CN104496630A - 一种水稻专用肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水稻专用肥及其制备方法，针对化肥的大量使用造成的土壤有效硅含量的下降，结果造成了水稻抗病能力及结实率降低，质量下降的现状而进行改进。本发明的水稻专用肥由以下重量百分比计的组分混合制成：发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物50-70％，氮肥10-18％，磷肥8-15％，钾肥9-12％，粘结剂3-5％。本发明利用了稻谷壳高的Si含量，采用二次发酵工艺得到丰富的水稻可利用的有效硅，并结合稻谷壳生物炭较高的pH值和硅含量、较大的比表面积的特点，既可提高肥料的缓释性，又可增加养分的有效性。

Description

一种水稻专用肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料生产技术领域，特别涉及一种水稻专用肥及其制备方法。
背景技术
水稻素有硅酸植物之称，检测表明，生产1000公斤稻谷，水稻地上部分二氧化硅的吸收量达150公斤，超过水稻吸收氮磷钾的总和。在缺硅土壤上施用硅肥可以增强水稻抗病能力，提高结实率，促进干物质的累积进而增加产量，并有改善米质的作用。随着施肥水平的提高，高量氮肥的施入必须要有硅肥的配合。水稻施用硅肥后，能够促进水稻生长发育，提高抗逆性。主要表现增加分蘖率，提高有效收获穗数；增加水稻自身抗病能力，即使水稻感染上病害，也可以使病斑硅质化，控制病斑发展。氮、磷、钾、硅科学配方施肥，才能达到高产的效果。
土壤中二氧化硅的含量虽然占土壤重量的20-80％，但绝大部分呈结晶态，不能被植物吸收利用。土壤中的有效硅，即能溶于pH值为4的醋酸缓冲液的硅，其含量因土壤的成土母质类型而异。质地较轻、土层较薄、淋溶强烈、酸性较强以及有机肥料用量少的土壤，其有效硅含量往往很低。缺硅的水稻土多为低pH或砂质土壤。水稻茎叶中的二氧化硅含量不及茎叶干重的10％时，即可视为缺硅，需要施用硅肥。
发明内容
本发明的目的在于一种有机无机复合的水稻专用肥，利用了稻谷壳高的Si含量，采用二次发酵工艺得到丰富的水稻可利用的有效硅，并结合稻谷壳生物炭较高的pH值和硅含量、较大的比表面积的特点，既可提高肥料的缓释性，又可增加养分的有效性。
本发明还提供了该水稻专用肥的制备方法，简单易行，适合工业化生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水稻专用肥，所述水稻专用肥由以下重量百分比计的组分混合制成：发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物50-70％，氮肥10-18％，磷肥8-15％，钾肥9-12％，粘结剂3-5％。
本发明的水稻专用肥除了含有水稻生长所需的N、P、K养分元素外，还含有丰富的水稻可利用的硅元素，能提高水稻的抗病、抗虫、抗倒伏性能。采用二次发酵工艺获得的发酵的稻谷壳含有丰富的水稻可利用的有效硅(可溶性硅)，能有效满足水稻生长早期所需的硅。同时，由于稻谷壳生物炭的存在，使肥效持续、营养均衡、并能改善稻田土壤结构和持水能力、可以提高水稻的产量和品质。稻谷壳生物炭也能提供水稻生长中期所需的硅。此外，更为重要的一点是，无论是发酵的稻谷壳，还是稻谷壳生物炭，其来源本身就是来自水稻，因此，这部分硅资源的有效利用是水稻生产实现绿色、低碳循环的重要内容。
作为优选，所述发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物的制备方法如下：
(1)一次发酵：将80-90重量份稻谷壳、10-20重量份米糠和0.2-0.4重量份枯草芽孢杆菌液混合搅拌均匀得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在60-70％，将一次混合物料建堆发酵5-7天；稻壳表面坚硬，硅含量高，腊质层厚，不易吸水，不易被细菌分解。枯草芽孢杆菌在一定的培养条件下可产生大量的木质素、纤维素分解酶，同时能耐65゜C以上的高温，对稻壳的初期分解具有很好的效果。米糠中平均含蛋白质、脂肪、维生素含量丰富，既可为枯草芽孢杆菌的繁殖提供充足的氮源和其它养分，其自身又是良好的有机肥料。采用米糠和稻谷壳混合发酵，能获得更加好的发酵效果及更高的有效硅含量。
