一种水溶性肥料及其制备方法与流程

1.本发明属于水溶肥技术领域，具体涉及一种水溶性肥料及其制备方法。


背景技术：

2.水溶性肥料，是一种可以完全溶于水的多元复合肥料，由常规的氮磷钾原料与一些中微量元素等原料粉碎混合而成，具有制造工艺简单，养分含量高，施用量小，能溶解于水中等优点，可应用于喷滴灌等设施农业，实现水肥一体化，达到省水省肥省工的效能。随着水肥一体化的发展，新疆经济作物灌水逐渐被滴灌取代，施肥方式也由以前的底肥加冲施追肥的模式逐渐变成了全程滴灌追肥，水溶性肥料成为了新疆农田的主要用肥。这种方式不但节省了灌水量，还提高了肥料的利用率，产量也不断创出新高。
3.水溶性肥料是用各种原料混合而成，由于原料的粒径大小以及比重不同，在混合的过程中容易出现养分无法混均匀的问题；并且由于原料溶解速不同，导致滴灌施肥时养分浓度不均匀，随着滴水时间的延长，易淋溶的养分随水进入土壤深处，而不易淋溶的元素则富集在土壤表层，造成了肥料的浪费。溶解吸热导致水温下降从而影响作物生长。其次，随着化学肥料不断大量施入土壤，加上水量的控制，使得土壤次生盐渍化现象愈加明显，基施有机肥的消失导致土壤有机质缺乏，虽然有秸秆还田作为补充，但是秸秆在微生物缺乏的土壤中腐烂速度非常缓慢，不能有效为土壤提供有机质，土壤保墒提温能力变差，作物出苗后遇到倒春寒后导致作物僵苗，烂根，缓苗时间长严重影响了棉花的生长发育。再加上棉杆的回田加重了病虫害的爆发。虽然这些情况的发生不能直接归结于水溶肥，但是也在一定程度上制约着水溶性肥料的发展。近两年随着原料价格的不断上涨，而水溶肥需要纯度高的原料，其价格也是更高，导致水溶肥的成本也不断增加，这种情况也限制了水溶肥的发展。
4.基于这些情况有很多厂家也推出了一系列的特种水溶肥，即在特定时期或特定环境下具有特殊作用解决特定问题的肥料。市场主流以含腐植酸，黄腐酸、氨基酸、微生物等物质为主的水溶肥。其原料也是纯度高的水溶性原料，成本很高；且这些肥料也只是简单的混合，存在养分含量不匀，滴灌施肥时溶解缓慢造成溶解浓度不均，溶解时吸热导致水温下降影响作物生长等，并且其添加的有原料一般在10-100千克/吨，对补充土壤有机质的量很有限，无法避免秸秆还田带来的影响。
5.有鉴于此，本发明提出一种新型的水溶性肥料及其制备方法，该水溶性肥料中含有酶解棉杆物。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种水溶性肥料的制备方法，制备方法简单，利用棉杆进行酶解后复配植物所需的大中微等元素、微生物，制成悬浮液肥料。
7.为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
8.一种水溶性肥料的制备方法，包括以下步骤：
9.(1)将棉杆放入氢氧化钾溶液中进行浸泡处理后，进行固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆；
10.冲洗所述的浸泡后的棉杆，得秸秆；
11.(2)制备还原糖溶液：向磷酸缓冲液中加入所述的秸秆，剪切后，加入纤维素酶，搅拌12h后，静置，抽取上清液，得还原糖溶液；
12.(3)将所述的木质素钾和还原糖溶液混合均匀后，加入钠质膨润土、黄原胶、聚乙烯比咯烷酮，搅拌均匀，加入55％粉状磷酸一铵、55％氯化钾、氧化锌、氧化铜、硫酸镁和硼酸，搅拌均匀、磨碎后，加入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，得所述的水溶性肥料。
13.进一步的，所述的步骤(1)中，棉杆长度小于2cm；
14.氢氧化钾的质量分数为5％；
15.浸泡处理的温度为110-130℃，时间为40-80min。
16.再进一步的，所述的步骤(1)中，浸泡处理的温度为120℃，时间为1h。
17.进一步的，所述的步骤(2)中，磷酸缓冲液、秸秆和纤维素酶的质量比为70:25：5；
18.剪切转速为4000-4500转/分钟；
19.在45℃下加入纤维素酶并搅拌；
20.磷酸缓冲液的ph值为4.8。
21.进一步的，所述的步骤(2)可连续制备还原糖溶液，步骤为：静置后抽取二分之一的上清液后，加入与之前用量相同的磷酸缓冲液和秸秆，进行剪切、搅拌12h，静置，再抽取二分之一的上清液。
