有机无机块型控释肥料及其制备方法

一、基本信息

1.专利号：ZL201110171624.6。

2.发明人：王忠强。

3.专利权人：东北师范大学。

4.授权时间：2014年1 月29 日。

5.技术领域：本发明涉及农业化学领域，具体涉及一种有机无机块型控释肥料及其制备方法。

二、发明内容

本发明提供一种有机无机块型控释肥料，将有机物料与化学肥料合理配比后，加入一定的具有吸附养分作用的粘结物质，提高液压机压力，通过压缩设备制备成块体肥料，结合硝化抑制剂控制养分释放，降低肥料养分的释放速度，提高养分利用率。同时，使用时把肥料块体放在种子或移栽苗下部，随着作物生长，块型肥料可以被根系包裹，使养分从根系内部向外部逐步扩散，有效提高根部接触养分空间，形成“根内施肥体系”，提高养分利用率，促进植物有效生长，实现有机肥料和无机肥料联合施用的目的。

本发明提供的有机无机块型控释肥料，包括如下组分，各组分含量按如下重量百分比计，各组分总含量为100%：腐熟的有机物料30～40，硝化抑制剂与尿素混合物25～35，磷酸二铵或磷酸一铵10～15，硫酸钾或氯化钾19～29，粘结剂5，微肥与珍珠岩粉混合物1。

其中：

所述有机物料选自泥炭、沼渣、竹渣、畜禽粪便、秸杆、椰糠、废弃食用菌栽培基料、酒糟、糠醛渣、茶渣、米糠、木屑的一种或多种。

所述硝化抑制剂选自双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、2-氯-6-三氯甲基吡啶的一种；所述硝化抑制剂与尿素混合物中，硝化抑制剂含量为尿素重量的0.5%～10%。

所述粘结剂选自硅藻土、膨润土、高岭土的一种或多种。

所述微肥选自硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硼酸、硼砂、硫酸锰中的一种或多种（粉剂）；其中每一种微肥含量占微肥与珍珠岩粉混合物总重量的1%。

所述的块型可以是方块形、圆柱形、球形或圆饼形。方块形肥料块径尺寸长为2～4 cm，厚度为2～4 cm；圆柱形肥料块径尺寸直径为2～4 cm，厚度为2～4 cm；球形肥料块径尺寸为2～4 cm；圆饼形肥料块径尺寸直径为2～4 cm，高为2～4 cm。

上述有机无机块型控释肥料可根据作物种植特点，选择不同块型的控释肥料放于种子和种苗根系3～15 cm 深度，覆盖土壤后移栽种苗或播种。

本发明进一步提供了上述有机无机块型控释肥料的制备方法，包括如下步骤：

（1）有机物料的准备：将有机物料砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟；用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

（2）将以下组分按如下重量百分比配比混合，各组分总含量为100%：腐熟的有机物料30～40、硝化抑制剂与尿素混合物25～35、磷酸二铵或磷酸一铵10～15、硫酸钾或氯化钾19～29、粘结剂5、微肥与珍珠岩粉混合物1。

其中：

所述有机物料选自泥炭、沼渣、竹渣、畜禽粪便、秸杆、椰糠、废弃食用菌栽培基料、酒糟、糠醛渣、茶渣、米糠、木屑的一种或多种。

所述硝化抑制剂选自双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、2-氯-6-三氯甲基吡啶的一种；所述硝化抑制剂与尿素混合物中，硝化抑制剂含量为尿素重量的0.5%～10%。

所述粘结剂选自硅藻土、膨润土、高岭土的一种或多种。

所述微肥选自硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硼酸、硼砂、硫酸锰中的一种或多种的粉剂；每一种微肥含量占微肥与珍珠岩粉混合物总重量的1%。

除腐熟的有机物料外，其他组分在与有机物料混合前均过20 目筛。

（3）将步骤（2）最终制备的混合物，经过搅拌机搅拌均匀后，以每份20～40 g的重量投入到不同形状的模具中，在液压机上以150～300 kg/cm2的压力压制物料，制成不同形状的块体肥料。

本发明具有如下优点：

（1）采用抑制剂控制释放，大块体缓慢释放和强力压缩限制释放等养分释放方法结合，提高肥料养分释放期，满足作物全生育期生长，不用追肥，节省劳动成本。

（2）建立“根内施肥体系”，使根系内部包裹肥料块体，养分由根系内部向外部的释放途径，提高根系与养分的基础面积，减少肥料养分流失，有效提高肥料利用率。

（3）形成有机物料和无机养分结合施肥的新方式和方法。

（4）建立农用废弃物的利用和开发全新途径，有效地提高农用废弃物使用量，并通过农业施肥环节实现农用废弃物快速回归土壤，实现有机物质的循环利用，并降低农用废弃物对环境的污染。

