技术领域
[0001] 本
发明属于
肥料加工技术领域，具体的，涉及一种具有长效缓释作用的有机肥及其制备方法。
背景技术
[0002] 作为一个农业大国，中国每年需要消耗大量的肥料，但是实践表明，无机肥在施用后，由于其含有高浓度的易溶于
水的有效成分，能够起到速效性，这一特性也导致无机肥需要少量勤施才能够为作物提供足够的养分，大大提升了
施肥成本，同时由于无机肥的
水溶性，大量的有效成分并无法被作物吸收，而随着水流流失，会对
土壤质量与水源造成危害，并造成肥料的损失，使肥料无法被充分利用。
[0003] 有机肥是一种来源于
植物或动物，并为植物提供营养的含
碳、氢、
氧元素的物料，它富含大量有益物料，能够被
微生物分解，从而改善土壤的理化性质，防止出现土壤板结的状况，但是有机肥同样会出现无法充分被利用，有效成分流失造成污染等情况，
现有技术中的缓释肥与
控释肥能够解决这些问题，缓释肥是通过降低肥料中有效成分的释放速率，使释放出的有效成分能够充分被作物吸收利用，同时延长肥料的肥效，缓释肥的大量使用大大减少了农业污染与资源浪费，但是现有技术中，缓释肥主要是依靠具有半通透性的
树脂材料包膜或通过具有良好
吸附能
力的
膨润土材料吸附有效成分后实现缓释，其中前者成本高昂，后者容易造成土地板结，为了解决这一问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种具有长效缓释作用的有机肥及其制备方法。
[0005] 本发明需要解决的技术问题为：
[0006] 1、现有技术中的缓释肥料中使用有膨润土以提升肥料的缓释能力，但是由于膨润土具有较强的粘性，因此膨润土的大量使用会造成土壤的板结、胶化，不利于作物根系发育与对离子的吸收，从而降低了肥料效果。
[0007] 2、在现有技术中，缓释肥料主要是起到均匀缓释的效果，但是在实际应用中，作物在生长的各阶段段对于
营养元素的需求量不同，而控释肥成本较高，无法大规模推广使用，同时现有技术中的缓释肥受土壤环境影响较大，无法发挥功效。
[0008] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009] 一种具有长效缓释作用的有机肥，该有机肥颗粒为由外向内包括膜层、
外壳层、中间防护层与心球层的球形结构；
[0010] 该具有长效缓释作用的有机肥的制备方法包括如下步骤：
[0011] 步骤一、心球层的制备
[0012] S11、取瓜尔胶加入去离子水中，剧烈震动使瓜尔胶溶解形成黏稠的瓜尔胶水溶液待用，其中瓜尔胶的质量百分比为0.7％-1.1％；
[0013] S12、将腐熟有机肥、凹凸棒土、木质素与
硫酸钾按照重量比17-20：1-1.5：1-1.5:0.5-1均匀混合得到固体混合物待用，所述凹凸棒土为经
过酸处理、
热处理或超声处理的凹凸棒土；
[0014] S13、将步骤S11中得到的瓜尔胶水溶液加入步骤S12中得到的固体混合物中，混合搅拌成面团状，其中固体混合物与瓜尔胶水溶液的质量比为1:0.25-0.3，将面团状的混合物
破碎后烘干再经
粉碎过14-25目筛，得到细料A；
[0015] S14、配制37％的甲
醛水溶液，将尿素加入其中后溶解混合均匀，其中尿素与甲醛的质量比为3-4:4，在以
碱作为催化剂，
温度为94-97℃的条件下进行缩聚反应得到水溶性的脲甲醛树脂；
[0016] S15、在4-10℃的温度下将步骤S14中得到的脲甲醛树脂中加入
氯化铵混合搅拌均匀，然后将混有氯化铵的脲甲醛
喷涂在细料A中，对细料A进行均匀打潮，添加的混有氯化铵的脲甲醛树脂与细料A的质量比为1:10-12，然后通过圆盘
