一种基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法技术

本发明专利技术属于新材料制备技术领域，具体涉及一种基于高能电子束辐照处理的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，还涉及上述肥料在农业中的应用。本发明专利技术的秸秆基保水缓释氮肥是通过以下方法制备获得的：（1）采用高能电子加速器辐照秸秆；（2）添加肥料营养元素、调节助剂及定型助剂，加热，挤压造粒，即制得保水缓释肥料产品。本发明专利技术的秸秆基保水缓释肥料，作为新型生物基肥料，具有优异的保水缓释性能和环境可降解性，可有效提高水分及肥料营养利用效率，且肥料的制备过程无需高温、化学手段，仅利用高能电子加速器辐照就能有效杀灭秸秆中的有害病原菌及虫卵，原料成本低、产品均一性好，工艺过程绿色安全、无毒环保，操作简单便捷，设备要求低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法


[0001]本专利技术属于新材料制备
，具体涉及一种基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，还涉及上述肥料在农业中的应用。

技术介绍

[0002]随着全球人口数量的逐年增加，粮食危机成为人类发展亟需关注的重大问题，同时，传统肥料因易于外溢导致大气、水资源污染问题逐渐凸显，严重危害人类健康及农业产业的可持续发展。缓释肥料可减少因向上迁移、淋溶等作用导致的肥料成分损失，从而有效促进农作物产量提升，降低环境污染。
[0003]但当前施用的缓释肥料制备工艺相对复杂，生产成本较高，且缓释助剂多来自石油基材料，既难以被生物降解，又具有一定毒性，长期施用会对大田土壤及水资源环境带来显著危害，难以适应现代农业绿色高效、环保安全的发展要求。
[0004]因此，亟需开发一种节能环保，工艺简单的具有保水缓释性能的生物基材料，该材料通过与化肥相结合不仅能够提高化肥本身的保水性，促进化肥肥效的释放，而且自身也能够被土壤中的腐生质完全降解，进一步用于改善土壤的结构，防止土壤板结。
[0005]我国是农业大国，每年仅玉米、小麦等秸秆的产量就高达8亿吨。研究表明，秸秆的有机质含量丰富，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等植物生长所必须的营养成分，除此之外，秸秆本身还具复杂的天然网络骨架结构，该骨架结构由纤维素、半纤维素、木质素等天然成分构成，能够吸附水分及营养，是天然的保水缓释基材。
[0006]因此，若是将秸秆与肥料联合施用，秸秆中本身存在的有机质结合化肥的营养元素，就能增加土壤微生物体系中的脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶等功能性酶的活性，有效改善土壤结构，增加土壤肥力，提高农作物产量。
[0007]但问题是，秸秆中往往含有较多病害微生物，若直接还田，极易引发相关作物病害问题，严重的造成作物减产甚至大面积死亡。
[0008]针对这一问题，目前主要采用生化腐熟法处理秸秆原料，即通过微生物发酵产生的热量杀灭病原菌，但该工艺往往需要添加较多辅料，且处理周期长、占地面积大，极大限制了其应用推广；同时，由于秸秆产量大、利用率低、附加值小，我国仍有相当数量的秸秆被直接焚烧还田，这既造成了严重的大气环境污染，又浪费了宝贵的生物质资源，因此，亟需进一步开发绿色环保、经济实用的新型秸秆综合利用技术，促进秸秆还田，提高现代农业的可持续发展水平。
[0009]高能电子束(High
‑
energy electron beam，HEEB)是基于高功率高能电子加速器制备的高能电子，其可直接作用于待处理样品，产生弹性散射、非弹性散射和电磁辐射，在接触物质表面时，首先形成物理粗糙点、辐照刻蚀等表面形态结构改变，同时，进一步在物质内产生能量100eV左右的电子，激活电离及原子反应，诱发聚合、接枝、交联、降解等辐射化学反应，形成物质化学结构的改变，已广泛应用产品杀虫、灭菌、保鲜、改性等领域，具有
能耗少、效率高、无残留、成本低的显著优势。
[0010]采用HEEB辐照玉米秸秆粉，既可简单快速地消除秸秆直接还田造成的潜在农作物病害威胁，又可优化秸秆原有结构，提高其吸水保肥性能。通过进一步将经HEEB辐照的秸秆粉与淀粉、尿素混合后熔融压片处理，获得新型保水缓释肥料，实现秸秆的资源化利用，提高肥效，助力作物增产增收。

