高效化肥配方公式
阅读：439发布：2021-06-12
专利汇可以提供高效化肥配方公式专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且高效化肥配方公式属于化肥生产技术领域，是为解决化肥业因缺配方公式而照搬国外配方，生产养分缺失与失衡的产品问题。技术特征是：公式FF＝PF以作物的养分结构为标准，计算出的化肥养分配方，与 施肥 作物的养分结构相似，在养分的全面与平衡后，最大限度的减少养分最小律和密氏定律的制约。将本 发明 直接用于化肥生产的配料中，在不改变生产装置和成本的前提下，生产出养分全面、结构平衡的高效复合化肥，提高肥效30％以上。，下面是高效化肥配方公式专利的具体信息内容。
1.用高效肥配方公式计算出的养份配方，生产出来的化肥产品，与现有的复合化肥生产技术相同，都是由矿物质营养元素所界定的养分组成，都是用化学法或物理法的生产装置生产。用高效肥配方公式计算出的化肥产品的养份配方，其技术特征是：公式FF＝PF以作(植)物的养分结构为标准，养分数量由3种或3种以上、13种元素以下的养分组成，养分结构与施肥作物的养分结构相似，在养分的全面与平衡后，最大限度的减少养分最小律和密氏定律的制约而提高肥效；而现有复合化肥的养分配方，是按照生产装置的最经济化确定的，其养分结构以1∶1∶1类的单结构为主，养分数量由2种或3种大元素为主。
2.根据权利要求1所述，用高效肥配方公式配方生产出的化肥产品，其特征是：其养分结构与所施肥作(植)物的养分结构相似，含有3种或3种以上养分元素的颗粒状、粉状、液体状的商品化肥。
高效化肥配方公式
所属技术领域：
[0001] 本发明属于化肥生产技术领域中的化肥养分配方技术。背景技术：
[0003] 中国用施肥技术提高化肥的肥效：由朱兆良[1]、周鸣铮[2]从上世纪50-70年代起[3]步，到今天制定出测土配方施肥技术规范 ，将世界先进施肥技术在中国的应用做了标准性归纳，使中国的施肥技术成熟并与国际同步。
[0004] 用生产技术提高化肥本身的肥效：一是用“养分保护法”来减少化肥养分的丢失，以减少养分自然丢失的方法来保持化肥的肥效；二是用“优化养分配方法”来调整养分的结构，以养分全面、平衡的方法来提高化肥的本身肥效。
[0006] 中国在“优化养分配方法”上，采用国际通行的：以作物的养分结构为标准，以实时监测的土壤养分数据为参数，用“优化养分配方法”来调整肥料养分的结构，获得肥料养分的全面、平衡，以求肥料+土壤的有效养分与作物的养分相对相同后，来提高化肥的本身肥效。但这种方法目前仅停留在研究施肥技术时，为了提高所施肥的效益而使用的。其代表[5]是：为满足实验室和水培作物需求的MS营养液，如肖英奎、张艳平等 ，高燕，赵其波，沙红[6]
等，用优化养分配方，提高了营养液的整体肥效；其次是在施肥时，将商品化肥用“优化养分配方法”进行二次配方，来提高所施肥的整体肥效，如代勇、胡松、姚民英等的油菜施肥[7] [8] [9]
，张建玲、刘灵芝、宋东升等的对比施肥 ，康喜存的测土配方施肥 等。
等，用优化养分配方，提高了营养液的整体肥效；其次是在施肥时，将商品化肥用“优化养分配方法”进行二次配方，来提高所施肥的整体肥效，如代勇、胡松、姚民英等的油菜施肥[7] [8] [9]
，张建玲、刘灵芝、宋东升等的对比施肥 ，康喜存的测土配方施肥 等。
[0007] 而已经成为世界上最大的化肥生产国的中国，虽然在2013年年产高达7153.6万[10]折纯吨 ，但并没有自己的养分配方技术，其化肥产品的养分配方历来照搬国外，所以化肥产品均为单元素和二、三元素化肥组成，并垄断着化肥市场。而这类化肥在发达国家，因其大工业式农业生产体制，均在施肥技术的实时控制下，用“优化养分配方法”进行了二次配方后才施入田间。而中国的小农经济生产体制，使得农业无法进行二次配方施肥，导致再先进的施肥技术无法使用，哪怕国家为降低化肥使用量，花巨资从2004年开始至今，在全国开展的“测土施肥”专项技术推广活动，仅展示了中国解决“土壤营养、侵蚀及肥料使[11]
