CN104961510A - 一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法，包括以下几个步骤：步骤A:木薯皮预处理后加入鸡粪、发酵菌剂；用尿素或硫酸铵调节C/N比在25-30：1，采用过磷酸钙调节pH值至7.0-8.5，水分含量保持在50-60%；物料发酵腐熟经粉碎过筛，然后添加功能微生物菌剂；步骤B:利用堆肥发酵进行发酵。本发明的有益效果是：1.所制备的生物有机肥显著提高木薯、番茄等作物的产量与经济效益；2.所制备的生物有机肥有效改善土壤理化及生物性质；3.可促进农业循环经济的发展。

Description

一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于农业有机废弃物资源循环利用技术领域，具体涉及一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法。

背景技术

从上个世纪以来，我国农业施肥长期以单一化肥施用为主，而且使用量逐年增加，据统计，我国化肥使用量从2000年的4150万吨增至2010年的6619万吨，增加50％。化肥的大力施用已造成农业、林业的土壤理化性状恶化，表现为耕层变浅、板结、有机质含量低、土壤酸化；化肥的利用率低，我国化肥的利用率约35％，(其中氮肥30％-35％、磷肥10％-20％、钾肥30％-50％)；施肥的产投比逐年降低，农产品品质降低等问题。因此，如何利用农业有机废弃物研制、开发生物有机肥的应用推广，既显著提高农作物产量和品质，同时又改善农业土壤理化生物性状、提高土壤肥力，是目前我国现代农业可持续生产发展急需解决的重要问题。

木薯是一种用途广、经济价值高的新能源作物，其块根、茎、叶等可在食品、饲料和工业上开发利用，深加工有包括淀粉、酒精、山梨醇、山梨酸、可降解薄膜、淀粉糖等高附加值产品2000多种。近年来，随着我国能源需求的快速增长，木薯已经成为我国生物质能源产业发展的重要资源。我国木薯加工企业500多家，每年排放木薯皮、木薯渣2000多万吨，由于这些木薯加工废弃物任意置放或排放，既污染环境，又浪费农业有机物资源。

经检测，木薯皮含有丰富的有机质、蛋白质及氮、磷、钾等矿质营养元素，尤其是有机质含量达到65-85％，见附表1，是可以作为研制生物有机肥的上好原料，经过微生物发酵技术处理，研制开发成生物有机肥产品的应用推广，可以有效逐年降低化肥的施用，减轻化肥施用造成的环境污染，提高农作物产量及经济效益，改善土壤理化性状，保护农业生态环境、实现农业资源的循环利用，推动我国农业向生态、绿色、可持续方向发展。如表1所示：

表1木薯加工废弃物木薯皮的理化性状检测结果

发明内容

本发明提供一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法，包括以下几个步骤：步骤A:木薯皮预处理后加入鸡粪、发酵菌剂；用尿素或硫酸铵调节C/N比在25-30：1，采用过磷酸钙调节pH值至7.0-8.5，水分含量保持在50-60％；物料发酵腐熟经粉碎过筛，然后添加功能微生物菌剂；

步骤B:利用堆肥发酵进行发酵。

优选的，鸡粪占物料总重量的10-20％，发酵菌剂占物料总重量的0.2％-0.3％；尿素或硫酸铵占物料总重量0.5-1.0％；功能微生物菌剂占物料总重量的0.1-0.2％。

优选的，过磷酸钙的物料总重量0.5-1.0％；筛分为60-80目。

优选的，发酵菌为重量百分比的25-35％黑曲霉、25-35％绿色木霉、30-40％枯草芽孢杆菌。

优选的，所述功能微生物菌剂采用枯草芽孢杆菌。

优选的，所述步骤B中，利用铲车翻堆，料堆高1.5-3.0米,宽3.0-4.0米；或者利用拖拉机刀耙式翻堆，料堆高0.8-1.0米,宽1.0米；或者，利用翻堆机的槽式发酵，料堆高0.8-1.0米,宽1.0米。

