新型肥料配方设计与加工.ppt

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1、新型肥料配方设计与加工 目 录 配方设计的基本原理 1 2 配方设计的基本流程 3 配方生产中的主要技术问题 4 什么是配方设计？ 配方设计即 科学地 选择和运用材料； 具有科学性的三个关键 使成品具有实用性； 能配合现有加工设备进行良好的加工作业； 尽可能以最低成本的配料达到所需效果水平。 设计配方需要考虑的四要素 即为 配料 、加工、 效果 和成本，使四要素获得一 个平衡点，即为配方设计的关键所在。 配方设计的基本原理 （配方设计需要考虑的因素） 一、配方设计的基本原理 1、确定肥料中营养元素的种类和数量 （ 1）作物种类 作物种类不同，对养分的需求特点各异。 水稻、小麦、玉米对氮素需求多

2、，要求高氮比； 蔬菜对 K需求量大，要求高 K/N比； 烟草对 K需求均高于 N、 P； 不同作物对养分的形态要求也差别较大，如旱地蔬菜喜硝态氮；茶树喜铵态氮； 同种作物不同的生育期，对养分需求亦不同。 如番茄幼苗以氮肥为主，配施磷肥，促进叶面积扩大和花芽分化；一穗果的盛花 期逐渐增加氮、钾营养；结果盛期，在增加氮、钾的同时，增加中、微量元 素的供应，提高产量、改善品质。 （ 2）土壤营养特性 配方设计要考虑土壤的综合营养特性和肥力水平，如有机 质含量、有效养分含量及其平衡情况、土壤对养分的缓冲 能力、土壤生物和生化特性等 如东北黑土的综合肥力水平较高； 南方地区的红壤、转红壤较贫瘠， P、

3、K总量较低，有效性亦低； 四川盆地的紫色土， K总量较高，有效利用率高 （ 3）施肥技术 目前施肥技术主要包括底施、根外喷施（叶面喷施）、滴灌 施肥、喷灌施肥等 底施：以有机肥与大量元素为主； 喷施：植物通过地上部分器官吸收养分并进行代谢的过程。 特点：直接供给营养，防止养分在土壤中的固定和转化；营 养吸收转化比根系快，及时满足作物需要； 有效补充 微肥的方式，但代替不了土壤施肥 滴灌：优点：提高化肥利用率。高达 80%以上，而常规施肥 利用率仅 30-40%；节水、灌水均匀，均匀度可达 80%- 90%；降低了棚内湿度，减少病虫害、抑制杂草，提高作 物品质；减轻土壤退化和地下水污染；节省劳力

4、 配方设计要求较高，需调整原料配比、用量，避免各养 分发生反应产生沉淀堵塞滴灌带； (4) 证件类型 2、养分离子间的相互作用 分为拮抗作用和协同作用。 拮抗作用发生于阳离子与阳离子之间、阴离子与阴离子 之间。 产生原因：在水合半径相近的一价态离子竞争载体的 相同部位；影响到原生质膜的通透性（钙离子影 响）；其他因素，如水稻吸收 K离子会对 Fe产生拮 抗，因为 K可增加水稻根系的氧化力，促进二价态铁 的氧化，减少其有效性； NH+ K+ 协同作用 主要表现为阳离子与阴离子之间；如硝酸根阴离 子、磷酸阴离子、硫酸根阴离子能促进阳离子 的吸收。阴离子被吸收后，通过代谢变成有机 形态而被吸收转化形

5、成大量有机酸，促进阳离 子的吸收。 3、原材料之间的配伍性 固体避免结块；液体避免结晶、沉淀； 4、肥料生产的主要原料 氮肥、磷肥、钾肥、中量元素肥料、微量元素以 及调理剂、增效剂。 氮肥 铵态氮肥：液氨、氨水、碳铵、硫酸铵、氯化铵、一铵、二铵；特点： 速效养分，直接吸收；可做基肥、追肥；碱性下挥发损失； 硝态氮肥：硝酸钙、硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠；特点：溶解好，吸湿 性强；不宜用基肥、种肥，不宜水田使用，最好旱田追肥。需注 意贮存，防潮、防热； 酰胺态氮肥：尿素。不宜用于种肥； 长效氮肥：有机合成型（脲甲醛、脲乙醛）、包膜型（硫包衣尿素、 多聚物包衣尿素、长效碳铵）；特点：养分缓慢释放，肥效长

