本發(fā)明涉及肥料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥及其制備方法。

背景技術(shù)：

磷是植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要通過施入無機(jī)磷肥來提升土壤磷含量以滿足作物需求，近年來，我國(guó)磷肥的投入幾乎呈現(xiàn)直線增長(zhǎng)，而糧食產(chǎn)量卻徘徊不前，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的一個(gè)重要原因是磷肥利用率低；磷礦粉是生產(chǎn)無機(jī)磷肥的主要原料，而在地球上80％的儲(chǔ)量已被開采，因此，如何提高磷肥的利用效率并開發(fā)新型長(zhǎng)效磷肥一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中研究的重點(diǎn)。

游離的無機(jī)磷酸鹽雖然是植物和微生物同化吸收磷的主要形式，但對(duì)于肥料中并非活性磷含量越多越好，由于作物對(duì)磷的吸收能力有限，過量的活性磷施入土壤往往超出作物對(duì)磷的最大吸收值，導(dǎo)致土壤供磷量短時(shí)間內(nèi)快速積累對(duì)于作物呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，引起土壤中磷酸鹽的積累，并會(huì)與土壤中游離的鈣、鐵、鋁等金屬元素快速反應(yīng)形成難溶性磷酸鹽而被化學(xué)固定，降低了磷的利用效率，造成巨大的損失，相當(dāng)于白白倒進(jìn)土壤中；同時(shí)，過量的活性磷會(huì)增大地表徑流引起磷流失的可能和水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，最終嚴(yán)重污染環(huán)境。

腐殖酸具有多種活性官能團(tuán)和較大的表面積，也是具有膠體性質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)，可以改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)磷的吸收，而且腐殖酸在生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)量較大，廣泛存在于土壤、河泥、海洋沉積物、風(fēng)化煤、有機(jī)廢棄物堆肥等。在以往的研究應(yīng)用中，腐殖酸常作為肥料直接添加至土壤，絡(luò)合土壤中的鐵、鋁等金屬，降低游離的活性鐵離子和鋁離子的濃度，減少土壤中磷酸鹽的化學(xué)固定，以促進(jìn)磷素在土壤中的遷移，但是，針對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)田普遍磷肥施入量大于作物當(dāng)季需求這一現(xiàn)狀，應(yīng)控制磷肥中游離磷酸鹽的量，盡可能對(duì)磷肥中過量的磷酸鹽進(jìn)行生物化學(xué)穩(wěn)定，即轉(zhuǎn)化成相對(duì)穩(wěn)定但可緩慢釋放的磷形態(tài)，才有可能避免磷素的流失，確保磷的長(zhǎng)效利用率。

由于腐殖酸本身也是一類有機(jī)質(zhì)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的腐殖酸類物質(zhì)，如富里酸等，可被微生物緩慢分解利用，另外，腐殖酸絡(luò)合金屬后，該復(fù)合體往往仍具備絡(luò)合能力，而且因腐殖酸局部基團(tuán)提供電子能力有限，金屬雖與腐殖酸結(jié)合仍可帶正電，繼續(xù)吸引陰離子，如游離磷酸鹽，故腐殖酸、金屬和磷酸鹽可以發(fā)生共吸附作用或利用金屬橋形成腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合體，但在土壤中由于參與這一反應(yīng)各成分含量不足而表現(xiàn)對(duì)對(duì)磷酸鹽的結(jié)合較弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中磷肥的緩釋效果不佳和利用率低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施如下：一種含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將腐殖酸肥與磷肥按質(zhì)量配比(60-90)：(5-25)混合均勻，再按腐殖酸和磷肥總質(zhì)量的2-5％添加金屬溶液；

步驟二、堆肥，并定期補(bǔ)水，保持混合物的含水率為50-70％、pH小于7，在30-40℃的溫度下放置數(shù)天后得到所述緩釋磷肥。

進(jìn)一步地，所述腐殖酸肥為腐熟的沼渣、腐熟的畜禽糞便、腐熟的農(nóng)作物廢棄物堆肥產(chǎn)品和腐殖酸提取液中一種或多種的混合。

進(jìn)一步地，所述磷肥為磷酸二銨、重過磷酸鈣、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、磷礦粉和高磷有機(jī)肥中一種或多種的混合。

