CN101913956B - 一种驱虫功能生物有机肥料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种驱虫功能生物有机肥料及其制备方法。原料的组份为：烟草废弃物，烟草废弃物总重量1～2％的钙镁磷，1～2％硫酸铵，3～5％废糖蜜和发酵菌0.3～0.5％；发酵菌为重量百分比的绿色木霉20～35％，枯草芽孢杆菌20～35％，米根霉10～20％，毛壳菌10～20％，褐色高温单孢菌10～20％；烟草废弃物进行预处理：将烟草废弃物原料粉碎成40～60目的锯末状颗粒，然后利用草碳、秸杆类粉末将原料的碳氮比调节为20～30∶1，再用Ga(OH)2调节pH值至6.5～7.5，水分含量调节至重量百分比40～50％。本发明的驱虫功能生物有机肥料最大限度的保留了原料中的烟碱，虫害程度减轻，农药的使用数量和次数降低，有效减少了农药的施用，无公害、绿色生产。
Description
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体是一种驱虫功能生物有机肥料及制备方法。
背景技术
烟草产业是我国的重要经济支柱产业之一，尤其是有烟草大省之称的云南，烟草产值在全省GDP中占很大比重，占据了云南税收总额的三分之二以上，2008年云南烟草税利高达700亿元，实现历史性的突破。2008年全国烤烟种植面积1700万亩，其中云南省种植面积高达560万亩，占全国种植面积的32.9％，烤烟产量4525万担，其中云南省1673万担，占全国收购量的37％。
烟草废弃物指的是在烟草生产环节中产生的不能被烟草行业所利用和消化的田间烟杆；烟草加工中产生的烟末、烟梗、烟灰、罚没烟叶；以及无法形成商品烟叶的不列级烟叶等一系列产品。在每年收购的烟叶中，仅在复烤环节，有接近30％的烟末、烟梗以及一些下脚料，不能用于卷烟生产，初步统计云南省每年烟草废弃物的数量约为60万吨以上。
表1：烟草废弃物的主要来源
烟草废弃物的处理是保证烟草行业正常生产经营的重要环节之一。目前对烟草废弃物的利用主要有以下几种途径：提取茄尼醇、烟碱、植物蛋白质和烟酸衍生物等有用成分以及制造烟草薄片。尽管从烟草废弃物中提取的这些有效成分和开发的烟叶薄片附加值高于生物有机肥，但由于受到提取得率和利用率较低，综合经济效益低等原因，无法实现烟草废弃物的全部资源化利用且新增其它废弃物。
为杜绝这些废弃物的非法外流和确保无害化处理，目前国内烟草行业对烟草废弃物的处理主要思路是将其提供给热电厂做替代煤的燃料，对云南来说，首先是无热电厂。但由于烟草制品特殊的内在成分在作为燃料燃烧的过程产生大量的焦油等黑色膏状物，黏着燃烧设备，无法大量采用此办法处理。因此，烟草废弃物综合处理已经成为烟草产业可持续发展中的重大课题。
发明内容
本发明目的在于充分利用烟草废弃物中的一些固有成分，采用好氧发酵的工艺，制备含有烟碱而具有驱虫功能的生物有机肥料及制备方法。
为了解决烟草废弃物综合处理问题，首先必须了解烟草废弃物中各种成份含量，对其指标进行充分分析，为处理和利用奠定基础。经测定，不同类型烟草废弃物的主要内在成分如表2所示。
表2：烟草废弃物的主要内在成分