6、， 利用率高，安全性好，不烧苗。 新型液体肥料的主要基础氮肥 液体氮肥：压力含氮溶液与常压含氮溶液； 压力含氮溶液：含游离氨和尿素的溶液 、 含游离氨与硝酸铵的溶液； 常压含氮溶液：尿素与硝酸铵的溶液 。 氮溶液 （ 75-85%硝酸铵溶液与 70%尿素 溶液的混合液 , 含氮 28-32%） 几种氮溶液（ UAN)的性质 N含量 28% 30% 32% 硝铵（ %） 40.1 42.2 44.3 尿素（ %） 30.0 32.7 35.4 水（ %） 29.9 25.1 20.3 比重 1.283 1.303 1.320 盐析温度 （ ） -18 -10 -2 市场上销售的氮溶液 磷肥 难溶

7、性磷肥：磷矿粉、骨粉；物理状态较好，但 有效吸收性较差，一般就地利用，可做载体。 弱酸溶性磷肥：钙镁磷肥、脱氟磷肥等；一般土 施，缓释型肥料，提供营养，改良土壤。 水溶性磷肥：过磷酸钙、磷酸铵系列； 新型液体肥料的基础磷肥 聚磷酸铵溶液 是一种低氮高磷复合液肥， 有易溶性、分散性好等优点。 液体有两种配比： 10-34-0， 11-37-0 。 美国每年生产约 150万吨 1） 它可螯合湿法磷酸中的镁 、 铁 、 铝等杂质 ， 不产生 沉淀 ， 也不会损失有效磷 。 加入的微量元素可以被螯 合 ， 成为均匀一致的多元溶液肥料 。 2） 它能与氮溶液 、 尿素 、 氯化钾和水配制出近几十种 NP

8、K复合肥 。 3） 由聚磷酸铵制成的复混肥盐析温度可达 0oC以下 ， 有些可达 -18 。 便于寒冷地区贮藏 。 聚磷酸铵的优点 以 10-34-0为基础制成各种 清液液体肥料 配方（公斤 /吨） - 元素比例 肥料品位 聚磷酸铵 氮溶液 氯化钾 水 - 1： 1： 1 8-8-8 235.5 176.5 129 459 1： 3： 1 7-21-7 617.5 25.5 113 244 1： 3： 3 3-9-9 264.5 11 145 579.5 3： 4： 1 12-16-4 470.5 228 64.5 237 3： 1： 2 9-3-6 88.5 253.5 97 561 4：

9、4： 1 12-12-3 353 265.5 48.5 453.5 - 悬浮液体肥料 的配方（公斤 /吨） - 元素比例 品级 悬浮剂 氮溶液（ 32%）聚磷酸铵 氯化钾 水 - 1： 3： 3 7-21-21 11.0 30 618 340 15 3： 1： 1 21-7-7 33 632 206 113 18 1： 2： 2 10-20-20 12 98.5 526 320 44 4： 1： 3 20-5-15 22 579 147 242 98 - 钾肥 含氯钾肥：氯化钾；优点： Cl-促进 NH+、 K+的 吸收，适量对维持细胞渗透压、促进光合作用， 调节气孔、抑制病害方面有促进作用；

10、但在忌 氯作物上要慎重使用。 无氯钾肥：硫酸钾、硝酸钾、碳酸钾、钾镁肥、 草木灰等 中量元素肥 钙肥：硝酸钙、氯化钙、石灰类钙肥； 镁肥：硫酸镁、硝酸镁、钾镁肥等； 微量元素肥 硼、铁、锌、锰、铜、钼 调理剂 固体肥料中的防结块剂； 液体肥料中的防絮凝剂； 复合肥中的包裹剂； 其他如保水剂等功能型 增效剂 表面活性剂辅剂：渗透剂、增效剂、展着剂、黏 着剂、抗蒸腾剂等 氨基酸、腐植酸、糖醇、维生素 植物生长调节剂 煤炭 腐植酸 生化 黄腐酸 腐植酸 棕腐酸 黄腐酸 黑腐酸 按国标可检测出 按国标不被检测出 目前，市场上多以煤炭腐植酸作为冲施肥的原料，高含量的腐植酸盐也被 用于叶面肥中，而生化黄腐

