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一种烟草专用有机无机水溶肥及其制备方法与流程

花匠小妙招
2025-10-21 20:44

本发明涉及烟草专用肥，尤其涉及一种烟草专用有机无机水溶肥及其制备方法。

背景技术：

1、烟草是茄科烟草属的一年生草本植物，叶长圆状披针形、披针形、长圆形或卵形，先端渐尖，基部渐窄成耳状半抱茎，叶柄不明显或成翅状，花序圆锥状，花萼筒状或筒状钟形，裂片三角状披针形，花冠漏斗状，淡黄、淡绿、红或粉红色，基部带黄色，蒴果卵圆形或椭圆形，与宿萼近等长，种子圆形或宽长圆形，褐色，花果期为夏秋季。烟草的种植通常每年进行一次，烟草在冷架或温床中发芽，然后移植到田间直至成熟，它生长在温暖的气候和肥沃、排水良好的土壤中。

2、烟草在不同生长阶段的营养需求存在显著差异。在整个生长周期中，烟草对肥料的需求呈现出前高后低的分布特征。在苗床期（十字期之前），烟草的营养需求较低；而在移栽后的45至75天，其营养需求显著上升。吸肥高峰期主要集中在团棵期和现蕾期，此阶段对氮、磷、钾的吸收量分别占总量的44%至50%、50%至70%、50%至60%。在收获前约15天的成熟期，烟草对磷、钾肥的吸收量有所增加，但总体营养需求呈下降趋势。烟叶对氮、磷、钾的吸收量存在显著差异，其中氮的需求量最高，其次是钾，磷的需求量最低。不同部位（如根、茎、叶）的吸收量也存在差异，叶片对养分的吸收量最大，尤其是中上部叶。

3、发明专利cn118239804a、cn116813407a、cn117326894a、cn118373713a所描述的烟草专用肥料，其成分仅包括氮、磷、钾以及中微量元素或氨基酸、生根剂类增效物质，而不包含有机质成分，且该肥料为水不溶性配方产品。此外，cn110915395a号发明专利揭示了一种烤烟种植用的套餐化施肥方法，其中所使用的烟草专用复混肥料基肥为一种有机无机复混肥料，含有氮、磷、钾及有机质，属于水不溶性肥料；而烟草专用追肥则为一种含氨基酸的水溶性肥料，含有氮、磷、钾及氨基酸，但不含有机质成分。发明专利cn114044709a、cn111747782a发明的烟草专用肥是水溶性的，但是仅含有氮磷钾和微量元素或者有机硒，不含有有机质。发明专利cn116874322a、cn113880633a、cn117326895a、cn116514600a、cn113292374a、cn110590455a、cn111233581a发明的烟草专用肥属于有机无机复混肥，有机质来源有饼肥、腐熟农家肥、生物炭、油枯、茶籽饼、谷糠、菜籽粕发酵物、农作物秸秆等，且添加了高岭土、硅藻土、磷石膏、防治药剂、钙镁磷肥等物质，且有机质及添加剂都是水不溶性的原料。cn117427580a公开了一种高有机质含量的烟草专用有机无机复混肥生产线，有效地解决现有复混肥生产线中螺旋搅料机输送物料时易降低生产效率的问题，但并未详细地确定高有机质含量的烟草专用有机无机复混肥的配方及有机质含量，水溶性如何等等的问题。有学者在烤烟生长过程中研究了生物刺激剂aa、古生物源生物刺激素及矿物源黄腐酸三种增效剂对烤烟根际微生态及烟叶品质的影响，结果显示矿源黄腐酸处理改良土壤、促进烤烟生长及提升烟叶品质的综合效应较优,是适合烤烟施用的生物刺激素。该学者仅仅研究了生物刺激素单独施用后的效果，也并未对生物刺激素和肥料结合后的稳定性、活性、肥料结合后施用的效果进行评价。

