阅读说明：本技术 碳基全营养液体水溶肥及其制备方法 (Carbon-based full-nutrient liquid water-soluble fertilizer and preparation method thereof ) 是由 王锐 蒋鹏 闫鹏科 孙权 张军翔 于 2020-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种适用于滴灌施肥的碳基全营养液体水溶肥,包括水溶性生物质、氮元素、五氧化二磷、氧化钾、微量元素且在碳基全营养液体水溶肥中的质量占比分别为25%、3%、2%、15%、0.05%,其中,微量元素包括铁、锰、铜、锌、硼。本发明还提供一种碳基全营养液体水溶肥的制备方法。本发明能够实现后期水肥一体化的有机营养追肥,不会在滴灌过程中堵塞滴头,有利于节水灌溉的实施。本发明的碳基全营养液体水溶肥富含有机质,能够起到活化土壤的作用,且能够提高碱性土壤中的营养元素利用率。本发明的碳基全营养液体水溶肥还含有丰富的有益菌和酶制剂,能够促进土壤团聚体的形成,增加土壤粉粒含量,使土质松散,促进作物根区水肥交换和根系高效吸收。(The invention provides a carbon-based full-nutrient liquid water-soluble fertilizer suitable for fertigation, which comprises 25% of water-soluble biomass, 3% of nitrogen element, 15% of phosphorus pentoxide, 0.05% of potassium oxide and trace elements in mass ratio in the carbon-based full-nutrient liquid water-soluble fertilizer, wherein the trace elements comprise iron, manganese, copper, zinc and boron. The invention also provides a preparation method of the carbon-based full-nutrient liquid water-soluble fertilizer. The invention can realize later-stage water and fertilizer integrated organic nutrition topdressing, can not block a water dropper in the drip irrigation process, and is beneficial to implementation of water-saving irrigation. The carbon-based full-nutrient liquid water-soluble fertilizer is rich in organic matters, can play a role in activating soil, and can improve the utilization rate of nutrient elements in alkaline soil. The carbon-based full-nutrient liquid water-soluble fertilizer also contains abundant beneficial bacteria and enzyme preparations, can promote the formation of soil aggregates, increase the content of soil particles, loosen soil texture, and promote the water-fertilizer exchange and the efficient absorption of root systems in root areas of crops.)

碳基全营养液体水溶肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机肥技术领域，尤其涉及一种碳基全营养液体水溶肥及其制备方法。

背景技术

近年来，滴灌水溶肥料作为一种新型的肥料逐渐被人们认可，生产水溶肥可以物化施肥技术，提高肥效，减少施肥次数，节省施肥成本。水溶肥可根据不同作物需肥规律按照氮磷钾不同配比生产平衡型肥料、高氮肥、高钾肥和高磷肥等，同时添加对不同作物生长起关键作用的各种中微量营养元素。此外，水溶肥生产拥有一套达标的生产污染净化系统，既节能又环保，产生的污染变得少之又少。水溶肥在施用的过程中不仅节约了农业用水，而且大大减少了人力资源的投入，省时且高效。因为水溶肥可以根据作物的不同变换多种使用方法，让肥料最大限度地直接与作物接触，减少了肥料的浪费，提高利用率，实现了化肥减施增效的目的，同时有效地避免了过多化肥对造成土壤恶化的结果。

同时，目前现有的有机肥多是以生物质为原料结合植物生长过程中所需的营养元素配置而成。这种有机肥由于不溶于水，大多只能以基肥的形式施用在土壤中，在后续追肥或滴灌施肥时，就无法使用了。此外，市场上也有水溶性有机肥，但是这种水溶性有机肥都是以氨基酸或者生物质的提取物为原料制备而成，成本较高，对于生物质的利用率较低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够用于成本较低、生物质利用率高、适用于滴灌施肥的碳基全营养液体水溶肥。

还有必要提供一种碳基全营养液体水溶肥的制备方法。

一种碳基全营养液体水溶肥包括水溶性生物质、氮元素、五氧化二磷、氧化钾、微量元素且在碳基全营养液体水溶肥中的质量占比分别为25％、3％、2％、15％、0.05％，其中，微量元素包括铁、锰、铜、锌、硼。