11、酸是叶面肥中的主要添加剂。腐植酸水溶肥主 要作用是刺激作物生长，促进根系发达，降低叶片气孔的开张度，减少水 分蒸腾丧失，增加植物抗旱能力。 原料 腐植酸 煤炭腐植酸与生化黄腐酸对比 生化黄腐酸 来源：废弃秸秆、甘蔗渣接种发酵 特点： 混合物体系，含有多种酶和氨基酸、微量元 素、维生素、糖类及核苷酸等； 对 PH、金属离子要求不高，配伍性好； 吸湿性大，固体肥中对其他物料要求高； 南方环境下，液体肥有再次发酵的可能 煤炭腐植酸 来源：褐煤、风化煤化学提取 特点： 结构、组成相对稳定； 在中性、碱性环境下稳定； 易与钙镁离子产生絮凝； 滴灌肥中需用高含量水溶性腐植酸； 原料 糖醇 天然糖醇在植物韧

12、皮部存在，作为硼、钙等营养元素的载体，携带矿质养分 在植物韧皮部中快速运输，同时，糖醇有很好的润湿和渗透作用，经糖醇螯 合后的营养元素可被作物快速吸收利用，效果优于柠檬酸、氨基酸等螯合肥 料。 常用糖醇原料有：丙三醇（甘油 C3醇）、木糖醇（ C5醇）、甘露醇（ C6 醇）、山梨糖醇（ C6醇）等。 于 20世纪初，在美国开始在农业上应用并推广。 原料 海藻酸（海藻精） 海藻肥的活性物质是从天然海藻中提取的，主要原料是鲜活海藻，一般是大 型经济藻类，如巨藻、海囊藻、昆布等。其生产工艺有化学提取、发酵、低 温物理方式提取等，一般而言，物理方法处理的海藻提取物具有较高的植物 活性，含有丰富的维生素

13、、海藻多糖和多种植物生长调节剂，如生长素、赤 霉素、类细胞分裂素、多酚化合物及抗生素物质等，可刺激作物体内活性因 子的产生和调节内源激素的平衡。 目前市场上海藻肥的使用有三种方法：叶面喷施、土壤施用、浸种。其中叶 面施用是最有效、广谱的使用方法。可刺激根系的发育和对营养物质的吸收， 显著提高作物的抗病、抗盐碱、低温等抗逆能力。 氨基酸原料对比 动物源氨基酸 来源： 皮革、毛发、鱼粉及屠宰场下脚料 特点： 混合物体系，含有多种酶和氨基酸、微量元 素、维生素、糖类及核苷酸等； 对 PH、金属离子要求不高，配伍性好； 吸湿性大，固体肥中对其他物料要求高； 南方环境下，液体肥有再次发酵的可能 植物源氨

14、基酸 来源： 大豆、饼粕等发酵产物以及豆制品、 粉丝的下脚料 特点： 结构、组成相对稳定； 在中性、碱性环境下稳定； 易与钙镁离子产生絮凝； 滴灌肥中需用高含量水溶性腐植酸； 原料 氨基酸 氨基酸的来源有动植物两种。植物源氨基酸主要有大豆、饼粕等发酵产 物以及豆制品、粉丝的下脚料；动物源氨基酸主要有皮革、毛发、鱼粉 及屠宰场下脚料等。将原料转化为氨基酸的工艺也有所不同，最简单的 是酸水解工艺，常用浓度 4-6mol/L的盐酸溶液，按比例与物料水解一定时 间，然后用氨或其他碱性物质中和，调节 PH值后即为原液；较为复杂的 是生物发酵法，常用复合菌群在一定条件下对物料进行 4-6周的酵液，发 酵液

15、经提炼后，加工成含氨基酸水溶性肥料。 目前我国市场销售的氨基酸肥多为豆粕、棉粕或其他含氮农副产品，经 酸水解得到的复合氨基酸，主要是纯植物蛋白。此类氨基酸有很好的营 养效果，但是生物活性较差；而采用生物发酵生产的氨基酸，主要是酵 解和生物降解蛋白质，经发酵产生一些新的活性物质，如类似核苷酸、 吲哚酸、赤霉酸、黄腐酸等，有较强的生物活性，可刺激作物生长发育、 提高酶活力、增强抗病抗逆作用，对生根、促长、保花保果都有一定的 作用。 原料 植物生长调节剂 在新型肥料中添加增效剂 植物生长调节剂时， 需要注意的两点： 调节剂的功效； 调节剂的理化性质（颜色、味道、酸碱性、稳 定性等）； 世界已开发调节

