CN101225002B

CN101225002B - 一种促进秸秆快速腐解的营养剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN101225002B
Application number: CN2008100136928A
Authority: CN
Inventors: 张英鹏; 李彦; 孙明; 郑东峰; 李秀梅
Original assignee: Soil and Fertilizer Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Soil and Fertilizer Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: CN101225002A

Abstract

本发明涉及一种促进秸秆快速腐解的营养剂及其制备方法与应用。原料组分重量份为：尿素1～20份，磷酸二氢钾2～3份，蔗糖0.2～20份，硫酸镁为0.3～0.4份，微素液为0.07份，水为70～80份，尿素与蔗糖的重量份因还田的秸秆种类不同而差异显著。该营养剂的原料为常见肥料及化工原料，不需添加特定的菌剂，易得且价格低廉，制备方法和应用工艺简单，规模可大可小，田间地头均可进行，腐解周期短，适应范围广，广泛适用于玉米、小麦等大田作物。

Description

一种促进秸秆快速腐解的营养剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种秸秆腐解的营养剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种以富含氮磷钾等营养物质为主要原料，不添加腐解微生物菌剂的低成本高效秸秆腐解营养剂及其制备方法与应用，属于农作物秸秆利用的领域。

背景技术

据有关部门统计数据，我国每年产生的农作物秸秆多达6.6亿吨，而秸秆的综合利用率仅为54.8％，其中秸秆还田约0.91亿吨，占总量的15％。目前，农村焚烧秸秆的现象普遍存在。秸秆焚烧不仅容易引发火灾，还导致空气中悬浮颗粒增多，对大气环境造成污染，而且产生的烟雾笼罩机场和高速公路，造成公路关闭、航班延误，严重干扰正常的社会生产和生活。

农作物秸秆是宝贵的有机肥资源，据测定，秸秆中有机质含量平均为15％左右，秸秆中还含有氮、磷、钾、镁、钙及硫等元素，这些是农作物生长所必需的营养元素。秸秆还田具有供给植物营养和培肥土壤双重功效。例如：1)能够提供作物及微生物所需营养。据测定，一亩地所产秸秆一半还田后，相当于给每亩地增加有机质400千克，碳酸氢铵23千克，过磷酸钙19千克，氯化钾10千克，还能补充作物所需微量元素；(2)能促进土壤团粒结构形成，改善物理性质，增强土壤保肥、保水性能；(3)具有保墒和抑制杂草生长作用等。因此，秸秆还田是一项能够增加土壤有机质、培肥地力、减少环境污染、提高作物产量的一项综合技术。

但目前秸秆还田中存在很多问题：首先，由于玉米秸秆量大、旋耕过浅，麦苗根系在秸秆较集中的土层中生长，秸秆在早期腐熟过程中易引起“烧苗”现象。其次，秸秆直接还田后，由于腐解微生物会消耗大量的氮素而使大田当年作物不增产甚至减产。再次，直接还田也会影响小麦播种质量。对于玉米产量高、秸秆量大或粉碎不好的地块，按常量播种不易保证基本苗数，需要增加播种量或使用专门设备，大大增加了成本。另外，未经腐解的玉米秸秆直接还田后，在土壤中缓慢氧化，易导致土壤中某些微量元素有效性下降，同时也会产生一些对作物根系有害的物质。

针对以上秸秆直接还田对下茬作物的不良影响，中国专利文献CN1163701A(96117707.1)提供了一种方法有针对性的及时补充微量元素和施用一些防病治病的药物，该方法虽然节约劳动力又增产，但对秸秆直接还田后的诸多后遗症防治效果较差。中国专利文献CN1294107A(99117337.6)有针对性的加强了秸秆还田后遗症的防治效果，但由于是在下茬作物苗期使用，不仅耗费大量的劳动力，而且施用不当易对作物产生毒害作用，抑制其生长。中国专利文献CN1414093A(02133713.6)提出在直接还田时添加复合微生物菌剂，可以加快秸秆腐解，改良土壤提高作物品质，但由于需额外添加微生物菌剂，不仅提高了农业成本，而且微生物菌剂的贮存与使用均有一定的要求，不易为农民接受。而通过秸秆腐解后再还田则是一种既经济又易操作的方法，中国专利文献CN1078491A(93101092.6)就提出了秸秆先腐解再还田的利用思路，但由于腐解过程中需增加特定的微生物菌剂，第一增加了成本，第二也提高了操作的难度，不利于农民掌握应用。因此，在实现秸秆腐解后再还田时应考虑成本要低，便于田间地头操作，操作方法应简单易学，腐解时间短，还田后增产效果明显等因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种促进秸秆快速腐解的营养剂及其制备方法，本发明提供一种该营养剂的应用。

