CN102627514B - 一种抗土壤酸化有机肥添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗土壤酸化有机肥添加剂及其制备方法，添加剂主要以沸石粉、低品位钙镁磷肥，废弃资源贝壳、硅钙粉、腐植酸粉为原料混合发酵熟化、烘干、粉碎，再与喷雾干燥包埋制成功能性复合微生物菌剂微胶囊科学配伍混合而成。酸性/化土壤中施用加入本发明添加剂的有机肥料后，能提高土壤物理学肥力、生物学肥力和化学肥力，增强土壤自身抗酸能力。本发明添加剂及其肥料具有安全、有效、功能性。该添加剂的应用将从食物链的营养专家角度解决酸性/化土壤对农业生产、生态环境和人类健康构成的威胁。

Description

一种抗土壤酸化有机肥添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种土壤添加剂及其制备方法，具体涉及一种抗土壤酸化有机肥添加剂及其制备方法。

背景技术

土壤酸化可能是由土壤母质、自然环境、受盲目施肥和传统经验性施肥等引起的，我国的酸化/酸性土壤面积约为15亿亩，大部分土壤的pH值小于5.0，甚至是4.5，而且面积还在扩大。另外，有关研究发现我国主要农田土壤pH值20年来，平均下降了约0.5个单位，相当于土壤酸量（H+）在原有基础上增加了2.2倍。其中，经济作物体系土壤酸化比粮食作物体系更为严重；即使是过去被认为对酸化不敏感的石灰性土壤，其pH值也同样出现了显著下降的现象。

土壤酸化（表现为土壤pH值的下降）能够加速营养元素流失、土壤板结、促进铝、锰以及重金属等元素的活化、改变土壤微生物种群及活性、影响作物根系发育和养分吸收、滋生植物病虫害等等，从而对农业生产、生态环境和人类健康构成严重的潜在威胁，对粮食安全和环境安全产生长远影响，是土壤学、生态学和环境科学等领域广泛关注的重大问题。

目前常用石灰、废弃粉煤灰、碱性矿渣等来改良酸性或酸化的土壤，虽然一些工矿业副产物（如工业碱渣、粉煤灰、碳法滤泥、黄磷矿渣粉等）能起到改良酸性/化土壤的效果，但是工矿业副产物中的大多数含有毒金属元素。如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)。虽然含量较少，也存在着对环境的污染；在农业中大量或长期单独施用石灰会引起土壤板结而形成“石灰板结田”，同时施用石灰对贫困地区的农民来说成本也过高。有关研究发现施石灰只改善表层土壤酸度，底层土壤酸度变化不大。还有研究发现施用石灰后土壤存在复酸化过程,即石灰的碱性消耗后土壤再次发生酸化,而且酸化程度比施用石灰前有所加剧。

鉴于此，有必要提供一种安全、有效的土壤酸化或酸性改良剂，既能起到改良酸化或酸性土壤的效果，长期或大量使用也不会对土壤造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗土壤酸化有机肥添加剂，使用添加本发明添加剂的有机肥料后，能安全、有效的改善酸化或酸性的土壤，从食物链的营养专家角度解决酸性/化土壤对农业生产、生态环境和人类健康构成的威胁。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗土壤酸化有机肥添加剂，所述添加剂包括功能性复合微生物菌剂、极性带负电的氨基酸和腐植酸粉；所述添加剂还包括沸石粉、贝壳粉、硅钙粉和钙镁磷肥中的2种以上。

所述功能性复合微生物菌剂是指能产生以下功能的微生物菌剂：①分解活化土壤中的磷、钾元素作用；②生物肥发酵除臭作用；③防治植物细菌性和真菌性土传病害作用；④提高农作物的抗逆性，促进植物生长作用。

功能性复合微生物菌能改变土壤微生物数量和组分，提高土壤生物学肥力，也能提高抗土壤酸化有机肥中硝态氮的含量；氨基酸和腐植酸能平衡土壤酸碱度，减少离子浓度；沸石、贝壳、硅钙粉、钙镁磷肥等补充酸性土壤中钙镁，调节酸碱度。

