一种生物腐殖酸肥料及其制备方法与流程
本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种生物腐殖酸肥料及其制备方法。
背景技术：
腐植酸是一种天然的有机高分子化合物，是泥炭、风化煤及褐煤等有机物中最有价值的成份，它是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性特性和吸收、络合、交换等功能。同时，它也是绿化环境和生物工程建设的重要组成部分，是实现高产、优质、高效现代化农业的重要举措。
腐植酸的分子量在800～5000间，按其在不同溶剂中的溶解度和颜色，腐植酸分为三个组分。以碱直接抽出的部分称为腐植酸，其中只溶于碱的部分称为黑腐酸；溶于丙酮、乙醇等溶剂的部分称为棕腐酸；溶于水的部分称为黄腐酸。一般腐植酸中以黑腐酸占有较大的比例，它是腐植酸各组分中最主要的组分，可直接做为肥料施用。
常规施肥条件下氮、磷、钾肥的当季利用率均较低，化肥养分的损失不仅导致生产成本剧增，而且也带来了地表和地下水污染、温室气体排放增加和土壤质量下降等生态环境问题。腐植酸复合肥是以腐植酸为载体的肥料，通过将腐植酸添加到复合肥中，可使氮、磷、钾等养分缓慢释放，显著降低氮素的挥发和淋失，提高肥料利用率，是一种高效、无污染的环境友好型肥料。
然而目前腐植酸类肥料存在着肥料利用率不高，肥效稳定性差，用量高，功能单一的问题，在实际作物种植中，其应用受到了一定程度的限制。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型生物腐植酸肥料，其以有机菌渣和腐植酸为原料，以改性天然高分子材料为包膜剂，所制备肥料，具备良好的缓释功效，一方面可为作物持续不断的提供有机无机营养物质，减少普通化肥的使用量；另一方面可以起到改良土壤、保水增效，提升作物产量和品质的功效，具有显著的经济效益和社会效益。
为达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：
一种生物腐殖酸肥料，是由以下重量份的原料制备得到：有机肥料50-80份、腐植酸20-40份、无机肥料5-10份、复合微生物菌剂1-5份、包膜剂3-8份；
所述有机肥料选自苹果渣、糠醛渣、蘑菇渣、豆粕、蚯蚓粪中的一种或几种；所述无机肥料按重量份包括：尿素5-15份，硫酸钾5-10份，磷酸二铵1-3份，过磷酸钙1-5份。
所述包膜剂是由以下步骤制备得到：
1)将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应4-5h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；
2)将环氧树脂加热至80-90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂。
所述固化剂为三乙烯四胺或者二乙烯三胺。
所述复合微生物菌剂为酵母菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等质量混合。
一种生物腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机肥料、腐植酸和复合微生物混合进行腐熟堆放发酵，堆内温度达到50-60℃时第一次翻堆，并每隔20-24小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，发酵结束；
2)将步骤(1)发酵结束的物料中加入无机肥料混合均匀，进行再次发酵，每隔15-20小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，再次发酵结束；所得材料成粒、晾干；
3)配制包膜剂：将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应4-5h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；将环氧树脂加热至80-90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂；
4)将步骤(3)所得颗粒在60℃、40rmp转速的转鼓中预热15分钟，温度提升至70℃-90℃，按照配比反复多次将步骤(3)所得包膜剂颗粒表面，经制得成品肥料，包装入库。
步骤(2)成粒的粒径为2-4mm。
本发明腐植酸可使用市售成熟商品，使用前进行充分研磨，粒径控制在小于等于10μm即可。
有益效果
长期大量使用化肥，导致土壤盐碱化、板结，营养物质流失，作物产量降低，品质下降，最终的结果是对土壤环境的不可逆破坏，是与可持续发展的战略目标背道而驰的。本发明人针对现阶段肥料行业存在的问题，使用富含各类营养物质的腐植酸代替部分纯化学肥料，并添加一定量的有机肥作为辅助，再使用天然可降解高分子材料替代部分有机包膜剂合成新型包膜材料，实现了保水缓释双重功效。一方面可持续为作物提供营养物质，实现与化肥基本等效甚至优于纯化学肥料的技术效果，同时起到保护环境，改良土壤的功效，实现了一举多得的功效，具有显著的社会和经济效益，符合我国农业的总体发展规划和目标。
附图说明
图1为本发明实施例3所得肥料颗粒结构图，(1)为表面结构图，(2)为内部结构图；
图2为本发明土壤缓释效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种生物腐殖酸肥料，是由以下重量份的原料制备得到：有机肥料50份、腐植酸20份、无机肥料5份、复合微生物菌剂1份、包膜剂3份；
所述有机肥料为苹果渣；所述无机肥料按重量份包括：尿素5份，硫酸钾5份，磷酸二铵1份，过磷酸钙1份。
所述包膜剂是由以下步骤制备得到：
1)将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应4h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；