一种碳基全营养液体水溶肥的制备方法包括以下步骤：

步骤S001，将有机物料进行粉碎，粉碎后的有机物料的直径小于2厘米；

步骤S002，将粉碎后的有机物料投入到反应釜中加入氢氧化钾进行碱解，并对碱解后的混合液调节pH至6.5～7.5，得到碱解液；

步骤S003，将碱解液加入α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶进行酶解，得到酶解液；

步骤S004，将酶解液加入解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌进行菌解，并对菌解后的混合液调节pH至6.5～7.5，得到菌解液；

步骤S005，将菌解液中加入聚磷酸铵、磷酸脲、焦磷酸钾、糖醇螯合钙、六水硝酸镁、螯合态混合微量元素、复硝酚钠、吲哚丁酸钾、纳米有机硒进行复配，并加入稳定剂，过滤出残渣，保留清液；

步骤S006，对清液进行离心过滤，即得到碳基全营养液体水溶肥。

优选的，步骤S002具体为，将有机物料粉碎后投入到碱解反应釜中密闭后注入浓度为48％的氢氧化钾溶液，且有机物料与氢氧化钾溶液的质量比为1：1，反复搅拌碱解反应釜内的有机物料，每6小时补充一次经过灭菌处理的空气，碱解反应釜内的温度控制在80～85摄氏度，碱解的时长为48～60小时，直到碱解反应釜内85％以上的有机物料被碱解，且碱解反应釜内的液体颜色变为深褐色，碱解完成后，向碱解反应釜内注入磷酸进行酸碱中和，并反复搅拌，之后用磷酸或氢氧化钾溶液调节混合液pH至6.5～7.5，混合液冷却至常温后得到碱解液。

优选的，步骤S003具体为，将碱解液泵入密封的酶解反应釜，向酶解反应釜内加入α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶，在酶解反应釜内反复搅拌，酶解温度控制在29～31摄氏度范围内，酶解时长为24小时以上，直到混合液的固渣率低于5％，混合液变成无异味的褐色液体，在这一过程中，每6小时打开酶解反应釜的排气阀，将废气排入碱解反应釜内，排气完毕后后再向酶解反应釜内补充经过灭菌处理的空气，混合液冷却至常温后得到酶解液。

优选的，所述加入的α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶的总质量占碱解液总质量的1％～2％，加入的α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶的质量比为4:4:2。

优选的，步骤S004具体为将酶解液泵入菌解反应釜，向菌解反应釜内加入解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，且解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的数量比为6:4，菌解温度控制在29～31摄氏度范围内，菌解时长为48～60小时，直至混合液的固渣率低于1％，混合液变成无异味的浅褐色液体，在这一过程中，每6小时打开菌解反应釜的排气阀，将废气排入碱解反应釜内，排气完毕后再向菌解反应釜内补充经过灭菌处理的空气，菌解完成后，用磷酸或氢氧化钾溶液调节混合液pH至6.5～7.5，混合液冷却至常温后得到菌解液。

优选的，步骤S005具体为向菌解反应釜内依次加入聚磷酸铵、磷酸脲、焦磷酸钾、糖醇螯合钙、六水硝酸镁、螯合态混合微量元素、复硝酚钠、吲哚丁酸钾、纳米有机硒进行复配，复配温度控制在44～46摄氏度的范围内，复配完成后加入稳定剂，过滤出残渣，保留清液。

优选的，加入的聚磷酸铵、磷酸脲、焦磷酸钾、糖醇螯合钙、六水硝酸镁、螯合态混合微量元素、复硝酚钠、吲哚丁酸钾、纳米有机硒、稳定剂在菌解液中的质量占比分别为7％、5％、5％、1％、1％、0.8％、0.1％、0.05％、0.05％、0.05％。