22.再进一步的，所述的步骤(2)连续制备还原糖溶液过程中，可重复该步骤至多7次。
23.进一步的，所述的步骤(3)中，木质素钾、还原糖溶液、钠质膨润土、黄原胶、聚乙烯比咯烷酮、55％粉状磷酸一铵、55％氯化钾、氧化锌、氧化铜、硫酸镁和硼酸的质量比为5-25:5-30:1.8-2.2:0.15-0.25:0.08-0.12：10-50:10.7-53.7:0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2。
24.再进一步的，所述的步骤(3)中，木质素钾、还原糖溶液、钠质膨润土、黄原胶、聚乙烯比咯烷酮、55％粉状磷酸一铵、55％氯化钾、氧化锌、氧化铜、硫酸镁、硼酸、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的质量比为5-25:5-30:1.8-2.2:0.15-0.25:0.08-0.12：12-50:10.7-53.7:0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2：1-4:1-4。
25.进一步的，所述的步骤(3)中，磨碎至颗粒为75μm；
26.枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的细度≥300目。
27.本发明的另一个目的在于提供一种水溶性肥料，采用上述的制备方法制备而成。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
29.1、采用酶解工艺处理棉花秸秆获得还原糖和木质素钾，再制造成肥料施入土壤，减轻了秸秆还田不腐烂利用率低下、造成的病虫害等情况，同时还原糖和木质素钾可为复配的有益微生物提供良好的营养，使其活性更高，从而发挥其改良土壤、抑病、促生等作用。
30.2、还原糖可被植物吸收利用，促进作物的根系发育以及植株的生长，从而提高水肥利用率，提高作物的抗寒、抗旱等能力，而作物有了发达根系和稳健的涨势后，才能更好的发挥出增产效应。
31.3、预处理秸秆时使用氢氧化钾和缓冲液配制中采用磷酸，在后面的肥料制备中二
者混合后，可中和酸碱度，同时钾和磷又可以作为植物所需的养分，从而不造成浪费(也可以用氢氧化钠、硫酸、盐酸等进行相关步骤)。
32.4、加入的黄原胶、钠质膨润土，聚乙烯比咯烷酮可增加肥料的稳定性。
33.5、选用的55％磷酸一铵、55％氯化钾和氧化锌等原料，虽然价格相对便宜，但是因其含有大量不溶物或本身不溶，不能作为普通水溶肥的原料。本发明将其制成悬浮肥料并通过砂磨机将不溶物磨至75μm，使得其在喷灌和滴灌时都可以应用(这些大中微元素原料也可以用常用的原料配制)。
具体实施方式
34.为了进一步阐述本发明一种水溶性肥料及其制备方法，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种水溶性肥料及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
35.下面将结合具体的实施例，对本发明一种水溶性肥料及其制备方法做进一步的详细介绍：
36.本发明利用棉杆进行酶解后，复配植物所需的大中微等元素、以及微生物所制成的悬浮液肥料。由于是悬浮液肥料，因此可选择纯度相对较低的原料，相应成本下降，但含量不降；且不存在养分含量不匀、施用浓度不同、溶解降温等问题；同时可减少棉田秸秆还田带来的危害，为土壤及添加的微生物提供有机质，改善土壤环境，使得施入土壤的微生物更易存活发挥作用。本发明的技术方案为：
37.一种水溶性肥料的制备方法，包括以下步骤：
38.(1)将棉杆放入氢氧化钾溶液中进行浸泡处理后，进行固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆；
39.冲洗所述的浸泡后的棉杆，得秸秆；
40.(2)制备还原糖溶液：向磷酸缓冲液中加入所述的秸秆，剪切后，加入纤维素酶，搅拌12h后，静置，抽取上清液，得还原糖溶液；