本发明促进秸秆快速腐解的营养剂，其特征在于，原料组分如下，均为重量份：

尿素1～20份，磷酸二氢钾2～3份，蔗糖0.2～20份，硫酸镁为0.3～0.4份，微量元素浓缩液0.07份，水70～80份。本发明中微量元素浓缩液，本领域通常简称为微素液。

上述尿素和蔗糖的用量根据秸秆类型的不同优选如下，重量份：

当秸秆为玉米秸秆时，尿素4～6份，蔗糖13～15份；

当秸秆为小麦秸秆时，尿素18～20份，蔗糖0.2～0.5份。

本发明促进秸秆快速腐解的营养剂的制备方法，包括营养母液的配制、微量元素浓缩液的配制、营养剂溶液的配制，具体步骤如下：

(1)营养母液的配制

分别称取尿素1～20份，磷酸二氢钾2～3份，蔗糖0.2～20份，硫酸镁0.3～0.4份，溶于70～80份的水中，溶解混匀，得营养母液。

(2)微量元素浓缩液的配制

称取碘化钾(KI)10g，硼酸钠(NaB₄O₇·H₂O)8.8g，氯化锰(MnCl₂·4H₂O)3.6g，硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)30.8g，硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)3.9g、硫酸亚铁(FeSO₄·6H₂O)22.8g以及钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄)1.9g依次加入到3～3.5L的水中溶解，用浓度1mmol/L的盐酸调至溶液澄清无浑浊后，用水定容至4L，即为微量元素的浓缩液。

(3)营养剂溶液的配制

将步骤(1)中配制的营养母液与步骤(2)中配制的微量元素的浓缩液按1500∶1比例混和均匀后，即得促进秸秆快速腐解的营养剂。

本发明促进秸秆快速腐解的营养剂的应用，其特征在于，将水与促进秸秆快速腐解的营养剂按体积比(22～25)∶1的比例混合均匀，秸秆分层喷加营养剂稀释液，然后覆盖发酵，至秸秆充分腐解。

在上述营养剂的应用中，所述分层喷加营养剂稀释液的优选方法如下：

将要腐解的秸秆分层铺叠，每铺一层秸秆按1∶(2～2.5)体积比均匀喷入营养剂稀释液，直到堆集的秸秆量满足所需为止。

在上述营养剂的应用中，所述覆盖发酵优选方法如下：

把喷加好营养剂稀释液的秸秆用塑料布盖好，四周封严，堆积发酵12～16天，敞开塑料布，pH值达到7.50～7.90，此时秸秆已经腐解到可以直接还田的程度。进一步优选的秸秆发酵时间为13-15天。

本发明的营养剂富含氮磷钾等营养物质且不添加腐解微生物菌剂，成本低、腐解周期短、使用方便简单。

本发明与已有技术相比，具有以下优点：

1、促进秸秆腐解的营养剂原料为常见肥料及化工原料，易得且价格低廉。

2、营养剂中含有微量元素，不仅有利于作物的生长，而且降低了微肥的使用量。

3、不需添加特定的菌剂，只需添加促进天然腐解微生物生长的营养液，即可实现快速腐解秸秆的目的。

4、营养剂的制备方法和应用工艺简单易学，易于农民掌握。

5、秸秆腐解的规模可大可小，不需要额外的设施建设，在田间地头就可操作。

6、腐解周期短，耗工少。

7、适应范围广，不仅适用于玉米秸秆还田，而且也适用于小麦及其他的大田作物。

秸秆腐解营养剂腐解秸秆的效果试验

一、玉米秸秆腐解试验

1、使用营养剂的情况

(1)营养母液的配制：分别称取尿素2.37kg、磷酸二氢钾1.00kg、蔗糖6.43kg、硫酸镁0.18kg，依次加入到35.4L水中，搅拌均匀溶解，即为营养母液；

(2)微量元素浓缩液的配制：按前述微素液的配方配制微量元素浓缩液；

(3)营养剂溶液的配制：取步骤(2)的微素液0.3L加入到步骤(1)的营养母液中，充分搅拌均匀，即为营养剂；

(4)营养剂的稀释：将水与步骤(3)的营养剂按体积比24∶1的比例混合均匀；

(5)秸秆分层加入营养剂稀释液：把要腐解的秸秆切割成2-10厘米的小段，称取500kg，分成5份，在田块地头找一个空旷地，先在贴地面铺一层无损的塑料布，然后把其中1份玉米秸秆铺在上面，然后取步骤(4)的1/5体积比的营养剂稀释液均匀喷洒在秸秆上，再铺一层玉米秸秆1份，再喷洒一次步骤(4)的1/5体积比的营养剂稀释液，如此重复，直至铺完秸秆喷洒完营养剂稀释液；