优选的，所述添加剂中功能性复合微生物菌剂的质量百分比含量为0.5-5%，氨基酸的质量百分比含量为0.5-5%，腐植酸粉的质量百分比含量为10-60%，沸石粉的质量百分比含量为20-80%，贝壳粉的质量百分比含量为20-80%，硅钙粉的质量百分比含量为20-80%，钙镁磷肥的质量百分比含量为20-80%，添加剂各组分的质量百分数之和等于100%。

优选的，所述功能性复合微生物菌剂包括消化细菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢菌、多粘类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和木霉菌中的一种或几种；

所述氨基酸是极性带负电荷的氨基酸，包括聚天冬氨酸、聚谷氨酸的一种以上；

所述腐植酸粉是指粉状腐植酸，腐植酸包括纯腐植酸、硝基腐植酸、腐植酸钠和腐植酸钾盐物质中的一种以上；

所述硅钙粉是指含低铁铝高钙硅矿石粉。

优选的，所述添加剂为粉状。

优选的，所述添加剂在有机肥原料堆肥发酵，进入物料后熟阶段时加入使用。

本发明的另一目的在于提供一种抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法。

一种抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、将功能性复合微生物菌剂与氨基酸按重量百分比为0.1～10:1的比例配制成溶液；

步骤二、将步骤一中所得溶液经喷雾干燥包埋，制得复合菌剂微胶囊；

步骤三、将腐植酸粉、沸石粉、贝壳粉、硅钙粉、钙镁磷肥按比例混合，制得混合物料；

步骤四、将步骤三中的混合物料进行翻堆发酵，然后烘干、粉碎成粉状混合物；

步骤五、将步骤二所得的复合菌剂微胶囊和步骤四所得的粉状混合物进行调配，制得所述的抗土壤酸化有机肥添加剂。

优选的，步骤一中所述的功能性复合微生物菌剂包括消化细菌、巨大芽孢杆菌、枯草茅杆菌、多粘类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和木霉菌中的一种或几种；

所述氨基酸是极性带负电荷的氨基酸，包括聚天冬氨酸、聚谷氨酸的一种以上；

所述腐植酸粉是指粉状腐植酸，腐植酸包括纯腐植酸、硝基腐植酸、腐植酸钠和腐植酸钾盐物质中的一种以上；

所述硅钙粉是指含低铁铝高钙硅矿石粉。

优选的，步骤三中所制得的混合物料pH值调控在6-8。

优选的，步骤四中混合物料进行翻堆发酵的时间为10-15天。

优选的，步骤四中的粉状混合物的颗粒大小为100目以上。

本发明的有益效果：

（1）有机肥中加入本发明的添加剂后，由于复合微生物作用，对有机肥中大分子物质进行分解，小分子有机物能与土壤胶体结合，同时能络合交换性铝；本发明添加剂中多功能复合微生物能有效地进行硝化作用，使有机肥料中硝态氮比例60%以上，施用后有利于提高根系微环境pH1-2个单位；

（2）本发明添加剂具有独特的吸附性、提高土壤自身的耐酸能力；如聚谷氨酸的最大自然吸水倍数可达到1108.4倍，与土壤胶体吸附结合后提高耐酸能力；

（3）加入本发明添加剂的有机肥料能改善作物根系微环境的酸碱度、微生物菌落和土壤结构，增强作物的抗病/抗逆能力；

（4）加入本发明添加剂的有机肥料能提高土壤物理学肥力、生物学肥力和化学肥力；

（5）本发明基于从改善土壤微生物环境和土壤的化学养分平衡的角度来解决土壤酸性/化，土壤微生物是食物链的最低端，通过和谐的外力（环境的改变）来调理土壤的土壤物理学肥力、生物学肥力和化学肥力，最终达到土壤健康、作物均衡营养、食品安全健康。

具体实施方式

实施例1：

步骤（1）：将巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等复合微生物菌剂与聚谷氨酸按照质量比1:1（复合微生物菌剂与聚谷氨酸的质量比）的比例配制成混合液；