41.(3)将所述的木质素钾和还原糖溶液混合均匀后，加入钠质膨润土、黄原胶、聚乙烯比咯烷酮，搅拌均匀，加入55％粉状磷酸一铵、55％氯化钾、氧化锌、氧化铜、硫酸镁和硼酸，搅拌均匀、磨碎后，加入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，得所述的水溶性肥料。
42.优选的，所述的步骤(1)中，棉杆长度小于2cm；
43.氢氧化钾的质量分数为5％；
44.浸泡处理的温度为110-130℃，时间为40-80min。
45.进一步优选的，所述的步骤(1)中，浸泡处理的温度为120℃，时间为1h。
46.优选的，所述的步骤(2)中，磷酸缓冲液、秸秆和纤维素酶的质量比为70:25：5；
47.剪切转速为4000-4500转/分钟；
48.在45℃下加入纤维素酶并搅拌；
49.磷酸缓冲液的ph值为4.8。
50.优选的，所述的步骤(2)可连续制备还原糖溶液，步骤为：静置后抽取二分之一的
上清液后，加入与之前用量相同的磷酸缓冲液和秸秆，进行剪切、搅拌12h，静置，再抽取二分之一的上清液。
51.进一步优选的，所述的步骤(2)连续制备还原糖溶液过程中，可重复该步骤至多7次。连续酶解工艺提高了纤维素酶活性，降低了纤维素酶的使用量。
52.优选的，所述的步骤(3)中，木质素钾、还原糖溶液、钠质膨润土、黄原胶、聚乙烯比咯烷酮、55％粉状磷酸一铵、55％氯化钾、氧化锌、氧化铜、硫酸镁、硼酸、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的质量比为5-25:5-30:1.8-2.2:0.15-0.25:0.08-0.12：12-50:10.7-53.7:0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2：1-4:1-4。
53.进一步优选的，所述的步骤(3)中，木质素钾、还原糖溶液、钠质膨润土、黄原胶、聚乙烯比咯烷酮、55％粉状磷酸一铵、55％氯化钾、氧化锌、氧化铜、硫酸镁和硼酸的质量比为5:25:2:0.2:0.1：30:33.7:1:1:1:1。
54.优选的，所述的步骤(3)中，磨碎至颗粒为75μm；
55.枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的细度≥300目。
56.实施例中的“份”为“重量份”。
57.实施案例1.
58.具体操作步骤如下：
59.(1)秸秆预处理：将晾干的棉杆粉碎至小于2cm的小段，放入质量分数为5％的氢氧化钾溶液中，在120℃下浸泡保持1小时后，固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆。
60.冲洗浸泡后的棉杆，冲洗的水回收可作为预处理碱液，得预处理碱液和秸秆。
61.(2)缓冲液的制备：向反应釜中加入100份水，并加入质量分数为85％的磷酸，调节ph值为4.8，搅拌加热至45℃后，形成缓冲溶液备用。
62.(3)还原糖溶液的连续制备工艺：取70份缓冲液加入带搅拌的剪切釜中，搅拌转速控制在100转/分钟，加入25份冲洗后的秸秆，开启剪切机，转速控制在4000-4500转/分钟，剪切40分钟后关闭剪切机。
63.保持釜内温度维持在45℃后，加入5份纤维素酶，搅拌。每隔12小时停止搅拌，静置沉淀30分钟后，抽取1/2还原糖上清液备用后，同时添加70份缓冲液和25份冲洗后的秸秆，重复此过程7次后可进行新的酶解过程，在重复的过程中不用添加新的纤维素酶。
64.(4)取木质素钾溶液5份、还原糖溶液25份，加入反应釜中搅拌(转速控制在120转/分钟左右)均匀后，加入钠质膨润土2份、黄原胶0.2份、聚乙烯比咯烷酮0.1份，搅拌10分钟后；加入28份55％粉状磷酸一铵，33.7份55％氯化钾、1份氧化锌、1份氧化铜、1硫酸镁、1份硼酸，搅拌10分钟后通过2台串联棒销式砂磨机将肥料中的颗粒磨至75μm左右，然后加入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌(菌粉的细度≥300目)各1份搅拌均匀，即为肥料成品，是悬浮肥料。
65.实施案例2.