(6)覆盖发酵：把步骤(5)的玉米秸秆用塑料布盖好，四周封严，保持密闭状态，发酵15天，敞开塑料布，pH值达到7.56，秸秆已经腐解到可以直接还田的程度，易撕易烂，然后均匀撒施到田块中。

2、对照试验，不施用营养剂的情况

取500kg玉米秸秆，使用清水喷洒，发酵21天，pH值达到7.48。

3、结果对比：

不施用营养剂比施用营养剂的发酵时间多6天，秸秆腐解的程度也略差一些，腐解后的秸秆颜色和易撕程度都较施用本发明的营养液的效果要差。

二、小麦秸秆腐解试验

1、使用营养剂

(1)主要营养剂母液的配制：分别称取尿素8.68kg、磷酸二氢钾1.00kg、蔗糖0.12kg、硫酸镁0.18kg，依次加入到35.4L水中，搅拌均匀溶解，即为营养母液；

(2)微量元素浓缩液的配制：按微素液的配方配制微量元素浓缩液；

(3)营养剂溶液的配置：取0.3L步骤(2)的微素液加入到步骤(1)的营养剂母液中，充分搅拌均匀，即为营养剂；

(5)秸秆分层加入营养剂稀释液：把要腐解的小麦秸秆切割成2-10厘米的小段，称取500kg，分成5份，先在贴地面铺一层无损的塑料布，然后把其中1份小麦秸秆铺在上面，然后取步骤(4)的1/5体积比的营养剂稀释液均匀喷洒在秸秆上，再铺一层小麦秸秆1份，再喷洒一次步骤(4)的1/5体积比的营养剂稀释液，如此重复，直至铺完秸秆喷洒完营养剂稀释液；

(6)覆盖发酵：把步骤(5)的小麦秸秆用塑料布盖好，四周封严，保持密闭状态，发酵13天后，敞开塑料布，pH值达到7.85，小麦秸秆已经腐解到可以直接还田的程度，易撕易烂，然后均匀撒施到田块中。

2、对照试验，不施用营养剂

取500kg小麦秸秆，使用清水喷洒，发酵20天，pH值达到7.60。

3、结果对比：

不施用营养剂比施用营养剂的发酵多7天，秸秆腐解的程度也略差一些，腐解后的秸秆颜色和易撕程度都较施用本发明的营养液的效果要差。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1.适用于玉米秸秆快速腐解的营养剂、制备方法与应用

营养剂的原料组分重量份为：尿素5.21份，磷酸二氢钾为2.20份，蔗糖为14.16份，硫酸镁0.39份，微量元素浓缩液0.07份，水为77.97份。

营养剂的制备：

(1)主要营养剂母液的配制；分别称取尿素5.21kg，磷酸二氢钾为2.20kg，蔗糖为14.16kg，硫酸镁为0.39kg，溶于77.97kg的自来水中，溶解混匀，即为主要营养母液。

(2)微量元素浓缩液的配制：称取碘化钾(KI)10g，硼酸钠(NaB₄O₇·H₂O)8.8g，氯化锰(MnCl₂·4H₂O)3.6g，硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)30.8g，硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)3.9g、硫酸亚铁(FeSO₄·6H₂O)22.8g以及钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄)1.9g依次加入到3～3.5L的水中溶解，用1mmol/L的盐酸调至溶液澄清无浑浊后，用水定容至4L，即为微量元素的浓缩液。

(3)营养剂溶液的配置：把步骤(1)中配制的营养剂母液与步骤(2)中配制的微素液在容器中按体积比1500∶1比例混和均匀后，即为促进玉米秸秆快速腐解的营养剂。

营养剂的应用：

将水与促进秸秆快速腐解的营养剂按体积比24∶1的比例混合均匀。把要腐解的玉米秸秆分成6份，先在贴地面铺一层无损的塑料布，然后把其中的1份玉米秸秆铺在上面，然后取1/6的营养剂稀释液均匀喷洒在玉米秸秆上，然后再铺一层玉米秸秆1份，再喷洒一次1/6的营养剂稀释液，如此重复。应然后将玉米秸秆用塑料布盖好，四周封严，保持密闭状态，发酵14天，敞开塑料布，pH值为7.56，秸秆已经腐解到可以直接还田的程度，易撕易烂，然后均匀撒施到田块中。

实施例2.适用于小麦秸秆快速腐解的营养剂、制备及应用

营养剂的原料组分重量份为：尿素19.11份，磷酸二氢钾为2.20份，蔗糖为0.26份，硫酸镁为0.39份，微量元素溶液为0.07份，水为77.97份。

营养剂的制备：

(1)主要营养剂母液的配制：分别称取尿素19.11kg，磷酸二氢钾为2.20kg，蔗糖为0.26kg，硫酸镁为0.392kg，溶于77.97kg的自来水中，溶解混匀，即为主要营养母液。

