CN102718596A - 生物秸秆肥及其生产方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物秸秆肥及其生产方法和应用，属于肥料领域，该生物秸秆肥含有以下成分：氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）；秸秆有机质；生物增效剂；所述氮、磷、钾、秸秆有机质单一养分含量不低于1.6-2.5%，所述生物增效剂由大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆和工业规模制药厂的药渣经生物发酵制成。本发明保护的生物秸秆肥兼具微生物肥和有机无机肥效应，能保护生态环境，从农田到餐桌，粮食实行标准化生产安全，无毒无害的生物秸秆肥绿色环保肥料。

Description

生物秸秆肥及其生产方法和应用

技术领域

本发明涉及肥料领域，特别涉及一种生物秸秆肥及其生产方法和应用。 

背景技术

随着工业化、城镇化、农业产业化的发展，农业生态环境遭受污染的程度越来越重，范围越来越广，农业生产环境恶化，严重威胁着农业生产的持续发展。 

而且，随着农业生产水平的不断提高，对化肥、农药、除草剂、植物生长调节剂等化工产品依赖性越来越大。过量施用化肥，尤其是氮素化肥，不仅导致土壤养分失衡，而且还增加生产成本，污染了地球。过度依赖农药，破坏了自然界植物与昆虫微生物之间的生态平衡关系。促使植物生长，也造成一定的水、土壤污染。 

因此，要保护土地生态环境，控制各种污染，促进粮食生产，实现农业可持续发展是现代农业的必然趋势。 

另一方面，我国钾资源有限，目前我国钾肥主要靠进口，一些地方因为缺钾限制了农业生产的发展。 

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的之一是提供一种生物秸秆肥，该生物秸秆肥兼具微生物肥和有机无机肥效应，能保护生态环境，从农田到餐桌，粮食实行标准化生产安全，无毒无害的生物秸秆肥绿色环保肥料，确保农业可持续发展，同时有效补充了钾含量。 

农作物秸秆主要来源于农村有机物。中国是世界第一秸秆大国，2005年年产秸秆总量约12亿吨，其中粮食作物约6亿吨，经济作物约2亿吨，其它农作物约4亿吨（农机化研究，2010，32（3），中国主要秸秆资源数量及其区域分布，毕于运等）。秸秆是有机肥料中含钾量最多的，秸秆中还含有大量的有机质和氮、磷、钙、镁、硫、硅、铜、锰、锌、铁、钼等微量元素。生物秸秆肥给土壤中的微生物提供了所需要的碳源，可促进微生物的繁殖和生长，增施有机肥，在土壤水分含量适宜时，一般能使土壤微生物增加1－3倍。秸秆还田对钾元素的循环利用尤其重要。 

本发明申请文件中，生物秸秆肥是特定功能生物增效剂、优质农作物秸秆（大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、高梁秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆）、工业规模制药厂的药渣与氮肥、磷肥、钾肥复混而成的兼具微生物肥和有机无机肥效应的复混肥。 

采用的技术方案是：一种生物秸秆肥，含有以下成分： 

氮、磷、钾（N+P2O5+K2O）；

秸秆有机质；

生物增效剂；

所述氮、磷、钾、秸秆有机质单一养分含量不低于1.6－2.5%，所述生物增效剂由大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆和工业规模制药厂的药渣经生物发酵制成。   

作为优选，所述生物增效剂，秸秆有机质（以干基计），氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）的质量百分数之和为 >46%，其中：

生物增效剂(有效活菌数(cfu)n)    ≥0.36亿/克(毫升)

秸秆有机质（以干基计）          ≥25% 

氮、磷、钾(N+P₂O₅+K₂O)         ≥21%。

作为优选，所述氮（N）≥10%，所述磷(P₂O_5）≥5%，所述钾(K₂O）≥6%。 

作为优选，所述生物秸秆肥是由以下原料制成的： 

大豆秸；  

绿豆秸；

豌豆秸；

谷子秸；

大麦秸；

油菜秸；

花生秸；

辣椒杆；

蕃茄杆；

工业药渣；

尿素；

磷酸一铵；

硫酸钾；

生物增效剂。

作为优选，所述大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆、工业(制药厂)药渣以干基计共500千克，所述尿素217.5kg，磷酸一铵100Kg，硫酸钾100Kg，生物增效剂82.5 Kg。 

