CN102863282A - 生活垃圾制肥中玉米专用微生物有机肥配方及生产方法 - Google Patents

Abstract

生活垃圾制肥中玉米专用微生物有机肥配方及生产方法，以生活垃圾剔除重金属危害再经高温矿化发酵处理的有机质≥40％的原肥为基础原料，在合理调配添加氮、磷、钾主养分的同时，适量添加玉米特殊需求的硅、锰、锌、钼、铜有益元素和生物制剂、加富载体植物生长素合剂、土壤调理剂。本发明采用两次元素配位生产方法，一能解决在烘干中易挥发失效的有益元素不能加进肥料的难题；二能解决单施固体硅肥不好配用、液体硅肥不方便施用所造成的甘蔗生长缺硅的难题；三是以加富载体形式解决植物生长调节物质易被土壤胶体固定和生物降解的难题。本发明有利于建立作物营养平衡、肥料元素全面又长效的施肥机制，有利于改良土壤、提高玉米品质和产量。

Description

生活垃圾制肥中玉米专用微生物有机肥配方及生产方法

技术领域

本发明涉及一种有机物料制肥方法，属有机肥料生产技术领域，特别是涉及一种以生活垃圾为原料的玉米专用微生物有机肥配方及生产方法。

背景技术

随着人们对化肥危害认识的加深，自2002年国家出台有机肥料标准和微生物肥料标准以来，有机肥料生产获得较快发展。有机肥料虽然是完全营养肥料，对改良土壤、提高作物品质有化肥不可替代的作用。但是，有机肥料的生产工艺大都没有严格经过高温矿化发酵形成水溶性有机质、氨基酸、蛋白质，不利于农作物吸收，主营养低，使用价值不高；有机肥生产的原料来源紧缺，而大量的源源不断的生活垃圾作为原料仅在堆肥法处理垃圾中利用，且没有剔除重金属离子污染，致使肥料难以达标而没有市场；制肥过程中又将遇热易分解而丧失效力的功能性微生物、植物生长调节物质、土壤调理剂等元素排斥在外，直接影响了肥料功效。

开拓有机肥料的原料来源，注重有机肥料品质和功效；因缺补缺，研发各种作物专用的微生物有机肥，是肥料行业发展的方向和目标。只有把微生物、有机肥、无机肥、植物生长调节物质、土壤调理剂相结合而生产新型作物专用肥料，才符合现代农业的用肥需求，也是肥料行业的发展趋势。近几年，我们顺应这一发展方向和趋势，以生活垃圾为原料，发明了生活垃圾制肥工艺及其配套设施。其工艺流程是，先将分选出塑料和废金属后的垃圾料磨细制浆，然后采取络合沉淀法剔除垃圾(动植物残体)中重金属(离子)的危害，再经脱水配伍并经高温矿质化反应发酵获得有机原肥，最后经两次元素配位制肥工艺产出微生物有机肥。所产肥料经质检机构检验，重金属含量、有效活菌数、主养分等各项指标全部达标。与单施有机肥和单施复合化肥相比较，微生物有机肥施用后作物的生长效果显著提高，为进一步研发各种作物专用肥奠定了基础。

玉米是世界上第三大粮食作物，且已从传统的单纯粮食作物发展到饲料与工业深加工等多种用途。玉米的使用价值、种植产出价值已远高于小麦和水稻。我国玉米种植面积居世界第一，其产量却屈居第二。面积大，产量低，种植成本高，收入受益少，究其原因，除了玉米种子问题，有待培育新的优质高产品种外，更重要的就是肥料问题，尤其是肥料种类、肥料生产方法问题。实践证明，单施化肥包括无机专用肥，无法满足玉米的生长需求。要想提高玉米产量和品质，需要研发生产适合玉米生长的新型肥料。