优选的，所述螯合态混合微量元素中的微量元素为铁、锰、铜、锌、硼且在菌解液中的质量占比分别为0.2％、0.1％、0.05％、0.15％、0.3％。

优选的，所述碳基全营养液体水溶肥的成分包括有机质、氮元素、五氧化二磷、氧化钾、微量元素且在碳基全营养液体水溶肥中的质量占比分别为25％、3％、2％、15％、0.05％，其中，微量元素包括铁、锰、铜、锌、硼。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下良好效果：

本发明的碳基全营养液体水溶肥利用农业有机废弃物为主要原料，通过碱解和生物工程技术将其制备成能够溶于水的有机质，成本较低，且能够实现后期水肥一体化的追肥，不会在滴灌过程中堵塞滴头，有利于节水灌溉的实施。

本发明的碳基全营养液体水溶肥富含有机质，能够起到活化土壤的作用，且能够提高碱性土壤中的营养元素利用率。

本发明的碳基全营养液体水溶肥还含有丰富的有益菌和酶制剂，能够促进土壤团粒化，增加土壤通透性，使土质松散，促进作物根部舒畅。同时，能够抑制土壤中病虫卵的存活以及病原菌的产生，增加作物抵抗力，减少连作障碍。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明的方案予以说明。

一种滴灌施肥的碳基全营养液体水溶肥包括水溶性生物质、氮元素、五氧化二磷、氧化钾、微量元素，且水溶性生物质、氮元素、五氧化二磷、氧化钾、微量元素在碳基全营养液体水溶肥中的质量占比分别为25％、3％、2％、15％、0.05％，其中，微量元素包括铁、锰、铜、锌、硼。

一种碳基全营养液体水溶肥的制备方法包括以下步骤：

步骤S001，将有机物料进行粉碎，粉碎后的有机物料的直径小于2厘米；

步骤S002，将粉碎后的有机物料投入到反应釜中加入氢氧化钾进行碱解，并对碱解后的混合液调节pH至6.5～7.5，得到碱解液；

步骤S003，将碱解液加入α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶进行酶解，得到酶解液；

步骤S004，将酶解液加入解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌进行菌解，并对菌解后的混合液调节pH至6.5～7.5，得到菌解液；

步骤S005，将菌解液中加入聚磷酸铵、磷酸脲、焦磷酸钾、糖醇螯合钙、六水硝酸镁、螯合态混合微量元素、复硝酚钠、吲哚丁酸钾、纳米有机硒进行复配，并加入稳定剂，过滤出残渣，保留清液；

步骤S006，对清液进行离心过滤，即得到碳基全营养液体水溶肥。

在一较佳实施方式中，所述有机物料可以为药渣、秸秆、枯枝落叶、绿化修剪枝、畜禽粪便等。经过系列的碱解、酶解以及菌解后，生物质的长碳链断裂为易被植物以及微生物吸收分解的短碳链，形成有机碳基；再将有机碳基与植物生长所需的营养元素按比例形成碳基全营养液体水溶肥。在碱解过程中使用氢氧化钾溶液，其中的钾元素可以作为钾肥，避免了使用氢氧化钠带来的钠离子盐害。

有机物酶解的速度大于菌解的速度，如此，有利于提高生产效率，也能够减少菌解的时间。

进一步的，步骤S002具体为，将有机物料粉碎后投入到碱解反应釜中密闭后注入浓度为48％的氢氧化钾溶液，且有机物料与氢氧化钾溶液的质量比为1：1，反复搅拌碱解反应釜内的有机物料，每6小时补充一次经过灭菌处理的空气，碱解反应釜内的温度控制在80～85摄氏度，碱解的时长为48～60小时，直到碱解反应釜内85％以上的有机物料被碱解，且碱解反应釜内的液体颜色变为深褐色，碱解完成后，向碱解反应釜内注入磷酸进行酸碱中和，并反复搅拌，之后用磷酸或氢氧化钾溶液调节混合液pH至6.5～7.5，混合液冷却至常温后得到碱解液。

碱解可以将有机物料中的木质素和纤维素类等长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链。使用的中和液磷酸，可以作为磷肥被植物吸收。