作为优选，所述生物秸秆肥为粉剂。 

本发明的目的之二是提供一种制备上述生物秸秆肥的方法。 

采用的技术方案是：一种制备上述生物秸秆肥的生产方法，工艺步骤如下： 

步骤一，生物秸秆肥经生物菌剂发酵制取半成品；

步骤二，全自动电脑配料机配料混合造粒制成成品。

作为优选，所述步骤一包括以下步骤： 

(1)铡碎：秸秆分次计量，进入铡草机切为3－5厘米的碎段；

(2)润湿：将铡碎的秸秆用水润湿，加水量为原料湿重的60－75%；

(3)调碳氮比：将湿润后的秸秆碎段加尿素调碳氮比；

(4)调酸碱度：在上述物料中用石灰或草木灰调PH到6.5－8；

(5)加入菌剂：将生物菌剂与调酸碱度后的物料混合均匀，进行发酵腐熟处理，使秸秆中的纤维素等物质分解，制成质量较好的有机肥，生物菌剂量按使用的菌种说明书中规定的量添加即可。

(6)发酵处理秸秆：采用自走式多功能翻抛机进行秸秆发酵处理，在发酵过程中需进行通气供氧、翻推、温控、湿控等工作。 

作为优选，所述步骤二包括以下步骤： 

(1)在全自动电脑配料机上进行电脑配方，设定各原料的配料量；

(2)原材料预处理：将生物秸秆肥半成品、氮肥、磷肥、钾肥分别进行粉碎和分筛。

(3) 干粉混合：将预处理后的原材料按设定的配比分批加入高效混合器内进行机械混合； 

(4)成品：粉状型生物秸秆肥外观为灰白色，均匀粉状物不结块；

(5)包装：计量进行包装。

本发明的目的之三是将上述生物秸秆肥应用在农业或林业生产中。 

发明原理及有益效果： 

在有氧条件下微生物迅速繁殖，快速分解秸秆或药渣中的有机质，在高温微生物作用下，有机质氧化分解产生生物热。通过50～65℃的高温杀死病原菌、虫卵，并经过矿质化和腐质化过程，释放出氮、磷、钾以及微量元素等有效养分，进行物质交换。利用生化工艺技术，对有机原料进行分解，同时杀灭病原菌、寄生虫卵。其中丝状真菌可分解有害物质。

秸秆还田是补充和平衡土壤养分、改良土壤的有效方法。每亩还田玉米秸秆500千克后，相当于施用土杂肥2500千克或碳铵11.7千克、过磷酸钙6.2千克、硫酸钾4.75千克，还有一定数量的中、微量元素养分和有机质补充到土壤中。一年后土壤有机质含量相对提高0.05－0.23%，全磷平均提高0.03%，速效钾增加31.2毫克/千克。土壤容重下降0.03－0.16克/厘米3，土壤孔隙度提高1.75－7%。连续多年秸秆还田的耕地，不仅可提高磷肥的利用率，补充土壤钾素的不足，地方亦可提高0.5－1个等级。 

本发明保护的生物秸秆肥具有养分完全、肥效稳而长、含有机质较多、能改善土壤理化性状、提高土壤保肥供肥和保水能力。生物秸秆肥还能抑 制尿酶的活性，减缓尿素分解，减少挥发，可使氮利用率提高7%－12%，后效增加15%。 

附图说明

图1为本发明生物秸秆肥生产工艺流程图； 

图2为本发明生物秸秆肥生产工艺流程图。

  

具体实施方式

下面将结合附图1和附图2对本发明作进一步说明。 

如图1、图2所示，生物秸秆肥工艺流程分两步： 

步骤一：生物秸秆肥半成品制取（图1）。

(1)铡碎：秸秆分次计量，进入铡草机切为3－5厘米的碎段。 

(2)润湿：将铡碎的秸秆用水润湿，加水量为原料湿重的60－75%。 

(3)调碳氮比：将湿润后的秸秆碎段加尿素调碳氮比。 

(4)调酸碱度：在上述物料中用石灰或草木灰调PH到6.5－8。一般用石灰2－3%或草木灰3－5%。 

(5)加入菌剂：将生物菌剂与调酸碱度后的物料混合均匀，进行发酵腐熟处理，使秸秆中的纤维素等物质分解，制成质量较好的有机肥。生物菌剂量按使用的菌种说明书中规定的量添加即可。 