造粒机进行造粒，形成粒径为2-4mm的心球层；在该步骤中，是以氯化铵作为
固化剂，脲甲醛树脂能够在室温环境下固化，起到粘接效果；
[0017] 心球层中脲甲醛树脂本身是一种缓释氮素，木质素、腐熟的有机肥与凹凸棒土则为心球层提供了疏松的结构，当心球层暴露在土壤环境中时，微生物首先将心球层表面的部分脲甲醛树脂进行分解，当心球层的内部结构部分暴露出来后，内部的瓜尔胶结构也会开始降解，从而
加速心球层的分离崩散，加大崩散的心球层与土壤之间的
接触面积，同时残余的脲甲醛树脂和瓜尔胶所带有的粘性与土壤粘合，对暴露的心球层进行固定，防止其大量流失，为作物的快速生长期提供足够的营养元素，其中心球层中添加的凹凸棒土主要是在心球层崩散开之后起到调节土壤pH的效果；
[0018] 在该
饲料中，水溶性脲甲醛树脂与瓜尔胶具有一定粘性，在某些阶段会造成土壤的疏松度下降，但是由于脲甲醛水与瓜尔胶均为可快速降解的材料，因此不会对土壤质量与作物的生长带来影响，同时心球层中以具有疏松多孔结构的木质素、腐熟的有机肥与凹凸棒土作为主要成分，以瓜尔胶与脲甲醛树脂作为粘接剂，当瓜尔胶与脲甲醛树脂部分降解之后，心球层内部多孔结构暴露，能够降低瓜尔胶、脲甲醛树脂与土壤结合造成的部分板结的影响；
[0019] 步骤二、中间防护层的制备
[0020] S21、将酸性熟土、
腐殖质与
磷酸二氢铵按照重量比3-5:1-1.2:0.5-0.6配比均匀混合，再向其中加入脲酶
抑制剂与硝化抑制剂均匀混合得到共混料B，其中脲酶抑制剂与硝化抑制剂的添加量根据其具体种类而定，脲酶抑制剂与硝化抑制剂的添加量为现有技术，因此不在此一一列举；
[0021] S22、将清水润湿的共混料B与步骤一中得到的心球层加入圆盘造粒机中造粒烘干后在心球层的表面形成一层中间防护层，从而得到缓释肥一级中间体；
[0022] 步骤三、外壳层的制备
[0023] S31、将草木灰、
硫酸钾与凹凸棒土按照重量比2-2.5:0.05-0.1:0.5-0.6均匀混合后，向其中加入1％-1.3％的瓜尔胶水溶液混合搅拌形成面团后烘干粉碎过35-50目筛得到共混料D，加入瓜尔胶水溶液能够防止干燥的草木灰大量剥离，凹凸棒土能够提高颗粒成团效果并起到吸附缓释的效果，所采用凹凸棒土为经过酸处理、热处理或超声处理的凹凸棒土，其目的在于扩大其孔道结构，提升其吸附能力；
[0024] S32、将清水润湿的共混料D与缓释肥一级中间体加入圆盘造粒机中造粒烘干后得到缓释肥二级中间体；
[0025] 由于弱碱性的土壤环境不利于作物的生长，而在外壳层中添加有草木灰虽然能够为作物的生长提供大量的种类繁多的微量元素，但是同时草木灰的碱性性质会提升土壤的碱性，且碱性的环境会造成氮素的流失，不利于作物的生长，因此通过酸性的中间防护层能够消除外壳层带来的影响并改善土壤的碱性环境，从而降低土壤的板结现象，促进作物根系的呼吸，促进作物的生长。
[0026] 步骤四、膜层的制备
[0027] 将腐熟有机肥、酸性熟土与木质素按重量比2-2.5:3-3.5:0.5-0.7均匀混合后得到共混料C，配制质量浓度为1％-1.3％的瓜尔胶水溶液，以瓜尔胶水溶液喷雾润湿共混料C，然后将润湿的共混料C与缓释肥二级中间体加入圆盘造粒机中造粒，在造粒过程中向圆盘造粒机中加入共混料C重量4％-7％磷酸二氢铵，完成造粒，烘干后得到具有长效缓释作用的有机肥，其中后加入磷酸二氢铵，使其作为膜层的最外层，防止磷酸二氢铵与外壳层中的草木灰直接接触反应造成损失。
[0028] 该步骤中，以酸性熟土、腐熟有机肥以及木质素作为主要原料，以易降解的瓜尔胶作为粘接剂，缓释肥料在吸水后，其中酸性熟土能够降低肥料施加