进一步的，步骤S003具体为，将碱解液泵入密封的酶解反应釜，向酶解反应釜内加入α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶，在酶解反应釜内反复搅拌，酶解温度控制在29～31摄氏度范围内，酶解时长为24小时以上，直到混合液的固渣率低于5％，混合液变成无异味的褐色液体，在这一过程中，每6小时打开酶解反应釜的排气阀，将废气排入碱解反应釜内，排气完毕后后再向酶解反应釜内补充经过灭菌处理的空气，混合液冷却至常温后得到酶解液。

进一步的，所述加入的α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶的总质量占碱解液总质量的1％～2％，加入的α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶的质量比为4:4:2。

α淀粉酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶可以进一步将混合液中残存的木质素分子中的碳—碳键断裂为苯氧残基，避免降解后的短链有机产物重新聚合。

上述废气中具有较高的温度，且不需要空气过滤，能够起到节能的效果。同时，反应后的废气中含有挥发性的氮素，循环利用可减少养分的损失。且废气利用也能够解决因排放带来的环保问题。

进一步的，步骤S004具体为将酶解液泵入菌解反应釜，向菌解反应釜内加入解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的数量比为6:4，菌解温度控制在29～31摄氏度范围内，菌解时长为48～60小时，直至混合液的固渣率低于1％，混合液变成无异味的浅褐色液体，在这一过程中，每6小时打开菌解反应釜的排气阀，将废气排入碱解反应釜内，排气完毕后再向菌解反应釜内补充经过灭菌处理的空气，菌解完成后，用磷酸或氢氧化钾溶液调节混合液pH至6.5～7.5，混合液冷却至常温后得到菌解液。

通过加入解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，能够尽可能的将不溶或难溶性有机物进行降解为可溶性以及溶解度较大的有机物。同时，还能为水溶肥提供有益微生物菌，有利于土壤的活化以及植物的生长。

进一步的，步骤S005具体为向菌解反应釜内依次加入聚磷酸铵、磷酸脲、焦磷酸钾、糖醇螯合钙、六水硝酸镁、螯合态混合微量元素、复硝酚钠、吲哚丁酸钾、纳米有机硒进行复配，复配温度控制在44～46摄氏度的范围内，复配完成后加入稳定剂，过滤出残渣，保留清液。

在复配前，菌解液当中每克约含有50亿个有益菌，复配后，受到化学肥料的影响，菌解液当中每克约含有2000万个有益菌。但是，剩下的这些有益菌对于化学肥料具有一定的耐受性。在施加到土壤当中后，比土壤中的微生物更能适应施用肥料后的土壤，从而在竞争中更加具有优势。如此，在施用本发明的水溶肥后，土壤中的有害菌的数量会有所下降，从而降低了植物感染病菌的几率。

进一步的，加入的聚磷酸铵、磷酸脲、焦磷酸钾、糖醇螯合钙、六水硝酸镁、螯合态混合微量元素、复硝酚钠、吲哚丁酸钾、纳米有机硒、稳定剂在菌解液中的质量占比分别为7％、5％、5％、1％、1％、0.8％、0.1％、0.05％、0.05％、0.05％。

进一步的，所述螯合态混合微量元素中的微量元素为铁、锰、铜、锌、硼且在菌解液中的质量占比分别为0.2％、0.1％、0.05％、0.15％、0.3％。

进一步的，所述碳基全营养液体水溶肥的成分包括有机质、氮元素、五氧化二磷、氧化钾、微量元素且在碳基全营养液体水溶肥中的质量占比分别为25％、3％、2％、15％、0.05％，其中，微量元素包括铁、锰、铜、锌、硼。

以下为本发明的碳基全营养液体水溶肥的实施效果。

实施例1

以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄主产区“赤霞珠”为研究对象，在宁夏银川立兰酒庄进行碳基全营养液体水溶肥肥效田间试验。南北行向定植，试验小区行长为50m，行距为3m，两两株距为0.6m，整形方式采用倾斜上架。