2)将环氧树脂加热至80℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂。
所述固化剂为三乙烯四胺。
所述复合微生物菌剂为酵母菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等质量混合。
一种生物腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机肥料、腐植酸和复合微生物混合进行腐熟堆放发酵，堆内温度达到50-60℃时第一次翻堆，并每隔20小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，发酵结束；
2)将步骤(1)发酵结束的物料中加入无机肥料混合均匀，进行再次发酵，每隔15小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，再次发酵结束；所得材料成粒、晾干；
3)配制包膜剂：将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应4h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；将环氧树脂加热至80-90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂；
4)将步骤(3)所得颗粒在60℃、40rmp转速的转鼓中预热15分钟，温度提升至70℃，按照配比反复多次将步骤(3)所得包膜剂颗粒表面，经制得成品肥料，包装入库。步骤(2)成粒的粒径为2-4mm。
实施例2
一种生物腐殖酸肥料，是由以下重量份的原料制备得到：有机肥料70份、腐植酸30份、无机肥料8份、复合微生物菌剂3份、包膜剂5份；
所述有机肥料苹果渣、糠醛渣、蘑菇渣等质量混合；所述无机肥料按重量份包括：尿素10份，硫酸钾8份，磷酸二铵2份，过磷酸钙3份。
所述包膜剂是由以下步骤制备得到：
1)将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应5h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；
2)将环氧树脂加热至90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂。
所述固化剂为二乙烯三胺。
所述复合微生物菌剂为酵母菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等质量混合。
一种生物腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机肥料、腐植酸和复合微生物混合进行腐熟堆放发酵，堆内温度达到50-60℃时第一次翻堆，并每隔22小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，发酵结束；
2)将步骤(1)发酵结束的物料中加入无机肥料混合均匀，进行再次发酵，每隔18小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，再次发酵结束；所得材料成粒、晾干；
3)配制包膜剂：将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应4.5h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；将环氧树脂加热至80-90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂；
4)将步骤(3)所得颗粒在60℃、40rmp转速的转鼓中预热15分钟，温度提升至80℃，按照配比反复多次将步骤(3)所得包膜剂颗粒表面，经制得成品肥料，包装入库。步骤(2)成粒的粒径为2-4mm。
实施例3
一种生物腐殖酸肥料，是由以下重量份的原料制备得到：有机肥料80份、腐植酸40份、无机肥料10份、复合微生物菌剂5份、包膜剂8份；
所述有机肥料选自苹果渣、糠醛渣、蘑菇渣、豆粕、蚯蚓粪等质量混合；所述无机肥料按重量份包括：尿素15份，硫酸钾10份，磷酸二铵3份，过磷酸钙5份。
所述包膜剂是由以下步骤制备得到：
1)将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应5h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；
2)将环氧树脂加热至90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂。
所述固化剂为三乙烯四胺。
所述复合微生物菌剂为酵母菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等质量混合。
一种生物腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机肥料、腐植酸和复合微生物混合进行腐熟堆放发酵，堆内温度达到50-60℃时第一次翻堆，并每隔24小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，发酵结束；
2)将步骤(1)发酵结束的物料中加入无机肥料混合均匀，进行再次发酵，每隔20小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，再次发酵结束；所得材料成粒、晾干；
3)配制包膜剂：将5g玉米淀粉溶于80℃热水200ml中，搅拌1h后，加入质量分数为2％的醋酸10ml，再加入油酸1g，再加入0.1g浓硫酸催化，保持温度60℃回流反应5h，反应完毕后，置于干燥箱内烘干得到填料；将环氧树脂加热至80-90℃，按环氧树脂、固化剂、填料重量比8:1:3加入固化剂和填料，混合均匀得到包膜剂；