位置的pH，使其局部呈现弱酸性，减低或消除外壳层中的碱性物质对土壤造成的影响，同时疏松的腐熟有机肥与木质素与吸水具有粘性的瓜尔胶提升了肥料与土壤之间的结合能力，防止肥料施用初期出现大量流失；
[0029] 所述腐熟有机肥的制备方法为：
[0030] 将糠醛渣、
豆粕与畜禽
粪便粉碎至单颗粒径不超过5mm后与过磷酸
钙均匀混合得到混合物，向混合物中加入活化的EM菌剂，加水调节水含量至55％-60％，将混合物疏松堆积至
发酵堆中进行发酵，保持发酵堆的疏松通气，保持发酵堆温度为40-45℃，连续发酵10天后翻堆，之后每隔6-8天翻堆一次，一共翻堆4-5次后，将得到的发酵产物干燥至
含水量为12％-15％后粉碎过25-35目筛，得到腐熟有机肥；
[0031] 在这一过程中，腐熟过程产生的碳酸铵与过磷酸钙中的有效组分磷酸二氢钙反应生成磷酸二氢铵，通过将不稳定的碳酸铵转化为稳定的磷酸二氢铵从而对氮素进行了固定，防止腐熟过程造成氮素的流失，同时过磷酸钙还补充提供了磷元素；
[0032] 所述酸性熟土由以下重量份的原料加工制备而成：熟土2-3重量份、磷酸二氢钾0.1-0.13重量份、多孔植物材料0.5-1.2重量份、腐熟有机肥3-5重量份与硫磺粉0.08-0.1重量份，该酸性熟土的制备方法具体为：
[0033] a、将干燥的经粉碎过40-70目筛的熟土与多孔植物材料均匀混合；
[0034] b、配制pH为6-6.5的
醋酸水溶液，将上一步骤得到的熟土与多孔植物材料混合物加入其中浸泡20-50min，浸泡过程中采用超声处理；
[0035] c、将熟土与多孔植物材料混合物在不超过45℃的温度下烘干脱水，粉碎过18-30目筛后与磷酸二氢钾、腐熟有机肥与硫磺粉均匀混合，得到酸性熟土；
[0036] 所述多孔植物材料为麦麸、秸秆粉末、粉碎的竹屑或粉碎的木屑中的一种或至少两种的均匀混合，且多孔植物材料为过40-70目筛得到；
[0037] 该具有长效缓释作用的有机肥的施用方法为：
[0038] 本发明所述具有长效缓释作用的有机肥在施用前后1-2天不施氮肥，且该有机肥主要适用于碱性土壤环境，能够在为作物提供全面营养元素时，改善土壤碱性环境，并且有机肥中原材料的多孔结构会提升土壤疏松度。
[0039] 本发明的有益效果：
[0040] 1、本发明通过将缓释肥设计成由内至外为心球层、中间防护层、外壳层与膜层的球形结构，通过各层结构的依次分散崩解，为作物提供充足的营养，在实际生产中可以通过改变各层的厚度来适应不同的作物，其中膜层以酸性熟土、腐熟有机肥以及木质素作为主要原料，以易降解的瓜尔胶作为粘接剂，缓释肥料在吸水后，其中酸性熟土能够降低肥料施加位置的pH，使其局部呈现弱酸性，降低或消除后期外壳层中的碱性物质释放对土壤造成的影响，同时疏松的腐熟有机肥与木质素与吸水具有粘性的瓜尔胶提升了肥料与土壤之间的结合能力，防止肥料施用初期出现大量流失；外壳层中添加有草木灰，充分利用了草木灰，避免了资源浪费，并能够为生长前期根系不发达的作物提供种类繁多的微量元素，从而促进生长；以酸性熟土、腐殖质与磷酸二氢铵作为主要原料制备中间防护层，其中酸性熟土能够继续消除草木灰的碱性影响并改善土壤的碱性环境，从而降低土壤的板结现象，促进作物根系的呼吸，进而促进作物的生长；心球层中脲甲醛树脂本身是一种缓释氮素，木质素、腐熟的有机肥与凹凸棒土则为心球层提供了疏松的结构，当心球层暴露在土壤环境中时，微生物首先将心球层表面的部分脲甲醛树脂进行分解，当心球层的内部结构部分暴露出来后，内部的瓜尔胶结构也会开始降解，从而加速心球层的分离崩散，加大崩散的心球层与土壤之间的接触面积，同时残余的脲甲醛树脂和瓜尔胶所带有的粘性与土壤粘合，对暴露的心球层进行固定，防止其大量流失，为作物的快速生长期提供足够的营养元素，其中心球层中添加的凹凸棒土主要是在心球层崩散开之后起到调节土壤pH的效果，并起到一定的促进成粒以及吸附缓释的效果；
