本發(fā)明涉及水溶性有機(jī)肥技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)水溶性碳肥及其制備方法。

背景技術(shù)：

腐殖酸主要是動(dòng)植物的遺骸，經(jīng)過(guò)微生物的分解和轉(zhuǎn)化以及一些列地球化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和積累起來(lái)的一類成分復(fù)雜的天然有機(jī)質(zhì)，它廣泛存在于土壤、泥炭、褐煤、風(fēng)化煤中。腐殖酸含有酚羥基、烯醇基、磺酸基、胺基、醌基、甲氧基和羧基等多種官能團(tuán)，以及少量的氨基酸、維生素、酶類，其主要組成元素時(shí)c、h、o、n和s。由于分子中具有多種活性官能團(tuán)，它具有酸性、親水性、界面活性、陽(yáng)離子交換能力、絡(luò)合（螯合）作用及吸附分散能力等。腐殖酸能夠刺激作物生理代謝、改善作物品質(zhì)、改良土壤結(jié)構(gòu)、增進(jìn)肥效、提高作物抗逆性能等具有顯著的作用，具體表現(xiàn)為，腐殖酸可以提高土壤交換容量，調(diào)節(jié)土壤ph值，使土壤疏松，調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱狀況。另外，腐殖酸含有多種類的活性基團(tuán)，施入土壤中可與水溶態(tài)、吸附態(tài)的生物有效性重金屬離子發(fā)生吸附、離子交換、氧化還原、絡(luò)合螯合等各種化學(xué)反應(yīng)，使重金屬離子被絡(luò)合和螯合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性，減少植物吸附量；腐殖酸可以增強(qiáng)作物對(duì)土壤和肥料中氮、磷、鉀、微量元素等成分的有效吸收利用，可以延長(zhǎng)氮素在土壤中的保留時(shí)間，抑制磷在土壤中的固定，減少黏土壤對(duì)鉀的固定，增加可交換性鉀的數(shù)量。也正因?yàn)楦乘崮軌虼龠M(jìn)作物吸收利用土壤中的鉀、磷等元素，能夠避免鉀和磷等元素在土壤中固結(jié)導(dǎo)致的土壤板結(jié)，提高土壤的疏松度，由于提高了對(duì)土壤自身氮磷鉀等元素的吸收利用，可以減少氮磷鉀肥的施用量。

正是由于腐殖酸的上述作用，目前市面上越來(lái)越多的出現(xiàn)了基于腐殖酸的有機(jī)肥料，但是大多基于腐殖酸的有機(jī)肥的水溶性比較差，此類肥料在施用后不能很好的發(fā)揮出腐殖酸的作用，也因此人們針對(duì)腐殖酸水溶肥進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，例如中國(guó)專利cn102276300a公開(kāi)了一種用于滴灌的全價(jià)有機(jī)肥及制備方法，該方法中是采用將有機(jī)質(zhì)（主要成分為腐殖酸）與鈉鹽和硝酸反應(yīng)提升腐殖酸的水溶性，再加入五氧化二磷進(jìn)一步的改善腐殖酸的水溶性，并接枝磷元素，再加入液氨補(bǔ)充氮素，然而由于五氧化二磷具有強(qiáng)的脫水作用，如果直接將與硝酸反應(yīng)后的腐殖酸直接與五氧化二磷接觸會(huì)導(dǎo)致其分子內(nèi)脫水，導(dǎo)致腐殖酸鹽產(chǎn)生絡(luò)合沉淀等現(xiàn)象，降低腐殖酸的水溶性，并且還會(huì)伴隨大量的放熱，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)存在漿液或顆粒崩解等安全隱患，導(dǎo)致無(wú)法直接將五氧化二磷加入腐殖酸硝化反應(yīng)的漿液中，需要對(duì)硝化反應(yīng)結(jié)束后的物料曬干后，在捏合機(jī)中與五氧化二磷捏合反應(yīng)，工業(yè)過(guò)程繁瑣，并且半固態(tài)的捏合反應(yīng)條件下五氧化二磷的接枝率很低，大部分的五氧化二磷仍然單獨(dú)存在在肥料中，無(wú)法與腐殖酸結(jié)合，使得制備的肥料中的磷元素不能很好的得到利用，并且肥料的水溶性也比較差，在滴灌使用的過(guò)程中存在絮凝結(jié)塊堵塞管道的現(xiàn)象，使用性能差。