4)将步骤(3)所得颗粒在60℃、40rmp转速的转鼓中预热15分钟，温度提升至90℃，按照配比反复多次将步骤(3)所得包膜剂颗粒表面，经制得成品肥料，包装入库。步骤(2)成粒的粒径为2-4mm。
对比例1
一种生物腐殖酸肥料，是由以下重量份的原料制备得到：有机肥料80份、腐植酸40份、无机肥料10份、复合微生物菌剂5份、包膜剂8份；
所述有机肥料选自苹果渣、糠醛渣、蘑菇渣、豆粕、蚯蚓粪等质量混合；所述无机肥料按重量份包括：尿素15份，硫酸钾10份，磷酸二铵3份，过磷酸钙5份。
所述包膜剂是由以下步骤制备得到：
1)将环氧树脂加热至90℃，按环氧树脂、固化剂、玉米淀粉按重量比8:1:3加入固化剂和玉米淀粉，混合均匀得到包膜剂。
所述固化剂为三乙烯四胺。
所述复合微生物菌剂为酵母菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等质量混合。
一种生物腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机肥料、腐植酸和复合微生物混合进行腐熟堆放发酵，堆内温度达到50-60℃时第一次翻堆，并每隔24小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，发酵结束；
2)将步骤(1)发酵结束的物料中加入无机肥料混合均匀，进行再次发酵，每隔20小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，再次发酵结束；所得材料成粒、晾干；
3)配制包膜剂：将环氧树脂加热至90℃，按环氧树脂、固化剂、玉米淀粉按重量比8:1:3加入固化剂和玉米淀粉，混合均匀得到包膜剂；
4)将步骤(3)所得颗粒在60℃、40rmp转速的转鼓中预热15分钟，温度提升至90℃，按照配比反复多次将步骤(3)所得包膜剂颗粒表面，经制得成品肥料，包装入库。步骤(2)成粒的粒径为2-4mm。
对比例2
一种生物腐殖酸肥料，是由以下重量份的原料制备得到：有机肥料80份、腐植酸40份、无机肥料10份、复合微生物菌剂5份、包膜剂8份；
所述有机肥料选自苹果渣、糠醛渣、蘑菇渣、豆粕、蚯蚓粪等质量混合；所述无机肥料按重量份包括：尿素15份，硫酸钾10份，磷酸二铵3份，过磷酸钙5份。
所述包膜剂是由以下步骤制备得到：
1)将环氧树脂加热至90℃，按环氧树脂、固化剂重量比8:1加入固化剂，混合均匀得到包膜剂。
所述固化剂为三乙烯四胺。
所述复合微生物菌剂为酵母菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等质量混合。
一种生物腐植酸肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机肥料、腐植酸和复合微生物混合进行腐熟堆放发酵，堆内温度达到50-60℃时第一次翻堆，并每隔24小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，发酵结束；
2)将步骤(1)发酵结束的物料中加入无机肥料混合均匀，进行再次发酵，每隔20小时翻堆一次，经过2-3次翻堆后，再次发酵结束；所得材料成粒、晾干；
3)配制包膜剂：将环氧树脂加热至90℃，按环氧树脂、固化剂重量比8:1加入固化剂，混合均匀得到包膜剂
4)将步骤(3)所得颗粒在60℃、40rmp转速的转鼓中预热15分钟，温度提升至90℃，按照配比反复多次将步骤(3)所得包膜剂颗粒表面，经制得成品肥料，包装入库。步骤(2)成粒的粒径为2-4mm。
测试
使用扫描电子显微镜观测肥料微观形貌，将样品粘在导电胶上，喷金处理后观测。图1为本发明实施例3所得肥料颗粒结构图，(1)为表面结构图，(2)为内部结构图。
从图片中我们可以看出，本肥料的表面比较光滑，这能够防止水分快速进入缓释肥料内部，从而延缓肥料的释放。而肥料内部结构疏松多孔，这源于本发明采用改性玉米淀粉+环氧树脂作为包膜剂，其得到外部致密内层多孔的结构。一方面可以起到对有机无机肥料、特别是腐植酸的吸附和缓释，同时可以起到肥效放大的功效。
土壤中缓释测试
使用直径约10cm，高度约30cm的pvc管并用200目尼龙网密封pvc管底部。向pvc管中加入一定质量的缓释肥料和100g干燥沙土的混合物，同时，将不含缓释肥料的100g干燥沙土加入另一个pvc管中进行对照实验。然后，向pvc管中加入70ml去离子水，并在一定时间间隔内收集5ml土壤浸出液。通过紫外可见分光度法测定溶液中的尿素含量，样品在不同时间在土壤中释放尿素含量的计算方法如式所示：
ve和v0分别是样品体积和释放介质的初始体积，ci和cn是尿素浓度，i和n是采样时间，m0是样品中加载的肥料的总质量。结果如图2所示。
种植试验
供试品种：草莓“红颜”
试验地：试验于2019年9月在四川成都某草莓种植地进行
试验方法：试验设7个处理，分别为s1-s7试验组，各处理面积667m2，s1-s3施加本发明实施例1-3所得肥料，施肥量400kg/亩，在草莓种植前，均匀撒施于地表，然后翻耕入土。s4-s5施加对比例1-2所得肥料，s6为农户日常使用肥料，s7为空白对照。
根腐病发病率调查：
在草莓膨果期调查草莓根腐病发病情况，每个处理随机选取6行，每行10m。草莓病害发生率采用田间调查法：
发病率＝死苗棵数/调查区间种植总棵数×100％
草莓盛果期分别调查s1-s7草莓产量并测定草莓品质。
品质测定按照下列方法：选取50个成熟度较为一致的草莓果实，充分研碎后过滤得到滤液，采用苯酚硫酸法测定滤液中的可溶性糖含量；采用酸碱滴定法测定滤液中的可滴定酸含量；蛋白质含量的测定用凯氏定氮仪法；采用2，6－二氯靛酚滴定法测定滤液中的抗坏血酸含量，数据均重复3次，取平均值。
试验结果如表1所示：
表1草莓种植试验结果
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。