(6)发酵处理秸秆：采用自走式多功能翻抛机（兼有喷菌、粉碎、混料功能）进行秸秆发酵处理，具有易操作、功效高等特点。在发酵过程中需进行通气供氧、翻推、温控、湿控等工作。 

步骤二：生物秸秆肥成品制取 

(1)在全自动电脑配料机上进行电脑配方，设定各原料（生物秸秆肥半成品、氮肥、磷肥、钾肥和生物增效剂）的配料量。

(2)原材料预处理：将生物秸秆肥半成品、氮肥、磷肥、钾肥分别进行粉碎和分筛。 

(3) 干粉混合：将预处理后的原材料按上述设定的配比分批加入高效混合器内进行机械混合。 

生产粉状生物秸秆肥时多采用干粉混合法，干粉混合法是生产粉状复混料，其特点设备投资小，生产成本低，基本上无化学反应，因此，生物秸秆肥具有良好的物性，便于贮存和运输； 

(4)成品：粉状型生物秸秆肥外观为灰白色，均匀粉状物不结块；

(5)包装：计量进行包装。

上述步骤一和步骤二制成的生物秸秆肥成品含有以下成分： 

生物增效剂，秸秆有机质（以干基计），氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）的质量百分数之和为 >46%，其中：

生物增效剂(有效活菌数(cfu)n)    ≥0.36亿/克(毫升)

秸秆有机质（以干基计）          ≥25% 

氮、磷、钾(N+P₂O₅+K₂O)         ≥21%

水份                            ≤15.0% 

氮、磷、钾、秸秆有机质单一养分含量不低于1.6－2.5%

其中：

氮（N）≥10%，所述磷(P₂O_5）≥5%，所述钾(K₂O）≥6%

实施例1、生物增效剂的制取

1）、选料：选择新鲜、干燥、无霉变的大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆和工业规模制药厂的药渣各100kg（以干基计）。

2）、调节湿度和PH：称取约3-4kg片碱溶于45kg的清水中充分溶解，搅拌均匀后喷洒于物料上，充分拌混均匀，不能有湿团。PH控制在6（用PH1-14的广范试纸测试），含水量控制在约50%（需手控能成团，松手则散）左右即可。碱和水的具体用量应根据原料的干湿和PH而定。 

3）、装袋：用布袋或编织袋装料，每袋约装10kg，不宜装得过多、过紧，以免影响灭菌效果，再用绳扎口。 

4）、蒸料灭菌：采用直接常压灭菌蒸料法，一次灭菌成功。常压灭菌，是在蒸锅中加水、加热，利用产生的高温蒸汽来灭菌，在密闭的蒸柜（或蒸笼）中通入蒸汽，蒸汽温度达到100时，开始计时。灭菌时间为2小时。 

蒸料的目的是使被蒸料（下称培养料）彻底无杂菌，并加速培养料腐熟转化，给有益菌（微生物固氮菌、丝状真菌、酵母菌和放线菌）创造良好的生长环境，所以蒸料灭菌是物料生产中的重要环节。 

5）、培养发酵： 

A、发酵室准备：生产1吨增效剂，需约15㎡的发酵室三间，要求发酵室能密闭消毒、保温，又能开窗透气、散热。生产前需对发酵室进行打扫、除尘、刷石灰浆消毒，再用三氧消毒机产生的臭氧消毒或用甲醛蒸（6-10ml/m3）消毒。

B、一级发酵：取已灭菌的培养料100kg，放入发酵室内，待冷至4℃左右，将培养料铺平，接种有益菌40Kg（即微生物固氮菌、丝状真菌、酵母菌和放线菌共40Kg）。将有益菌分与培养料充混匀，堆积发酵，堆厚20-25cm（夏季可薄，冬季可厚），气温低时注意升温培养，气温高时，注意通风、降温和保湿。堆制后约4小时温度逐渐上升，到45℃左右，开始产生香味，采用翻料的方法调节温度，使之保持在40-45℃，发酵时间以24小时为宜，得一级发酵菌。合格的一级发酵菌有特殊香味，很疏松、柔软， 这将作为二次扩大培养发酵的菌种。如果发现酸味、酒味、臭味，则已被杂菌污染，不能作为菌种使用。 

