專利名稱：一種微量元素肥料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于肥料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微量元素肥料的制備方法。
背景技術(shù)：
除大量和中量營(yíng)養(yǎng)元素以外，微量元素也是作物生長(zhǎng)過(guò)程中必不可缺少的。德國(guó) 科學(xué)家李希比最早提出最小營(yíng)養(yǎng)分律“當(dāng)營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中缺乏某個(gè)必需元素時(shí)，作物產(chǎn)量首先 受這個(gè)元素的制約，產(chǎn)量則隨著它的增加而提高”，即“短板效應(yīng)”。微量元素在植物的生長(zhǎng) 發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用，在作物體代謝中，它們通常是作物激素和酶的組成成分，起著 調(diào)節(jié)、控制農(nóng)作物生長(zhǎng)的作用。微量元素僅占萬(wàn)分之幾至十萬(wàn)分之幾。需要量很少，但是如 果缺乏，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)育不良、抗病能力減弱等嚴(yán)重后果。到目前為止，被世界公認(rèn)的微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、RE等元素。美國(guó)是 世界上生產(chǎn)和施用微量元素肥料最多的國(guó)家；前蘇聯(lián)、日本、德國(guó)、瑞典、英國(guó)等也根據(jù)其土 壤和氣候條件施用一定量的微量元素肥料；我國(guó)的微量元素肥料生產(chǎn)起步較晚，上世紀(jì)70 年代農(nóng)業(yè)部門(mén)和中國(guó)科學(xué)院相繼發(fā)現(xiàn)作物有缺Zn、B、Mn的癥狀，才開(kāi)始了微量元素肥料的 生產(chǎn)和使用，其中有微量元素肥料和稀土元素肥料。常見(jiàn)的微量元素肥料有鉬肥、硼肥、 錳肥、鋅肥、銅肥、鈷肥、鐵肥等。現(xiàn)有固體微量元素肥料多以微量元素的礦物質(zhì)形式粉碎磨 細(xì)，無(wú)機(jī)鹽形式單獨(dú)或加入復(fù)合肥中，直接施用進(jìn)入土壤中。因各元素之間的拮抗作用和相 互間的化學(xué)反應(yīng)以及土壤中多種離子的相互作用，大部分元素經(jīng)反應(yīng)被土壤固定，生成不 溶于水的無(wú)機(jī)鹽而失效，難以被植物吸收利用。解決這個(gè)問(wèn)題的有效辦法是使用螯合劑，使 金屬離子和螯合劑生成穩(wěn)定的五元或六元螯合物。經(jīng)過(guò)螯合，可使金屬離子在土壤中退化 慢、肥效長(zhǎng)，釋放速度得以控制，提高了微量元素肥料的利用率，控制其向作物大量的遷移。 目前國(guó)內(nèi)使用較多的螯合劑是有乙二胺四乙酸及其二鈉鹽等氨羧絡(luò)合劑，也有使用磺化腐 殖酸作螯合劑的。目前多用EDTA螯合微量元素制成液體肥料，在植物拌種和追肥噴施中使 用較多，由于鰲合劑成本較高，但一直未能推廣應(yīng)用，且固體肥料中未有氨基酸螯合微量元 素的報(bào)道。蚯蚓是一種軟體多汁、蛋白質(zhì)含量達(dá)70%的軟體動(dòng)物，近年來(lái)，人工養(yǎng)殖蚯蚓作為 一項(xiàng)新興的事業(yè)得到了較大的發(fā)展，它能作為常用中藥材地龍，也能作為畜、禽、魚(yú)類等養(yǎng) 殖的蛋白質(zhì)飼料，還可以利用蚯蚓改良土壤，培育地力，還能處理城市有機(jī)垃圾，化廢為肥， 消除有機(jī)廢物對(duì)環(huán)境的污染等；同時(shí)，同時(shí)還能產(chǎn)生大量的蚯蚓糞。蚯蚓喜食腐質(zhì)的有機(jī)廢棄物成為優(yōu)質(zhì)的生物有機(jī)肥，自然界的各種有機(jī)廢棄物經(jīng) 發(fā)酵后，在蚯蚓消化系統(tǒng)蛋白酶、脂防酶、纖維酶和淀粉酶的作用下，迅速分解，轉(zhuǎn)化成為自 身或易于其他生物利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)排泄后成為蚯蚓糞。因此，蚯蚓糞從本質(zhì)上講是大 自然的產(chǎn)物，真正能全面地滿足植物生長(zhǎng)的各種需求和營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)植物有難以置信的神 奇肥效。蚯蚓糞不僅含有氮、磷、鋅等大量元素，而且有機(jī)質(zhì)含量和腐植質(zhì)含量都達(dá)到30% 左右。蚯蚓糞中有機(jī)質(zhì)和腐植酸的主要元素有碳、氫、氧、氮、硫等，是一種多價(jià)酚型芳香族 化合物與氮化合物的縮聚物，分子量分布較寬，為幾萬(wàn)至幾百萬(wàn)之間。