進(jìn)一步地，所述金屬溶液為鋁或鐵的鹽溶液或膠體溶液，所述金屬溶液中金屬質(zhì)量與所述腐殖酸肥中腐殖酸碳的含量成比例，每克腐殖酸碳添加質(zhì)量為0.1～6mmol的金屬。

本發(fā)明還包括一種通過上述方法制備的含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明通過向腐殖酸肥與磷肥中適量添加金屬溶液，使金屬與磷肥中的磷酸鹽和腐殖酸之間形成金屬橋并產(chǎn)生共吸附的效應(yīng)，從而使游離態(tài)活性磷被大量、相對(duì)穩(wěn)定的積累在腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物中，而該腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物能夠被土壤中的微生物緩慢分解，達(dá)到緩釋效果。有效避免了化學(xué)磷肥和高磷有機(jī)肥中過量活性磷施入產(chǎn)生的磷素化學(xué)固定和面源污染問題，大大提高磷肥的利用率和磷肥中過量磷酸鹽的生物穩(wěn)定性。通過本發(fā)明的方法，將腐殖酸與磷肥混合施用時(shí)添加適量金屬溶液，所制得的腐殖酸緩釋磷肥在改善土壤理化性質(zhì)、增加肥效的同時(shí)，也達(dá)到了磷肥緩釋、提高磷肥利用率和生物有效性的目的。本發(fā)明提供的方法原料來源廣泛，操作簡(jiǎn)便。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、緩釋磷肥的制備方法如下：

步驟一、將腐殖酸肥與磷肥按質(zhì)量配比(60-90)：(5-25)混合均勻，再按腐殖酸和磷肥總質(zhì)量的2-5％添加金屬溶液；

步驟二、堆肥，保持混合物的含水率為50-70％、pH小于7，在30-40℃的溫度下放置數(shù)天后得到含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥。

上述步驟二中通過金屬溶液的添加將游離態(tài)活性磷與腐殖酸固定在一起，形成一種新形態(tài)的腐殖酸磷——腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物。根據(jù)對(duì)比堆肥前后腐殖酸磷的含量，可以確定大量的游離態(tài)活性磷被相對(duì)穩(wěn)定的積累在腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物中，屬于磷素的生物固定。腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物能夠被土壤中的微生物緩慢分解，釋放為的游離磷酸鹽。

腐殖酸磷含量可先根據(jù)土壤腐殖酸提取方法得到腐殖酸再根據(jù)消解法測(cè)定磷含量獲得。腐殖酸提取方法為焦磷酸鈉-氫氧化鈉浸提法，磷的測(cè)定方法為磷酸-高氯酸氧化比色法。

上述腐殖酸肥為腐熟的沼渣、腐熟的畜禽糞便、腐熟的農(nóng)作物廢棄物堆肥產(chǎn)品和腐殖酸提取液中一種或多種的混合；磷肥為磷酸二銨、重過磷酸鈣、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、磷礦粉和高磷有機(jī)肥中一種或多種的混合；金屬溶液為鋁或鐵的鹽溶液或膠體溶液。

上述金屬溶液為鋁或鐵的鹽溶液或膠體溶液，膠體溶液是通過向沸水中滴加飽和金屬鹽溶液并持續(xù)加熱形成的。提取腐殖酸后，測(cè)定總碳含量，添加的金屬溶液中金屬含量與腐殖酸肥中腐殖酸碳的含量成比例，每克腐殖酸碳添加質(zhì)量為0.1～6mmol的金屬(0.1-6mmol Metal/g C)。

本發(fā)明還包括一種通過上述方法制備的緩釋磷肥。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的在生產(chǎn)實(shí)踐中的效果做進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1