优选的，堆肥发酵开始的一个月，5-7天翻堆一次；当有机物料发酵温度上升到65-70℃时，仅保持48小时须开始翻堆；但当温度超过70℃时，须立即翻堆。

优选的，有机物料发酵温度为55-65℃之间，温度为55-65℃时维持7-10天，将病原菌、虫卵等杀死。

优选的，发酵周期为80-100天达到完全腐熟。

优选的，生物有机肥中，木薯皮的杂质含量在5-10％；鸡粪垫料的杂质含量在10-20％，水分控制在50-60％。

本发明所选用的木薯皮来自广西的木薯加工企业，不需用款购买。其中，发酵菌购自于广西北海群林生物工程有限公司，黑曲霉(Aspergillus niger)粉状，有效活菌数为5×10⁸cfu/g，绿色木霉(Trichoderma viride)粉状，有效活菌数为5×10⁸cfu/g，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)粉状，有效活菌数为20×10⁸cfu/g。功能菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)-Accc10169，购自于中国微生物菌种保藏管理委员会农业微生物管理中心，有效活菌数为20×10⁸cfu/g。

本发明的有益效果是：1.所制备的生物有机肥显著提高木薯、番茄等作物的产量与经济效益；2.所制备的生物有机肥有效改善土壤理化及生物性质；3.可促进农业循环经济的发展。

附图说明

图1是本发明一种实施例的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

实施例1

一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：原料的组份为：木薯加工废弃物木薯皮，木薯皮预处理后加入物料总重量的10％鸡粪，0.2％的发酵菌剂；发酵菌为重量百分比的25％黑曲霉、35％绿色木霉、40％枯草芽孢杆菌。用物料总重量0.5％的尿素调节C/N比为25：1，再采用物料总重量0.5％的过磷酸钙调节pH值至7.0，水分含量保持在50％。在物料发酵腐熟经粉碎过60目筛后，然后添加物料总重量的0.1％的枯草芽孢杆菌。

步骤(2)：发酵物料的堆放：利用铲车翻堆，料堆高1.5米,宽3.0米，利用铲车翻堆，效率更高，成本低；

步骤(3)：堆肥发酵开始的一个月，5天翻堆一次，以提供氧气、散热和使物料发酵均匀；当有机物料发酵温度上升到65℃以上，保持48小时后开始翻堆；但当温度超过70℃时，须立即翻堆。翻堆时务必均匀彻底，以便充分腐熟，视物料腐熟程度和温度确定翻堆次数；

步骤(4)：发酵中如发现物料过干，在翻堆时应及时喷洒水分，水分含量控制在50％-60％；

步骤(5)：有机物料发酵温度在55-65℃，温度为55-65℃时维持7天-10天，将病原菌、虫卵等杀死。

步骤(6)：发酵周期为80天达到完全腐熟。摊晾至干燥后，粉碎过60目筛，然后添加物料总重量的0.1功能微生物菌剂(枯草芽孢杆菌)。根据国家农业部(NY884－2012)标准进行生物活菌数、有机质、氮磷钾、水分、PH值、相关重金属、回虫死亡率、粪大肠菌群数的检测，进而获得生物有机肥产品。

实施例2

一种以木薯皮为原料的生物有机肥及其制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：原料的组份为：木薯加工废弃物木薯皮，木薯皮预处理后加入物料总重量的20％鸡粪，0.3％的发酵菌剂；发酵菌为重量百分比的35％黑曲霉、35％绿色木霉、30％枯草芽孢杆菌。用物料总重量1.0％的硫酸铵调节C/N比在30：1，采用物料总重量1.0％的过磷酸钙调节pH值至8.5以内，水分含量保持在60％。在物料发酵腐熟经粉碎过80目筛后，然后添加物料总重量的0.2％的枯草芽孢杆功能微生物菌剂。

步骤(2)：发酵物料的堆放。利用拖拉机刀耙式翻堆，料堆高0.8米,宽1.0米；

步骤(3)：堆肥发酵开始的一个月，5-7天翻堆一次，以提供氧气、散热和使物料发酵均匀；当有机物料发酵温度上升到70℃时，仅保持48小时须开始翻堆；但当温度超过70℃时，须立即翻堆。翻堆时务必均匀彻底，以便充分腐熟，视物料腐熟程度和温度确定翻堆次数；