66.具体操作步骤如下：
67.(1)秸秆预处理：将晾干的棉杆粉碎至小于2cm的小段，放入质量分数为5％的氢氧化钾溶液中，在110℃下浸泡保持80min后，固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆。
68.冲洗浸泡后的棉杆，冲洗的水回收可作为预处理碱液，得预处理碱液和秸秆。
69.(2)缓冲液的制备：向反应釜中加入100份水，并加入质量分数为85％的磷酸调节
ph值为4.8，搅拌加热至45℃后形成缓冲溶液备用。
70.(3)还原糖溶液的连续制备工艺：取70份缓冲液加入带搅拌的剪切釜中，搅拌转速控制在100转/分钟，加入25份冲洗后的秸秆，开启剪切机，转速控制在4500转/分钟，剪切40分钟后关闭剪切机。
71.保持釜内温度维持在45℃下，加入5份纤维素酶，搅拌每隔12小时停止搅拌，沉淀30分钟后，抽取1/2还原糖上清液备用后，添加70份缓冲液和25份冲洗后的秸秆。重复此过程7次后进行新的酶解过程，在重复的过程中不用添加新的纤维素酶。
72.(4)取木质素钾溶液10份与还原糖溶液20份加入反应釜中搅拌(转速控制在120转/分钟左右)均匀后，加入钠质膨润土2份、黄原胶0.2份、聚乙烯比咯烷酮0.1份，搅拌10分钟；再加入12份55％粉状磷酸一铵、43.7份55％氯化钾、1份氧化锌、1份氧化铜、1硫酸镁、1份硼酸，搅拌10分钟后，通过2台串联棒销式砂磨机，将肥料中的颗粒磨至75μm左右，然后加入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌(菌粉的细度≥300目)各4份搅拌均匀，即为肥料成品，是悬浮肥料。
73.实施案例3.
74.具体操作步骤如下：
75.(1)秸秆预处理：将晾干的棉杆粉碎至小于2cm的小段，放入质量分数为5％的氢氧化钾溶液中，在130℃下浸泡保持40min后，固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆。
76.冲洗浸泡后的棉杆，冲洗的水回收可作为预处理碱液，得预处理碱液和秸秆。
77.(2)缓冲液的制备：向反应釜中加入100份水，并加入质量分数为85％的磷酸调节ph值为4.8，搅拌加热至45℃后形成缓冲溶液备用。
78.(3)还原糖溶液的连续制备工艺：取70份缓冲液加入带搅拌的剪切釜中，搅拌转速控制在100转/分钟，加入25份冲洗后的秸秆，开启剪切机，转速控制在4000转/分钟，剪切40分钟后关闭剪切机。
79.保持釜内温度维持在45℃下，加入5份纤维素酶，搅拌每隔12小时停止搅拌，沉淀30分钟后，再抽取1/2还原糖上清液备用后，添加70份缓冲液和25份冲洗后的秸秆，重复此过程7次后进行新的酶解过程，在重复的过程中不用添加新的纤维素酶。
80.(4)取木质素钾溶液20份与还原糖溶液10份加入反应釜中搅拌(转速控制在120转/分钟左右)均匀后，加入钠质膨润土2份、黄原胶0.2份、聚乙烯比咯烷酮0.1份，搅拌10分钟；加入46份55％粉状磷酸一铵、10.7份55％氯化钾、1份氧化锌、1份氧化铜、1硫酸镁、1份硼酸，搅拌10分钟后，通过2台串联棒销式砂磨机，将肥料中的颗粒磨至75μm左右，然后加入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌(菌粉的细度≥300目)各2份搅拌均匀，即为肥料成品，是悬浮肥料。
81.实施案例4.