(2)微量元素浓缩液的配制：称取碘化钾(KI)10g，硼酸钠(NaB₄O₇·H₂O)8.8g，氯化锰(MnCl₂·4H₂O)3.6g，硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)30.8g，硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)3.9g、硫酸亚铁(FeSO₄·6H₂O)22.8g以及钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄)1.9g依次加入到3.2L的水中溶解，用1mmol/L的盐酸调至溶液澄清无浑浊后，用水定容至4L，即为微量元素的浓缩液。

(3)营养剂溶液的配置：把步骤(1)中配制的营养剂母液与步骤(2)中配制的微素液在容器中按体积比1500∶1比例混和均匀后，即为促进小麦秸秆快速腐解的营养剂。

营养剂的应用：

将水与促进秸秆快速腐解的营养剂按体积比24∶1的比例混合均匀。把要腐解的小麦秸秆分成5份，先在贴地面铺一层无损的塑料布，然后把其中的一份小麦秸秆铺在上面，然后取1/5的营养剂的稀释液均匀喷洒在玉米秸秆上，然后再铺一层秸秆，再喷洒一次营养剂，如此重复。把小麦秸秆用塑料布盖好，四周封严，保持密闭状态，发酵14天，敞开塑料布，pH值为7.85，秸秆已经腐解到可以直接还田的程度，易撕易烂，然后均匀撒施到田块中。

Claims

1.一种促进秸秆快速腐解的营养剂，其特征在于，原料组分如下，均为重量份：

尿素1～20份，磷酸二氢钾2～3份，蔗糖0.2～20份，硫酸镁为0.3～0.4份，微量元素浓缩液0.07份，水70～80份；所述微量元素浓缩液的配制按以下方法：称取碘化钾KI10g，硼酸钠NaB₄O₇·H₂O8.8g，氯化锰MnCl₂·4H₂O3.6g，硫酸锌ZnSO₄·7H₂O30.8g，硫酸铜CuSO₄·5H₂O3.9g、硫酸亚铁FeSO₄·6H₂O22.8g以及钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄1.9g依次加入到3～3.5L的水中溶解，用浓度1mmol/L的盐酸调至溶液澄清无浑浊后，用水定容至4L，即为微量元素的浓缩液。

2.如权利要求1所述的促进秸秆快速腐解的营养剂，其特征在于，当秸秆为玉米秸秆时，尿素4～6份，蔗糖13～15份。

3.如权利要求1所述的促进秸秆快速腐解的营养剂，其特征在于，当秸秆为小麦秸秆时，尿素18～20份，蔗糖0.2～0.5份。

4.一种权利要求1所述的促进秸秆快速腐解的营养剂的制备方法，其特征在于，包括营养母液的配制、微量元素浓缩液的配制、营养剂溶液的配制，具体步骤如下：

(1)营养母液的配制

分别称取尿素1～20份，磷酸二氢钾2～3份，蔗糖0.2～20份，硫酸镁0.3～0.4份，溶于70～80份的水中，溶解混匀，得营养母液；

(2)微量元素浓缩液的配制

称取碘化钾KI10g，硼酸钠NaB₄O₇·H₂O8.8g，氯化锰MnCl₂·4H₂O3.6g，硫酸锌ZnSO₄·7H₂O30.8g，硫酸铜CuSO₄·5H₂O3.9g、硫酸亚铁FeSO₄·6H₂O22.8g以及钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄1.9g依次加入到3～3.5L的水中溶解，用浓度1mmol/L的盐酸调至溶液澄清无浑浊后，用水定容至4L，即为微量元素的浓缩液；

(3)营养剂溶液的配制

5.一种权利要求1所述的促进秸秆快速腐解的营养剂的应用，其特征在于，将水与促进秸秆快速腐解的营养剂按体积比(22～25)∶1的比例混合均匀，秸秆分层喷加营养剂稀释液，然后覆盖发酵，至秸秆充分腐解。

6.如权利要求5所述的促进秸秆快速腐解的营养剂的应用，其特征在于，在上述营养剂的应用中，所述分层喷加营养剂稀释液的方法如下：

7.如权利要求5所述的促进秸秆快速腐解的营养剂的应用，其特征在于，在上述营养剂的应用中，所述覆盖发酵方法如下：

把喷加好营养剂稀释液的秸秆用塑料布盖好，四周封严，堆积发酵12～16天，敞开塑料布，pH值达到7.50～7.90，此时秸秆已经腐解到可以直接还田的程度。

8.如权利要求5或7所述的促进秸秆快速腐解的营养剂的应用，其特征在于，秸秆的发酵时间为13-15天。