步骤(4)：发酵中如发现物料过干，在翻堆时应及时喷洒水分，水分含量控制在50％-60％；

步骤(5)：有机物料发酵温度在55-65℃，温度为55-65℃时维持7天-10天，将病原菌、虫卵等杀死。

步骤(6)：发酵周期为100天达到完全腐熟。摊晾至干燥后，粉碎过80目筛，然后添加物料总重量的0.2％功能微生物菌剂(枯草芽孢杆菌)。根据国家农业部(NY884－2012)标准进行生物活菌数、有机质、氮磷钾、水分、PH值、相关重金属、回虫死亡率、粪大肠菌群数的检测，进而获得生物有机肥产品。

实施例3

对实施例1和2制备的生物有机肥进行处理；准确称量25kg/包、或50kg/包，放入盖有生产日期和检验员的产品合格证后，进行缝包操作,将包装好的成品入库保存。

本发明方法制备的生物有机肥的理化性状经检测，质量符合国家农业部生物有机肥料《NY884-2012》标准要求，见表2。

表2以木薯皮为原料研制的生物有机肥理化性状检测结果

实施例4

本发明的生物有机肥料田间应用效果：(在木薯栽培上的应用)

施用地点：试验设在广西武鸣县城厢镇从广村，其土壤为第四纪红土发育的红泥土，pH为6.30，有机质含量29.80g/kg，碱解N 115.90mg/kg、速效P 22.70mg/kg、速效K 62.60mg/kg、全N 0.154％、全P 0.063％、全K0.691％。

供试材料：供试木薯品种为华南205；供试肥料是本发明利用木薯加工废弃物木薯皮研制的生物有机肥料(生物活菌数≥0.20(cfu)，亿/g、N+P₂O₅+K₂O≥5％、有机质≥40％，由广西农业科学院农业资源与环境研究所与广西田阳智强生物科技公司合作开发)；高浓度复合肥，为国内知名品牌(N15+P₂O₅15+K₂O15＝45％)。肥料施用量以所有处理均按N+P₂O₅+K₂O总养分60kg/亩计。

试验设计：试验设计2个处理，三次重复，每小区面积0.05亩。

处理1：施:本发明的生物有机300kg/亩+高浓度复合肥(N15+P₂O₅15+K₂O15＝45％)100kg/亩。

处理2：农民习惯施肥，施高浓度复合肥(N15+P₂O₅15+K₂O15＝45％)133.3kg/亩。

试验方法：所有肥料作基肥一次全层施用，木薯种植株行距为80cm×80cm，行沟宽40cm，种植深度15cm-20cm，种植量为800株/亩，试验时间：2013年3月25日种植，2014年1月15日收获；2014年3月20日在同一地块同一小区(处理小区及重复不打乱)继续种植，2015年1月17日收获。

生物有机肥对木薯产量及经济效益的影响：

本发明的生物有机肥对木薯产量及经济效益显著增加，试验结果显示，处理1比农民习惯施肥的处理2产量提高35.81％，经济效益每公顷增加9266.50元，如表3和表4所示：充分说明生物有机肥的施用为木薯高产稳产的生长发育提供充足、全面、平衡、稳定、持续的养分供应条件，提高了肥料施用的利用率。

表3以木薯皮为原料研制的生物有机肥对木薯产量的影响

表4以木薯皮为原料研制的生物有机肥对木薯经济效益的影响

注：原料鲜薯收购价格为550元/吨，肥料价格，生物有机肥800元/吨，国内知名品牌高浓度复合肥价格4500元/吨。

生物有机肥对木薯主要经济性状的影响：经济性状调查结果，处理1的木薯块根直径、块根长、单株块根数、单株块根鲜重等都比处理2显著增加，见表5。表明了施用生物有机肥，促进生物、有机、无机营养互动效能，提高了木薯对肥料养分的利用率与木薯的光合效率，加强了木薯植株体内营养物质的输送和积累，从而促进了木薯的生殖生长。

