一种肥料增效剂、制备方法及其应用与流程

本发明属于肥料增效剂，具体涉及一种肥料增效剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、肥料可以为植物提供必需的营养元素，改善土壤性质，提高土壤肥力，是农业生产的物质基础之一，但是我国对于肥料的利用率较低，氮肥通过挥发、淋溶和径流等途径损失较多，不仅会损害农田，还会导致地表水富营养化、蔬菜中硝酸盐超标、湖泊污染严重等问题。

2、肥料增效剂，是指一类以增加养分有效性为目的的活性物质，通过固持氮和活化土壤中难以利用的磷、钾元素来增加作物的养分供给，并在调节植物生理功能中起到一定作用，通常是将它添加到常规肥料中，可以适当减少肥料用量，提高肥料的利用率；

3、因此，为了提高肥料的利用率，缓解肥料引起的环境问题，可以在肥料中加入肥料增效剂。

4、目前，市场上采用的肥料增效剂有很多种，有的是通过加入硝化抑制剂、脲酶抑制剂，或者采用包膜原理，使肥料达到缓释控释作用；

5、但是脲酶制剂、硝化制剂不适合水田或者降水多的地域，因为水会降低硝化抑制剂和脲酶抑制剂的浓度，降低有效性；

6、在包膜技术中，沸石粉和淀粉包衣的缓释效果较差，树脂包衣可以有效提高缓释效果，但是容易在土壤中留下残留物，破坏土壤的结构，影响作物的生长发育；

7、因此，提供一种肥料增效剂，适用地域广，增肥效果显著，促进作物生长是现有技术亟待解决的技术难题。

8、cn117142899a公开了一种生物基肥料增效剂及其制备方法，具体公开了该肥料增效剂包括以下原料：改性聚谷氨酸、烟秆生物炭、聚磷酸盐、膨润土、沸石粉、γ-氨基丁酸、腐殖酸钠、有机酸、微量元素组合物；所述改性聚谷氨酸，是将聚谷氨酸溶解在二甲基亚砜中，加入烯丙基硫脲和噻呋酰胺，再加入交联剂和催化剂搅拌混合反应制得；

9、该肥料增效剂不仅具有优异的保肥能力，可以增强肥料的缓释性，显著提升肥料的利用率，而且具有一定杀菌性，可减少土传细菌病害，有利于农作物产量和品质的提高。

10、但是，上述方法制得的肥料增效剂，前期养分释放较快，中后期的养分释放较慢，并且缓释性能受温度影响较大，在温度较高时，缓释速率较快，在温度较低时，缓释速率较慢。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种肥料增效剂、制备方法及其应用，能够解决前期养分释放较快，中后期的养分释放较慢的问题，并且在不同温度下的缓释效果稳定。

2、针对上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

3、一种肥料增效剂的制备方法，包括制备功能性生物炭、制备γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物、制备稳定剂、混料步骤，具体操作如下：

4、1.制备功能性生物炭

5、(1)制备生物炭

6、将花生壳清洗晾干，然后进行粉碎，粉碎时间为8-12min，粉碎转速为638-660rpm，粉碎完成后置于热解炉中，以2.8-3.2℃/min的速率升温至375-384℃，在375-384℃下热解18-22min，再以0.8-1.2℃/min的速率升温至634-645℃，在634-645℃下热解3.0-3.5h，控制热解气氛为氮气，氮气流速为95-104ml/min，自然冷却至室温后，制得生物炭；

7、（2）酸浸

8、将生物炭置于密闭容器中，然后加入4.5-5.5倍体积的硝酸溶液中进行浸泡，浸泡时间为4.4-4.6h，浸泡温度为96-98℃，浸泡结束后，过滤，用去离子水洗涤，然后在104-106℃下烘干，制得酸浸后的生物炭；

9、所述硝酸溶液的质量浓度为56-58%；

10、（3）功能化

11、将酸浸后的生物炭置于等离子体装置中进行等离子体处理，处理气氛为氨气，处理功率为424-436w，处理时间为4-6min，处理温度为10-14℃，氨气流量为47-53ml/min，等离子体处理结束后，制得等离子体处理的生物炭，将等离子体处理的生物炭投入至乙二胺溶液中，然后加入十六烷基三甲基溴化铵进行球磨处理，球磨时间为28-32min，球磨转速为250-260rpm，球料比为3-5:1，球磨结束后，以2.4-2.6℃/min的速率升温至68-72℃，在68-72℃下静置2.4-2.7h，静置结束后，自然恢复至室温，经过滤、干燥，制得功能性生物炭；

12、所述乙二胺溶液的质量浓度为12-14%；

13、所述等离子体处理的生物炭、乙二胺溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为97-102:446-453:2.4-2.6。

14、2.制备γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物

15、将功能性生物炭置于二甲亚砜中，然后加入γ-聚谷氨酸混合均匀，然后控制搅拌转速为165-174rpm，搅拌温度为23-27℃，在搅拌状态下加入n，n′-二异丙基碳二亚胺，搅拌反应18-22h，反应结束后，加入无水乙醇，在214-223rpm下搅拌27-33min，搅拌结束后，过滤，然后进行预冷和冷冻干燥，预冷温度为-39～-35℃，预冷时间为5.8-6.2h，冷冻温度为-48～-45℃，冷冻时间为19-22h，真空度为40-44pa，干燥结束后，自然恢复至室温，制得γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物；