C、二次扩大培养发酵：将已灭菌的培养料800kg，分别放入两间已消毒的发酵室（每室400kg），两室分别待料温降至45℃左右，将料铺平，每室接种合格的一级发酵菌各50kg，充分混匀，堆制发酵，堆制方法与一级发酵相同。但二级发酵升温较快，需要勤翻动，气温高时，堆温很难保持在40-45℃，此时需开门窗通风、透气，加强翻动。二级发酵时间较短，一般16小时即可出料，不要超过24小时。发酵正常的一般培养6-7小时就有香味产生，合格的发酵物料香味更浓，有发粘或有丝状物结块等。 

6）、出料、干燥：一般情况下，二级发酵经16-24小时即可出料。此时可取物料进行检测，测有效含菌量。有效活菌数(cfu)n)需≥0.36亿/克(毫升)。 

将物料摊放在晒工具或四周通风的场地上，摊薄晒干、凉干，需勤翻动，使之较干燥。切忌堆放。 

7）、包装、贮存：干燥后的物料，按定量用塑料袋作小包装，也可用复膜编织袋作大包装，贮存于卫生、阴凉、干燥、通风处，切忌日晒雨淋。 

实施例2、生物秸秆肥半成品制取 

(1)铡碎：取大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆和工业(制药厂)药渣，以干基计共约500Kg，进入铡草机切为3－5厘米的碎段。

(2)润湿：将铡碎的秸秆用水润湿，加水量为原料湿重的70%。 

(3)调碳氮比：将湿润后的秸秆碎段加尿素调碳氮比为25:2（重量比）。 

(4)调酸碱度：在上述物料中用石灰调PH到6.5－8，石灰用量约为3%。 

(5)加入菌剂：将生物菌剂（微生物固氮菌3千克、丝状真菌3千克、酵母菌5千克、放线菌1千克）与调酸碱度后的物料混合均匀，进行发酵腐熟处理，生物菌剂量12千克。 

(6)发酵处理秸秆：用自走式多功能翻抛机进行秸秆发酵处理，在发酵过程中需进行通气供氧、翻推、温控、湿控等工作。得生物秸秆肥半成品。 

上述实施例1和2中，生物秸秆（含药渣）原材料中干基/湿基为： 

大豆秸 89.7毫克干基/1千克湿基

绿豆秸 88.5毫克干基/1千克湿基

豌豆秸 57.3毫克干基/1千克湿基

谷子秸 93.4毫克干基/1千克湿基

大麦秸 92.5毫克干基/1千克湿基

油菜秸 85.0毫克干基/1千克湿基

花生秸 88.6毫克干基/1千克湿基

辣椒杆 87.8毫克干基/1千克湿基

蕃茄杆 81.6毫克干基/1千克湿基

工业(制药厂)药渣 88毫克干基/1千克湿基

实施例3、生物秸秆肥料成品制取

（1）在全自动电脑配料机上进行电脑配方，设定各原料的配料量，即实施例2所得的全部生物秸秆肥半成品500kg、尿素217.5kg、磷酸一铵100Kg、硫酸钾100Kg和实施例1制得的生物增效剂取82.5 Kg。

（2）原材料预处理：将实施例2所得的全部生物秸秆肥半成品、尿素217.5kg、磷酸一铵100Kg、硫酸钾100Kg分别进行粉碎和分筛。 

（3）干粉混合：将预处理后的原材料按上述重量配比分批加入高效混合器内进行机械混合。 

（4）成品：粉状型生物秸秆肥外观为灰白色，均匀粉状物不结块； 

（5）包装：计量进行包装。

上述实施例3中的尿素原料中氮含量为46%，磷酸一铵原料中磷含量为56－64%，硫酸钾原料中钾的含量为45－50%。 

本发明保护的生物秸秆肥施用时，可适用于各种作物，最宜作基肥施用，一般每亩施40～50千克；果树应在秋季或早春施入生物秸秆肥，夏季再适当补施果树专用复混肥，使果实丰满、厚实、增加甜度，此生物秸秆肥是无公害的肥料。 

本发明保护的生物秸秆肥具有养分完全、肥效稳而长、含有机质较多、能改善土壤理化性状、提高土壤保肥供肥和保水能力。生物秸秆肥还能抑制尿酶的活性，减缓尿素分解，减少挥发，可使氮利用率提高7%－12%，后效增加15%。 