[0041] 2、本发明通过膜层与中间防护层中的酸性熟土降低草木灰碱性影响，并改善土壤环境，同时各层中所含有的腐熟有机肥、木质素、酸性熟土与腐殖质等材料在肥料颗粒崩解后能够起到疏松土壤，提升土壤的保水能力，使土地疏松不板结，促进作物根部细胞的呼吸，从而促进作物根部细胞的主动运输作用。
具体实施方式
[0042] 下面将对本发明
实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043] 一种具有长效缓释作用的有机肥，该有机肥颗粒为由外向内包括膜层、外壳层、中间防护层与心球层的球形结构；
[0044] 该具有长效缓释作用的有机肥的制备方法包括如下步骤：
[0045] 步骤一、心球层的制备
[0046] S11、取瓜尔胶加入去离子水中，剧烈震动使瓜尔胶溶解形成黏稠的瓜尔胶水溶液待用，其中瓜尔胶的质量百分比为1％；
[0047] S12、将腐熟有机肥、凹凸棒土、木质素与硫酸钾按照重量比20：1.5：1.5:0.8均匀混合得到固体混合物待用，所述凹凸棒土为经
过热处理的凹凸棒土；
[0048] S13、将步骤S11中得到的瓜尔胶水溶液加入步骤S12中得到的固体混合物中，混合搅拌成面团状，其中固体混合物与瓜尔胶水溶液的质量比为1:0.3，将面团状的混合物破碎后烘干再经粉碎过20目筛，得到细料A；
[0049] S14、配制37％的甲醛水溶液，将尿素加入其中后溶解混合均匀，其中尿素与甲醛的质量比为3.3:4，在以碱作为催化剂，温度为95℃的条件下进行缩聚反应得到水溶性的脲甲醛树脂；
[0050] S15、在4℃的温度下将步骤S14中得到的脲甲醛树脂中加入氯化铵混合搅拌均匀，然后将混有氯化铵的脲甲醛喷涂在细料A中，对细料A进行均匀打潮，添加的混有氯化铵的脲甲醛树脂与细料A的质量比为1:12，然后通过圆盘造粒机进行造粒，形成粒径为2-4mm的心球层；
[0051] 步骤二、中间防护层的制备
[0052] S21、将酸性熟土、腐殖质与磷酸二氢铵按照重量比4:1-:0.5配比均匀混合，再向其中加入腐殖质重量4％的脲酶抑制剂与腐殖质重量6％的硝化抑制剂均匀混合得到共混料B，其中硝化抑制剂为3-甲基吡唑，脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺；
[0053] S22、将清水润湿的共混料B与步骤一中得到的心球层加入圆盘造粒机中造粒烘干后在心球层的表面形成一层中间防护层，从而得到缓释肥一级中间体；
[0054] 步骤三、外壳层的制备
[0055] S31、将草木灰、硫酸钾与凹凸棒土按照重量比2.5:0.07:0.6均匀混合后，向其中加入1％的瓜尔胶水溶液混合搅拌形成面团后烘干粉碎过50目筛得到共混料D，加入瓜尔胶水溶液能够防止干燥的草木灰大量剥离，凹凸棒土能够提高颗粒成团效果并起到吸附缓释的效果，所采用凹凸棒土为经过酸处理、热处理或超声处理的凹凸棒土，其目的在于扩大其孔道结构，提升其吸附能力；
[0056] S32、将清水润湿的共混料D与缓释肥一级中间体加入圆盘造粒机中造粒烘干后得到缓释肥二级中间体；
[0057] 步骤四、膜层的制备