(2)二次发酵：待一次发酵完成的一次混合物料堆温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆中加入稻谷壳生物炭及EM菌液，搅拌混合均匀得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在40-50％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，二次发酵时间为：夏季和秋季为5-7天，春季和冬季为10-15天。待一次发酵完成的一次混合物料堆温度降至40℃以下时才加入EM菌液，是为了防止温度过高致使微生物死亡。
在首次发酵后稻壳结构疏松，吸水性能增大，此时加入EM菌液，进行二次发酵，可充分发挥EM菌中光合细菌、嗜酸性乳杆菌、乳酸菌群等各类微生物各自的作用，形成共生共荣的关系，同时，加入的稻谷壳生物炭具有多种功能，一方面提高发酵物的pH值、增加通气性能，保证EM状态稳定，功能齐全，另一方面，生物炭较大的空隙和较丰富的有效养分含量给EM菌群造就良性生长环境，能充分发挥EM菌群在分解常规条件下不易降解的有机物质、抑制病原菌、消除环境恶臭和提高养分的有效性等方面的功能。
混合物料堆的高度、宽度都不能小于1米，长度不小于1.5米。
作为优选，所述枯草芽孢杆菌液中的活菌数大于0.9亿个/毫升。
作为优选，所述稻谷壳生物炭的用量为一次混合物料堆重量的20-40％，EM菌液的用量为一次混合物料堆重量的0.2-0.3％。
作为优选，所述稻谷壳生物炭为在350-600℃温度下裂解3-5小时而得。炭化在无氧环境中进行，本发明采用低温(350-600℃)炭化技术制备稻谷壳生物炭，在这样的温度下，稻谷壳生物炭的二氧化硅含量大于30％，且呈现无定形态，pH值较高，为7.5～8.0，比表面积大于80m2/g，使用效果佳。
作为优选，所述氮肥为粉末状的尿素，所述磷肥为粉末状的磷酸一铵或磷酸二铵，所述钾肥为粉末状的硫酸钾。
作为优选，所述粘结剂为坡缕石粉。
一种水稻专用肥的制备方法，将发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物、氮肥、磷肥、钾肥及粘结剂按配比混合，搅拌混合均匀，经挤压造粒，烘干，冷却，筛分得到产品。
本发明的有益效果是：
1、采用二次发酵工艺获得的发酵的稻谷壳含有丰富的水稻可利用的有效硅，能有效满足水稻生长早期所需的硅，把稻谷壳中丰富的硅转化成植物可利用硅，变废为宝。
2、采用低温和较短时间的裂解工艺，由于裂解温度低而时间短(3-5小时)，稻谷壳生物炭中的硅元素大多还呈无定型态，有利于植物的吸收，同时，由于在该温度下形成的生物炭中碳的结构形态也是以无定型态为主，但其内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，表面还含有一定活性的官能团，因此，在该裂解条件下生成的稻谷生物炭既具有一定的孔隙结构，能吸附土壤养分和提供微生物生长的栖息场所，又具有一定的表面活性，能同土壤中养分进行离子交换，提高土壤的保肥和缓冲性能。
3、稻谷壳生物炭的使用，可提高有效养分利用率，使肥效持续、营养均衡、并能改善稻田土壤结构和持水能力、可以提高水稻的产量和品质。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
坡缕石粉(市售)为过200目筛的坡缕石粉。
实施例1：
一种水稻专用肥，由以下重量百分比计的组分混合制成：发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物50％，粉末状的尿素18％，粉末状的磷酸一铵15％，粉末状的硫酸钾12％，坡缕石粉5％。
发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物的制备方法如下：
(1)一次发酵：将80重量份稻谷壳、20重量份米糠和0.2重量份枯草芽孢杆菌液(市售，活菌数大于0.9亿个/毫升)混合搅拌均匀得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在60％，将一次混合物料建堆发酵5天，堆放在室内，堆放地的环境温度应在10℃以上，期间当堆内温度上升至70℃以上时需要上下翻动堆料，以补氧、降温。
(2)二次发酵：待一次发酵完成的一次混合物料堆温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆中加入稻谷壳生物炭及EM菌液(市售)，稻谷壳生物炭的用量为一次混合物料堆重量的20％，EM菌液的用量为一次混合物料堆重量的0.2％，搅拌混合均匀得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在40％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，堆放在室内，堆放地的环境温度应在10℃以上，期间当堆内温度上升至70℃以上时需要上下翻动堆料，以补氧、降温；二次发酵时间为：夏季和秋季为5天，春季和冬季为10天。