另一方面，本发明保护的生物秸秆肥给土壤中的微生物提供了所需要的碳源，可促进微生物的繁殖和生长，增施有机肥，在土壤水分含量适宜时，一般能使土壤微生物增加1－3倍。 

再有，本发明保护的生物秸秆肥把秸秆通过多种方式归还到土壤中去，使钾素得到自然循环利用，可以起到减缓土壤钾素大量亏损的局面，是解决我国钾肥资源不足的一项重要措施。 

Claims (10)

1.一种生物秸秆肥，含有以下成分：

氮、磷、钾（N+P2O5+K2O）；

秸秆有机质；

生物增效剂；

所述氮、磷、钾、秸秆有机质单一养分含量不低于1.6－2.5%，所述生物增效剂由大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆和工业规模制药厂的药渣经生物发酵制成。

2.根据权利要求1所述的生物秸秆肥，其特征在于：

所述生物增效剂，秸秆有机质（以干基计），氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）的质量百分数之和为 >46%，其中：

生物增效剂(有效活菌数(cfu)n)    ≥0.36亿/克(毫升)

秸秆有机质（以干基计）          ≥25% 

氮、磷、钾(N+P₂O₅+K₂O)           ≥21%。

3.根据权利要求2所述的生物秸秆肥，其特征在于：所述氮（N）≥10%，所述磷(P₂O_5）≥5%，所述钾(K₂O）≥6%。

4.根据权利要求1、2或3所述的生物秸秆肥，其特征在于：所述生物秸秆肥是由以下原料制成的：

大豆秸；   

绿豆秸；

豌豆秸；

谷子秸；

大麦秸；

油菜秸；

花生秸；

辣椒杆；

蕃茄杆；

工业药渣；

尿素；

磷酸一铵；

硫酸钾；

生物增效剂。

5.根据权利要求4所述的生物秸秆肥，其特征在于：所述大豆秸、绿豆秸、豌豆秸、谷子秸、大麦秸、油菜秸、花生秸、辣椒杆、蕃茄杆、工业(制药厂)药渣以干基计共500千克，所述尿素217.5kg，磷酸一铵100Kg，硫酸钾100Kg，生物增效剂82.5 Kg。

6.根据权利要求1-5所述的生物秸秆肥，其特征在于：所述生物秸秆肥为粉剂。

7.一种如权利要求1-6任一权利要求所述的生物秸秆肥的生产方法，其特征在于工艺步骤如下：

步骤一，生物秸秆肥经生物菌剂发酵制取半成品；

步骤二，全自动电脑配料机配料混合造粒制成成品。

8.根据权利要求7所述的生物秸秆肥的生产方法，其特征在于：所述步骤一包括以下步骤：

(1)铡碎：秸秆分次计量，进入铡草机切为3－5厘米的碎段；

(2)润湿：将铡碎的秸秆用水润湿，加水量为原料湿重的60－75%；

(3)调碳氮比：将湿润后的秸秆碎段加尿素调碳氮比；

(4)调酸碱度：在上述物料中用石灰或草木灰调PH到6.5－8；

(5)加入菌剂：将生物菌剂与调酸碱度后的物料混合均匀，进行发酵腐熟处理，使秸秆中的纤维素等物质分解，制成质量较好的有机肥，生物菌剂量按使用的菌种说明书中规定的量添加即可;

(6)发酵处理秸秆：采用自走式多功能翻抛机进行秸秆发酵处理，在发酵过程中需进行通气供氧、翻推、温控、湿控等工作。

9.根据权利要求7所述的生物秸秆肥的生产方法，其特征在于：所述步骤二包括以下步骤：

(1)在全自动电脑配料机上进行电脑配方，设定各原料的配料量；

(2)原材料预处理：将生物秸秆肥半成品、氮肥、磷肥、钾肥分别进行粉碎和分筛;

(3) 干粉混合：将预处理后的原材料按设定的配比分批加入高效混合器内进行机械混合；

(4)成品：粉状型生物秸秆肥外观为灰白色，均匀粉状物不结块；

(5)包装：计量进行包装。

10.权利要求1-9任一权利要求所述的生物秸秆肥应用在农业或林业生产中。

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