分析结果表明，烟草废弃物内含物丰富，有效养分高，尤其是钾含量高于畜禽粪便类有机肥，含有一定的蛋白质。更为重要的是，其特有成分烟碱是目前用于杀虫类生态农药的主要研究方向，而且其所有的重金属元素都没有超出GB8172、NY525-2002、NY884-2004等标准的上限，为综合利用奠定了良好的基础。因此，具有作为生物有肥生产原料的良好基础，只要经过适当的微生物发酵，解决烧根、病原菌等问题，可以开发为生物有机肥。
本发明的技术方案为：
1)原料的预处理：将烟草废弃物原料粉碎成40～60目的锯末状颗粒，然后利用草碳、秸杆类粉末将原料的碳氮比调节为20～30∶1，再用Ga(OH)2调节pH值至6.5～7.5，水分含量调节至(重量百分比)40～50％；
2)混料发酵：将上述预处理的物料加入物料总重量1～2％的钙镁磷，1～2％硫酸铵，3～5％废糖蜜(糖厂生产的废料)混合，加入发酵菌0.3～0.5％混合均匀后堆垛进行发酵；所述的发酵菌由绿色木霉(Trichoderma viride)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、米根霉(Rhizopus oryzae)、毛壳菌(Chaetoimium thermophilium)、褐色高温单孢菌(thermobifidafusca)组成；其中：绿色木霉20～35％(重量百分比，下同)，枯草芽孢杆菌20～35％，米根霉10～20％，毛壳菌10～20％，褐色高温单孢菌10～20％；
3)在发酵过程中进行翻堆，每天至少一次翻堆(堆内温度达到55℃时)，促进固体发酵中水分蒸发和供氧，(因在有机肥生产中加入的活菌大部份为好气性微生物，在发酵过程中需提供充足的氧气以满足其生长繁殖的需要)，当堆内温度降至室温时发酵结束；
4)再发酵：(也称二次发酵)上述发酵结束时，物料还含有约30％的水份，翻堆后集中堆放(可以堆至4～5米高)进行再发酵，直至发酵熟化完成，即温度不再升高，水份20％以下，无生物毒害作用时。
5)4)步骤所得物料通过干燥、筛分可制成粉状烟草废弃物生物有机肥；通过造粒、干燥、筛分可生产颗粒有机肥。
本发明与现有技术比较具以下积极效果：
1、本发明的发酵工艺可以在15-16天使烟草废弃物充分腐熟，通过对熟料成分的分析，总养分提高近1％，有机质含量降低3％，酸碱度变大趋向中性，碳氮比降低，氨基酸含量增加，有机质含量约60％，烟碱含量约1.5％。通过此技术工艺发酵的烟草废弃物达到生物有机肥标准，经过腐熟度和GI值测定，已经达到无害化要求，该发酵工艺在发酵的过程中能够最大程度的保留烟碱的成分，而且产生蛋白酶，将烟草废弃物中的蛋白质转化为氨基酸，大大增加了氨基酸的含量。
表4.利用有效微生物菌群发酵烟草废弃物的成分变化
2、发酵结束驱虫功能生物有机肥料的发芽率指数测定
利用白菜种子的发芽率测定情况如表5所示：通过筛选到的菌群的发酵，烟末的烧苗问题得到了解决，而且发芽率指数高于对照处理。
表5：利用有效微生物菌群发酵烟草废弃物的发芽率测定：
表6 利用有效微生物菌群发酵烟草废弃物的发芽率指数测定
注：处理一：未发酵烟末；处理二：本发明筛选菌群发酵烟末；处理三：肥士特发酵烟末；处理四：华卿亿安“云”牌有机肥；对照：蒸馏水
发芽指数统计：GI(％)＝(堆肥浸提液的种子发芽率×种子根长)÷(蒸馏水的种子发芽率×种子根长)×100
3、驱虫功能生物有机肥料的产品质量指标
根据国家有机肥产品质量标准及相关行业规定，确定利用烟草废弃物生产生物有机肥的产品质量控制指标见下表：
表7 驱虫功能生物有机肥料产品质量指标