含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥及其制備方法如下：

步驟一、將腐熟的沼渣堆肥(腐殖酸碳含量為7.1％)，與磷酸二銨按質(zhì)量配比90：10混合均勻，再按腐殖酸和磷肥總質(zhì)量的3％添加硫酸鋁溶液，其中硫酸鋁的質(zhì)量為0.4mmol(Al/g C)；

步驟二、堆肥，并定期補(bǔ)水，保持混合物的含水率為60％、pH小于7，在30～32℃的溫度下放置10天后得到含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥。

實(shí)驗(yàn)1：

取與本實(shí)施例相同的腐熟的沼渣堆肥作為腐殖酸肥；取與本實(shí)施例相同的磷酸二銨作為磷肥；并按90：10的質(zhì)量比混合腐熟的沼渣堆肥和磷酸二銨作為“磷肥+腐殖酸肥”。同樣堆肥10天后檢測(cè)堆肥前后總磷中游離態(tài)活性磷磷組分和腐殖酸磷組分含量，如表1所示：

表1

從上表可以看出，添加硫酸鋁溶液組水溶性磷等游離態(tài)活性磷組分反應(yīng)后明顯降低，腐殖酸磷含量明顯增加，且與其他三組對(duì)照肥料相比變化顯著，腐殖酸磷含量顯著增加。

實(shí)驗(yàn)2

將腐殖酸肥、磷肥和“磷肥+腐殖酸肥”與實(shí)施例1緩釋磷肥均與土壤(黑土)按1:1000混合，進(jìn)行土柱模擬淋溶實(shí)驗(yàn)，溫度控制在25攝氏度左右，淋溶方式為間斷式淋溶，每天淋溶1小時(shí)，收集體積500mL/次，連續(xù)淋溶20天，檢測(cè)土壤中游離態(tài)活性磷組分、腐殖酸磷組分、腐殖酸含量及收集淋溶液總磷濃度，結(jié)果如表2所示。

表2

從上表可以看出，磷肥與腐殖酸混合堆肥形成的“磷肥+腐殖酸肥”中腐殖酸磷含量低，遠(yuǎn)不及本發(fā)明緩釋磷肥。而且，磷肥與腐殖酸混合堆肥中形成的腐殖酸磷不能被土壤中的微生物分解再利用；而本發(fā)明緩釋磷肥中由“腐殖酸-金屬-磷酸鹽”構(gòu)成的腐殖酸磷復(fù)合物能夠被土壤中的微生物緩慢、分解利用，達(dá)到了緩釋的效果。

緩釋磷肥淋溶損失的磷含量明顯低于磷肥以及不添加金屬的混合腐殖酸磷肥，同時(shí)緩釋磷肥淋溶后腐殖酸磷含量大量減少，比較淋溶前后，緩釋磷肥顯著改善游離態(tài)活性磷的保存，說明該緩釋磷肥既可以減少磷素的流失，又可以通過腐殖酸磷緩釋實(shí)現(xiàn)磷肥長(zhǎng)效性，緩釋效果顯著。

實(shí)施例2

緩釋磷肥的制備方法如下：

步驟一、將腐熟的沼渣堆肥與磷酸二銨按質(zhì)量配比70：25混合均勻，再按腐殖酸和磷肥總質(zhì)量的2％添加硫酸鋁溶液，其中硫酸鋁的質(zhì)量為0.47mmol(Al/g C)；

步驟二、堆肥，并定期補(bǔ)水，保持混合物的含水率為50％、pH小于7，在35～40℃的溫度下放置5天后得到含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥。

實(shí)施例3

緩釋磷肥的制備方法如下：

步驟一、將腐熟的沼渣堆肥與磷酸二銨按質(zhì)量配比80：5混合均勻，再按腐殖酸和磷肥總質(zhì)量的5％添加的硫酸鐵溶液，其中硫酸鐵的質(zhì)量為6mmol(Fe/g C)；

步驟二、堆肥，并定期補(bǔ)水，保持混合物的含水率為70％、pH小于7，在32～35℃的溫度下放置2天后得到含有腐殖酸-金屬-磷酸鹽復(fù)合物的緩釋磷肥。

上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。