CN115490550B - 一种内控增效肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内控增效肥及其制备方法。所述内控增效肥，由以下质量份的原料组成：磷肥5‑35份、尿素5‑35份、钾肥5‑35份、硝化抑制剂0.05‑0.5份，脲酶抑制剂0.05‑0.5份、聚天冬氨酸盐0.2‑2份、聚丙烯酰胺0.2‑2份、土壤激活剂0.2‑0.6份，微量元素0.05‑2份、辅料0.02～0.5份。本发明还提供了上述内控增效肥的制备方法。本发明的内控增效肥能够全面有效提升肥料利用率，提升作物对氮、磷、钾的吸收效率，同时能够激活土壤有益菌。

Description

一种内控增效肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种内控增效肥及其制备方法，属于肥料制备技术领域。

背景技术

目前已有大量的肥料增效技术研究，如通过在肥料表面包膜或者涂覆的方式，来达到缓释的效果，我们称为“外控”，另外也可以通过在肥料内添加增效剂的方式来提升肥料利用率，我们称为“内控”，以上两种手段都可有效提高肥料的利用率。

关于“外控”肥料研究方面，中国专利CN101367684A公开了一种热固性树脂包膜复混肥，该发明采用如下工艺，在造粒机中把肥料颗粒预热；把多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其植物油固化剂加到肥料颗粒上，固化形成一层包膜；加热升温，把环氧树脂及其固化剂加到运动的肥料颗粒上，固化成光滑致密的包膜；制得所需热固性包膜复混肥。该类工艺能够较好的肥芯进行包覆，从而使肥料中的氮元素缓慢释放，但该工艺要求对膜材料进行精准控制，需要的设备投资也较大，另外该控释方式只能针对氮素进行控释，无法全面提升作物对氮、磷、钾元素的利用效率。

目前，现有技术已公开了大量的肥料增效技术，越来越多的研究开始注重通过各种复合增效剂进行全面增效，如中国专利文献CN104086289A公开了一种氮肥高分子复合增效剂，该增效剂原料组成如下：聚丙烯酰胺-无机矿物复合型高分子、聚丙烯酸盐高分子材料和淀粉-聚丙烯酸盐性高分子材料、沸石、腐植酸钾、聚天冬氨酸盐、壳聚糖、非离子型聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、聚硅酸钾。该增效剂能够快速吸收水分，促进氮的有效利用，该工艺使用了较多的增效手段，可以提升肥料的利用率，但该工艺只添加了化学增效剂，无法起到提升土壤微生物环境的目的。中国专利文献CN104211492A 公开了一种增效复合肥料，包括以下重量份的原料：增效剂、生物制剂、硫酸钙、硅酸钠、复混肥，生物制剂由固氮菌、解磷细菌、解钾细菌、光合细菌、放线菌及酵母菌、芽孢杆菌组成。该发明中除了使用化学增效剂外，还同时添加了大量的有益菌，能够在一定程度上提升土壤的微生物环境，但多种外添加微生物菌的发酵成本较高，另外各类菌作为外来菌的添加会减少本土的有益菌，并不能持续有效提升土壤微生物环境。

因此开发一种可全面提升肥料利用率的“内控”肥料变得非常有意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种内控增效肥及其制备方法。本发明的内控增效肥能够全面有效提升肥料利用率，实现氮、磷缓释，提升作物对氮、磷、钾的吸收效率，同时能够激活土壤有益菌。

本发明的技术方案如下：

一种内控增效肥，由以下质量份的原料组成：磷肥5-35份、尿素5-35份、钾肥5-35份、硝化抑制剂0.05-0.5份，脲酶抑制剂0.05-0.5份、聚天冬氨酸盐0.2-2份、聚丙烯酰胺0.2-2份、土壤激活剂0.2-0.6份，微量元素0.05-2份、辅料0.02-0.5份。