稻谷壳生物炭为在350℃温度下裂解5小时而得。
水稻专用肥制备方法为：将发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物、氮肥、磷肥、钾肥及粘结剂按配比混合，搅拌混合均匀，经挤压造粒，烘干，冷却，筛分得到产品。
实施例2：
一种水稻专用肥，由以下重量百分比计的组分混合制成：发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物70％，粉末状的尿素10％，粉末状的磷酸二铵8％，粉末状的硫酸钾9％，坡缕石粉3％。
发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物的制备方法如下：
(1)一次发酵：将90重量份稻谷壳、10重量份米糠和0.4重量份枯草芽孢杆菌液(市售，活菌数大于0.9亿个/毫升)混合搅拌均匀得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在70％，将一次混合物料建堆发酵7天，堆放在室内，堆放地的环境温度应在10℃以上，期间当堆内温度上升至70℃以上时需要上下翻动堆料，以补氧、降温。
(2)二次发酵：待一次发酵完成的一次混合物料堆温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆中加入稻谷壳生物炭及EM菌液(市售)，稻谷壳生物炭的用量为一次混合物料堆重量的40％，EM菌液的用量为一次混合物料堆重量的0.3％，搅拌混合均匀得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在50％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，堆放在室内，堆放地的环境温度应在10℃以上，期间当堆内温度上升至70℃以上时需要上下翻动堆料，以补氧、降温；二次发酵时间为：夏季和秋季为7天，春季和冬季为15天。
稻谷壳生物炭为在600℃温度下裂解3小时而得。
水稻专用肥制备方法为：将发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物、氮肥、磷肥、钾肥及粘结剂按配比混合，搅拌混合均匀，经挤压造粒，烘干，冷却，筛分得到产品。
实施例3：
一种水稻专用肥，由以下重量百分比计的组分混合制成：发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物60％，粉末状的尿素15％，粉末状的磷酸一铵11％，粉末状的硫酸钾10％，坡缕石粉4％。
发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物的制备方法如下：
(1)一次发酵：将85重量份稻谷壳、15重量份米糠和0.3重量份枯草芽孢杆菌液(市售，活菌数大于0.9亿个/毫升)混合搅拌均匀得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在65％，将一次混合物料建堆发酵6天，堆放在室内，堆放地的环境温度应在10℃以上，期间当堆内温度上升至70℃以上时需要上下翻动堆料，以补氧、降温。
(2)二次发酵：待一次发酵完成的一次混合物料堆温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆中加入稻谷壳生物炭及EM菌液(市售)，稻谷壳生物炭的用量为一次混合物料堆重量的30％，EM菌液的用量为一次混合物料堆重量的0.25％，搅拌混合均匀得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在45％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，堆放在室内，堆放地的环境温度应在10℃以上，期间当堆内温度上升至70℃以上时需要上下翻动堆料，以补氧、降温；二次发酵时间为：夏季和秋季为6天，春季和冬季为12天。
稻谷壳生物炭为在450℃温度下裂解4小时而得。
水稻专用肥制备方法为：将发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物、氮肥、磷肥、钾肥及粘结剂按配比混合，搅拌混合均匀，经挤压造粒，烘干，冷却，筛分得到产品。
本发明二次发酵后制成的发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物中可被植物利用的有效硅含量大于2.5％(采用柠檬酸浸提法)，水分含量为≤25％，pH值为6～7。
