[01509065]新型滴灌专用有机—无机肥料生产工艺的研究

本项目内容来源于宜昌市2014年自然基础科学研究与应用项目,项目编号A14-302-b01,目的是解决水溶肥的有机、无机成分的配合,达到营养元素更全面,同时解决粉状水溶肥易结块的问题,并探索生产工艺。滴灌专用肥,即节水灌溉中专用于滴灌施肥的肥料品种。所谓滴灌施肥就是将水加压、过滤,通过低压管道送达滴头,以点滴方式滴入作物根部的一种滴灌方式。这种专用肥除了需满足滴灌施肥对肥料的特殊要求即水溶性指标外,还必须符合土壤、农作物对有关养分比较全面的需求。 滴灌施肥是当今世界在肥料施用中最广泛、节肥、节水效果最好的一种施肥方式,该种专用肥的研究和应用,是近半个世纪以来国内外研究与应用部门努力探索解决的一大难题。难点 1：滴灌专用肥的水溶性问题。特别是农作物必需的有机质和磷的水溶性问题,（既要求这种有机质和磷要完全溶于水,又不能与灌溉水中的有关物质发生反应,形成沉积、结圬、堵塞或腐蚀灌溉设施）：难点2：滴灌专用肥中营养元素的全面性问题,（即有机、无机营养元素的合理配比和有关元素之间的拮抗性问题）;难点3：滴灌专用肥在运输、储存中的结块问题。 这类肥料的研究,在国外,以色列、塞浦路斯、约旦等国节水灌溉起步较早,相应对滴灌专用肥的研究也较早。据有关报道,20世纪中叶就开展了这方面的研究工作。当时他们选择液体肥为研究的突破口,因液体肥中的磷可直接用H3PO4,解决了磷的水溶性问题;继而通过采用络合剂（EDTA等）对微量元素的螯合和探索各元素加入溶液中的先后顺序,解决了有关元素之间的拮抗性等问题。但因液体肥成本高（1万元/吨）,有效养分含量相对低（30%）左右,且不便于贮运,至今仅限在投入产出比较高的特种经济作物和设施农业中应用。上世纪80年代后期,是美国、澳大利亚等国高速发展节水灌溉和随水施肥及专用肥料研究的时期。在专用肥研究方面,走的是以固态为主的道路。起初是选择一些经纯化处理的单质固态肥,如 CO（NH2）2、K2SO4等。继而发展至两元复合肥如 KH2PO4和用尿素与磷酸反应而成的磷尿等。这些产品的研发与筛选,经历了从最早的液体肥到水溶性固体肥,从单元肥到多元肥,单位成本由高到低等过程。但作为一项施肥技术变革的主要内在物质基础,问题仍然很多。特别是肥料在运输、储存过程中的结块问题。 我国滴灌灌溉及随水施肥技术起步于设施农业。主要采用或参照国外技术。对专用肥料品种的研究与应用主要以液体为主,存在的问题也与国外类似。最早报道并应用于生产的是新疆农垦科学院。其工艺路线采用二段化学反应,一段物理合成的方法,利用先进的有害离子去除和元素之间拮抗性防止技术,较好地解决了磷的速溶性、元素之间的拮抗性、液体肥成本高、不便贮运等问题,并在工艺及肥料利用率方面获得了一定的突破,但都局限于无机肥料[1],而且没有解决肥料的结块问题。 在我国农田由于长期施用不含有机质的无机化学肥料,有机质严重不足,各类养分比例失调,致使农田生态环境、土壤理化性状和土壤微生物区系及地下水受到不同程度的破坏,已造成肥效下降、利用率低、土壤板结等弊端。特别是像新疆等西北地区,土壤盐碱化、沙漠化严重、保水、保湿、保肥性差。而现有的大部分有机肥料的水溶性都较低,研究开发水溶性有机质,并使有机养分与无机养分融合,使各营养元素合理配比,解决各元素之间的拮抗,满足不同作物对养分氮、磷、钾及有机质、中、微量元素的需求,从而达到节约成本、节约能源、节水灌溉、保护环境的目的。这是滴灌专用肥料的发展的方向。 目前在我国用于滴灌专用肥的标准没有国家标准,只有农业部的四个行业标准,即①大量元素水溶肥料（NY 1107-2010）、②微量元素水溶肥料（NY1428-2010）、③含氨基酸水溶肥料（NY1429-2010）、④含腐植酸水溶肥料（NY 1106-2010）。这四个标准只单方面对肥料进行了分类,标准①和标准②只对无机营养元素中的大量和中、微量进行了规定,而标准③和标准④又只偏向两种有机营养成份。四个标准没有综合考虑有机营养和无机营养及中、微量元素之间的结合。而农业实践已经证实,农作物单独施用无机化肥会造成农产品的质量直线下降：菜无味,瓜不甜,果不香。而单施有机肥又会因养分低不能满足大部分农作物的需求导致产量低。因此本项目选择研究新型滴灌专用有机—无机固体肥料,使其营养全面（既含大量元素,又含有机质）、含量高（总有效含量高达60%以上）,水溶性好,滴灌时无需添加任何其它肥料,能满足作物的全营养需要。 技术原理：本项目采用水溶性有机质与无机营养元素（氮、磷、钾）在一定的工艺条件下混合结晶,形成品相均匀的高含量、肥效长、全营养、全水溶的滴灌专用肥。然后,研究出具有一定的吸潮能力并能保持干爽,而且具有全水溶性的优良防结块剂,探索出适宜的添加量和最佳添加条件,最后开发出具有一定社会和市场价值的新型滴灌专用有机—无机固体肥料。 性能指标：项目研发的新型滴灌专用有机—无机肥料有机质含量高达10%以上,大量元素高达50%以上准。项目研发的具有全水溶性的优良防结块剂,使肥料在90d后松散度保持在92%以上,延长了固体水溶性肥料的贮存期,提高了肥效使用效率。 1.大量元素水溶肥中添加10%以上有机质 传统肥料中的有机—无机复混肥料,其有机质或无机养分均比较低,而且没有水溶性要求。在大量元素水溶肥中因国标要求大量元素养分高,添加有机质一直是困扰喷滴灌肥的难题。本项目在保证大量元素（氮、磷、钾）达到50%以上的基础上,使水溶性有机质含量达到10%以上,并尽可能添加微量元素,同时要保证肥料的水溶性。 2.发明了一种新型水溶性防结块剂 本发明操作简便、便于工业化生产,用量少、成本低、对环境无污染,具有防结块与肥料的双重效果,防结块效果好,可以使大量元素水溶肥的松散度在92%以上,增加了水溶肥对不同水质的适应性。在保证防结块效果的基础上,满足了水溶性要求。 项目产品已投入小批量生产,并进行了田间试验,取得了一定的经济效益和社会效益。技术基本成熟,适用于各种水溶肥的生产,产品安全高效.目前已在西红柿规模化种植上有应用,效果好。主要存在的问题是成本偏高。