本发明的驱虫功能生物有机肥料最大限度的保留了原料中的烟碱，田间试验中表现出虫害程度减轻，农药的使用数量和次数降低，有效减少了农药的施用，对于农作物的无公害、绿色生产方式具有重要意义。并具有缓效、迟效和持续改良土壤的优势，特别适有机质含量低的坡地、山地，尤其是降雨集中的区域，对于土壤养分的保持和培肥有积极影响。施用驱虫功能生物有机肥料后土壤养分得到提高，酸碱度偏向中性，有机质明显提升，土壤微生物总量增加，有效的改良培肥了土壤，并改善了根际土壤的生物活力。具有提高农产品品质、增加农业施肥效益、降低施肥成本、有效改良和培肥土壤、降低农药施用等优势，在新的形势下具有良好的发展空间。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
1)原料的预处理：将烟草废弃物原料粉碎成40～60目的锯末状颗粒，然后利用草碳、秸杆类粉末将原料的碳氮比调节为20∶1，再用Ga(OH)2调节pH值至6.5，加水调节水分含量至(重量百分比)40％；
2)混料发酵：将上述预处理的物料加入物料总重量1％的钙镁磷，1％硫酸铵，3％废糖蜜(糖厂生产的废料)混合，加入发酵菌0.3％，混合均匀后堆垛进行发酵；所述的发酵菌由绿色木霉、枯草芽孢杆菌、米根霉、毛壳菌、褐色高温单孢菌组成；其中：绿色木霉20％(重量百分比，下同)，枯草芽孢杆菌20％，米根霉20％，毛壳菌20％，褐色高温单孢菌20％；
3)在发酵过程中进行翻堆，每天至少一次翻堆(当堆内温度达到55℃时进行翻堆)，促进固体发酵中水分蒸发和供氧，当堆内温度降至室温时发酵结束；
4)再发酵：上述发酵结束时，物料还含有约30％的水份，翻堆后集中堆放(可以堆至4～5米高)进行再发酵，直至发酵熟化完成，即温度不再升高，水份20％以下，无生物毒害作用时。
5)4)步骤所得物料通过干燥、筛分可制成粉状烟草废弃物生物有机肥；通过造粒、干燥、筛分可生产颗粒有机肥。
实施例2：
1)原料的预处理：将烟草废弃物原料粉碎成40～60目的锯末状颗粒，然后利用草碳、秸杆类粉末将原料的碳氮比调节为30∶1，再用Ga(OH)2调节pH值至7.5，加水调节水分含量至(重量比)50％；
2)混料发酵：将上述预处理的物料加入物料总重量2％的钙镁磷，2％硫酸铵，5％废糖蜜(糖厂生产的废料)混合，加入发酵菌0.5％，混合均匀后堆垛进行发酵；所述的发酵菌为：绿色木霉35％0，枯草芽孢杆菌35％，米根霉10％，毛壳菌10％，褐色高温单孢菌10％；
以下工艺过程与实施例1相同。
本发明的驱虫功能生物有机肥料田间运用效果：(在蔬菜栽培上的应用)
试验地点：昆明绿港农产品经营有限公司呈贡县石碑村种植基地，昆明绿新农产品经营有限公司可乐村蔬菜种植基地。试验地为水稻土，土壤肥力中等，连年种植蔬菜。
供试材料：石碑村试验点供试作物为白菜，品种为奶白菜和上海青，可乐村试验点供试品种为意大利生菜。供试肥料驱虫功能生物有机肥料以及农户的常规肥料。
试验设计：采用同田对比的方式，试验设计处理2个，每个处理面积10亩。
处理1：基肥施用新型驱虫功能生物有机肥料，追肥施用N-P2O5-K2O为13-5-8的有机无机复混肥。
处理2：基肥施用华卿亿安生物科技公司出产的“云”牌有机肥，追肥施用狮马牌N-P2O5-K2O为15-15-15的复合肥。
试验过程：石碑村试验点6月26日施入基肥1000公斤/亩，6月27日移栽，移栽后20天之内分追肥，每次每亩50公斤，8月15日采收。可乐村试验点6月20日施基肥800公斤/亩，6月21日移栽，移栽后18天之内分三次追肥，每次30公斤，8月2日收割。