16、所述功能性生物炭、二甲亚砜、γ-聚谷氨酸、n，n′-二异丙基碳二亚胺、无水乙醇的质量比为8-12:116-124:3.3-3.7:1.1-1.3:490-510。

17、3.制备稳定剂

18、（1）制备复合硅藻土

19、将硅藻土置于复合液中进行超声处理，超声时间为18-23min，超声功率为235-245w，超声频率为25-29khz，超声处理结束后，过滤干燥，制得复合硅藻土；

20、所述硅藻土的粒径为230-250nm，所述硅藻土中，二氧化硅的质量含量为92.5-93.0%，氧化铝的质量含量为3.4-3.6%；

21、所述复合液是由去离子水、季戊四醇四硬脂酸酯，蔗糖脂肪酸酯组成，所述去离子水、季戊四醇四硬脂酸酯，蔗糖脂肪酸酯的质量比为105-114:2.3-2.7:2.8-3.2；

22、所述硅藻土与复合液的质量比为18-22:126-135；

23、（2）制备混合溶液

24、向去离子水中加入三（羟甲基）氨基甲烷盐酸盐和盐酸多巴胺，然后进行搅拌，搅拌温度为24-26℃，搅拌转速为163-176rpm，调节ph至8.3-8.5，制得混合溶液；

25、所述去离子水、三（羟甲基）氨基甲烷盐酸盐和盐酸多巴胺的质量比为990-1010:1.20-1.22:1.9-2.1；

26、（3）包覆

27、将复合硅藻土置于混合溶液中进行均质处理，均质时间为4-6min，均质压力为5.0-5.4mpa，均质处理结束后，搅拌反应8.7-9.3h，反应温度为34-36℃，反应结束后，洗涤干燥，再置于马弗炉中进行高温处理，处理气氛为氩气，先是以5.0-5.5℃/min速率升温至205-215℃，在205-215℃下保温27-33min，然后以2.2-2.7℃/min速率升温至364-373℃，在364-373℃下保温1.9-2.2h，保温结束后，自然降低至室温，制得稳定剂；

28、所述复合硅藻土、混合溶液的质量比为8-12:320-340；

29、4.混料

30、将γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物、稳定剂、微量元素混合，搅拌均匀后加入腐殖酸钠、有机酸和胺鲜酯，控制温度为43-47℃，搅拌转速为116-125rpm，搅拌时间为33-38min，制得肥料增效剂；

31、所述微量元素为硫酸镁和硼砂的混合物，所述硫酸镁和硼砂的质量比为1:0.8-1.1；

32、所述有机酸为草酸和柠檬酸的混合物，所述草酸和柠檬酸的质量比为1.1:1.2-1.5；

33、所述γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物、稳定剂、微量元素混合，腐殖酸钠、有机酸和胺鲜酯的质量比为45-48:33-36:5.2-5.4:10-12:6.6-7.0:5.5-5.8。

34、一种肥料增效剂，由前述制备方法制得。

35、所述肥料增效剂的应用，肥料与肥料增效剂的质量比为6.3:1。

36、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

37、1.本发明采用花生壳制备生物炭，对生物炭进行功能化处理，酸浸处理可以去除生物炭表面的杂质，然后在氨气气氛下进行等离子体处理，并且置于乙二胺溶液中球磨处理，提高了生物炭的活性性能，避免了颗粒之间的团聚，并且氨基均匀分布在生物炭的表面，实现了生物炭的功能化，采用γ-聚谷氨酸与功能性生物炭复合，γ-聚谷氨酸的羧基与功能性生物炭的氨基在缩合剂存在的状态下进行反应，γ-聚谷氨酸和功能性生物炭之间形成了强有力的交联，结合力强且稳定，并且形成了三维网络结构，该结构的缓释性能稳定；

38、本发明在制备稳定剂的步骤中，将硅藻土进行表面活化，然后采用聚多巴胺进行包覆，将聚多巴胺中的胺、亚胺等基团引入到硅藻土表面，使得硅藻土与γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物的相容性好，分散性佳，经过高温煅烧处理，提高了硅藻土的比表面积，增强了吸附性能；

39、本发明的有机酸、胺鲜酯等成分，可以促进植物本身对氮磷钾等养分的吸收，加强植物对镁等矿物金属的吸收，更好的促进植物的发育，结合γ-聚谷氨酸/功能性生物炭复合物和稳定剂等成分复配制得的肥料增效剂，分散性好，吸附性能优异，保肥能力和缓释性能佳，避免肥料中营养成分的快速流失，增强了保肥性能，并且在不同温度下的缓释性能稳定，提高了肥料的利用率；

40、2.本发明制得的肥料增效剂，按照gb/t 23348-2009《缓释肥料》中的方法测定养分释放性能，测试温度为32℃，测得1d的释放率为2.3-2.7%，10d的释放率为8.6-9.0%，20d的释放率为18.2-18.7%，30d的释放率为30.7-31.2%，60d的释放率为75.3-76.0%；

41、3.本发明制得的肥料增效剂，按照gb/t 23348-2009《缓释肥料》中的方法测定养分释放性能，测试温度为10℃，测得1d的释放率为2.1-2.6%，10d的释放率为8.3-8.7%，20d的释放率为16.9-17.5%，30d的释放率为28.2-28.9%，60d的释放率为73.0-74.1%。