結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，含有酚羥基、羥基、醇羥基、醌羥基、烯醇基、磺酸基、胺基、游離的醌基、半醌基、醌氧基、甲氧基 等多種功能團(tuán)。各組成間通過(guò)鍵合、氫鍵、吸附等化學(xué)、物理作用糾結(jié)在一起。由于這些活 性基因的存在，決定了腐植酸性的酸性、親水性、離子交換性、絡(luò)合性和較高的吸附能力、緩 沖、催化力。蚯蚓糞有機(jī)肥同時(shí)具有生物肥、生物有機(jī)肥、有機(jī)肥、氨基酸肥、腐殖酸肥等特點(diǎn)， 目前通常直接作為肥料單獨(dú)施用或者憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與其它肥料配合使用。尚沒(méi)有在微量元素 肥中引入蚯蚓糞的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的固體微量元素肥料難以被植物 吸收利用、添加螯合劑的液體微量元素肥料成本太高等問(wèn)題，提供一種微量元素肥料的制 備方法，通過(guò)該方法獲得的固體微量元素肥料容易被植物吸收，且成本較低。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種微量元素肥料的制備方法，包括下述主要步驟(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在30°C 60°C干燥(可風(fēng)干或晾干)，粉碎磨 細(xì)，過(guò)100目篩，得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟(1)得到的蚯蚓糞細(xì)粉放入水中，加水量按照蚯 蚓糞細(xì)粉質(zhì)量水質(zhì)量=0. 5 5 10 20計(jì)算；攪拌20min-60min，控制攪拌速度為 100 350r/min，然后調(diào)節(jié)pH為3. 0 5. 5，控制反應(yīng)溫度為15°C 60°C，加入質(zhì)量體積 比為0. 02 0. 25g/ml的金屬離子溶液(可用各種含有微量元素金屬離子的鹽配制成水溶 液)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 5h 4. 0h，停止攪拌，過(guò)濾，干燥，即得微量元素肥料。上述微量元素肥料的制備方法中，所述的金屬離子可選自稀土金屬離子RE3+(如 La3+、Ce3+)、以及Cu2+、Zn2+等，可任選一種或多種，其用量可按照金屬離子質(zhì)量為螯合劑蚯蚓 糞質(zhì)量的0. 5%計(jì)算。本發(fā)明上述制備方法中其反應(yīng)原理為利用蚯蚓糞中所含的腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)所含 有的螯合基團(tuán)(如酚羥基、羥基、醇羥基、醌羥基、烯醇基、磺酸基、胺基、游離的醌基、半醌 基、醌氧基、甲氧基等多種功能團(tuán))，在一定攪拌速度、酸度和溫度條件下與金屬離子(RE3+、 Cu2+、Zn2+等)螯合，制得螯合微量元素的肥料。其反應(yīng)為吸附螯合結(jié)合法。本發(fā)明以蚯蚓糞為螯合劑，蚯蚓糞本身即含有一定量的氮、磷、鉀元素，在特定條 件下螯合微量元素后，不僅可為植物提供微量元素營(yíng)養(yǎng)，也可為植物提供常量元素營(yíng)養(yǎng)，達(dá) 到原料天然、環(huán)保，控制了微量元素釋放的作用。本發(fā)明生產(chǎn)的微量元素肥料既可作為微量元素肥料單獨(dú)直接施用于農(nóng)田，也可以 與氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥等共混，制成各種固體或液體復(fù)合肥，其添加量根據(jù)不同作物生 長(zhǎng)的不同需求可適當(dāng)調(diào)整，通?？蔀?. 5 5%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明以蚯蚓糞為螯合劑、以金屬離子RE3+(La3+、Ce3+)、Cu2+、Zn2+等為微量元素， 采用化學(xué)吸附螯合方法，制得微量元素肥料；為土壤添加必要的營(yíng)養(yǎng)元素，不僅可以有效控 制微量元素的釋放速度，提高微量元素的利用率，而且由于蚓糞自身含有的有關(guān)活性組分 和有機(jī)質(zhì)，能改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，有利于植物吸收養(yǎng)分；可增強(qiáng)保水、保肥