步骤（2）：混合液经过喷雾干燥包埋工艺，制得含有效活菌数50亿/g的复合菌剂微胶囊，备用；

步骤（3）：将25%的腐植酸钾、20%沸石粉，50%的钙镁磷肥混合，再喷洒）5%水，制得混合物料；

步骤（4）：将混合物料进行翻堆熟化10-15天，然后干燥、粉碎、过100目的筛，得到粉状混合物；

步骤（5）：将95%粉状混合物和5%的复合菌剂微胶囊混合均匀，得到本发明的抗土壤酸化有机肥料添加剂。

所述喷雾喷雾干燥包埋工艺：是将原料（壁材和芯材）液用雾化器分散成雾滴，并用热空气(或其它气体)与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程，常用于医药、食品和生物领域。在经过步骤（2）的喷雾干燥包埋工艺后，得到复合菌剂微胶囊。

所述步骤（3）中，混合物料的pH值控制在6～8。这是因为在此范围内酶活性最高，微生物的生长率也最高。

在步骤（4）中对混合物料进行翻堆熟化10-15天，至混合物料不产生水化热、温度为常温、或体积不变，则可判断混合物料翻堆熟化完成。所谓翻堆熟化，即在诸组分混配后，需要一定时间，待诸组分间的反应趋于稳定的过程。

在步骤（4）中对翻堆熟化后的物料粉碎为100目，这是由于熟化后的矿物质元素作为预混添加剂粉碎得越细，混合得越均匀，能增加添加剂与酸化/性土壤胶体的接触面，可以提高效果。

实施例2：

步骤（1）：将巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等复合微生物菌剂与聚谷氨酸按照质量比2:1（复合微生物菌剂与聚谷氨酸的质量比）的比例配制成混合液；

步骤（2）：混合液经过喷雾干燥包埋工艺，制得80亿/g的复合菌剂微胶囊，备用；

步骤（3）：将25%的硝基腐植酸粉、30%硅钙粉，40%的钙镁磷肥混合，再喷晒5%水，制得混合物料；

步骤（4）：将混合物料进行翻堆熟化10-15天，然后干燥、粉碎、过100目的筛，得到粉状混合物；

步骤（5）：将97%粉状混合物和3%的复合菌剂微胶囊混合均匀，得到本发明的抗土壤酸化有机肥料添加剂。

所述步骤（3）中，混合物料的pH值控制在6～8。

实施例3：

步骤（1）：将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等复合微生物菌剂与聚谷氨酸按照质量比2:1的比例配制成混合液；

步骤（2）：混合液经过喷雾干燥包埋工艺，制得80亿/g的复合菌剂微胶囊，备用；

步骤（3）：将25%的硝基腐植酸粉、30%贝壳粉，40%的钙镁磷肥混合，再喷晒5%水，制得混合物料；

步骤（4）：将混合物料进行翻堆熟化10天，然后干燥、粉碎、过100目的筛，得到粉状混合物；

步骤（5）：将97%粉状混合物和3%的复合菌剂微胶囊混合均匀，得到本发明的抗土壤酸化有机肥料添加剂。

所述步骤（3）中，混合物料的pH值控制在6～8。

实施例4：

步骤（1）：将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等复合微生物菌剂与聚天冬氨酸按照质量比1:1的比例配制成混合液；

步骤（2）：混合液经过喷雾干燥包埋工艺，制得50亿/g的复合菌剂微胶囊，备用；

步骤（3）：将25%的腐植酸粉、30%硅钙粉，40%的钙镁磷肥混合，再喷晒5%水，制得混合物料；

步骤（4）：将混合物料进行翻堆熟化15天，然后干燥、粉碎、过100目的筛，得到粉状混合物；

步骤（5）：将97%粉状混合物和3%的复合菌剂微胶囊混合均匀，得到本发明的抗土壤酸化有机肥料添加剂。

所述步骤（3）中，混合物料的pH值控制在6～8。

实施例1至4中的“亿/g”指每克复合菌剂中含有的有效活菌个数，即每克复合微生物菌有效活菌数总和。

实施例5至8是对实施例1-4制备的添加剂的应用实例：

实例5、广东徐闻县曲界镇农场

农场土壤pH在3.6～5.0之间，土壤酸化严重是湛江蔗区甘蔗生产的主要限制因子之一。用含实施例1制备的抗土壤酸化有机肥料添加剂8%的有机肥，施肥量为200公斤/亩，连续施用3年，对施抗酸化有机肥前后甘蔗亩产量等做比较，具体如表1所示：