根据本发明优选的，所述磷肥为磷酸一铵、磷酸二胺、磷酸二氢钾中的一种或两种以上的组合。

根据本发明优选的，所述钾肥为氯化钾和/或硫酸钾。

根据本发明优选的，所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)或双氰胺。

根据本发明优选的，所述脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)或氢醌。

根据本发明优选的，所述的聚天冬氨酸盐为钙盐或者钾盐，所述聚天冬氨酸盐的粘均分子量为5000-6000。

根据本发明优选的，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为300-350万。

根据本发明优选的，所述土壤激活剂为复苏促进因子Rpf蛋白发酵液，其中所述复苏促进因子蛋白GenBank的ID为CAB09664.2；

进一步优选的，所述复苏促进因子Rpf蛋白发酵液按照下述方法制备得到：

(1)将弗氏链霉菌斜面孢子转接至斜面培养基中，在28℃条件下培养7天，斜面加入适量无菌水，孢子在无菌水内均匀分散，制成孢子悬液，浓度为10⁸-10⁹个/mL；

(2)种子液制备：将上述孢子悬液接种到液体发酵培养基中，接种量为液体发酵培养基体积的2％，在温度30℃，转速180r/min的条件下培养24小时，得到液体发酵种子液；

(3)液体发酵：将上述液体发酵种子液接种到液体发酵培养基中，接种量为液体发酵培养基质量的10％，在30℃下培养3-4天，放罐，即得含Rpf蛋白的发酵液；

(4)板框压滤：向上述制备所得含Rpf蛋白的发酵液中加入助滤剂后进行板框过滤，弃去沉淀，所得上清液为复苏促进因子Rpf蛋白发酵液。

进一步优选的，步骤(1)中所述弗氏链霉菌于2016年1月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为：CGMCC No.11963。

步骤(1)中所述斜面培养基组成为：豆粕粉18-22g/L，酵母粉4-6g/L，玉米粉 8-12g/L，琼脂粉14-16g/L，pH为6-8。

进一步优选的，步骤(2)中所述液体发酵培养基组成为：玉米粉28-32g/L、葡萄糖18-22g/L、磷酸二氢钾0.2-0.4g/L、蛋白胨4-6g/L、黄豆饼粉14-16g/L、硝酸钾 4-6g/L、豆油8-11g/L、氯化钙0.4-0.6g/L，pH为6-8。

进一步优选的，步骤(3)中所述液体发酵培养基的组成与步骤(2)中相同。

进一步优选的，步骤(4)中所述助滤剂为膨润土、碳酸钙或高岭土中的一种或两种以上的组合；所述助滤剂的质量为含Rpf蛋白的发酵液质量的0.1％；所述的复苏促进因子Rpf蛋白发酵液中所含复苏促进因子Rpf蛋白的含量为8-12g/L。

根据本发明优选的，所述微量元素为硼酸、EDTA铁、EDTA锌、EDTA锰中的一种或者两种以上的组合。

根据本发明优选的，所述辅料为膨润土、蒙脱石、凹凸棒土、沸石粉和高岭土中的至少一种，进一步优选膨润土和/或凹凸棒土。

根据本发明，上述内控增效肥的制备方法，包括步骤如下：

将磷肥、尿素、钾肥、硝化抑制剂、硝化抑制剂、聚天冬氨酸盐、聚丙烯酰胺、微量元素、辅料，土壤激活剂进行混合，形成混合料，之后造粒，制备得到内控增效肥。

本发明的技术特点及有益效果如下：

1、本发明使用硝化抑制剂和脲酶抑制剂组成的氮素增效剂，可有效减缓氮素的损失，使氮素能满足作物全生长期的需求。

2、本发明制备的内控增效肥通过添加聚天冬氨酸盐，可以有效络合肥料中的氮、磷、钾和微量元素，从而增加根部对养分的吸收，减少养分流失。

3、本发明制备的内控增效肥添加了聚丙烯酰胺和土壤激活剂，土壤激活剂可促进革兰氏阳性菌快速繁殖，有效改良土壤微生态环境，提升作物抗病性，提升作物的生长环境，而聚丙烯酰胺可以提升土壤物理的团粒结构，土壤团粒结构的形成又进一步促进了土壤微生物环境，两者协同作用，从而有力提升了作物对氮、磷、钾的吸收效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明不限于此。