4性，防止土壤流失；有效地協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱，提高土壤肥力。其主要優(yōu)點(diǎn)如下第一，原料蚯蚓糞價(jià)廉易得，天然環(huán)保，成本低；第二，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單；第三，反應(yīng)時(shí)間短，生產(chǎn)周期，所需裝置簡(jiǎn)單，可進(jìn)一步降低成本；保證年產(chǎn)量高， 提高經(jīng)濟(jì)效益；第四，肥料的微量元素利用率高，同時(shí)改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，經(jīng)生 物統(tǒng)計(jì)，所種植的作物有明顯的抗病害和抗干旱、冷凍等的抗逆能力；第五，該法生產(chǎn)的微量元素肥料溫和，不產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象。綜合上述優(yōu)點(diǎn)，該制備方法操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、且成本低、年產(chǎn)量高，易于實(shí) 現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益好。本發(fā)明有利于植物生長(zhǎng)，提高了微量元素復(fù)混肥的質(zhì)量，是一種成本低，效益高的 肥料。生產(chǎn)的微量元素既可單獨(dú)使用，也可與N、P、K混合生產(chǎn)復(fù)合肥，還可以造粒后作為摻 混(BB肥)的原料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的上述發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上 述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實(shí)施例1本實(shí)施例微量元素肥料通過(guò)下述方法制備(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在30°C 40°C風(fēng)干，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目蹄， 得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟⑴得到的蚯蚓糞細(xì)粉100克溶于1000ml水中，攪 拌30min，控制攪拌速度為lOOr/min，然后調(diào)節(jié)pH為3. 0，控制反應(yīng)溫度為15°C，加入5ml含 鋅量為0. lg的水溶液(用硝酸鋅鹽配制成水溶液)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 5h，停止攪拌，過(guò)濾， 30°C真空干燥至恒重，即得含鋅量0. 的微量元素肥料。實(shí)施例2本實(shí)施例微量元素肥料通過(guò)下述方法制備(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在50°C 60°C干燥，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目蹄， 得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟⑴得到的蚯蚓糞細(xì)粉100克溶于1000ml水中，攪 拌20min，控制攪拌速度為350r/min，然后調(diào)節(jié)pH為5. 5，控制反應(yīng)溫度為60°C，加入20ml 含銅量為5g的水溶液(用硝酸銅鹽配制成水溶液)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4. Oh,停止攪拌，過(guò)濾， 60°C真空干燥至恒重，即得含銅量5%的微量元素肥料。實(shí)施例3本實(shí)施例微量元素肥料通過(guò)下述方法制備(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在40°C 50°C晾干，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目篩，得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟⑴得到的蚯蚓糞細(xì)粉100克溶于1000ml水中，攪 拌60min，控制攪拌速度為250r/min，然后調(diào)節(jié)pH為4. 5，控制反應(yīng)溫度為50°C，加入20ml 含鑭量為0. 5g的水溶液(用硝酸鑭鹽配制成水溶液)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3. Oh,停止攪拌，過(guò) 濾，烘箱50°C干燥至恒重，即得含鑭量0. 5%的微量元素肥料。