[0058] 将腐熟有机肥、酸性熟土与木质素按重量比2.5:3.5:0.5均匀混合后得到共混料C，配制质量浓度为1％的瓜尔胶水溶液，以瓜尔胶水溶液喷雾润湿共混料C，然后将润湿的共混料C与缓释肥二级中间体加入圆盘造粒机中造粒，在造粒过程中向圆盘造粒机中加入共混料C重量6％磷酸二氢铵，完成造粒，烘干后得到具有长效缓释作用的有机肥，其中后加入磷酸二氢铵，使其作为膜层的最外层，防止磷酸二氢铵与外壳层中的草木灰直接接触反应造成损失。
[0059] 所述腐熟有机肥的制备方法为：
[0060] 将糠醛渣、豆粕与畜禽粪便粉碎至单颗粒径不超过5mm后与过磷酸钙均匀混合得到混合物，向混合物中加入活化的EM菌剂，加水调节水含量至55％，将混合物疏松堆积至发酵堆中进行发酵，保持发酵堆的疏松通气，保持发酵堆温度为40-45℃，连续发酵10天后翻堆，之后每隔7天翻堆一次，一共翻堆4次后，将得到的发酵产物干燥至含水量为12％后粉碎过35目筛，得到腐熟有机肥；
[0061] 在这一过程中，腐熟过程产生的碳酸铵与过磷酸钙中的有效组分磷酸二氢钙反应生成磷酸二氢铵，通过将不稳定的碳酸铵转化为稳定的磷酸二氢铵从而对氮素进行了固定，防止腐熟过程造成氮素的流失，同时过磷酸钙还补充提供了磷元素；
[0062] 所述酸性熟土由以下重量份的原料加工制备而成：熟土3重量份、磷酸二氢钾0.1重量份、多孔植物材料0.7重量份、腐熟有机肥3重量份与硫磺粉0.08重量份，该酸性熟土的制备方法具体为：
[0063] a、将干燥的经粉碎过50目筛的熟土与多孔植物材料均匀混合；
[0064] b、配制pH为6的醋酸水溶液，将上一步骤得到的熟土与多孔植物材料混合物加入其中浸泡30min，浸泡过程中采用超声处理；
[0065] c、将熟土与多孔植物材料混合物在不超过45℃的温度下烘干脱水，粉碎过30目筛后与磷酸二氢钾、腐熟有机肥与硫磺粉均匀混合，得到酸性熟土；
[0066] 所述多孔植物材料为麦麸、秸秆粉末、粉碎的竹屑或粉碎的木屑中的一种或至少两种的均匀混合，且多孔植物材料为过50目筛得到。
[0067] 试验与结果分析
[0068] 试验方法：将同一区域土壤分为四
块，相邻两块地之间的距离大于5m且独立供水，防止相互干扰，四块地均种植玉米作为样本植物，将制得的具有长效缓释作用的有机肥按照300kg/亩施于土壤，通过翻耕使有机肥与土壤混合均匀作为一组；将发酵猪粪便按照300kg/亩施于土壤，翻耕混合均匀作为一组；施加传统
复合肥40kg/亩作为一组；最后一组不施加肥料，对玉米的株高以及120天后土壤状况(与施肥前对比)进行检测，详细结果见表
1：
[0069] 表1
[0070]组别 30天高度/cm 40天高度/cm 50天高度/cm 120天后土壤
有机肥处理 30 91 121 更加疏松
猪粪便处理 31 76 106 板结严重
复合肥处理 34 86 117 没有明显变化
空白对照 26 63 93 没有明显变化
[0071] 由表1所列结果可知，本发明所述缓释有机肥能够为玉米的拔节生长期间提供充足的营养，同时使用该缓释有机肥的土地的板结状况能够得到显著改善，有利于土壤的长期高效利用。
[0072] 以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属
本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的
修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本
权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