16、剂的主要机制 天然激素或结构的直接利用：赤霉素，脱落酸，吲哚乙酸， 玉米素， 天然油菜素内酯 ，乙烯和乙烯释放剂等 天然激素模拟化合物：激动素， 噻苯隆 、 氯吡脲 等合成 CTK类， 吲哚类、苯氧乙酸类、萘类生长素 ， 合成油菜素 内酯 等 影响激素生物合成：甲哌嗡、多效唑、调换酸钙等延缓剂 （赤霉素合成抑制剂） 影响激素运输：三碘苯甲酸等 针对激素受体： 1-MCP等 类似激素活性的化合物： 增产胺（ DCPTA） 、胺鲜酯、 复硝酚钠、甲壳素、诱抗蛋白等 配方设计的基本流程 （如何设计配方） 二、配方设计的基本流程 应用技术、作用机理、配套措施 初定配方 作物生产问题 调控目标：生根？壮

17、苗？ 促长？增产？保品质？ 作物、土壤、生育期关键生 理过程分析 芸苔素、 DCPTA等安全 高效调节剂资源 生产工艺、检测方法、产品标准 大面积推广应用 生产线建设和产业化生产 田间药效和 适应性 试验 、示范 筛选评价标准：安全 、高效、配伍性好 按国家肥料相关法 规、标准要求评价 产品定型 案例一 规格 ： 2L/壶； 5L/壶 主要特点及功能 1、高浓缩腐植酸液体悬浮肥，可代替复合肥追 肥，发根膨果着色； 2、富含氮、磷、钾及多种微量元素，预防因缺 素而引起的生理性病害； 3、含多种刺激作物根系生长的天然活性物质， 延缓根系衰老，增加根系活力； 4、提高作物的抗逆能力，降低农药在土壤中

18、的 残留，增强土壤的团粒结构。 使用方法 冲施：苗期每亩 2公斤，其他时期每亩 5公斤； 灌根：稀释 300-500倍，沿作物根部浇灌，以湿 润土壤 20-30厘米土层为准； 滴灌：每次加 1.5-2公斤产品于 1000公斤水中 指标氮（ N） 142g/L 磷（ P205） 71g/L 钾（ K2O） 241g/L 微量元素含量 7.1g/L 有机质 110g/L 生化黄腐酸 85g/L 配方制作流程 初定配方 作物生产问题 调控目标：生根 生育期关键生理过程分析： 高钾、高氮，配合硼肥 萘乙酸钠、吲哚丁酸钾等生长 素调节剂促进生根、膨果 肥料与调节剂可配伍 、稳定性好 满足腐植酸证件 萘乙

19、酸钠 吲哚丁酸钾 腐植酸钾 硼肥 尿素 磷酸二氢钾 磷酸氢二钾 (碳酸钾、氢氧 化钾等） 悬浮剂或稳定剂 水 调节剂在水溶肥中应用技术的建立 目标和范围：针对生产问题 药剂选择：结合生理效应、生测和田间药效 施药时期 施药剂量 施药方法 配套技术 品种敏感性 安全性控制措施 进一步发挥潜力的技术体系 环境影响 一项完整配方设计的组成 控制目标 促进生根 应用对象 广谱作物或重点作物 适用地区和范围 群体过大 使用证件和剂型 腐植酸证件，液体（悬浮肥） 使用时期 整个生育期 使用剂量 - 使用方法 冲施、滴灌、灌根 影响因素 风、雨、群体大小等 配套措施 品种选择、肥水运筹等 安全性控制措施 过

20、量 -浇水 ,稀释缓解 进一步发挥效果潜力 与其他肥料配合使用等 配方设计中需要考虑 PGR的作用特点 不同作物对 PGR的响应差异 不同作物生产目标和问题差异 不同作物生长发育的激素调控差异 不同作物最适制剂和施药方式差异 （ 1） PGR-作物响应差异 不同 PGR 效果不同 不同作物 /品种的敏感性 PGR的浓度效应 PGR的时间效应 PGR的位置效应 不同 植物种类 对 PGR敏感度不同： 双子叶植物 单子叶植物 PGR的敏感性差异 细胞成熟情况对 PGR敏感度不同： 幼嫩细胞 衰老细胞 PGR的敏感性差异 幼根 老根 2,4-D的浓度效应 浓度 (mg/kg) 作用效果 10-20