驱虫功能生物有机肥料对蔬菜田间长势的和虫害发生的影响：
从田间长势来看处理1无论是奶白菜还是上海青品种的田间都比较清秀，小菜蛾的发生减少，未见明显的叶斑病。
石碑点试验地处理1以7月30日用“瑞青霉”500倍液防治霜霉病，8月5日用“福星”防治黑心病。由于未见明显虫害，没有施用虫害方面的农药。处理2以7月4日用阿维菌素防治小菜蛾，7月14日用“虫螨光”5000倍液防治潜叶蛾，7月25日用“敌力托”800倍液防治叶斑病，7月30日用“瑞青霉”500倍液防治霜霉病，8月5日用“福星”防治黑心病。从施用农药的情况来看基肥施用新型生物有机肥，追肥施用有机无机复混肥的处理在对害虫防治方面基本上没有用农药。
可乐点处理1在7月15日施用瑞青霉600倍液一次，7月26日叶面喷施“百菌清”800倍液一次防治叶斑病，7月31喷施福星8000倍液一次，防治黑心病。处理2比处理1增加了7月1日施用的阿维菌素8000倍液，以防治蛾类幼虫。
整体上由于处理1施用的肥料产品中含有一定量的烟碱，具有明显的趋避虫害的作用，田间虫害明显降低。
驱虫功能生物有机肥料对蔬菜经济性状的影响：
经济性状调查结果如表8所示：石碑点奶白菜试验区施用驱虫功能生物有机肥料的处理1与常规施肥比较亩产量增加178公斤，产量增长率达到4.85％，亩产值增加767.94元，亩产值增长率达到12.12％。上海青品种施用驱虫功能生物有机肥料的处理1与常规施肥比较亩产量增加241公斤，产量增长率达到8.02％，亩产值增加812.92元，亩产值增长率达到11.10％。
可乐村试验点施用驱虫功能生物有机肥料处理1与常规施肥比较亩产量增加106公斤，产量增长率达到6.71％，亩产值增加315.04元，亩产值增长率达到10.7％。
三个品种的蔬菜平均的产量增长量为175公斤，平均产量增长率为6.53％，亩产值平均增加632.0元，亩产值平均增长率为11.31％。充分说明驱虫功能生物有机肥料对蔬菜具有促进产量形成，提高产值的良好经济效益。
表8：蔬菜经济性状调查结果
施肥经济效益比较：
施肥效益比较如表9所示：两个点对三个品种的蔬菜种植经济效益都表现出施用驱虫功能生物有机肥料处理施肥效益高于施用云牌有机肥处理和进口化肥的处理，而且施肥成本投入减少320元和82元，具有良好的经济效益。
表9：蔬菜施肥效益比较
注：新型生物有机肥的成本按照市场价格560元/吨估算，“云”牌有机肥市场价格550元/吨。
肥料投入总养分比较：
肥料投入总养分比较如表10所示：驱虫功能生物有机肥料养分按照N-P2O5-K2O为1.5-1-2.0计算，云牌有机肥N-P2O5-K2O为1.7-1.2-1.2，有机无机复混肥和狮马牌复合肥就按照实际养分投入计算，结果如下表所示：施用新型有机无机复混肥石碑点施用新型生物有机肥和有机无机复混肥处理的总养分投入可以减少24.5公斤/亩，减少养分率为22.58％，可乐点减少养分投入13.96公斤/亩，减少养分投入率18.96％。从平均每个养分的施肥效益比较来看，均以施用驱虫功能生物有机肥料处理的最高。
表10：肥料投入总养分比较
施用生物有机肥对土壤环境的影响：
在蔬菜收割后对石碑点的奶白菜种植点土壤样品进行了取样，分析检测土壤养分和土壤中的微生物数量，以研究使用驱虫功能生物有机肥料产品对土壤环境的影响。
