腐植酸液体冲施肥研发与工业化生产报告.docx

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腐植酸液体冲施肥研发与工业化生产报告

腐植酸液体冲施肥研发与工业化生产

报告

项目负责人：

闫宏刚

项目组成员：

曲启恒　范英霞　张艳平

南风化工集团技术中心

二〇〇四年元月

一、前言

随着高效、双优农业的发展，各类瓜果、蔬菜等经济作物的种植面积不断扩大，高效全元改良土壤、优化作物的肥料使用量激增。

冲施肥具有施肥安全、均匀、方便等优点，即可避免开沟施肥损伤作物的根系，又可避免撒施化肥损伤细嫩茎叶，还可避免发生土壤集中施肥后，因局部土壤溶液浓度过高而引起的烧根现象。

适用于不宜其它追肥方式的作物栽培模式，如薄膜覆盖、中小拱棚、畦面作物密植栽培的作物。

普遍应用于保护地栽培瓜果、蔬菜，也可应用于露地栽培的作物。

冲施肥不但含有氮磷钾大量元素，还含有腐植酸，氨基酸等刺激作物生长的活性物质，同时添加了钙、镁、硫、铁、锌、硼等中微量元素，是一种新型的环保无公害肥料。

运城是我省的农业大市，近几年随着农业产业结构的调整，广大农户已改变过去的那种传统种植模式，经济作物的种植面积不断扩大，如瓜果、返季节蔬菜等。

南风钾肥公司农化服务队2000年对我我市的蔬菜大棚面积进行调查，全市近20万亩，主要分布在新绛10万亩、夏县5万亩、闻喜1.5万亩、盐湖区0.5万亩，垣曲0.1万亩、万荣0.1万亩、河津0.3万亩、永济0.6万亩、芮城0.2万亩、平陆0.15万亩、稷山0.1万亩、绛县0.4万亩、临猗0.2万亩，由于种植蔬菜，返季节瓜果经济效益可观，所以菜农舍得投资。

在我国山东寿光一带大棚菜施肥量每亩达几百公斤，我市棚菜施肥量也达200公斤/亩，其中60%作基肥，40%作追肥，亩追肥量50—80公斤/亩。

目前追肥选用混配冲施肥较多，由于蔬菜地过量施无机化肥，已造成部分土壤板结，随着农民文化素质的提高，含有腐植酸、氨基酸有机无机结合型的冲施肥已受到农民朋友的欢迎，这种肥料不但可提高产量，而且所含的有机质还能改良土壤。

运城市蔬菜年追肥量约为1万吨，另就是这种肥料亦受到果农的关注，且部分已开始使用，潜在市场较大。

二、腐植酸

1、腐植酸的概念：

腐植酸主要是指从泥炭、褐煤、风化煤等主要原料中提取的一组结构复杂、功能多样、组成多变的大分子、有机化合物群。

根据它在不同溶剂中的溶解及其颜色、属性，腐植酸可分离出三个组分，将其溶于碱、酸和水而呈黄色溶液部分称为黄腐酸；将可溶于碱或乙醇而不溶于水、不溶于酸、呈棕色溶液部分称为棕腐酸；将仅溶于碱溶液，而不溶于酸或乙醇、丙醇而呈黑色溶液部分，称为黑腐酸；许多学者鉴于棕腐酸含量小，性质又与黑腐酸接近，所以将两者统称为胡敏酸。