同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂、材料和设备，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例中所用复苏促进因子Rpf蛋白发酵液按照下述方法制备得到：

(1)将弗氏链霉菌(菌种保藏编号为CGMCC No.11963)斜面孢子转接至茄瓶斜面培养基，斜面培养基组成为：豆粕粉20g/L，酵母粉5g/L，玉米粉10g/L，琼脂粉 15g/L，pH为7；在28℃条件下培养7天，斜面加入适量无菌水，孢子在无菌水内均匀分散，没有团聚，制成孢子悬液，浓度为4×10⁸个/mL；

(2)种子液制备：将上述孢子悬液接种到液体发酵培养基中，液体发酵培养基组成为：玉米粉30g/L、葡萄糖20g/L、磷酸二氢钾0.3g/L、蛋白胨5g/L、黄豆饼粉 15g/L、硝酸钾5g/L、豆油10g/L、氯化钙0.5g/L，pH为7；接种量为液体发酵培养基体积的2％，在温度30℃，转速180r/min的条件下培养24小时，得到液体发酵种子液；

(3)液体发酵：将液体发酵种子液接种到液体发酵培养基(组成同步骤(2)液体发酵培养基相同)中，接种量为液体发酵培养基质量的10％，在30℃下培养，在此过程中通过无菌取样观察菌丝体形态，通过镜检，在菌体大量自溶，酶活无明显提高时放罐(共培养4天)，即得含Rpf蛋白的发酵液；

(4)板框压滤：向上述制备所得含Rpf蛋白的发酵液中加入膨润土后进行板框过滤，弃去沉淀，所得上清液为复苏促进因子Rpf蛋白发酵液，浓度为10g/L；膨润土的加入质量为含Rpf蛋白的发酵液质量的0.1％。

实施例1

一种内控增效肥的制备方法，包括步骤如下：

将150kg尿素，38kg磷酸一铵，65kg硫酸钾，0.8kg DMPP，0.6kg NBPT，1.5kg 聚天冬氨酸钙，2kg聚丙烯酰胺、2kg复苏促进因子Rpf蛋白发酵液，0.1kg硼酸、0.1kg EDTA铁、0.15kg EDTA锌、0.1kg EDTA锰和0.5kg膨润土进行破碎混合，形成混合料；

将上述混合料通过滚筒造粒制备成颗粒，即可得内控增效肥A，其中的养分含量(N-P₂O₅-K)为28％-6％-12％。

实施例2

将104kg尿素，145kg磷酸一铵，128kg硫酸钾，0.5kg DMPP，0.4kg NBPT，2kg 聚天冬氨酸钾，2.5kg聚丙烯酰胺，2.5kg复苏促进因子Rpf蛋白发酵液，0.15kg硼酸、 0.15kgEDTA铁、0.15kg EDTA锌、0.15kg EDTA锰和0.2kg凹凸棒土进行破碎混合，形成混合料；

将上述混合料通过滚筒造粒制备成颗粒，即可得内控增效肥B，其中的养分含量(N-P₂O₅-K)为16％-16％-16％。

对比例1

一种内控增效肥的制备方法，包括步骤如下：

将150kg尿素，38kg磷酸一铵，65kg硫酸钾，0.8kg DMPP，0.6kg NBPT，1.5kg 聚天冬氨酸钙，4kg聚丙烯酰胺，0.1kg硼酸、0.1kg EDTA铁、0.15kg EDTA锌、0.1kg EDTA锰和0.5kg膨润土进行破碎混合，形成混合料；