发明内容

发明目的：本发明的目的是在采用生活垃圾制肥工艺所产高温矿化原肥的基础上，研制玉米专用微生物有机肥的配方及生产方法。

发明原理：(1)从有机肥理化性质分析：生活垃圾分选后的有机物料，经剔除重金属离子工艺消除污染后，按照“植物矿质营养学说”要求，进行高温矿质化反应发酵，继而得到腐熟度≥80％的有机原肥(此时原肥中有机质已可形成溶于水的碳水化合物)。依其理化性质，可以调配氮(N)、磷(P)、钾(K)达到≥7％而不影响有机肥的特性，还可以分别调配各种作物特别敏感的有益元素。由于有机成分大，对微生物没有伤害，所以又可以加入生物制剂(根际功能性微生物菌种)、土壤调理剂以及加富载体植物生长调节物质，从而在土壤溶液中形成综合性碳水化合物供作物根部吸收。(2)从玉米生长习性分析：玉米生长分为发育期、营养生长期和生殖生长期。发育期需要碳水化合物以及促进生根的元素；营养生长期对主养分NPK以及较为敏感的微量元素需求量较大，尤其是因植株高大，其茎叶角质层需要补充硅元素；生殖生长期则更多地需要有机质营养。研发生产玉米专用肥，就要遵守玉米生长的自然规律。

玉米专用微生物有机肥配方的依据：玉米的物候期类似开花挂果植物，其生长习性又近似瓜菜种植栽培，玉米植株高大，促进根系生长发育才能防止倒伏。玉米对土壤条件的要求是：土层深厚，含有较高的腐殖质、水溶性有机质和速效养分；土质疏松，保水、保肥能力强，渗水透气性能好；土壤酸碱度为PH5-8，但以PH6.5-7最为合适。据此并结合玉米生长习性，来确定玉米专用肥的组成：(1)我们以高温矿化发酵制取的有机原肥为基础原料，就满足了玉米对腐殖质、水溶性有机质的要求。而未发酵腐熟的有机肥施入土壤后再发酵，玉米会被烧根、烧叶、长虫，危害玉米生长。高温发酵原肥富含有机营养，前期溶解碳水化合物，有利于种子发芽、幼苗生长，中期营养平稳过渡，促拔节生长，后期肥劲更足，促使籽粒饱满。(2)合理调配主养分N、P、K的比例，并使NPK≥7％，这样既能满足玉米营养需求，又能降低用肥成本。氮肥宜选用尿素，一般不采用生理酸性的氮肥如氯化铵；磷肥宜选用钙镁磷而不选择含有游离酸的过磷酸钙。玉米在全生育期营养生长中需求N较多，K次之，P较少，综合国内研究资料来看，一般每生产100kg籽粒，需要吸收氮2.2-4.2kg、磷0.5-1.5kg、钾1.5-4kg，氮、磷、钾的比例约为3∶1∶2。当然，春玉米、套种玉米、夏玉米的N、P、K吸收量常受播种季节、土壤肥力、肥料种类、施肥方法以及玉米品种特性的影响，且吸收量随着产量的提高而增多。(3)添加硅元素对玉米增产会有明显效果。因为施硅促进了作物对磷酸的吸收，且提高了土壤养分的释放率。