表1施抗酸化有机肥前后甘蔗情况

*其中对照组施用传统有机肥；抗酸化有机肥组施用含有本发明实施例1的添加剂的有机肥

从表1中可看到，施用含有本发明实施例1的添加剂的有机肥第1年后甘蔗亩产比施用前增加3.4%，第3年后甘蔗亩产比施用前增加13.3%；施用第3年后甘蔗的糖分含量比施用前增加13.9%。

实例6、广东深圳市宝安区公明农场

农场土壤在4.1～5.3之间，由于长期施用化肥和石灰等原因，土壤出现板结情况。用含实施例2制备的抗土壤酸化有机肥料添加剂8%的有机肥，施肥量为200公斤/亩作为基肥，连续施用2年，对施抗酸化有机肥前后的土壤情况做比较，具体如表2所示：

表2施抗酸化有机肥前后的土壤物理学肥力变化

*其中对照组施用传统有机肥；抗酸化有机肥组施用含有本发明实施例2的添加剂的有机肥

从表2可看到，与施用前相比，施用含有本发明添加剂的有机肥2年后，土壤pH从4.6变成5.7～6.3，极大的改善了土壤的酸化问题；土壤容重降低了0.26g·cm^-3，总孔隙度提高了2.7个百分点，毛管孔隙度提高了1.2个百分点，非毛管空隙度提高了1.7个百分点，田间持水量提高了4.3个百分点。

本领域技术人员均知道土壤容重、孔隙度、田间持水量的高低是衡量土壤物理学肥力的重要指标。所谓土壤物理学肥力是指土壤为植物生长发育提供所需的物理条件的能力；土壤物理学肥力同时具有维持土壤结构不破坏、不被侵蚀和流失的能力，并对土壤生物和化学过程起到促进作用。从表2中可看到在施用了含有本发明添加剂的有机肥后，土壤物理学肥力得到了明显提高。

实例7、山东寿光大棚蔬菜基地

基地连续8年大棚土壤。施用含本发明所述抗土壤酸化料添加剂10%的有机肥，施肥量为300公斤/亩作为基肥，连续施用3年，对施抗酸化有机肥前后土壤0～20cm中微生物数量变化做比较，具体如表3所示：

表3施用抗酸化有机肥前后土壤生物学肥力变化

*其中CK是指不施肥处理；对照组施用传统有机肥；抗酸化有机肥组施用含有本发明实施例3的添加剂的有机肥

土壤中微生物的数量是衡量土壤生物学肥力的主要指标。所谓土壤生物学肥力是指生活在土壤中的微生物、动物、植物根系等有机体为植物生长发育所需营养的贡献。同时，生物过程对土壤的物理、化学特性起到良好的促进和维持作用。土壤中微生物主要包括土壤中细菌、放线菌、真菌等。

从表3可以看到，与传统的有机肥（对照）相比，施用含实施例3的添加剂的有机肥后土壤中的细菌、真菌、防线菌数分别增加122.3%，23.4%，12.1%，极大提高了土壤生物学肥力。而土壤微生物组成和数量变化，对土壤团聚体的稳定性和土壤生物学肥料肥料的提高有积极的影响。

实例8、海南蔬菜基地

基地已连续种植蔬菜2年，土壤的pH为4.8-5.5，施用含本发明所述抗土壤酸化料添加剂10%的有机肥，施肥量为300公斤/亩作为基肥，连续施用3年，对土壤酸碱度、土壤中有机质、土壤中微量元素等项目做比较，具体如表4所示