表5以木薯皮为原料研制的生物有机肥对木薯经济性状的影响

生物有机肥对土壤理化、生物性状的影响：

2年试验结果表明，施用本发明的生物有机肥处理1的土壤有效氮、速效磷、速效钾、有机质、含水量、总空隙度分别比处理2提高9.27％、10.04％、3.64％、7.90％、14.98％、9.77％，而土壤容重则降低6.25％。木薯生长苗期，处理1土壤中细菌总数是处理2的1.72倍，真菌约为2.17倍，放线菌约为2.31倍；木薯块根膨大期，细菌总数是处理2的1.42倍，真菌约为83倍，放线菌约为2.43倍；木薯块根成熟期，细菌总数是处理2的3.68倍，真菌约为1.22倍，放线菌约为2.17倍。表明了一方面，生物有机肥中的有益微生物与土壤微生物形成共生繁殖关系，加快有益生物菌大量繁殖，促进群体协同作用，有益生物菌在大量繁殖过程中产生大量的代谢产物，增加土壤有机质的积累与有机营养的转化；同时，生物有机肥的施用增加了土壤有机质的含量，为植物提供氮、磷、钾营养与微量元素来源和土壤微生物的生命活动增加能源，有机质中的腐殖酸可以促进土壤团粒结构的形成，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，提高土壤胶体阳离子的代换量和土壤的保水保肥能力；因此，通过生物有机肥的施用，可有效改善土壤的理化生物性状，提升地力。见表6和表7。

表6以木薯皮为原料研制的生物有机肥对土壤理化性质的影响

表7以木薯皮为原料研制的生物有机肥对土壤微生物数量的影响(个/克.土)

实施例5

生物有机肥在田间应用效果：(在番茄的应用)

试验地点：广西田阳县田洲镇兴城村。供试土壤为第四纪红土发育的黄泥土，土壤肥料中等。

供试材料：供试番茄品种为红金宝圣尔果。供试肥料是本发明的生物有机肥料(生物活菌数≥0.20(cfu)，亿/g、N+P₂O₅+K₂O≥5％、有机质≥40％，由广西农业科学院农业资源与环境研究所与广西田阳智强生物科技公司合作，利用木薯加工废弃物木薯皮研制)；高浓度复合肥为国内知名品牌(N15+P₂O₅15+K₂O15＝45％)。肥料施用量以所有处理均按N+P₂O₅+K₂O总养分67.5kg/亩计。

试验设计：试验设计2个处理，三次重复。

处理1：施用本发明的生物有机375公斤/亩+高浓度复合肥(N15+P₂O₅15+K₂O15＝45％)100公斤。

处理2：农民习惯施肥，施高浓度复合肥(N15+P₂O₅15+K₂O15＝45％)150kg/亩。

试验方法：生物有机肥作基肥一次全层施用，高浓度复合肥30％作基肥、30％作始花肥、40％作盛果肥。供试每小区种植面积0.05亩，每小区种110株，株行距35cm×130cm,单畦双行植株，2200株/亩，2012年12月04日种植，2013年2月28日第一次收获，2013年3月17日第二次收获；2013年4月2日第三次收完。

生物有机肥对番茄产量的影响：

本发明利用木薯加工废弃物木薯皮等研制生物有机肥的施用，具备了生物、有机、无机营养的长效性和速效性相结合的互动互促互补作用，使番茄有充足、全面、稳定、持续的养分吸收，促进了番茄的生长发育，提高了番茄产量。在同等氮磷钾总养分的施用条件下，处理1番茄比处理2增加6.30吨/公顷，增产20.06％，方差分析结果，产量差异达到了极显著水平。见表8：

表8以木薯皮为原料研制的生物有机肥对番茄产量的影响

生物有机肥对番茄经济效益的影响：采用生物肥施肥的施用，全面平衡的营养供应，促进番茄的生长发育，有效提高肥料的利用率，经济效益显著增加，处理1比处理2增收26850.00元/公顷。见表9：