将上述混合料通过滚筒造粒制备成颗粒，即可得内控增效肥A1，其中的养分含量(N-P2O5-K)为28％-6％-12％。

本对比例的内控增效肥中未加入土壤激活剂复苏促进因子Rpf蛋白发酵液。

对比例2

一种内控增效肥的制备方法，包括步骤如下：

将150kg尿素，38kg磷酸一铵，65kg硫酸钾，0.8kg DMPP，0.6kg NBPT，1.5kg 聚天冬氨酸钙，4kg复苏促进因子Rpf蛋白发酵液，0.1kg硼酸、0.1kg EDTA铁、0.15kg EDTA锌、0.1kgEDTA锰和0.5kg膨润土进行破碎混合，形成混合料；

将上述混合料通过滚筒造粒制备成颗粒，即可得内控增效肥A2，其中的养分含量(N-P2O5-K)为28％-6％-12％。

本对比例中将使用复苏促进因子Rpf蛋白发酵液代替聚丙烯酰胺和复苏促进因子Rpf蛋白发酵液的组合。

对比例3

一种内控增效肥的制备方法，包括步骤如下：

将150kg尿素，38kg磷酸一铵，65kg硫酸钾，0.8kg DMPP，0.6kg NBPT，1.5kg 聚天冬氨酸钙，2kg复苏促进因子Rpf蛋白发酵液，0.1kg硼酸、0.1kg EDTA铁、0.15kg EDTA锌、0.1kg EDTA锰和0.5kg膨润土进行破碎混合，形成混合料；

将上述混合料通过滚筒造粒制备成颗粒，即可得内控增效肥A3，其中的养分含量(N-P2O5-K)为28％-6％-12％。

本对比例的内控增效肥中未加入聚丙烯酰胺。

试验例

为了进一步说明本发明制得的内控复合肥的作用，对本发明制备的产品进行了田间实验，实验地点：安徽凤台县，试验共设5个处理，每个处理设置3组，每组试验为1 亩，实验作物为水稻，类型中稻。

实验处理如下：

处理1：参照当地施肥，每亩施用23kg尿素，6kg磷酸一胺和10kg硫酸钾作为基肥，水稻返青后撒施10kg尿素作为追肥，分蘖后喷施微量元素叶面肥(叶面肥由0.016kg 硼酸、0.016kg EDTA铁、0.023kg EDTA锌、0.016kg EDTA锰加1L水配制成)。

处理2：将实施例1制备的内控增效肥40kg作为基肥施用，不再追肥。

处理3：将对比例1制备的内控增效肥40kg作为基肥施用，不再追肥。

处理4：将对比例2制备的内控增效肥40kg作为基肥施用，不再追肥。

处理5：将对比例3制备的内控增效肥40kg作为基肥施用，不再追肥。

实验结果如表1所示：

实验各处理的水稻产量结果如表1所示，另外取试验后各处理的土壤，按照NY227-94微生物肥料标准，检测土壤中的革兰氏阳性菌数量，结果如表2所示：

表1水稻测产结果

处理	产量(kg/亩)	比处理1增产
			处理1	568	--
处理2	614	8.1％
			处理3	581	2.3％
处理4	597	5.1％
			处理5	591	4％

表2土壤中有益微生物的数量

(1)表1中处理2比处理1增产8.1％，说明本发明在不进行追肥的情况下，在各类物质的增效作用下，提升了作物对肥料的吸收效率，起到了良好的增产效果。

(2)表1中处理3和处理4比处理2产量低，说明土壤激活剂和聚丙烯酰胺协同使用的效果好于使用单一物质。

(3)表2中处理2的放线菌和巨大芽孢杆菌数量都明显高于处理3，说明复苏促进因子Rpf蛋白的加入增加了土壤中革兰氏阳性菌数量，提升了土壤微环境。

(4)处理2比处理4和5的有益菌数量多，说明土壤激活剂和聚丙烯酰胺的协同作用下，聚丙烯酰胺促进了土壤激活剂对有益菌的激活作用，从而增加了作物的根系生产环境，使得根系的吸收效率提升。