另据《我国耕地土壤中硅元素的状况》一文分析，就是不缺硅的土壤，由于多年单施化肥，造成土壤PH值增高，呈强酸反应，土壤中硅也难以转化成有效硅。硅元素宜选择硅酸钠水溶液，兑水稀释后喷浆造粒时添加进肥料比较均匀。(4)锰和锌都是植物生长所需的微量元素：锰元素一能促进光合作用，二能调节体内的氧化还原反应，三能加快氮素代谢，四能促进种子萌发，使作物生长良好，增加产量。实践证明，施锰可使玉米增产5.4％～15.7％；锌元素也是玉米的高敏感元素，它能增强作物的光合作用和呼吸作用，激发细胞活力，促进作物体内碳水化合物的合成和运转，增加叶绿素和生长素的合成，促进作物对氮磷钾等营养元素的吸收，提高作物耐寒、耐旱、抗盐碱、抗病能力(玉米缺锌会发生环斑花叶病而无收成)，促早熟、增加千粒重，提高产量和品质。中国农业出版社出版的《肥料应用手册》指出，施用锌肥增产率可达49％。(5)钼是玉米必需的微量营养元素之一。缺钼的玉米体内维生素C含量较低，植株矮小，生长不良，叶脉间失绿，叶片边缘坏死，叶卷曲。钼的生理功能主要在氮素代谢方面，钼是固氮酶的组成元素，必须有钼的参与固氮酶才有固氮活性；钼还是硝酸还原酶的成分，缺钼时硝态氮在作物体内的还原过程受阻，在体内积累，而减少蛋白质的合成；钼还能促进作物对磷的吸收和无机磷向有机磷的转化；钼在维生素C和碳水化合物的生成、运转和转化中都有重要作用。(6)铜是植物体内多种氧化酶的成分，与植物体内的氧化还原反应和呼吸作用有关；铜对蛋白质代谢及叶绿素的形成有重大影响；铜还能增强光合作用和促进花粉萌发和花粉管伸长，提高结实率。实践证明，在玉米高产栽培中提倡增施铜肥，是一项投入低、收益高的有效增产措施。(7)添加生物制剂、土壤调理剂、植物生长调节物质：添加生物制剂是因为，大量有益微生物的繁殖与活动，使土壤中的矿物质、有机质、无机盐得到充分分解和利用，不仅可消除土壤中三十多种常见病的病原菌，而且还可以加速土壤中有益微生物的新陈代谢和光合作用，分解土壤中的化肥残留以及农药、除草剂残毒等有害物质，避免新的有害物质产生，并提高植物的蛋白质含量20％以上，使维生素、氨基酸明显增加，并改善作物品质；添加植物生长调节物质，能调节植物的生长、分化、发育，促进生根，促进果实发育，防止落花落果，除草，促进生长的同时也促进蛋白质的生物合成；添加土壤调理剂，可以疏松土壤，改善土壤理化系数，促进根系的发育和有益微生物的活动，帮助土壤释放有利于植物吸收的各种营养元素，促进微量元素更好的被植物根系吸收，并能治理土壤板结，疏松土壤，提高土壤渗透性，增加土壤的保水保肥能力，减少土壤水分蒸发，有极其显著的“保水、增肥、透气”三大调理土壤的性能。同时可增强农作物抗病能力，提高农作物产量并改善其品质。