4、目前，通过上述描述发现，现有技术大多以秸秆、油枯、畜禽粪便、制糖滤泥、工业废弃物等为有机质来源，经过腐熟加工或添加生物菌剂加快发酵速度和提高发酵完全度。这些肥料在一定程度上能够满足烟草生长的营养需求，但在养分供应的精准性、稳定性以及对烟草品质的提升效果等方面仍有待进一步优化。另一方面，部分烟草专用肥中成分较为单一，仅包含氮、磷、钾及中微量元素或有益元素等，未添加有机质，无法满足烟草生长对有机质的需求；部分烟草专用肥中未明确添加的有机质来源及含量；添加了有机质但添加的是水不溶性的有机质，吸收效果差，影响了作物对有机质的吸收利用率，不能适配水肥一体化喷滴灌设施；还有仅关注生物刺激素的效果，未研究其和水溶性有机、无机肥料原料结合后的成粒机制、粒子稳定性效果等，导致肥料的稳定性和活性难以评估。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种烟草专用有机无机水溶肥及其制备方法。解决现有技术中烟草复合肥水不溶、有沉淀、成分单一难以符合烟草需求的问题。

2、本发明的方案是：

3、一种烟草专用有机无机水溶肥，包括基肥与追肥，所述水溶肥中氮磷钾（n、p、k）的质量比例为6～9：9～13：10～14，所述基肥中的有机质含量10～30%，有机质含有硼元素与镁元素，所述基肥中含有高分子水溶性成粒剂；所述追肥中氮磷钾的质量比例6～9：9～13：10～14，所述追肥中的有机质含量10～30%，所述追肥中含有高分子水溶性成粒剂。

4、作为优选的技术方案，所述基肥包含下列重量份的原料：

5、磷酸一铵 15～22份；

6、硝酸铵 13～19份；

7、硫酸钾 20～26份；

8、水溶性有机材料 33～52份；

9、高分子水溶性成粒剂 0.1～0.5份。

10、作为优选的技术方案，所述基肥包含下列重量份的原料：

11、map（磷酸一铵） 15份；

12、硝酸铵 13份；

13、硫酸钾 20份；

14、水溶性有机材料 51.5份；

15、高分子水溶性成粒剂 0.5份。

16、作为优选的技术方案，所述基肥包含下列重量份的原料：

17、map 16.5份；

18、硝酸铵 15份；

19、硫酸钾 21.5份；

20、水溶性有机材料 46.7份；

21、高分子水溶性成粒剂 0.3份。

22、作为优选的技术方案，所述基肥包含下列重量份的原料：

23、map 20份；

24、硝酸铵 17份；

25、硫酸钾 24.5份；

26、水溶性有机材料 38.3份；

27、高分子水溶性成粒剂 0.2份。

28、作为优选的技术方案，所述基肥包含下列重量份的原料：

29、map21.5份；

30、硝酸铵19份；

31、硫酸钾26份；

32、水溶性有机材料33.5份；

33、高分子水溶性成粒剂0.1份。

34、作为优选的技术方案，所述追肥包含下列重量份的原料：

35、磷酸一铵 7～9份；

36、硝酸铵 4～25份；

37、硝酸钾 30～36份；

38、硫酸钾 0～10份；

39、硫酸铵 0～16份；

40、水溶性有机材料 22～50份；

41、高分子水溶性成粒剂 0.1～0.5份。

42、作为优选的技术方案，所述追肥包含下列重量份的原料：

43、map 8.6份；

44、硝酸铵 24.5份；

45、硝酸钾 35.5份；

46、硫酸钾 8.5份；

47、水溶性有机材料 23.8份；

48、高分子水溶性成粒剂 0.1份。

49、作为优选的技术方案，所述追肥包含下列重量份的原料：

50、map 8.6份；

51、硝酸铵 12份；

52、硝酸钾 30份；

53、硫酸钾 8份；

54、硫酸铵 16份；

55、水溶性有机材料 24.9份；

56、高分子水溶性成粒剂 0.5份。

57、作为优选的技术方案，所述追肥包含下列重量份的原料：

58、map 8.6份；

59、硝酸铵 6份；

60、硝酸钾 30份；

61、硫酸钾 10份；

62、硫酸铵 16份；

63、水溶性有机材料 28.9份；

64、高分子水溶性成粒剂 0.5份。

65、作为优选的技术方案，所述追肥包含下列重量份的原料：

66、map 8.6份；

67、硝酸铵 4份；

68、硝酸钾 30份；

69、硫酸铵 8份；

70、水溶性有机材料 49份；

71、高分子水溶性成粒剂 0.4份。

72、作为优选的技术方案，：所述水溶性有机材料包含的原料有褐煤、秸秆、硝酸、过氧化氢、氢氧化钾与增效剂，所述增效剂为亚磷酸钾（kphos）、海藻酸（aa）、褐藻寡糖（aos）、脯氨酸（pro）中的一种或多种组合。