因此，如何提高腐殖酸水溶肥的水溶性和抗絮凝性能，簡(jiǎn)化腐殖酸水溶肥的生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，成為了目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的之一是提供一種有機(jī)水溶性碳肥，以腐殖酸為主要原料，具有好的水溶性、抗絮凝性，用于滴灌施肥不堵塞管道。

同時(shí)，本發(fā)明還在于提供一種有機(jī)水溶性碳肥的制備方法，該方法實(shí)現(xiàn)連續(xù)投料純漿液生產(chǎn)，工藝流程簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種有機(jī)水溶性碳肥，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：腐殖酸55~65份、氧化鈉3~5份、氧化鉀8~10份、硝酸5~6份、五氧化二磷5~7份、尿素15~20份、硼酸1.5~2.5份、硫酸鋅1.5~2.5份、降濾失劑5~10份、懸浮劑1~2份。

可選的，所述降濾失劑為磺甲基腐殖酸鹽。

可選的，所述懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤(rùn)土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤(rùn)土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

優(yōu)選的，上述有機(jī)水溶性碳肥，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：腐殖酸60份、氧化鈉4份、氧化鉀9份、硝酸5.5份、五氧化二磷6份、尿素17份、硼酸2份、硫酸鋅2份、降濾失劑8份、懸浮劑1.5份。

上述有機(jī)水溶性碳肥的制備方法，其特征在于，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與水投入反應(yīng)器中，攪拌同時(shí)加入氧化鈉，75~85℃溫度下攪拌反應(yīng)110~130分鐘后，加入硝酸，在75~85℃溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)9~11小時(shí)，得漿料1；其中腐殖酸與水的質(zhì)量比為1：1~1.2；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個(gè)反應(yīng)器中，加入水和降濾失劑，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進(jìn)行接枝反應(yīng)1~2小時(shí)，然后加入尿素進(jìn)行螯合反應(yīng)1~2小時(shí)，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應(yīng)30~35分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應(yīng)30~35分鐘，得漿料2；其中水與腐殖酸的質(zhì)量比為0.5~0.6：1；

方法一：3）在步驟2）制成的漿料2中加入水制成稀漿液，將稀漿液進(jìn)行離心排雜后，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻，即完成；其中水的加入量為120~150份；

方法二：3）在步驟2）制成的漿料2中加入水制成稠漿液，將稠漿液進(jìn)行離心排雜后，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻后泵入噴漿干燥設(shè)備中，在80~100℃溫度下進(jìn)行噴漿干燥，得顆粒狀水溶碳肥，即完成；其中水的加入量為25~35份。

本發(fā)明有機(jī)水溶性碳肥，以腐殖酸、氧化鈉、硝酸、五氧化二磷、尿素、硼酸、硫酸鋅、氧化鉀、降濾失劑和懸浮劑為原料制備而成。本發(fā)明水溶性碳肥在制備過(guò)程中，腐殖酸首先與氧化鈉反應(yīng)后，再與硝酸進(jìn)行硝化反應(yīng)，得到硝基腐殖酸鈉鹽，使得腐殖酸完全溶解在漿料中，為了防止五氧化二磷加入后造成硝基腐殖酸鈉鹽失水絮凝沉淀，或者造成漿液崩解的缺陷，本發(fā)明在硝基腐殖酸鈉鹽的漿液中首先加入降濾失劑后，再加入五氧化二磷，降濾失劑的作用能夠防止硝基腐殖酸鈉鹽失水絮凝沉淀，使得后續(xù)再加入五氧化二磷之后能夠更好的與硝基腐殖酸鈉鹽結(jié)合發(fā)生接枝反應(yīng)，使硝基腐殖酸鈉鹽分子上接枝磷元素，接枝磷元素后的腐殖酸分子能夠更好的與尿素、硼酸、硫酸鋅和氧化鉀進(jìn)行螯合反應(yīng)，將尿素、硼、鋅、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素螯合在腐殖酸分子上，并確保螯合后的物質(zhì)具有很好的水溶性；本發(fā)明通過(guò)在硝基腐殖酸鈉鹽漿液中加入降濾失劑的方式，使得能夠在漿液環(huán)境下加入五氧化二磷進(jìn)行后續(xù)多種營(yíng)養(yǎng)元素的螯合反應(yīng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中采用固態(tài)捏合的方式與五氧化二磷接枝反應(yīng)需要對(duì)中間物料進(jìn)行晾曬的缺陷，同時(shí)漿液環(huán)境下也提升了中間物質(zhì)與五氧化二磷的接枝效率，進(jìn)而后續(xù)加入的硼酸、硫酸鋅、氧化鉀等物質(zhì)與腐殖酸分子的螯合率，避免產(chǎn)品出現(xiàn)含有過(guò)多的未螯合的硼、鋅、鉀等元素，進(jìn)而避免這些元素在后續(xù)滴灌使用過(guò)程中與腐殖酸發(fā)生絡(luò)合現(xiàn)象，產(chǎn)生絮凝沉淀，堵塞管道的缺陷。