由泥炭、褐煤、风化煤提取的腐植酸中黑腐酸占绝大部分，棕腐酸和黄腐酸较小。

一般棕腐酸含量10%左右，泥炭中高于10%，褐煤和风化煤均低于10%，至于黄腐酸在三原料中含量比棕腐酸少些，均在5%左右。

2、腐植酸的基本功能

•改善土壤的理化特性，从而提高土壤的透气性和保水性；

•活化土壤及肥料中的养分，使农作物易于吸收；

•能缓慢释放氨基酸，能直接激发农作物生长；

•刺激土壤有益微生物活性；

•具有降解有毒物质的功能；

•促进金属离子对阴离子的吸引，使离子浸析到深层土壤中；

•帮助土壤中矿物质的分解；

•增强作物营养吸收和根系发育；

•提高作物发芽率；

•增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等抗逆能力；

•提高作物产量；

•改善作物品质。

3、腐植酸的综合属性

腐植酸的整体属性是呈黑褐色或黑色，易与碱金属的氢氧化物发生中和反应，生产水溶性腐植酸盐。

其二价金属盐难溶于水，三价不溶于水。

因此在分离腐植酸时，多用1%NaOH溶液。

腐植酸是一种亲水的可逆胶体。

它的一价碱金属盐在低浓度时是真溶液，在高浓度时是一种胶体溶液。

当对这些溶液加酸类或高浓度盐类溶液时，就会发生絮凝。

当用盐类作凝聚剂时，其絮凝能力顺序为：

Ba2+>Ca2+>H+>K+>Na+,三价与四价的絮凝能力更大。

腐植酸还有胶溶作用，胶溶能力由大到小的顺序是OH－＞CO32－＞SO42－＞Cl－＞NO3－。

腐植酸的酸性基团上的氢离子可以被Na+、K+、NH4＋等离子代换，形成一价碱金属盐类或铵盐，这种盐类溶于水，由于它具有降低表面张力的性质，可作为表面活性剂。

多数腐植酸具有生理活性，因此广为农业、工业、和医药等方面应用。

腐植酸与一些金属离子不但可以按一般方式生成盐，而且还可以通过侧链上的含氧功能团与Cu2+、Hg2+、Cd2+、Pb2+、Ni2+、Ca2+、Fe3＋等二价或多价金属离子形成络合或螯合物。

它与微量元素络合或螯合后，可以增大其溶解度，并通过细胞吸收运移到植物有关组织中去。

4、腐植酸的种类

腐植酸按形成和来源可分为三类

4.1　原生腐植酸

又称天然腐植酸。

它是泥炭和褐煤等天然物，自然形成的腐植酸。

在枯枝落叶、秸秆的分解和合成过程中产生。

秸秆沤肥，绿化堆腐，制造有机肥料过程中皆可产生为量不大的腐植酸。

肥沃土壤中含量不过百分之几，而泥炭中的含量，变动于10%－50%，褐煤则变动于1%－80%之间，这是由于成煤过程中条件的差异造成的。

4.2　再生腐植酸

它是含腐植酸较低的煤炭，通过自然风化或人工氧化后生成的腐植酸。

主要有：

4.2.1　风化煤再生腐植酸

风化煤中含量很少，由于煤层裸露，经过风吹、雨打、日晒，在水解、氧化条件下，煤的化学组成起了变化。

在灰分含量低，风化程度深的煤中，再生腐植酸的含量可达到35%以上。

农村实行的有机物料堆沤、腐熟办法，通过自然氧化也可提高原料中的腐植酸含量。

4.2.2　硝基氧化再生腐植酸

指褐煤通过硝酸氧化所生成的腐植酸，国内外采用这种工艺以提高腐植酸的产出率和改善产品品质和性质。

4.3　合成腐植酸

也称人造腐植酸，指用人工方法从非煤类物质所制取的，其结构和性质与原腐植酸相近。

例如蔗糖与胺起反应所得的碱可溶物；造纸厂、酒厂、糖厂，为了综合利用，利用废液中所含的合成腐植酸，制成液体腐植酸肥料。

5、腐植酸在农业上的作用

缩小植物气孔的开张度，减少水分蒸发，使植株和土壤保持较好的水分和养料，起到提高作物抗旱能力，提高植物的多种酶活性和叶绿素含量，使新陈代谢旺盛，光合作用加强，糖分增多，提高作物抗寒、抗病及抗逆能力，提高作物产量；络合微量元素，提高植物对微量元素的吸收与运转能力，促进作物生长，提高产品品质；通过物理化学作用与农药形成农药－黄腐酸复合体，既可降解农药毒性，减少农药用量；提高农药药效，提高对人畜的安全性，又可减少环境污染；与化肥复配成腐植酸有机－无机增效肥、腐植酸高效复合肥；增加肥效，减少化肥被固定和流失，提高化肥利用率，并起到改良土壤作用。