实施方式

实施例1

将泥炭、沼渣、竹渣、畜禽粪便、秸杆、椰糠、废弃食用菌栽培基料混合，砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

取腐熟的有机物料400 kg，双氰胺与尿素混合物250 kg（双氰胺的重量含量为尿素重量的10%），磷酸二铵100 kg，硫酸钾190 kg，硅藻土和膨润土混合物50 kg，微肥与珍珠岩粉混合物10 kg。其中微肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硼酸、硫酸锰，其与珍珠岩重量比例为1∶1∶1∶1∶1∶1∶94。

将各组分均匀混合，按每份20 g 重量，将物料加入液压机的方块形模具中，在150 kg/cm2的压力下压制物料，退模得到块体肥料产品。

方块形肥料尺寸为长2～4 cm，厚度2～4 cm。

实施例2

将秸杆、椰糠、废弃食用菌栽培基料、酒糟混合，砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

取腐熟的有机物料350 kg，双氰胺与尿素混合物250 kg（双氰胺的重量含量为尿素重量的5%），磷酸一铵150 kg，氯化钾190 kg，膨润土50 kg，微肥与珍珠岩粉混合物10 kg。其中微肥为硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硼酸，其与珍珠岩重量比例为1∶1∶1∶1∶1∶95。

将各组分均匀混合，按每份30 g 重量，将物料加入液压机的圆柱形模具中，在200 kg/cm2的压力下压制物料，退模得到块体肥料产品。

圆柱形肥料块径尺寸为直径2～4 cm，厚度2～4 cm。

实施例3

将废弃食用菌栽培基料、酒糟、糠醛渣、茶渣、米糠、木屑混合，砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

取腐熟的有机物料300 kg，3，4-二甲基吡唑磷酸盐与尿素混合物250 kg（3，4-二甲基吡唑磷酸盐的重量含量为尿素重量的0.5%），磷酸一铵100 kg，氯化钾190 kg，膨润土50 kg，微肥与珍珠岩粉混合物10 kg。其中微肥为硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硼酸，其与珍珠岩重量比例为1∶1∶1∶1∶96。

将各组分均匀混合，按每份40 g 重量，将物料加入液压机的圆柱形模具中，在250 kg/cm2的压力下压制物料，退模得到块体肥料产品。

圆柱形肥料块径尺寸为直径2～4 cm，厚度2～4 cm。

实施例4

将泥炭、沼渣混合，砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

取腐熟的有机物料300 kg，3，4-二甲基吡唑磷酸盐与尿素混合物250 kg（3，4-二甲基吡唑磷酸盐的重量含量为尿素重量的5%），磷酸二铵100 kg，氯化钾290 kg，高岭土50 kg，微肥与珍珠岩粉混合物10 kg。其中微肥为硫酸亚铁、硼酸，其与珍珠岩重量比例为1∶1∶98。

将各组分均匀混合，按每份30 g 重量，将物料加入液压机的圆饼形模具中，在250 kg/cm2的压力下压制物料，退模得到块体肥料产品。

圆饼形肥料块径尺寸为直径2～4 cm，高2～4 cm。

实施例5

将米糠、木屑混合，砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

取腐熟的有机物料350 kg，2-氯-6-三氯甲基吡啶与尿素混合物250 kg（2-氯-6-三氯甲基吡啶的重量含量为尿素重量的10%），磷酸一铵100 kg，氯化钾240 kg，膨润土与高岭土的混合物50 kg，微肥与珍珠岩粉混合物10 kg。其中微肥为硫酸镁、硫酸亚铁、硼酸，其与珍珠岩重量比例为1∶1∶1∶97。

将各组分均匀混合，按每份40 g 重量，将物料加入液压机的圆柱形模具中，在250 kg/cm2的压力下压制物料，退模得到块体肥料产品。

圆柱形肥料块径尺寸为直径2～4 cm，厚度2～4 cm。

实施例6

将秸杆、酒糟混合，砌剁堆高，自然风干降低水分至40%～50%（W/W），然后堆置腐熟。用粉碎机将腐熟的有机物料粉碎，过孔径5 mm的细筛，然后烘干或阳光暴晒将含水量降至15%～25%（W/W），备用。

取腐熟的有机物料300 kg，2-氯-6-三氯甲基吡啶与尿素混合物350 kg（2-氯-6-三氯甲基吡啶的重量含量为尿素重量的0.5%），磷酸一铵100 kg，氯化钾190 kg，膨润土50 kg，微肥与珍珠岩粉混合物10 kg。其中微肥为硫酸亚铁，其与珍珠岩重量比例为1∶99。