玉米专用微生物有机肥产品技术质量指标：依据最小养分率和玉米生长习性、物候期，制定出玉米专用肥的技术质量指标：高温矿化发酵原肥水溶性有机质≥30％，原肥含N≥2％，P≥0.7％，K≥0.8％；按3∶1∶2标准配入N、P、K≥7％；硅≥2.9％、锰≥0.64％、锌≥0.35％、钼≥0.03％、铜≥0.02％、钠≥1.2％；生物制剂≥2000万株/ml；植物生长调节物质纯量≥200g；土壤调理剂纯量≥200g。总有效成分(包括原肥中黄腐酸、氨基酸类物质)≥45％，含水分≤20％。

玉米专用微生物有机肥的科学配方：根据玉米专用肥必须达到的技术质量指标，玉米专用肥吨产品的具体配方是：按每吨高温矿化发酵原肥(含水率≤40％，有机质≥40％，NPK≥3.5％)，添加吨产品重量10％的尿素(英文名称urea，化学式CO(NH₂)₂，N≥46％)100Kg；添加吨产品重量7％的钙镁磷肥(英文名称fused calcium-magnesium phosphate，无明确的分子式，P₂O₅≥18％)70Kg；添加吨产品重量5％的氯化钾(英文名potassium chloride，化学式KCL，K₂O≥60％)50Kg；添加吨产品重量0.1％的钼酸钠(英文名Sodiummolybdate dihydrate，Sodium molybdate，disodium molybdate，化学式Na₂MoO₄·2H₂O，钼Mo≥39％)1Kg；添加吨产品重量0.08％的硫酸铜(英文名称copper sulfate，化学式CuSO₄·5H₂O；铜Cu≥25％)0.8Kg；添加吨产品重量2％的硫酸锰(英文名称Manganous sulfate monohydrate，化学式MnSO₄·H₂O，锰Mn≥32％)20Kg，；添加吨产品重量1％的硫酸锌(英文名称zinc sulfate，化学式ZnSO4，锌Zn≥35.7％)10Kg；添加吨产品重量10％的硅酸钠水溶液(英文名Sodium metasilicatenonahydrate，分子式Na₂SiO₃，SiO₂≥29.2％，Na₂O≥12.8％)100Kg；添加吨产品重量0.1％的由纤维分解菌(cellulose-decomposing bacteria)、荧光杆菌(pseudomonas fluorescens)、[五四○六]放线菌(Actinomycetes)合成的生物制剂1Kg；添加吨产品重量0.1％的由吲哚丁酸(1h-indole-3-butanoic acid)+α-萘乙酸(α-naphthaleneacetic acid)和细胞分裂素(6-Benzylaminopurine)+维生素(vitamin)合成的加富载体植物生长素合剂(这些元素易被土壤胶体固定而失效，必须先加工配置载体化合后应用)1Kg；添加吨产品重量0.1％的由聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)和免深耕构成的土壤调理剂1Kg。

玉米专用微生物有机肥的生产方法，其特征在于按照以下步骤进行：采用两次元素配位的生产工艺，第一次元素配位，是利用5套机组分若干次将烘干中不易挥发、耐高温且不易失效的高温发酵原肥、尿素、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸锰、七水硫酸锌各自重量的5/6，混合均匀，经粉碎后送入造粒盘，再喷入原肥总重量10％的硅酸钠水溶液与第一次配位造粒物料重量15％的水混配的料浆进行造粒，然后烘干至含水分≤15％，并筛选出直径2-4mm颗粒半成品待用；第二次元素配位是利用1套机组分若干次将高温发酵原肥、尿素、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸锰、七水硫酸锌各自重量的1/6，添加原肥总重量0.1％的钼酸钠、0.08％的硫酸铜以及0.1％的生物制剂、0.1％加富载体植物生长素合剂并混合搅拌均匀，经粉碎后送入造粒盘，再喷入原肥总重量0.1％的土壤调理剂与第二次配位造粒物料重量20％的水混配制成的溶液进行造粒；最后将第一次配位烘干后的颗粒料与第二次配位不经烘干的颗粒料通过控制计量器按5∶1的比例进行再混合、抛光，并筛选出直径2-4mm颗粒成品(含水率≤20％)进行包装。

本发明的有益效果：本发明针对玉米生长的特点，因缺补缺，科学配方，在高品质有机原肥并合理调整主养分N、P、K的比例基础上，添加玉米敏感的有益元素、根际微生物菌剂、土壤调理剂以及加富载体植物生长调节物质，并经严格的双配位制肥工艺生产，研制出玉米的完全营养肥料。尤其是以生活垃圾为原料，在保护和改善生态环境的同时，为有机肥生产开辟了大量的源源不断的原料市场，将有力地支持农业可持续发展。肥料生产中采用两次配位的生产方法，解决了三大难题：一是解决了在烘干中易挥发失效的有益元素难以加进肥料的课题；二是解决了固体硅肥不好用、液体硅肥又不方便施用的难题；三是以加富载体形式解决了植物生长调节物质易被土壤胶体固定和生物降解的难题，从而做到肥料营养平衡、全面又方便施用。本发明既能有效提高作物营养利用率，又以生物热力学来改变土壤结构，提高土壤肥力，减少或降低病虫害发生，提高农作物产量，改善农产品品质。