實(shí)施例4 本實(shí)施例微量元素肥料通過(guò)下述方法制備(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在35°C 45°C干燥，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目蹄， 得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟⑴得到的蚯蚓糞細(xì)粉100克溶于1000ml水中，攪 拌40min，控制攪拌速度為300r/min，然后調(diào)節(jié)pH為3. 5，控制反應(yīng)溫度為40°C，加入10ml 含鑭和鈰量分別為0. 5g的水溶液(用硝酸鑭鹽和硫酸鈰鹽配制成水溶液)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)
2.0h，停止攪拌，過(guò)濾，80°C干燥，即得含鑭和鈰量分別為0. 5%的混合稀土微量元素肥料。實(shí)施例5本實(shí)施例微量元素肥料通過(guò)下述方法制備(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在45°C 55°C烘干，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目蹄， 得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟⑴得到的蚯蚓糞細(xì)粉100克溶于1000ml水中，攪 拌30min，控制攪拌速度為200r/min，然后調(diào)節(jié)pH為4. 0，控制反應(yīng)溫度為30°C，加入10ml 含鑭和鋅量分別為0. 5g的水溶液(用硝酸鑭鹽和硝酸鋅鹽配制成水溶液)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)
3.5h，停止攪拌，過(guò)濾，90°C干燥，即得含鑭和鋅量分別為0. 5%的混合稀土微量元素肥料。
權(quán)利要求
一種微量元素肥料的制備方法，包括下述步驟(1)螯合劑蚯蚓糞的制備將蚯蚓糞在30℃～60℃干燥，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目篩，得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)制備微量元素肥料將步驟(1)得到的蚯蚓糞細(xì)粉放入水中，加水量按照蚯蚓糞細(xì)粉質(zhì)量∶水質(zhì)量＝0.5～5∶10～20計(jì)算；攪拌20min 60min，控制攪拌速度為100～350r/min，然后調(diào)節(jié)pH為3.0～5.5，控制反應(yīng)溫度為15℃～60℃，加入質(zhì)量體積比為0.02～0.25g/ml的金屬離子溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.5h～4.0h，停止攪拌，過(guò)濾，干燥，即得微量元素肥料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于 所述的步驟(1)中，蚯蚓糞的干燥方法為風(fēng)干或晾干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于 所述的金屬離子選自稀土金屬離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于 所述的稀土金屬離子選自La3+、Ce3+。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于 所述的金屬離子選自Cu2+、Zn2+。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微量元素肥料的制備方法，包括下述步驟(1)將蚯蚓糞在30℃～60℃干燥，粉碎磨細(xì)，過(guò)100目篩，得到蚯蚓糞細(xì)粉，備用；(2)將蚯蚓糞細(xì)粉放入水中，攪拌20min-60min，控制攪拌速度為100～350r/min，然后調(diào)節(jié)pH為3.0～5.5，控制反應(yīng)溫度為15℃～60℃，加入金屬離子溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.5h～4.0h，停止攪拌，過(guò)濾，干燥，即得微量元素肥料。通過(guò)該方法獲得的固體微量元素肥料容易被植物吸收，且成本較低。
文檔編號(hào)C05G3/00GK101891529SQ20101016500
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者嚴(yán)小娟, 廖洋, 趙仕林 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)