本發(fā)明制備方法，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為全漿液反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)投料和全自動(dòng)化生產(chǎn)，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，改善生產(chǎn)環(huán)境，并且將腐殖酸與氧化鈉和硝酸單獨(dú)放在一個(gè)反應(yīng)器中反應(yīng)，得到中間物漿液1，然后將漿液1泵入另外一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行后續(xù)的反應(yīng)，使得在進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)的同時(shí)，可以再進(jìn)行下批的漿液1的制備，使得整個(gè)工藝過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)循環(huán)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明有機(jī)水溶性碳肥，相比傳統(tǒng)的水溶性腐殖酸肥料，水溶性高，可達(dá)到95%以上，可用于滴灌沖施、溝施、種肥同播。并且本發(fā)明有機(jī)水溶性碳肥中還含有磷、鉀、硼、鋅、氮等營(yíng)養(yǎng)元素，滿足作物多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求，為低碳農(nóng)業(yè)減少化肥用量改良土壤，提高農(nóng)業(yè)品質(zhì)，起到重要的示范作用。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種有機(jī)水溶性碳肥，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：腐殖酸60份、氧化鈉4份、氧化鉀9份、硝酸5.5份、五氧化二磷6份、尿素17份、硼酸2份、硫酸鋅2份、磺甲基腐殖酸鈉8份、懸浮劑1.5份；懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤(rùn)土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤(rùn)土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

上述有機(jī)水溶性碳肥的制備方法，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與60份水投入反應(yīng)器中，攪拌同時(shí)加入氧化鈉，80℃溫度下攪拌反應(yīng)120分鐘后，加入硝酸，在80℃溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)10小時(shí)，得漿料1；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個(gè)反應(yīng)器中，加入30份水和磺甲基腐殖酸鈉，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進(jìn)行接枝反應(yīng)1.5小時(shí)，然后加入尿素進(jìn)行螯合反應(yīng)1.5小時(shí)，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應(yīng)32分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應(yīng)32分鐘，得漿料2；

3）在步驟2）制成的漿料2中加入30份水制成稠漿液，將稠漿液進(jìn)行離心排雜后，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻后泵入噴漿干燥設(shè)備中，在80~100℃溫度下進(jìn)行噴漿干燥，得顆粒狀水溶碳肥，即完成。

實(shí)施例2

一種有機(jī)水溶性碳肥，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：腐殖酸55份、氧化鈉3份、氧化鉀8份、硝酸5份、五氧化二磷5份、尿素15份、硼酸1.5份、硫酸鋅1.5份、磺甲基腐殖酸鈉5份、懸浮劑1份；懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤(rùn)土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤(rùn)土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

上述有機(jī)水溶性碳肥的制備方法，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與66份水投入反應(yīng)器中，攪拌同時(shí)加入氧化鈉，75℃溫度下攪拌反應(yīng)130分鐘后，加入硝酸，在75℃溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)11小時(shí)，得漿料1；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個(gè)反應(yīng)器中，加入33份水和磺甲基腐殖酸鈉，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進(jìn)行接枝反應(yīng)1小時(shí)，然后加入尿素進(jìn)行螯合反應(yīng)1小時(shí)，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應(yīng)30分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應(yīng)30分鐘，得漿料2；