本发明制得的水稻专用肥制每亩稻田可施用量为100公斤左右，其中基肥70公斤/亩左右，追肥30公斤/亩左右。
效果测试：
以本发明的水稻专用肥为基肥，试验点在分别设在浙江的嘉兴和奉化。在2013年5-11月进行。共设2个试验点，其中嘉兴桐乡州泉镇试验点，土壤肥力等级高，土壤pH值5.0，土壤有效硅含量105mg·kg-1，水稻品种为甬优12号，2013年5月28日播种，6月27日移栽，11月26日收获；奉化莼湖镇，土壤肥力等级中等，pH值5.1，有效硅58mg·kg-1，水稻品种为甬优9号，5月27日播种，6月30号移栽，11月10号收获。各试验点分别设置，处理1(复合肥对照组，(N+P2O5+K2O)含量45％)：复合肥作为对照；处理2(本发明的水稻专用肥)：施80kg/亩。处理1和2使用同等N、P、K量。试验小区面积200m2：采用随机区组排列，重复3次，各试验小区单排单灌，试验小区外设置保护行。水稻专用肥全部作基肥使用，各处理其它管理措施一致。
两个试验地地处我国东南沿海，受台风影响，水稻倒伏比较严重，而且易发生纹枯病。对嘉兴桐乡高肥力土壤实验田，应用本专用肥后没有明显的倒伏水稻，而对照水稻倒伏面积占16.7％，同时，水稻纹枯病的病株率从15.1％下降到4.4％。收获时的每穴穗数、每穗粒数、单位产量分别比对照提高23.3％、9.2％和29kg/亩。奉化中等肥力土壤水稻倒伏率从22.3％(对照)减少到4.5％，水稻纹枯病的病株率从29.1％下降到14.8％，收获时的每穴穗数、每穗粒数、单位产量分别比对照提高27.8％、7.8％和62kg/亩。施用本发明的水稻专用肥能够增强水稻抗倒伏、纹枯病能力，增加有效穗数、每穗实粒数。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种水稻专用肥，其特征在于，所述水稻专用肥由以下重量百分比计的组分混合制成：发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物50-70％，氮肥10-18％，磷肥8-15％，钾肥9-12％，粘结剂3-5％。
2.根据权利要求1所述的一种水稻专用肥，其特征在于：所述发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物的制备方法如下：
(1)一次发酵：将80-90重量份稻谷壳、10-20重量份米糠和0.2-0.4重量份枯草芽孢杆菌液混合搅拌均匀得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在60-70％，将一次混合物料建堆发酵5-7天；
(2)二次发酵：待一次发酵完成的一次混合物料堆温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆中加入稻谷壳生物炭及EM菌液，搅拌混合均匀得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在40-50％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，二次发酵时间为：夏季和秋季为5-7天，春季和冬季为10-15天。
3.根据权利要求2所述的一种水稻专用肥，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌液中的活菌数大于0.9亿个/毫升。
4.根据权利要求2所述的一种水稻专用肥，其特征在于：所述稻谷壳生物炭的用量为一次混合物料堆重量的20-40％，EM菌液的用量为一次混合物料堆重量的0.2-0.3％。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种水稻专用肥，其特征在于：所述稻谷壳生物炭为在350-600℃温度下裂解3-5小时而得。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种水稻专用肥，其特征在于：所述氮肥为粉末状的尿素，所述磷肥为粉末状的磷酸一铵或磷酸二铵，所述钾肥为粉末状的硫酸钾。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种水稻专用肥，其特征在于：所述粘结剂为坡缕石粉。
8.一种如权利要求1所述的水稻专用肥的制备方法，其特征在于：将发酵的稻谷壳与稻谷壳生物炭的混合物、氮肥、磷肥、钾肥及粘结剂按配比混合，搅拌混合均匀，经挤压造粒，烘干，冷却，筛分得到产品。
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