Claims (8)

1.一种内控增效肥，其特征在于，由以下质量份的原料组成：磷肥5-35份、尿素5-35份、钾肥5-35份、硝化抑制剂0.05-0.5份，脲酶抑制剂0.05-0.5份、聚天冬氨酸盐0.2-2份、聚丙烯酰胺0.2-2份、土壤激活剂0.2-0.6份，微量元素0.05-2份、辅料0.02~0.5份；所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐或双氰胺；所述脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酰三胺或氢醌；所述土壤激活剂为复苏促进因子Rpf蛋白发酵液；所述复苏促进因子Rpf蛋白发酵液按照下述方法制备得到：

（1）将弗氏链霉菌斜面孢子转接至斜面培养基中，在28℃条件下培养7天，斜面加入适量无菌水，孢子在无菌水内均匀分散，没有团聚，制成孢子悬液，浓度为10⁸-10⁹个/mL；

（2）种子液制备：将上述孢子悬液接种到液体发酵培养基中，接种量为液体发酵培养基体积的2%，在温度30℃，转速180r/min的条件下培养24小时，得到液体发酵种子液；

（3）液体发酵：将上述液体发酵种子液接种到液体发酵培养基中，接种量为液体发酵培养基质量的10%，在30℃下培养3-4天，放罐，即得含Rpf蛋白的发酵液；

（4）板框压滤：向上述制备所得含Rpf蛋白的发酵液中加入助滤剂后进行板框过滤，弃去沉淀，所得上清液为复苏促进因子Rpf蛋白发酵液。

2.根据权利要求1所述内控增效肥，其特征在于，所述磷肥为磷酸一铵、磷酸二胺、磷酸二氢钾中的一种或两种以上的组合；所述钾肥为氯化钾和/或硫酸钾。

3.根据权利要求1所述内控增效肥，其特征在于，所述的聚天冬氨酸盐为钙盐或者钾盐，所述聚天冬氨酸盐的粘均分子量为5000-6000；所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为300-350万。

4.根据权利要求1所述内控增效肥，其特征在于，步骤（1）中所述弗氏链霉菌于2016年1月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为：CGMCC No.11963；

步骤（1）中所述斜面培养基组成为：豆粕粉18-22g/L，酵母粉4-6g/L，玉米粉8-12g/L，琼脂粉14-16g/L，pH为6-8。

5.根据权利要求1所述内控增效肥，其特征在于，步骤（2）中所述液体发酵培养基组成为：玉米粉28-32g/L、葡萄糖18-22g/L、磷酸二氢钾0.2-0.4g/L、蛋白胨4-6g/L、黄豆饼粉14-16g/L、硝酸钾4-6g/L、豆油8-11g/L、氯化钙0.4-0.6g/L，pH为6-8；

步骤（3）中所述液体发酵培养基的组成与步骤（2）中相同；

步骤（4）中所述助滤剂为膨润土、碳酸钙或高岭土中的一种或两种以上的组合；所述助滤剂的质量为含Rpf蛋白的发酵液质量的0.1%；所述的复苏促进因子Rpf蛋白发酵液中所含复苏促进因子Rpf蛋白的含量为8-12g/L。

6.根据权利要求1所述内控增效肥，其特征在于，所述微量元素为硼酸、EDTA铁、EDTA锌、EDTA锰中的一种或者两种以上的组合；

所述辅料为膨润土、蒙脱石、凹凸棒土、沸石粉和高岭土中的至少一种。

7.根据权利要求1所述内控增效肥，其特征在于，所述辅料为膨润土和/或凹凸棒土。

8.权利要求1-7任一项所述内控增效肥的制备方法，包括步骤如下：

将磷肥、尿素、钾肥、硝化抑制剂、脲酶抑制剂、聚天冬氨酸盐、聚丙烯酰胺、微量元素、辅料、土壤激活剂进行混合，形成混合料，之后造粒制备得到内控增效肥。