附图说明

图1：双配位生物有机肥生产线结构示意图

图中所示：1-1和1-2、配料混合机2-1和2-2、粉碎机3-1至3-8、输送带4-1和4-2、造粒盘5、烘干机6-1和6-2、分析筛7、控制计量器8、混合抛光机9、电子包装机

具体实施方式

第一次元素配位：将不怕烘干受损、失效的原肥倒入配料混合机1-1并按配方要求配入尿素、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸锰、七水硫酸锌，混合均匀，再经粉碎机2-1粉碎混配形成的团状料，流入输送带3-1送进造粒盘4-1，再按比例喷入原肥总重量10％的硅酸钠水溶液与第一次配位造粒物料重量15％的水混配的料浆进行造粒，颗粒料再经输送带3-3送入烘干机5烘干，经15分钟烘干后，流经输送带3-5进入分析筛6-1，经过筛分选(筛前部细分出小于2mm物料返回再加工，筛中部后1/3处筛选出2-4mm合格颗粒料，筛上物即4mm的料流出筛返回重新加工)，直径2-4mm的颗粒料(含水分≤15％)流入输送带3-6，通向混合抛光机8。

第二次元素配位：在配料混合机1-2中将发酵原肥按比例添加尿素、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸锰、七水硫酸锌，再按比例添加原肥总重量0.1％的钼酸钠、0.08％的硫酸铜、0.1％的生物制剂、0.1％加富载体植物生长素合剂并混合搅拌均匀，流入粉碎机2-2粉碎混配中形成的团装料，而后经输送带3-2送进造粒盘4-2，再依比例喷入原肥总重量0.1％的土壤调理剂与第二次配位物料重量20％的水混配制成的溶液进行造粒，颗粒料再经输送带3-4送入控制计量器7。

最后经控制计量器7控制，按第一次配位造粒经烘干的颗粒料∶第二次配位造粒未经烘干的颗粒料＝5∶1的比例，流经两次配位共用的输送带3-6送进抛光机8，烘干的和未经烘干的两种颗粒料在抛光机8内同时完成混配、抛光，再经输送带3-7送进分析筛6-2，筛选(同上)后而为成品(颗粒直径2-4mm，含水分≤20％)，然后经输送带3-8进电子包装机9包装。

生产实例(机械化精细化工生产方式)：机械设备：双配位生物有机肥生产线；采用容积为1000Kg的大型混合粉碎机组，利用原肥60吨按比例添加配料：尿素6吨，钙镁磷肥4.2吨，氯化钾3吨，硫酸锰1.2吨，七水硫酸锌0.6吨，硅酸钠水溶液6吨，钼酸钠60Kg，硫酸铜48Kg，生物制剂60Kg，加富载体植物生长素合剂60Kg，土壤调理剂60Kg。一次原肥投放量为500Kg。操作过程如下：

硅酸钠料浆的制备：兑水量＝(原肥60t+尿素6t+钙镁磷肥4.2t+氯化钾3t+硫酸锰1.2t+七水硫酸锌0.6t)×5/6×15％＝9.4t；将硅酸钠水溶液6吨兑水9.4吨混配成料浆，待第一次配位造粒喷浆时用。

土壤调理剂水溶液的制备：兑水量＝(原肥60t+尿素6t+钙镁磷肥4.2t+氯化钾3t+硫酸锰1.2t+七水硫酸锌0.6t)×1/6×20％＝2.5t；将土壤调理剂60Kg兑水2.5吨混配成水溶液，待第二次配位造粒时用。

第一次元素配位(A组)：安排5套混合粉碎机组同时生产。每套原肥500Kg(为一次量，每套机组各连续操作20次，共用原肥50吨)，添加尿素50Kg、钙镁磷肥35Kg、氯化钾25Kg、硫酸锰10Kg、七水硫酸锌5Kg，开机混合、粉碎并开动输送带上造粒盘，打开喷浆开关(调喷浆到合适位置)，喷入已制备好的硅酸钠料浆进行造粒，待颗粒形成(2-4mm)时，5套机组料同时排入输送带送去烘干。打开烘炉风门，开动烘干机转动起来，经15分钟烘干出料(含水率≤15％)，筛选，待用。