表4施抗酸化有机肥前后土壤化学肥力变化            单位(mg·kg^－1)

*其中空白组不施用任何肥料，对照组施用未添加本发明添加剂的有机肥，抗酸化有机肥组施用含有本发明实施例4的添加剂的有机肥

土壤的酸碱度、土壤中有机质、土壤中微量元素、大量元素都是衡量土壤化学肥力的主要指标。所谓土壤化学肥力是指土壤为植物生长发育提供所需的化学养分的能力。土壤化学肥力高对土壤物理和生物过程，以及养分循环具有促进作用。

从表4可以看到，与对照相比，提高了土壤中的硝态含量比例，硝态氮能提高作物根系微环境pH，与对照比，土壤交换性铝含量可以降低28.8%。土壤的化学肥力明显得到提高。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种抗土壤酸化有机肥添加剂，其特征在于：所述添加剂包括功能性复合微生物菌剂、极性带负电的氨基酸和腐植酸粉；所述添加剂还包括沸石粉、贝壳粉、硅钙粉和钙镁磷肥中的2种以上;所述添加剂中功能性复合微生物菌剂的质量百分比含量为0.5-5%，氨基酸的质量百分比含量为0.5-5%，腐植酸粉的质量百分比含量为10-60%，沸石粉的质量百分比含量为20-80%，贝壳粉的质量百分比含量为20-80%，硅钙粉的质量百分比含量为20-80%，钙镁磷肥的质量百分比含量为20-80%,添加剂各组分的质量百分数之和等于100%;

所述功能性复合微生物菌剂包括消化细菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和木霉菌中的一种以上；

所述氨基酸包括聚天冬氨酸、聚谷氨酸的一种以上；

所述腐植酸粉是指粉状腐植酸，腐植酸包括纯腐植酸、硝基腐植酸、腐植酸钠和腐植酸钾盐物质中的一种以上；

所述硅钙粉是指含低铁铝高钙硅矿石粉;

所述的抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将功能性复合微生物菌剂与氨基酸按重量百分比为0.1～10:1的比例配制成溶液；

步骤二、将步骤一中所得溶液通过喷雾干燥包埋工艺制得复合菌剂微胶囊；

步骤三、将腐植酸粉和沸石粉、贝壳粉、硅钙粉、钙镁磷肥按比例混合，制得混合物料；

步骤四、将步骤三中的混合物料进行翻堆熟化，然后干燥、粉碎成粉状混合物；

步骤五、将步骤二所得的复合菌剂微胶囊和步骤四所得的粉状混合物进行调配，制得所述的抗土壤酸化有机肥添加剂。

2.根据权利要求1所述的一种抗土壤酸化有机肥添加剂，其特征在于：所述添加剂为粉状。

3.根据权利要求1所述的一种抗土壤酸化有机肥添加剂，其特征在于：所述添加剂在有机肥原料堆肥发酵，进入物料后熟阶段时加入使用。

4.权利要求1所述的抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、将功能性复合微生物菌剂与氨基酸按重量百分比为0.1～10:1的比例配制成溶液；

步骤二、将步骤一中所得溶液通过喷雾干燥包埋工艺制得复合菌剂微胶囊；

步骤三、将腐植酸粉和沸石粉、贝壳粉、硅钙粉、钙镁磷肥按比例混合，制得混合物料；

步骤四、将步骤三中的混合物料进行翻堆熟化，然后干燥、粉碎成粉状混合物；

步骤五、将步骤二所得的复合菌剂微胶囊和步骤四所得的粉状混合物进行调配，制得所述的抗土壤酸化有机肥添加剂。

5.根据权利要求4所述的一种抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法，其特征在于：步骤三中所制得的混合物料pH值调控在6-8。

6.根据权利要求4所述的一种抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法，其特征在于：步骤四中混合物料进行翻堆发酵的时间为10-15天。

7.根据权利要求4所述的一种抗土壤酸化有机肥添加剂的制备方法，其特征在于：步骤四中的粉状混合物的颗粒大小为100目以上。