用” 问题的决心和行为，也无法提高化肥施肥的肥效。复合化肥(复合肥、一铵、二铵、硝酸钾、磷酸二氢钾这5种)的使用量，从2004年的1204 万折纯吨到2012年的1989.97万[10]
折纯吨 ，8年增长了65.28％，而这8年正是国家大力推广测土配方施肥的8年，就是证明。
用” 问题的决心和行为，也无法提高化肥施肥的肥效。复合化肥(复合肥、一铵、二铵、硝酸钾、磷酸二氢钾这5种)的使用量，从2004年的1204 万折纯吨到2012年的1989.97万[10]
折纯吨 ，8年增长了65.28％，而这8年正是国家大力推广测土配方施肥的8年，就是证明。
[0008] 残酷的现实告诉中国：在小农经济体制下的农业生产，仅靠施肥技术是无法降低化肥施用量的，要想与欧美发达国家在化肥施肥量上同步，在生产体制没有改变之前，就只能从技术上想办法，将国外大田施肥前的二次配方技术，前置到化肥生产中去，用“优化养分配方法”从化肥生产的源头上，提高化肥的肥效。用“优化养分配方法”来提高化肥的肥效，有没有可能呢？即三元素化肥的肥效怎样？表1是分析3+15复合化肥的肥效：
[0009] 表1 以作物的养分结构为标准，分析复合化肥的养分配方
[0010][12]
[0011] *养分指作物1000kg籽实养分含量(kg)。数据来源《微量元素的应用》 。
[0012] 从表1中得到：中国每生产1000kg水稻、柑橘、棉花，分别要多施54％、55％、58％的化肥，三种作物的平均多施量是55.66％。由此可得出三个结论：
[0013] 一是提高三元素化肥的肥效空间很大，就算减去自然丢失和不同土壤差异带来的肥效损失，也不会低于30％，这还没有计算养分全面、平衡后所提高的肥效；怪不得发达国家要用实时控制的施肥技术，来对大田施肥进行二次配方。
[0014] 二是知道了国际化肥安全使用量225kg/公顷的标准来源。中国在2012年每公顷施用化肥是357kg，比标准施肥量高132kg/公顷，是标准的158.66％。要想降到标准施肥量，就要下降36.97％；而复合化肥的肥效空间，为这个下降提供了可能，虽然不能一次性达标，但哪怕降低10％，也是巨大的效益。
[0015] 三是复合化肥肥效低下的原因是：复合化肥的养分配方结构与所施肥作物的养分结构不平衡和养分缺失。“养分配方”结构性的缺失和失衡，导致化肥养分的过剩和缺失同时存在后，违背了矿物质营养学的三个定律和密氏定律，所以出现了低肥效后多施化肥的结果。
[0016] 由这三个结论可以得出：将在中国已经成熟的发达国家二次配方的技术，前置到化肥生产技术中，用“优化养分配方法”将复合化肥的配方，配置为养分全面、结构平衡的产品，使之与所施肥作物的养分结构相对一致，则提高化肥的肥效。其肥效哪怕提高20％，就可在2012年复合化肥1989.97万折纯吨的基础上，减少397.994万折纯吨的施量，中国农民将年减少676.89万吨化肥，少用15.42亿元人民币(换算成商品化肥后，按2500元/吨均价计算)]。
[0017] 由此，发明人意识到“用优化化肥的养分配方，来提高化肥肥效，减少化肥的施量”是一个利国利民，大有前途的发明，于是提出了本发明。
[0018] 资料来源：
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[0046] 本发明是：“优化养分配方法”的一个化肥养分配方的计算公式。
[0047] 将本发明直接用于化肥生产的配料中，就能准确的计算出养分全面、结构平衡的高肥效系列的化肥产品配方，在不改变化肥生产装置和成本的前提下，生产出替代现有的养分缺失和养分失衡的复合化肥。
[0048] 本发明的目的是：解决化肥生产中，没有一个科学的化肥养分配方公式，来准确的计算出化肥产品的养分配方，而长期照搬国外配方，生产低肥效的化肥；并通过提高商品化肥的肥效，在现有小农经济体制下，用高效化肥来降低中国化肥的施用量，减少农民的施肥成本，弱化农业环境的面污染。
[0049] 高效化肥配方公式
[0050] “优化养分配方法”是施肥技术在研究施肥肥效时，面对商品化肥养分的缺失、结构的失衡而无法满足所施肥作物的营养需求时，才发明的一种根据作物养分结构，来补充肥料养分和调整肥料养分结构的一种二次配方的方法。