第二次元素配位(B组)：安排1套机组，与第一次元素配位同时生产。原肥500Kg(为一次量，连续操作20次，共用原肥10吨)，添加尿素50Kg、钙镁磷肥35Kg、氯化钾25Kg、硫酸锰10Kg、七水硫酸锌5Kg，再添加钼酸钠3Kg，硫酸铜2.4Kg，生物制剂3Kg，加富载体植物生长素合剂3Kg，开机混合、粉碎落入输送带送上造粒盘，打开喷浆开关(调喷浆到合适位置)，再喷入已制备好的土壤调理剂水溶液，造粒成球，送进控制计量器。

打开控制计量器，按第一次元素配位经烘干的颗粒料与第二次元素配位未经烘干的颗粒料5∶1的比例进入共用的输送带，送进抛光机混合、筛选整理，用电子包装机包装。这批成品共计61.6吨，经检验符合国家有关标准并达到自行设计的技术质量指标。

吨产品质量指标及其配方表

玉米吨产品质量指标及其配方表

总有效成分≥45％；含水率20％。以上总重量1355Kg，减去烘干水分和正常损耗约25％之后，1吨原肥加配料所产成品肥大体也是1吨。

Claims (2)

1.玉米专用微生物有机肥的吨产品配方：按每吨含水率≤40％、有机质≥40％、NPK≥3.5％的高温矿化发酵原肥，添加吨产品重量10％、N≥46％的尿素100Kg，添加吨产品重量7％、P₂O₅≥518％的钙镁磷肥70Kg，添加吨产品重量5％、K₂O≥60％的氯化钾50Kg，添加吨产品重量2％、Mn≥32％的硫酸锰20Kg，添加吨产品重量1％、Zn≥35.7％的七水硫酸锌10Kg，添加吨产品重量0.1％、Mo≥39％钼酸钠1Kg，添加吨产品重量0.08％、Cu≥25％的硫酸铜0.8Kg，添加吨产品重量10％、SiO₂≥29.2％、Na₂O≥12.8％的硅酸钠水溶液100Kg，添加吨产品重量0.1％的由纤维分解菌、荧光杆菌、五四○六放线菌合成的生物制剂1Kg，添加吨产品重量0.1％的由吲哚丁酸、α-萘乙酸和细胞分裂素、B族维生素合成的加富载体植物生长素合剂1Kg，添加其重量0.1％的由聚丙烯酰胺和免深耕构成的土壤调理剂1Kg。

2.玉米专用微生物有机肥的生产方法，包括以下步骤：采用两次元素配位的生产工艺，第一次元素配位，是利用5套机组分若干次将烘干中不易挥发、耐高温且不易失效的高温发酵原肥、尿素、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸锰、七水硫酸锌各自重量的5/6，混合均匀，经粉碎后送入造粒盘，再喷入原肥总重量10％的硅酸钠水溶液与第一次配位造粒物料重量15％的水混配的料浆进行造粒，然后烘干至含水分≤15％，并筛选出直径2-4mm颗粒半成品待用；第二次元素配位是利用1套机组分若干次将高温发酵原肥、尿素、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸锰、七水硫酸锌各自重量的1/6，添加原肥总重量0.1％的钼酸钠、0.08％的硫酸铜以及0.1％的生物制剂、0.1％加富载体植物生长素合剂并混合搅拌均匀，经粉碎后送入造粒盘，再喷入原肥总重量0.1％的土壤调理剂与第二次配位造粒物料重量20％的水混配制成的溶液进行造粒；最后将第一次配位烘干后的颗粒料与第二次配位不经烘干的颗粒料通过控制计量器按5∶1的比例进行再混合、抛光，并筛选出直径2-4mm颗粒成品进行包装。

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