将各组分均匀混合，按每份30 g 重量，将物料加入液压机的圆柱形模具中，在200 kg/cm2的压力下压制物料，退模得到块体肥料产品。

圆柱形肥料块径尺寸为直径2～4 cm，厚度2～4 cm。

实施例7

将实施例6 制备的块型肥料用于黄瓜种植。在农户的塑料大棚中，挖10 cm 深孔穴，放入1 块块肥，覆盖3 cm 厚的土壤，然后移栽黄瓜幼苗。以常规黄瓜种植方法和施肥方法为对照，并采用相同的施肥量，常规对照的施肥量分3 次施入。每处理设3 次重复，每重复为30 株。株距30 cm，垄间距50 cm，黄瓜品种为“山东密刺”。

试验结果见表1。

表1 有机无机块型控释肥料在黄瓜种植上的应用效果

实施例8

将实施例2 制备的块型肥料用于玉米种植。块型肥料的使用方法：人工刨坑播种，挖10 cm 深穴，放入1 块块肥，覆盖3 cm 厚的土壤，然后按常规方式播种、栽培和管理。对照以常规方式人工播种和施肥，采用相同的施肥量，施肥量分3 次施入，1 次底肥，1 次追肥。其他按常规方式栽培和管理。每处理设3 次重复，每重复为300 m2。玉米品种为“沈单10 号”。

试验结果见表2。

表2 有机无机块型控释肥料在玉米种植上的应用效果

三、背景技术

农业发展是国民经济和社会发展的保障，肥料施用是农业增产增收和持续发展的必要途径。但是常规的氮肥、磷肥和钾肥以及复合肥等化学肥料利用率很低，氮肥利用率约30%，磷肥当季利用率只有16%，钾肥利用率50%～60%。每年由于养分流失造成的经济损失达数百亿元。并且养分流失也造成严重的环境污染，使湖泊河流等水体富营养化，威胁生态环境安全和人类健康。同时，我国是世界上农业废弃物产出量最大的国家，绝大多数农业废弃物随意丢弃或者排放到环境中，使“资源”变为“污染源”，对生态环境造成了极大的影响。根据作物和养殖规模估算，我国每年产生畜禽粪便26.0 亿吨，农作物秸秆7.0 亿吨，蔬菜废弃物1.0 亿吨，乡镇生活垃圾和人粪便2.5 亿吨，肉类加工厂和农作物加工场废弃物1.5 亿吨，林业废弃物（不包括薪炭林）0.5 亿吨，其他类的有机废弃物约有0.5 亿吨。这些农业废弃物蕴含氮磷钾养分达到7755 万吨，有机质约为35 亿吨。处理相关废料已成为亟待解决的重大问题。因此，利用有机肥料改善土壤结构、增加土壤有机质等作用，将有机肥料与缓控释肥料开发有效结合，是新型肥料开发的重要途径，并将带来巨大的经济效益和环境效益。

目前，世界各国开发新型肥料以研制缓控释肥料为主，主要采用缓慢溶解、抑制剂控制和包膜控制等3 种限制养分释放的方法，形成了一批具有代表性的肥料产品：脲甲醛、异丁烯叉二脲、草酰胺、硫包膜肥料、高分子材料包膜肥料、双氰胺硝化抑制剂肥料、氢醌尿酶抑制剂肥料等（解玉洪，李曰鹏.国外缓控释肥产业化研究进展与前景，磷肥与复肥，2009，24（4）：87～89），主要专利包括CN00110121.8、CN02120803.4、CN03140953.9、CN200410082840.3、CN200410024049.7、CN200610010758.9、CN200610106988.5、CN01133415.0 等。这些种类的缓控释肥料一定程度上提高了肥料利用率，但肥料价格较高，普通农户很难大规模应用，并且都没有采用与有机肥料结合的方式。中国专利CN200810012388.1 申请公开的一种根部施用的缓控释有机无机块肥，采用了有机物料和无机肥料结合的方式，对提高肥料利用率具有一定的效果，但是采用的脲酶抑制剂为苯基二氢基磷酸盐，在市场上很难获得。同时，使用有机物料的水分小于10%，在生产中需要长时间高温烘干，增加生产成本，并且容易破坏有机物料性质。在该专利使用的液压机压力150～200 kg/cm2的条件下，有些有机物料很难压制成块，例如椰壳、稻壳、花生壳等颗粒硬度相对较高，较分散，缺乏纤维连接的物料，难以压制成块。

发明人简介：王忠强，男，1973年生，辽宁省桓仁县人，中共党员，博士，东北师范大学地理科学学院/泥炭沼泽研究所教授/博士生导师。主要研究方向：湿地土壤与环境、土壤与植物营养、泥炭资源管理和利用基础研究及土壤改良，泥炭替代物及农业废弃物利用、人工湿地等。电话：13578 626273；邮箱：wangzq027@nenu.edu.cn。