73、作为优选的技术方案，所述高分子水溶性成粒剂包括玉米淀粉、聚乙烯醇（pva）与水，所述玉米淀粉与聚乙烯醇的质量比为1：0.01～0.1，玉米淀粉与聚乙烯醇混合得到干料，水占干料质量的90%。

74、本发明还公开了一种烟草专用有机无机水溶肥的制备方法，包括下列步骤：

75、s1、称取肥料中氮磷钾所需的无机原料，分别送入破碎机中破碎，称取肥料中有机质所需的粉状水溶性有机材料；

76、s2、将无机原料中的硝酸铵进行热熔，获得硝酸铵熔融料浆；

77、s3、制备基肥，称取破碎无机原料中15～22重量份的磷酸一铵、20～26重量份的硫酸钾与33～52重量份的水溶性有机材料，送入混合器中，在加入13～19重量份的硝酸铵熔融料浆，所述硝酸铵熔融料浆温度为180℃，混合后得到混合料浆a，混合料浆a送入转鼓造粒机，然后喷射添加0.1～0.5重量份的水溶性成粒剂进行造粒，蒸汽温度50℃，成粒的基肥粒子65℃烘干后筛分得到基肥成品；

78、s4、制备追肥，称取破碎无机原料中7～19重量份的磷酸一铵、30～60重量份的硝酸钾、5～10重量份的硫酸钾、0～16重量份的硫酸铵与22～50重量份的水溶性有机材料，送入混合器中，在加入4～25重量份的硝酸铵熔融料浆，所述硝酸铵熔融料浆温度为180℃，混合后得到混合料浆b，混合料浆b送入转鼓造粒机，然后喷射添加0.1～0.5重量份的水溶性成粒剂进行造粒，蒸汽温度50℃，成粒的追肥粒子65℃烘干后筛分得到追肥成品。

79、作为优选的技术方案，所述水溶性有机材料的制备方法为：

80、1）褐煤选择灰分＜15%、内水分＜40%的褐煤，通过粉碎处理使其粒度＜100目，秸秆选择灰分＜10%、含水率＜10%的秸秆，通过粉碎处理使其粒度＜60目，褐煤与秸秆按质量比10～90:10～90，进行混合，获得混合物料；

81、2）先加硝酸氧化反应，再加入过氧化氢氧化反应，接着加入氢氧化钾将氧化后的料液进行ph调节，调节至ph9～11；

82、3）完成ph调节的料液进行过滤，过滤获得的滤渣用作土调剂，过滤获得的滤液进行喷雾干燥处理并引入增效剂，增效剂占所述滤液质量的5～35%，获得水溶性有机材料。

83、水溶性有机材料制备中通过硝酸氧化褐煤主要是氧化降解过程，随着氧化时间不断增加，褐煤中大分子物质被断键形成小分子物质，得到硝基腐植酸。硝酸是一种强氧化性酸，可以提供硝基、亚硝基和氧，攻击煤中的芳香环，使硝基能取代苯环上的原子，反应机理见反应1和反应2。

84、

85、褐煤在硝酸氧化过程中，随氧化深度不同会产生不同程度的变化，有机大分子物质降解为小分子物质，同时氧含量明显增加，碳含量降低，提高褐煤中腐植酸中黄腐酸的含量。

86、h2o2是一种强氧化剂，在光照条件下即会发生分解产生氧化性极强的自由基，当h2o2用于氧化褐煤时，其氧化机理如下：（1）煤中弱-c-o-键会发生断裂而产生co2和大量水溶性有机化合物，同时在缩合芳香环周围会形成许多的羧基；（2）带有羧基的芳香环会逐渐分解生成小分子酸，同时一些芳香环也会被氧化生成小分子酸。因此，过氧化氢氧化褐煤会使褐煤中的脂肪族化合物和羧基等含量增加，且经过h2o2氧化处理能提高褐煤的生物利用度，增加反应体系中的可溶有机质。