[0051] “优化养分配方法”是基于矿物质营养学和密氏定律，以作物的养分结构为标准，以土壤实测养分数据为参数，来优化所施化肥的养分配方。优化后的化肥养分配方与所施肥作物的养分结构相对一致后，最大限度的减少养分最小律和密氏定律的制约；即最大限度的克服了某个养分施量大于作物养分需量而造成的养分浪费，最大限度的克服了某个养分施量小于作物养分需量而造成的养分短板效应。
[0052] 用作物的养分结构为标准，来计算化肥的田间的施肥量，得到世界公认的是：用养分平衡法计算田间施肥量的斯坦福公式(Stanford)。斯坦福施肥公式的计算标准，就是作物的养分结构。既然斯坦福公式以作物的养分结构为标准来计算田间的施肥量，那么作为田间施肥物的化肥，也应能用作物的养分结构为标准，来计算化肥的养分配方，直接生产出接近作物养分结构的化肥产品，提高化肥的肥效，减少施肥时的二次配方。先看斯坦福公式：
[0053]
[0054] 式中：公式的核心是分子PF-SF，分母只是PF的保证系数。由此可以得出：一、在保证系数既定的前提下，一季作物的施肥量由分子确定。二、在土壤养分供应量既定的前提下，一季作物的施肥量由作物的养分吸收量确定。
[0055] 正因为斯坦福公式归纳和总结了作物养分吸收规律，才有了施肥技术的二次配方，来保证农田施肥时：对不同的作物、不同的土壤，做到施肥量的精准，确保一季作物的养分吸收量。商品化肥是直接施用到农田的肥料，在中国小农经济体制下，一家一户的农民，是不可能做到二次配方的；所以只能在提高化肥的肥效上下功夫，以减少施肥的浪费。基于此：只好舍弃分母和分子的SF，以牺牲一定的肥效为代价，以PF为商品化肥的养分配方标准，来生产商品化肥，实现其提高肥效的目的。于是在斯坦福公式的基础上，本发明提出了以所施肥作(植)物的养分结构为标准来计算化肥产品配方的公式：
[0056] 1高效化肥的配方计算公式是：
[0057] FF＝PF＝％/‰ (配方公式1)
[0058] FF——以所施肥作物养分结构近似的一种化肥产品的配方
[0059] PF——所施肥作物的养分结构(用配方公式1-1计算)
[0060] ％/‰——大量元素、中量元素为％，微量元素为‰
[0061] 2作物的养分结构计算公式：
[0062] (配方公式1-1)
[0063] F′——表中查得(或检测得)施肥作物的各养分含量值
[0064] N——表中查得(或检测得)施肥作物的氮养分含量值
[0066] 高效化肥配方公式，是应用在化肥生产中的配料工序里，在配料时增加一道养分配方工艺，直接使用本发明计算化肥产品的养分配方，再按计算出的养分配方配料，生产出化肥产品；不管是化学生产法或物理生产法，都不改变化肥生产装置和生产工艺及生产成本。
[0067] 在应用本发明计算化肥产品的养分配方时，应遵循以下原则：
[0068] 一是严格遵守以所施肥作物的养分结构为化肥养分配方的标准。
[0069] 二是化肥是规模化生产，所以本发明主要针对大田作(植)物，为了减少化肥产品的种类，对作物养分结构相对相同的几种作物，可以合并为一种化肥产品的配方。相对相同的标准是：两种或两种以上作物的养分结构之比，大元素相差在15％以内，如粮食类作物的水稻、小麦、大麦、玉米可归为一种化肥产品。如表2：
[0071]
[0072] *数据来源《中国土壤肥力》，北京，中国农业出版社，1998.92。
[0073] *表中四种作物，除春小麦需要补充氮元素外，其它可基本满足。
[0074] 三是根据矿物质营养学和中国土壤肥力平均值，对中量元素的镁和微量元素硼、锰、锌、铜等为必加养分；所以凡使用本发明计算化肥养分配方的产品，其养分元素种类不少于5种或5种以上，否则达不到本发明的肥效。
[0075] 四是商品化肥是农民直接施用的肥料，应符合中国国情，将施肥量直接标注在化肥包装上，让农民一看就能使用，以达到减少施肥量的目的。施肥量的计算方法是：
[0076] 4.1根据中国土壤肥力报告，选用中等肥力田的氮元素量为计算基数。在没有最新的土壤报告之前，选用《国家第二次土壤普查土壤肥力分级标准》。即在6级土壤肥力中，选取4-3级的中间值N＝90mg·kg-1。
[0077] 4.2以玉米为例，按本发明计算出玉米用化肥产品配方：
