號(hào)：FA2004N)測(cè)定鮮重，在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(廠家：上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司，型號(hào)：DHG-9070)中105℃下殺青20min后降溫到70℃下烘干到恒重，用萬(wàn)分之一電子天平測(cè)定干重。壯苗指數(shù)按以下公式計(jì)算：

壯苗指數(shù)＝(莖粗/株高+地下部干重/地上部干重)×全株干重。

得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1施肥種類對(duì)番茄幼苗數(shù)量性狀的影響

由表1可知：施用生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥的番茄對(duì)比其它施肥類型，通風(fēng)透光好，葉面積大，根系發(fā)達(dá)；果面光澤好，成熟度整齊，口感好；抗臍腐病能力強(qiáng)；施用生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥比施用普通肥料增產(chǎn)28.8％。

在智能溫室大棚以同樣試驗(yàn)方法對(duì)黃瓜(品種：夏之光(22-35)RZ F1雜交種)進(jìn)行對(duì)比施肥，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果同番茄試驗(yàn)。

應(yīng)用例2

試驗(yàn)地點(diǎn)：安徽省淮南市壽縣炎劉鎮(zhèn)新橋國(guó)際產(chǎn)業(yè)園安徽格義循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園有限公司。

小麥品種：揚(yáng)麥13原名為揚(yáng)97-65品種。

采用實(shí)施例1中得到的生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥與普通的肥料做對(duì)比試驗(yàn)，總種植面積14畝，隨機(jī)均勻分成4個(gè)種植區(qū)域。種植區(qū)域1：空白；種植區(qū)域2:30wt％生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥灌溉；種植區(qū)域3:普通肥料；種植區(qū)域4：純生化木質(zhì)素有機(jī)緩釋液肥灌溉。

基肥于播種前整田時(shí)期施入，蘗肥于播種后11天施用，拔節(jié)肥于小麥幼穗分化第一期施用(始穗期)，穗肥于小麥幼穗分化第二期施用(抽穗期)，粒肥于小麥幼穗分化第三期施用(齊穗期)。

試驗(yàn)過(guò)程中觀察記錄禾苗生長(zhǎng)情況，收獲時(shí)按區(qū)域?qū)嵭腥杖Q，并用直尺測(cè)量株高(子葉節(jié)至生長(zhǎng)點(diǎn))。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2各種植區(qū)域小麥不同生長(zhǎng)期株高

由表2可知：

(1)不同施肥處理對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育影響較大，其中施用有機(jī)緩釋液肥配方肥的小麥在分蘗數(shù)、株高、葉綠素含量等指標(biāo)較為突出。

(2)成熟期不同施肥處理對(duì)小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)有影響，施用有機(jī)緩釋液肥的小麥有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重相對(duì)于普通化肥處理較高。