表9以木薯皮为原料研制的生物有机肥对番茄经济效益的效应

注：肥料价格：生物肥800元/吨，45％硫酸钾复合肥4000元/吨。红金宝圣尔果番茄：4500元/吨。

生物有机肥对木薯淀粉及番茄糖分的影响：

分析结果显示，利用木薯皮研制的生物有机肥处理1鲜木薯淀粉含量为27.7％，比处理2(25.5％)提高了8.63％；处理1番茄糖分含量13.2％，比处理2(12.0％)提高了10.0％，见表10。表明了生物有机肥的多种有益微生物与土壤微生物形成相互促进的繁殖效果，可促进土壤养分矿化分解，增加土壤有效养分供应能力，增强了作物叶片的光合机能，促进了同化物向果实输送转移，显著改善农产品的品质。

表10以木薯皮为原料研制的生物有机肥对木薯淀粉及番茄糖分含量影响

由表1至表10可知：

1.所制备的生物有机肥显著提高木薯、番茄的产量与经济效益：研究结果表明，施用本发明利用木薯皮研制的生物有机肥显著提高了木薯、番茄的产量与经济效益。木薯处理1块根产量比处理2提高35.81％，增收9266.50元/公顷；番茄比处理2提高20.06％，增收26850.00元/公顷。

2.所制备的生物有机肥有效改善土壤理化及生物性质：分析结果表明，施用本发明利用木薯皮研制的生物有机肥显著提高了土壤速效养分(N、P、K)及有机质、水分含量和孔隙度，降低了土壤容重，增加了土壤细菌、真菌、放线菌数量。与处理2相比，土壤有效氮、速效磷、速效钾、有机质、含水量、总空隙度分别提高9.27％、10.04％、3.64％、7.90％、14.98％、9.77％，而土壤容重则降低6.25％；土壤细菌、真菌、放线菌数量，在木薯生长苗期，细菌总数是处理2的1.72倍，真菌约为1.83倍，放线菌约为1.31倍，在木薯块根膨大期，细菌总数是处理2的1.42倍，真菌约为1.22倍，放线菌约为1.43倍，在木薯成熟期，细菌总数是处理2的3.66倍，真菌约为5.76倍，放线菌约为2.18倍。生物有机肥的施用可有效改善土壤的理化生物性状，提升地力。

3.所制备的生物有机肥可促进农业循环经济的发展：本发明利用木薯加工废弃物木薯皮研制成生物有机肥产品，不仅解决了废弃物对环境的污染问题，实现了有机废弃物的资源化循环利用；同时可以提高肥料的利用率，减轻了化肥的过量使用对农业环境的污染。对生态农业建设，促进农业朝资源节约型、循环经济与环境友好型方向发展。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种以木薯皮为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤A: 木薯皮预处理后加入鸡粪、发酵菌剂；用尿素或硫酸铵调节C/N比在25-30：1，采用过磷酸钙调节pH 值至7.0-8.5，水分含量保持在50-60%；物料发酵腐熟经粉碎过筛，然后添加功能微生物菌剂；步骤B: 利用堆肥发酵进行发酵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，木薯皮预处理后加入鸡粪占物料总重量的10-20%，发酵菌剂占物料总重量的0.2-0.3%；尿素或硫酸铵占物料总重量0.5-1.0%；功能微生物菌剂占物料总重量的0.1-0.2%。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，过磷酸钙占物料总重量0.5-1.0%；筛分采用60-80目。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵菌为重量百分比的25-35%黑曲霉、25-35%绿色木霉、30-40%枯草芽孢杆菌。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述功能微生物菌剂采用枯草芽孢杆菌。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，利用铲车翻堆，料堆高1.5米-3.0米,宽3.0米-4.0米；或者利用拖拉机刀耙式翻堆，料堆高0.8米-1.0米,宽1.0米；或者，利用翻堆机的槽式发酵，料堆高0.8米-1.0米,宽1.0米。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 堆肥发酵开始的一个月，5 -7天翻堆一次；当有机物料发酵温度上升到65℃至70℃时，保持48小时须开始翻堆；但当温度超过70℃时，须立即翻堆。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，有机物料发酵温度为55-65℃之间，温度为55-65℃时维持7-10天,将病原菌、虫卵杀死。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵周期为80-100天达到完全腐熟。

10.如权利要求1所述的方法所得到的生物有机肥，其特征在于，木薯皮的杂质含量在5-10%；鸡粪的杂质含量在10-20%，水分控制在50-60%。