3）在步驟2）制成的漿料2中加入120份水制成稠漿液，將稠漿液進(jìn)行離心排雜后，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻，得液體肥料，即完成。

實(shí)施例3

一種有機(jī)水溶性碳肥，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：腐殖酸65份、氧化鈉5份、氧化鉀10份、硝酸6份、五氧化二磷7份、尿素20份、硼酸2.5份、硫酸鋅2.5份、磺甲基腐殖酸鈉10份、懸浮劑2份；懸浮劑由聚谷氨酸、鈉基膨潤(rùn)土和聚丙烯酰胺組成；其中聚谷氨酸：鈉基膨潤(rùn)土：聚丙稀銑胺=1：2：1。

上述有機(jī)水溶性碳肥的制備方法，包括以下操作步驟：

1）取腐殖酸與72份水投入反應(yīng)器中，攪拌同時(shí)加入氧化鈉，85℃溫度下攪拌反應(yīng)110分鐘后，加入硝酸，在85℃溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)9小時(shí)，得漿料1；

2）將步驟1）中的漿料1泵入另外一個(gè)反應(yīng)器中，加入33份水和磺甲基腐殖酸鈉，攪拌均勻后，加入五氧化二磷進(jìn)行接枝反應(yīng)2小時(shí)，然后加入尿素進(jìn)行螯合反應(yīng)2小時(shí)，然后再加硼酸和硫酸鋅螯合反應(yīng)35分鐘，然后再加入氧化鉀螯合反應(yīng)35分鐘，得漿料2；

3）在步驟2）制成的漿料2中加入150份水制成稠漿液，將稠漿液進(jìn)行離心排雜后，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)整ph為6.0~7.5，然后再加入懸浮劑，混合均勻，得液體肥料，即完成。

對(duì)比例

本對(duì)比例有機(jī)水溶性碳肥，與實(shí)施例1不同的是，本對(duì)比例水溶性碳肥的制備方法為，將漿料1出料晾曬干燥后置于捏合機(jī)中加入30份的水，加入五氧化二磷進(jìn)行捏合接枝反應(yīng)后，再依次加入尿素、硼酸、硫酸鋅和氧化鉀進(jìn)行螯合，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為6.0~7.5得膏狀固體，將干燥后粉碎、造粒，即完成；其他同實(shí)施例1。

試驗(yàn)例

選取新疆新和縣的棉花田為試驗(yàn)田，將該試驗(yàn)田分為兩個(gè)區(qū)域，其中一個(gè)區(qū)域采用滴灌的方式施用本發(fā)明實(shí)施例1制備的碳肥，另外一個(gè)區(qū)域采用滴灌的方式施用本發(fā)明對(duì)比例制備的碳肥，觀察滴灌狀況并且統(tǒng)計(jì)棉花產(chǎn)量，結(jié)果顯示，采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的碳肥在滴灌過(guò)程中水溶性達(dá)到95%以上，整個(gè)滴灌過(guò)程沒(méi)有幾乎沒(méi)有出現(xiàn)絮凝沉淀，未造成滴灌管道的堵塞；而對(duì)比例制備的碳肥在滴灌過(guò)程中水溶性僅達(dá)到40%左右，在滴灌過(guò)程中出現(xiàn)絮凝沉淀的現(xiàn)象，并且隨著滴灌時(shí)間的延長(zhǎng)和滴灌次數(shù)的增多，會(huì)造成管道的堵塞。另外，施用本發(fā)明實(shí)施例1制備的碳肥的棉花產(chǎn)量相比對(duì)比例1碳肥的棉花產(chǎn)量增產(chǎn)10%左右。

由上述結(jié)果可知，本發(fā)明通過(guò)加入降濾失劑實(shí)現(xiàn)在全漿液的環(huán)境下完成整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，在提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，使得腐殖酸能夠更好的與磷、硼、鉀、鋅的螯合，尤其是提升腐殖酸與尿素的螯合，使得尿素、磷、硼、鉀、鋅等成分在腐殖酸的作用下能夠更好的被作物吸收利用，提高作物產(chǎn)量。