[0078] 表3 玉米专用化肥产品配方表(1000kg玉米籽实营养量)
[0079]
[0080] *颗粒化肥因为受制于氮元素的生产工艺，只能设置在18&附含量。
[0081] *玉米是需锌高的作物，根据中国历年施肥研究，而提高锌的含量。
[0082] 4.3计算土壤氮N养分含量，以减少施肥量：
[0083] 将N＝90mg·kg-1代入公式S’N＝SNX2.25X106X10-6得土壤N＝202.5kg/hm2。2
根据1959年玉米产量得中国土壤氮的自然利用率＞10.6％，取值22.3kg/hm(对鲜果、蔬菜等高含水量作物，还应扣减70％水分，本应按干物资含量计算，但考虑到施肥的浪费和自然损耗等中国国情，而只减70％)。
根据1959年玉米产量得中国土壤氮的自然利用率＞10.6％，取值22.3kg/hm(对鲜果、蔬菜等高含水量作物，还应扣减70％水分，本应按干物资含量计算，但考虑到施肥的浪费和自然损耗等中国国情，而只减70％)。
[0084] *1959年是中国未施化肥的玉米最高产量，是最接近土壤养分对作物的自然有效供给值。
[0085] *1990年后中国种子对作物增产贡献率在25％以上，本发明没有计算种子进步带来的化肥施肥量减少率，是将这25％的肥效，用于补充化肥养分的自然丢失和当季施肥效率的损失。在农业生产中良种的增产也没有带来施肥量的减少。
[0086] 4.4根据国家数据，2012年中国平均玉米产量5869.69kg/hm2减1000kg玉米土壤养分量，应施肥量为4869.69kg玉米，折算每公顷施肥量为：
[0087] 水溶肥料＝4.87X22.3＝(108.6kgN÷26)X100＝418kg
[0088] 颗粒化肥＝4.87X22.3＝(108.6kgN÷18)X100＝600kg
[0089] 4.5根据每公顷施肥量折算成100kg玉米的施肥量：
[0090] 水溶肥料：418÷5869.69＝71kg÷10＝7.1kg
[0091] 颗粒肥料：600÷5869.69＝102kg÷10＝10.2kg
[0092] 将计算结果直接标注在包装上，以便农民照此施肥。
[0093] 本发明的有益效果
[0094] 本发明的有益效果有三：
[0095] 一是让化肥生产有了配方计算公式，结束了上百年来中国化肥没有自己的配方公式，而长期照搬国外配方生产的历史。
[0096] 二是在不改变生产装置、生产工艺、生产成本的前提下，仅在配料工序里，用本发明增加了一道配方工艺，就将发达国家的二次配方技术，前置到化肥生产技术中；使化肥产品的养分全面、结构平衡，并与所施肥作物的养分结构相对一致后，而提高了化肥的肥效；解决了中国化肥生产，长期存在的化肥养分与所施肥作物的养分不平衡或养分缺失的问题。
[0097] 三是提高了化肥的本身肥效，减少了农民的施肥成本，降低了中国化肥的施肥量。这可由一组田间试验来证明：
[0098] 用高效化肥在田间与复合化肥做对比试验的数据：
[0099] 1试验目的
[0100] 通过多点田间按常规施商品化肥(简称SF)与按试验要求施高效化肥(简称GF)的对比试验，以验证用作物养分结构为标准优化养分配方后的GF效果。
[0101] 2试验设计
[0103] 3实施方案
[0104] 3.1试验时间、地点、面积
[0105] 试验时间2008-2010年。棉花试验在湖北枝江市七星台镇三王庙村进行，面积2 2
2hm。中稻试验在湖北当阳市玉阳办三里岗村进行，面积2hm。柑橘试验在湖北宜都市姚
2 2
店乡长岭岗村进行，面积2hm。番茄试验在湖北松滋市老城镇朱家埠村进行，面积2hm。
2hm。中稻试验在湖北当阳市玉阳办三里岗村进行，面积2hm。柑橘试验在湖北宜都市姚
2 2
店乡长岭岗村进行，面积2hm。番茄试验在湖北松滋市老城镇朱家埠村进行，面积2hm。
[0106] 3.2试验材料
[0107] 3.2.1作物种子4种作物在种子相同的条件下，由农民自愿选用。
[0109] 3.2.3 GF四种作物专用高效化肥，见表5。
[0111] 表4 对比试验的农田土壤养分数据表
[0112]
[0113] *本表土壤养分数据由各县市土肥站提供.