田间试验采用随机区组设计，设置不施肥、常规施肥、碳基全营养液体水溶肥三个处理，通过酿酒葡萄产量与品质指标分析，以期确定碳基全营养液体水溶肥对酿酒葡萄增产优质的效果。

处理1：不施肥

处理2：常规施肥，最佳施肥量为：尿素750kg·hm^-2，磷酸二氢铵600kg·hm^-2，硫酸钾900kg·hm^-2。

处理3：本方案，碳基全营养液体水溶肥，最佳施用量，750kg·hm^-2。

表1碳基全营养液体水溶肥对酿酒葡萄品质的影响

表1可得：施用碳基全营养液体水溶肥对可溶性固形物含量有增加效应，丰富葡萄酸度，均衡糖酸比，对口感有积极地改善作用；碳基全营养液体水溶肥对酿酒葡萄总酚、花色苷和单宁含量增加明显。

表2碳基全营养液体水溶肥效益分析

处理	产量t·hm<sup>-2</sup>	增产率％	肥料成本元·hm<sup>-2</sup>	产值元·hm<sup>-2</sup>	净收益元·hm<sup>-2</sup>	产投比
							不施肥	3.15	－	0	18900	18900	0
常规施肥	6.52	106.98	7320	39120	31800	5.34
							本方案	6.55	107.93	6000	39300	33300	6.55

(注：当年酿酒葡萄价格6元·kg^-1，尿素1760元·t^-1，磷酸二氢铵4000元·t^-1，硫酸钾4000元·t^-1。)

表2可得：相比不施肥处理，常规施肥与碳基全营养液体水溶肥处理下产量明显增加，增产率达到106.98％、107.93％，而碳基全营养液体水溶肥处理下产量相比常规施肥略有增加，但效果不明显；结合肥料成本与产值可得出净收益，施用碳基全营养液体水溶肥处理下净收益相比不施肥与常规施肥处理增加了14400元·hm^-2、1500元·hm^-2，相应产投比高达6.55。

实施例2

以番茄“粉达”为指示作物，在宁夏大学试验农场温室大棚进行田间试验。田间试验采用随机区组设计，设置不施肥、常规施肥、碳基全营养液体水溶肥三个处理。

处理1：不施肥

处理2：常规施肥，最佳施肥量为：尿素750kg·hm^-2，磷酸二氢铵600kg·hm^-2，硫酸钾900kg·hm^-2。

处理3：本方案，碳基全营养液体水溶肥，最佳施用量，750kg·hm^-2。

表3碳基全营养液体水溶肥对土壤机械组成的影响

通过测定土壤机械组成可得：碳基全营养液体水溶肥处理下粉粒含量相比不施肥与常规施肥处理分别显著增加了19.44％、29.70％，同时，粘粒含量明显降低，相比不施肥处理降低了40.58％，降幅较大，由此可见，碳基全营养液体水溶肥可有效改善土壤质地。

表4碳基全营养液体水溶肥对土壤养分及微生物C、N的影响(0-20cm)

表4可得：在施用碳基全营养液体水溶肥能显著增加土壤有机质含量，相比常规施肥与不施肥处理分别增加了19.90％、51.41％，速效氮、磷、钾含量在施肥情况下明显提升，常规施肥处理与碳基全营养液体水溶肥处理间无显著性差异；常规施肥与碳基全营养液体水溶肥处理下速效磷含量分别相比不施肥增加了34.60％、53.69％；完成了三级较丰富水平向二级丰富水平过渡；速效钾含量在该地区含量最丰富；微生物C在各处理间存在显著性差异，碳基全营养液体水溶肥处理相比不施肥与常规施肥处理分别增加了50.00％、21.36％；常规施肥与碳基全营养液体水溶肥处理对微生物N含量影响效果相差不大，二者间无显著性差异。

表5碳基全营养液体水溶肥对番茄品质的影响

表5可得：本专利产品处理下番茄可溶性固形物含量现在增加，甜度更高，维生素含量显著高于常规施肥，酸度较常规施肥降低，口感更佳，硝酸盐含量显著降低，食品安全更有保障。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。