21、防止落花落果 100-500 抑制生长与萌 发 1000- 2000 杀灭许多双子 叶植物 (除草 ) PGR的浓度效应 典型的剂量效应曲线 （生长素 -豌豆茎生长） A B C 响应时间： 处理到发生可检测反应的时间（速效 性） 作用期 (效应期 )： 处理后从效应表现到消失所持 续的时间（持效性） “ 反跳 ” ： PGR作用消失后，植物体表现出相反的 生长效果（一般针对延缓剂） PGR的时间效应 0 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 c/molL-1 促 进 生 长 抑 制 生 长 根 芽 茎 对生长素的敏感度 PGR的位置效应 最适浓度 ： 茎芽根 根 芽 茎 植物不

22、同器官对生长素的最宜浓度 配方生产中的主要技术问题 三、配方生产中的主要技术问题 结块 胀气 吸气 沉淀 结晶、分层 1、结块问题 机理：晶粒吸湿、表面溶解、蒸发、再结晶； 主要原因： 物料配伍、加工车间湿度过大、温度 过高、堆放压力过大、放置时间过长； 解决办法：控制原材料水分、科学配伍、使用防 结块剂。 结块 易吸潮的原料 四水硝酸钙 尿素 七水硫酸镁 硝酸铵 六水硝酸镁 螯合态钙、镁、微量元素等 氨基酸 黄腐植酸 硫酸镁 2、胀气的主要原因 含有机物料的发酵分解，产生二氧化碳（与温度有关） 尿素水解（与 PH、溶液饱和度有关） 包装瓶中加有碳酸钙填料 含少量碳酸盐的硼砂 铵盐（与碱性物质

23、混合） 物料间发生化学反应 3、吸气的主要原因 灌装时液体温度高，冷却后瓶内就会因热胀 冷缩和液上汽的液化而造成负压。当负压超过 瓶壁强度时，就会导致塑料瓶壁内陷、变形。 存在朝气压变低的化学或生化反应：物料或 杂质与瓶中残存的氧气发生反应或耗氧发酵， 进而产生负压而变形。 胀气和吸气的解决办法 选择合理的原料搭配 适宜的溶液 pH值 采用透气瓶或耐压瓶 选择不含碳酸钙的瓶 采用透气垫片（针对清液型） 采用特殊的瓶盖结构（悬浮型） 采用透气的 PE袋包装 合适的温度下灌装 解决胀气及吸气问题的方法 选用耐压及特殊结构的瓶子 防胀气的瓶子 采用透气的液袋包装 含有机物料的冲施肥不胀气 的秘密在桶

24、内的透气塑料袋 市场上可购买的各种透气垫片 （只对清液肥有效） 对悬浮肥料或粘稠的肥料要采 用特殊的瓶盖结构（防爆）， 常规透气片不可用。 模拟高温运输及贮藏试验，测试胀气程度 模拟低温贮藏，测试吸气程度 4、悬浮肥料的分层问题 原理 ：胶体稳定性 遭到破坏。 原因 ： 粒径过大或不 均一； 悬浮剂用量不 足或质量差； 放置时间过长。 悬浮肥料的分层解决方法 定期搅拌 使用胶体磨和均质机 使用复合型悬浮剂 产品不要放置太久 均质机 胶体磨 5、溶解浮油与结晶、沉淀问题 清液中溶解度限制，低温下产生结晶、沉淀； 悬浮液低温结块，粘度增加，产生沉淀或淤积； 物料间发生反应（磷与钙的问题）； 溶液酸

25、碱度问题。 浮油和沉淀的解决办法 选择合理的原料搭配； 适宜的溶液 pH值； 配位剂保护反应离子，防止沉淀； 加入助溶剂； 使用混合悬浮剂。 案例 复硝酚钠在酸性液体中的添加 1 吨添加量少于 3kg 2 吨添加量在 3-4.5kg 3 吨添加量在 4.5-6kg 可以直接添加 加入柠檬酸（ 2倍） 加入尿素 0-30kg/吨 加入柠檬酸（ 2倍） 加入尿素 30-80kg/吨 4 吨添加量在 6-9kg 加入柠檬酸（ 2倍） 加入尿素 80-150kg/吨 5 吨添加量高于 9kg 加入柠檬酸（ 2倍） 加入乙醇 150L/t以上 稳定 胀气风险 析出风险 0.3% +硼酸 0.45% +柠檬酸 0.6% +柠檬酸 +3%尿素 在酸液中 添加复钠 顺 序 是 关 键 0.9% 复钠 +柠檬酸 + 6%尿素 +12%尿素 +15%尿素 1.2%复硝酚钠 2.5%柠檬酸 10%乙醇（体积分数）； 20%乙醇（体积分数）； 20%乙醇 +5%尿素。