[0114] 表5 以四种作物养分结构为标准计算出的专用水溶化肥养分配方
[0115]
[0116] 3.3对比试验的记载
[0117] 3.3.1施肥数据
[0118] 表6 SF与GF对比试验施肥量表
[0119]
[0120] SF习惯施肥法：棉花用复合肥施底肥，尿素、钾肥施追肥；水稻用尿素、磷肥施底肥，钾肥施追肥；柑橘是对半混追肥2次，秋基肥1次；番茄用复合肥施底肥，尿素、钾肥混配后分3次施追肥。GF试验施肥法：在作物不同的生长期，按作物养分需要量施肥，第一施肥量按农民施肥量或按作物养分需要量减30％，下一次施肥量据试验数据减少。
[0121] 3.3.2对比试验的施肥量和产量
[0122] 表7 对比试验施肥量和产量表
[0123]
[0124] 3.4对比试验统计分析
[0125] 两种化肥经四种作物的3年田间对比试验，其施肥效益见表8。
[0126] 表8 四种作物对比施肥的效果统计分析
[0127]
[0128] *施肥成本，高效肥8元/个元素商品肥5.6元/个元系
[0129] 3.5结论
[0130] 经四种作物的对比试验证明：高效化肥比现有的商品化肥，在施肥量上要少施42.2％。虽然没有在西北等低肥力土壤地区试验，仅按减少25％的平均施肥量计算，在
2013年5，911.86万折纯吨的基础上，可下降1,477.965万折纯吨，可减少2290.8万吨的商品化肥施肥量，可减少农民施肥572.74亿元费用。
具体实施方式：
2013年5，911.86万折纯吨的基础上，可下降1,477.965万折纯吨，可减少2290.8万吨的商品化肥施肥量，可减少农民施肥572.74亿元费用。
具体实施方式：
[0131] 1选定施肥作物后，通过查表获得作物养分含量数据后，按配方公式计算出其养分结构。
[0132] 查《中国土壤肥力》，北京，中国农业出版社，1998.92“形成1000kg籽实(风干)作物地上部分收获养分量”表得柑橘等水果养分量数据，并计算出各自养分结构后，列表如下：
[0133] 表9 1000kg作物养分含量及以氮为基数计算的养分结构表
[0134]
[0135] 2根据公式使用原则2，将五种水果的养分结构对比计算后，合并为一种水果专用肥料的配方。合并时以种植量最大的相对相同的作物养分结构为标准，经计算，选定苹果的养分结构，在苹果的养分结构上，兼顾其他作物。两种化肥的养分配方见表10：
[0136] 再以作物养分结构为标准计算出化肥的养分配方(见表3)。
[0137] 表10 以苹果养分结构为标准计算出的水果专用化肥养分配方
[0138]
[0139] 3用计算出的化肥养分配方数据，配出化肥养分后，按标准生产工艺生产化肥产品。
[0140] 说明：生产大元素水溶肥料的配方，用水溶肥料常规生产装置生产。
[0141] 生产颗粒化肥的配方，按复合肥生产装置最大氮含量为设计上限，再以氮为基数，计算其它养分含量。无论是颗粒状、粉状、液体状化肥，均按国家生产标准执行。
[0142] 4根据公式使用原则4，计算出化肥使用量数据，印刷在化肥的包装袋上，供农民使用时，照此施肥。水果专用化肥施肥量计算如下：
[0143] 4.1根以调查数据，以2013年中国苹果平均产量30000kg/hm2为基数，因水果还应扣减70％的水分，养分供应量为9000kg/hm2苹果，再按15％的土壤有效养分供给利率，扣减养分量后为7650kg/hm2苹果，折算每公顷施肥量为：
[0144] 水溶肥料＝7.7X21＝(162kgN÷28)X100＝579kg
[0145] 颗粒化肥＝7.7X21＝(162kgN÷18)X100＝900kg
[0146] 4.2根据每公顷施肥量折算成生产100kg苹果的施肥量：
[0147] 水溶肥料：579÷30000＝19.3kg÷10＝2kg
[0148] 颗粒肥料：900÷30000＝30kg÷10＝3kg附图说明：
[0149] 图1大区内处理布置图
[0150]
[0151] 说明：GF＝按常规施商品化肥的作物区
[0152] SF＝按试验施高效化肥的作物区。
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