技术实现思路

[0011]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料及其制备方法，该方法只需要对秸秆进行简单的辐照处理，就能实现对秸秆的改性，不仅能消除秸秆中病原菌等微生物对农作物的威胁，而且能改善秸秆的性能，进一步提高秸秆的利用率。
[0012]本专利技术发现，基于高能电子束辐照技术所制备的秸秆基保水缓释肥料可在盐碱地、沙地、石砾地等多种不同土质的土壤中作为保水缓释肥料、肥料螯合剂、肥料活性物质施用，具有优异的保水缓释性能，能显著提高水分及肥料营养利用效率，有效促进油菜等农作物的生长发育。
[0013]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0014]一种基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1，将秸秆烘干，打粉，粉碎目数为80目～300目；
[0016]S2，将步骤S1所得的秸秆粉经HEEB加速器进行高能电子束辐照；
[0017]S3，将肥料及调节助剂、压片助剂掺混至步骤S2经辐照之后的秸秆粉中，充分混合并加热；
[0018]S4，将步骤S3所得产物冷却，粉碎，挤压造粒，即得保水缓释肥料产品。
[0019]其中，上述步骤中，粉碎目数优选为100目～300目。
[0020]优选的，粉碎目数为150目～300目。
[0021]优选的，秸秆与掺混肥料的质量比为1：1～12。
[0022]优选的，秸秆与掺混肥料的质量比为1：2.2～4.0。
[0023]优选的，秸秆与掺混肥料的质量比为1：2.3～2.7。
[0024]优选的，所述的秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、薯类秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆中的至少一种。
[0025]优选的，所述的秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆中的至少一种。
[0026]优选的，所述的秸秆为玉米秸秆。
[0027]优选的，所述的秸秆烘干温度为60℃～90℃。
[0028]优选的，所述的秸秆烘干温度为70℃～85℃。
[0029]优选的，所述的秸秆打粉工艺采用超微粉碎机和普通粉碎机。
[0030]优选的，所述的秸秆打粉工艺采用超微粉碎机。
[0031]优选的，所述的高能电子束辐照剂量为5～100kGy。
[0032]优选的，所述的高能电子束辐照剂量为10～50kGy。
[0033]优选的，所述的秸秆粉与肥料、压片助剂混合均匀后加热处理的温度为60℃～90
℃，处理时间为0.5h～24h。
[0034]优选的，所述的秸秆粉与肥料、压片助剂混合均匀后加热处理的温度为70℃～85℃，处理时间为2h～18h。
[0035]优选的，所述的秸秆粉与肥料、压片助剂混合均匀后加热处理的温度为70℃～85℃，处理时间为15h～18h。
[0036]优选的，所述的制备过程中掺混的肥料为尿素、硫酸铵、硫酸钾、氯化钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾以及谷胱甘肽、γ
‑
氨基丁酸、低聚糖肽类产品等较易在土壤中损失的小分子肥料中的至少一种。
[0037]优选的，所述的制备过程中掺混的肥料为尿素、谷胱甘肽、γ
‑
氨基丁酸、聚糖肽类产品等较易在土壤中损失的小分子有机肥料中的至少一种。
[0038]优选的，所述的制备过程中掺混的肥料为尿素。
[0039]优选的，所述的制备过程中掺混的压片助剂为玉米淀粉、粉状蔗糖、麦芽糊精、环糊精、硫酸钙、磷酸氢钙、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素中的至少一种，其用量为加秸秆粉和掺混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将秸秆烘干，打粉；S2，将步骤S1所得的秸秆粉经高能电子束加速器进行高能电子束辐照；S3，将肥料及调节助剂、压片助剂掺混至步骤S2经辐照之后的秸秆粉中，充分混合并加热；S4，将步骤S3所得产物冷却，粉碎，挤压造粒，即得秸秆基保水缓释肥料产品。2.根据权利要求1所述的基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将秸秆于60℃～90℃烘干，打粉，粉碎目数为80~300目；S2，将步骤S1所得的秸秆粉经高能电子束加速器进行高能电子束辐照；S3，将肥料及调节助剂、压片助剂掺混至步骤S2经辐照之后的秸秆中，加热至60℃～90℃，处理时间为0.5h～24h；S4，将步骤S3所得产物冷却，粉碎，采用高压压片的方式挤压造粒，即得秸秆基保水缓释肥料产品。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，其特征在于，所述的秸秆与掺混肥料的质量比为1：1～12；所述的秸秆为玉米、小麦、水稻、薯类、油菜、棉花作物秸秆中的至少一种；所述的秸秆打粉工艺，采用超微粉碎机和普通粉碎机。4.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的基于高能电子束辐照技术的秸秆基保水缓释肥料的制备方法，其特征在于，所述的高能电子束的辐照剂量为5 kGy～100 k...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，李昆仑，赵林，岳秋林，李宝君，苏乐，张松，孙欣，
申请(专利权)人：山东卓苒生物科技有限公司山东晨彰生物科技有限公司山东筱萤生物科技有限公司笙笙向荣生物科技山东有限公司，
类型：发明
国别省市：