87、hno3具有很强的氧化性，对低阶煤中的有机物有降解、硝化、氧化等多重作用，对于提高黄腐酸（fa）和腐植酸（ha）的含量，降低其分子量，提高含氧官能团含量作用明显。秸秆具有与低阶煤较为相似的成分和结构特征，是可替代煤炭资源制取fa和ha的原料。作物秸秆用适宜的化学制剂作氧化剂，尽量使秸秆中的半纤维素、纤维素和木质素充分分解，打开其“活性中心”，切断弱化学键，从而生成小分子量的可溶物质。酸预处理反应机制是通过酸溶液中的氢离子与纤维素的氧原子相结合产生亲水反应，纤维素长链变得不稳定随即断裂，同时又放出氢离子，连续解聚纤维素长链直到分解成为葡萄糖单元。h2o2是一种绿色的强氧化剂，可以将秸秆中的木质素氧化降解成醛类、酚类、有机酸、小分子化合物，从而实现木质纤维原料中碳水化合物和木质素的分离。

88、作为优选的技术方案，所述硝酸浓度25～35%，用量为混合物料质量的18～25%，氧化时间30～45min；所述过氧化氢浓度为10～20%，用量为混合物料质量的12～16%，氧化时间40～50min。

89、作为优选的技术方案，所述水溶性有机材料中有机质含量40～55%、黄腐酸含量4～8%、mg含量3～6%、b含量0.3～0.6%。

90、作为优选的技术方案，所述高分子水溶性成粒剂以玉米淀粉为基础，添加占玉米淀粉质量1～10%的聚乙烯醇，玉米淀粉与聚乙烯醇混合得到干料，再加入占干料质量90%的水，85～95℃温度，反应1～2h，获得高分子水溶性成粒剂，之后储存于造粒剂罐槽中供造粒工段使用。

91、当对淀粉悬浮液在高温下加热时，淀粉的分子间强氢键被打开，水分子与淀粉颗粒相结合，淀粉颗粒结晶结构破坏、双螺旋打开、氢键断裂，成为糊状，这种现象成为淀粉的糊化，加热糊化后的淀粉糊具有粘接性能，可以作为胶粘剂使用，这是由于淀粉分子上数量众多的羟基产生的氢键作用。

92、淀粉和聚乙烯醇（pva）一起糊化，在溶液中通过氢键形成动态复合网络，这种相互作用可降低淀粉颗粒结晶区的稳定性，加速糊化过程中氢键的断裂，使淀粉分子更快吸水膨胀并分散。同时，氢键网络的形成提高了体系的黏度，延缓淀粉分子的无序化回缩，保持糊化状态的稳定性。另外，聚乙烯醇和淀粉都是含有多羟基的大分子化合物，在一定的条件下，它们可以互相脱水形成网络结构，增强了聚乙烯醇与淀粉间的交联作用，使粘接强度明显提高。

93、本发明与现有技术想比较，具有以下有益效果：

94、1、本发明产品针对烟草作物的营养需求，创新性地设计了基肥与追肥的综合套餐，实现了有机与无机营养的协同效应，与作物的生理特性高度契合。

95、2、本发明所涉及的烟草专用肥料具备全水溶性，能够充分满足现代农业中喷滴灌设施的水肥一体化施肥需求。

96、3、本发明烟草专用肥料有机质的来源，结合了矿物源与植物源的双重优势，创新性地在配方中引入了自制水溶性有机材料。

97、4、本发明在烟草专用肥料造粒过程中引入高分子水溶性造粒剂后，基肥成粒率75～85%、追肥成粒率65～84%，相较于对比例未使用造粒剂的成粒率40～45%，成粒率最低提升了30%，最高提升了45%，成粒率的显著提高反映了生产效率的增强，同时节约了生产成本，降低了能耗，具有低碳减排的潜力。

98、5、本发明在烟草专用肥料造粒过程中引入高分子水溶性造粒剂后，和未加造粒剂产品强度范围基肥7.6～9.7n、追肥3.3～6.9n相比，基肥提高至17.9～28.5n、追肥提高至21.3～29.7n，这表明自制造粒剂能显著增强肥料的抗压强度，使得肥料在运输、存储和使用过程中具有更好的抗破碎性能，从而提高了肥料的稳定性和使用寿命。同时，这也进一步证明了本发明在提升肥料物理性能方面的显著优势，为农业生产提供了更为可靠、高效的肥料产品。

99、6、本发明增产提质效果显著，引入复合增效技术，验证了含增效剂烟草专用肥对比常规施肥平均株高、平均茎粗、最大叶面积等的增长率高达20.10%、27.34%、32.76%，而地上部干重最大增长率26%，且本发明烟草肥显著提高烟叶多酚含量，提升了烟叶燃烧质量和香气；氯离子最高下降13.84%，吸食安全性高。