三、养分比例确定

1、主要蔬菜生长期需肥规律（表1）

表1　　主要蔬菜吸收N、P2O5、K2O的大致数量

作物名称

形成100公斤产品时N、P2O5、K2O需要量（Kg）

作物名称

形成公斤产品时N、P2O5、K2O需要量（Kg）

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

黄瓜

0.4

0.35

0.55

胡萝卜

0.31

0.10

0.50

番茄

0.45

0.50

0.50

大葱

0.30

0.12

0.40

卷心菜

0.41

0.05

0.38

萝卜

0.60

0.31

0.50

芹菜

0.16

0.08

0.42

洋葱

0.27

0.12

0.23

茄子

0.30

0.10

0.40

菠菜

0.36

0.18

0.52

辣椒

0.58

0.11

0.74

大白菜

0.31

0.11

0.34

2、肥料办理农业登记证有关规定

根据国家农业部和山西省土壤肥料站办理冲施肥有关规定，要求腐植酸冲施肥需符合GB15063－2001复混肥料中N＋P2O5＋K2O≥25%，HA≥4%的技术指标。

结合上述规定我们制订了腐植酸冲施肥企业标准，并报运城市质量技校术监督局审批和备案，并在省土肥站办理了农肥登记证。

四、肥料配方确定

1、各种原料农化性质

1.1尿素

尿素是化学合成酰胺态氮肥，化学名称叫碳酰二胺，是目前国内外应用最多的化学氮肥。

分子式为CO（NH2）2，含氮量46%以上，是白色小珠状。

尿素是一种中性肥料，长期施用对土壤没有破坏作用。

尿素不象硝态氮或铵态氮肥那样可以直接被作物吸收，而且需要在土壤微生物分泌的脲酶作用下才能分解成铵态氮被作物吸收。

尿素可以作底肥、种肥、追肥和叶面肥。

1.2磷酸铵（一铵、二铵）

磷酸铵的纯品应是白色结晶物质，由于生产过程中含有杂质，工业产品呈灰色，磷酸二铵有时含铁较多呈灰黄色。

磷酸一铵含氮10%-14%，含磷（P2O5）42%-44%，水溶液成酸性；磷酸二铵含氮18%，含磷（P2O5）46%，易溶于水，水溶液为中性，PH7.0-7.2，是速效肥料，磷酸铵在农业中做肥料时要注意它遇热和在碱性条件下容易分解。

该肥料可在各种土壤和各种作物上施用，可作基肥、种肥、追肥。

1.3氯化钾

氯化钾一般含K2O60%，是目前世界上使用量最大的一种钾肥，属生理酸性肥料，易溶于水，氯化钾可作基肥和追肥，由于其含有1%-3%的氯化钠，因而不宜在盐碱地施用，也不能在葡萄、烟草、薯类、桃树等对氯过敏的作物上施用。

1.4硫酸钾

硫酸钾一般含K2O45%－50%，是一种重要的钾肥产品，纯品硫酸钾外观白色，结晶状或粉状。

肥料级硫酸钾为灰色或黄色，物理性状好，味苦而咸，易溶于水，硫酸钾是化学中性、生理酸性的速效肥料，水溶液呈中性反应。

硫酸钾施入土壤后，钾离子一部分为作物吸收，一部分被土壤胶体吸附使钾离子移动性小或被固定，硫酸根则残留在土壤中与从土壤胶体上解析下来的H＋结合生成硫酸增加土壤酸性。

硫酸钾适合于多种土壤和作物，可作底肥、种肥、追肥和根外追肥，特别适用于忌氯喜硫的作物。

1.5腐植酸钠

腐植酸钠是一种高分子非均一的芳香族羟基羧酸盐，黑色颗粒或粉末，溶于水，呈碱性，含有羟基、羧基、甲氧基、醌基等多种活性基团，具有离子交换、吸收、络合、絮凝、分散、粘结等多种功能。

腐植酸含量一般为50%，PH9－10，腐植酸与氮、磷、钾及各种微量元素复配，可制备多种专用有机液肥。

腐植酸钠可促进各种营养的有机溶解，用作植物生长刺激素，用作植物抗旱保水剂，用作土壤改良剂等。

1.6硫酸镁

镁是作物必需的营养元素，它以二价镁离子（Mg2+）的形态被作物吸收。

镁是叶绿素和色素的组成成分，是多种酶的活化剂，镁可以促进作物对硅的吸收，镁在作物体内可被再利用，当土壤中镁不足，镁就从老叶转移到嫩叶中去，而老叶叶片干枯，作物就易于早衰。

农业上应用较多的镁肥是硫酸镁，MgO含量20%，许多液体肥料中含氧化镁在3%左右。

1.7植物生长调节剂――复硝酚钠、萘乙酸钠

高纯度复硝酚钠，能迅速渗透到植物体内，促进细胞的原生质流动，提高细胞活力。

是高效、广谱型植物生长调节剂，适合于粮食作物、蔬菜作物、油料作物等一切具有生命力的植物。

并且它在植物的整个生命期均可使用。

它能改善产品品质、提高产量、提高作物的抗病、抗旱、抗寒、抗盐碱、抗倒伏等抗逆能力。

高纯度复合硝基酚钠是由5－硝基愈创木酚钠、2－硝基苯酚钠、4－硝基苯酚钠组成的，外观颜色暗红色结晶，易溶于水，常规条件下贮存稳定。

萘乙酸钠为纯白色无味结晶体，易溶于水，无杂质，属低毒植物生长调节剂，是一个广谱型植物生长调节剂，它有着内源生长素的作用特点和生理功能，能促进根的形成，加快扦插生根和种子发根，能促进细胞的分裂与扩大，加速叶绿素的合成，促使果实膨大，防止落花落果，提高产量，改善品质，增强抗旱、抗寒、抗病等抗逆能力。

速效性好，配伍性好，既可单独使用，又可与复硝酚钠类、杀菌剂、叶肥、冲施肥等混合使用。

2、室内小试

根据作物的需肥规律，结合作物施底肥情况，确定了腐植酸冲施肥养分比例，大量营养元素氮、磷、钾，功能性物质腐植酸为主，添加适量的