用不同肥料对土壤养分的影响如表11和表12所示，从表中可以看出使用生物有机肥后土壤中的有机质含量、速效养分含量都有了不同程度的提高，而且土壤PH降低，表明驱虫功能生物有机肥料产品在培肥土壤、有机质提升、缓解盐碱化等方面具有积极作用。
表11：施用驱虫功能生物有机肥料对土壤养分的影响
表12：施用驱虫功能生物有机肥料对中微量土壤养分的影响
施用生物有机肥对土壤微生物总量的影响如表13所示：施用驱虫功能生物有机肥料产品土壤中的真菌、细菌、放线菌微生物总量增加。一方面增加了土壤有机质，为土壤微生物提供了营养源，另一方面是生物有机肥产品中含有大量的微生物，说明新型生物有机肥能够改善土壤根际微生物的活性。
表13：施用生物有机肥对土壤微生物总量的影响
小结：
施用驱虫功能生物有机肥料能够有效趋避田间虫害，有效降低杀虫类农药的施用，而且经济性状明显强于施用其他商品有机肥和进口肥料的处理，表现出较高的施肥效益，而且养分的投入总量降低，表明增加了活性生物有机肥能够有效提高肥料的利用率，从而降低了对肥料的投入，新型驱虫功能生物有机肥料能够改良土壤，培肥土壤，提高土壤有机质含量和根际微生物的活性和总量。
通过2006-2008年在蔬菜、核桃等经济作物上的田间试验结果表明：驱虫功能生物有机肥料由于增加了活性有机成分，提高了养分的利用率，改善了农作物的营养，产值和产量提高较明显，表现出良好的施肥效益。
2009年在前两年的基础上，将驱虫功能生物有机肥料产品的运用扩大到桉树、甘蔗、蔬菜、大蒜等农作物区域，取得了良好的环境效益和农业经济效益。目前该技术取得了良好的经济效益。
Claims (2)
1.一种驱虫功能生物有机肥料，其特征在于原料的组份为：烟草废弃物，烟草废弃物预处理后的物料总重量的1～2％的钙镁磷，1～2％硫酸铵，3～5％废糖蜜和发酵菌0.3～0.5％；发酵菌为重量百分比的绿色木霉20～35％，枯草芽孢杆菌20～35％，米根霉10～20％，毛壳菌10～20％，褐色高温单孢菌10～20％；烟草废弃物进行预处理：将烟草废弃物原料粉碎成40～60目的锯末状颗粒，然后利用草碳、秸杆类粉末将原料的碳氮比调节为20～30∶1，再用Ca(OH)2调节pH值至6.5～7.5，水分含量调节至重量百分比40～50％。
2.权利要求1所述的驱虫功能生物有机肥料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
1)原料的预处理：将烟草废弃物原料粉碎成40～60目的锯末状颗粒，然后利用草碳、秸杆类粉末将原料的碳氮比调节为20～30∶1，再用Ca(OH)2调节pH值至6.5～7.5，水分含量调节至重量百分比40～50％；
2)混料发酵：将上述预处理的物料加入物料总重量1～2％的钙镁磷，1～2％硫酸铵，3～5％糖厂生产的废料废糖蜜混合，加入发酵菌0.3～0.5％，混合均匀后堆垛进行发酵；
3)在发酵过程中进行翻堆，每天至少一次翻堆，促进固体发酵中水分蒸发和供氧，当堆内温度降至室温时发酵结束；
4)再发酵：上述发酵结束时，翻堆后集中堆放，堆至4～5米高，进行再发酵，直至发酵熟化完成，即温度不再升高，水分20％以下，无生物毒害作用时；
5)4)步骤所得物料通过干燥、筛分可制成粉状烟草废弃物生物有机肥；通过造粒、干燥、筛分可生产颗粒有机肥。
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