82.具体操作步骤如下：
83.(1)秸秆预处理：将晾干的棉杆粉碎至小于2cm的小段，放入质量分数为5％的氢氧化钾溶液中，在120℃下浸泡保持1小时后，固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆。
84.冲洗浸泡后的棉杆，冲洗的水回收可作为预处理碱液，得预处理碱液和秸秆。
85.(2)缓冲液的制备：向反应釜中加入100份水，并加入质量分数为85％的磷酸调节ph值为4.8，搅拌加热至45℃后形成缓冲溶液备用。
86.(3)还原糖溶液的连续制备工艺：取70份缓冲液加入带搅拌的剪切釜中，搅拌转速控制在100转/分钟，加入25份冲洗后的秸秆，开启剪切机，转速控制在4300转/分钟，剪切40分钟后关闭剪切机。
87.保持釜内温度维持在45℃下，加入5份纤维素酶，搅拌每隔12小时停止搅拌，沉淀30分钟后，抽取1/2还原糖上清液备用后，同时添加70份缓冲液和25份冲洗后的秸秆，重复此过程7次后进行新的酶解过程，在重复的过程中不用添加新的纤维素酶。
88.(4)取木质素钾溶液25份与还原糖溶液5份加入反应釜中搅拌(转速控制在120转/分钟左右)均匀后，加入钠质膨润土1.8份、黄原胶0.15份、聚乙烯比咯烷酮0.1份，搅拌10分钟；加入10份55％粉状磷酸一铵、49.7份55％氯化钾、0.8份氧化锌、0.8份氧化铜、0.8硫酸镁、0.8份硼酸。搅拌10分钟后。通过2台串联棒销式砂磨机。将肥料中的颗粒磨至75μm左右，然后泵入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌(菌粉的细度≥300目)各2份搅拌均匀，即为肥料成品，是悬浮肥料。
89.实施案例5：
90.(1)秸秆预处理：将晾干的棉杆粉碎至小于2cm的小段，放入质量分数为5％的氢氧化钾溶液中，在120℃下浸泡保持1小时后，固液分离，得到木质素钾溶液和浸泡后的棉杆。
91.冲洗浸泡后的棉杆，冲洗的水回收可作为预处理碱液，得预处理碱液和秸秆。
92.(2)缓冲液的制备：向反应釜中加入100份水，并加入质量分数为85％的磷酸调节ph值为4.8，搅拌加热至45℃后形成缓冲溶液备用。
93.(3)还原糖溶液的连续制备工艺：取70份缓冲液加入带搅拌的剪切釜中，搅拌转速控制在100转/分钟，加入25份冲洗后的秸秆，开启剪切机，转速控制在4000-4500转/分钟，剪切40分钟后关闭剪切机。
94.保持釜内温度维持在45℃下，加入5份纤维素酶，搅拌每隔12小时停止搅拌，沉淀30分钟后，抽取1/2还原糖上清液备用后，同时添加70份缓冲液和25份冲洗后的秸秆，重复此过程7次后进行新的酶解过程，在重复的过程中不用添加新的纤维素酶。
95.(4)取木质素钾溶液5份与还原糖溶液30份加入反应釜中搅拌(转速控制在120转/分钟左右)均匀后，加入钠质膨润土2份、黄原胶0.22份、聚乙烯比咯烷酮0.25份搅拌10分钟；加入20份55％粉状磷酸一铵、32.7份55％氯化钾、1.2份氧化锌、1.2份氧化铜、1.2硫酸镁、1.2份硼酸，搅拌10分钟后，通过2台串联棒销式砂磨机，将肥料中的颗粒磨至75μm左右，然后泵入枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌(菌粉的细度≥300目)各3份搅拌均匀，即为肥料成品，是悬浮肥料。
96.以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。