CN105985156A - 一种生物质炭吸附桑树肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质炭吸附桑树肥料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：水稻秸秆、竹子秸秆、4~6wt％NaOH溶液、复合微生物菌剂、尿素、高锰酸钾、氯化铵、钙镁磷肥、大豆油、微生物包埋剂和适量的水；利用富含纤维质的竹子及水稻秸秆，利用弱碱液进行浸泡，去除大部分的叶肉部分，然后炭化，通过缩短炭化时间进行不完全的炭化，保留一定的纤维成分，然后与包膜的微生物菌剂混合吸附，团块状的包埋颗粒体因此具有一定的吸附能力。

Description

一种生物质炭吸附桑树肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料的工艺技术领域，具体涉及到一种生物质炭吸附桑树肥料及其制备方法。

背景技术

微生物肥料可以部分替代化学肥料，减少其大量使用造成的损失和浪费，甚至造成土壤盐碱化及污染环境，微生物肥料常见的剂型或为发酵后收货的菌液，或以草炭为载体制成的吸附菌剂，两种剂型在制备上比较方便，但均存在许多不足，如菌剂施入土壤后，菌体直接暴露在开放状态下，容易引起菌体死亡，若使活菌树在短时间内增殖到一定水平，不易达到。包埋法是近几年发展起来的细胞固定化技术之一，是将微生物包埋在富含营养、对外部环境相对封闭的颗粒中，对内部微生物来说，颗粒形成了一个微环境，对外部环境起缓冲作用，颗粒的微环境有利于微生物的增殖，易于形成优势菌群，有利于人工接种微生物的存活和与土壤菌的生态竞争。

发明内容

为了解决以往包埋颗粒胶体太软，无法混合肥料使用的特点，本发明研究新技术将包埋微生物用于肥料生产，提高微生物在土壤中的活性及各项性能，具体是通过以下方法实现的：

一种生物质炭吸附桑树肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：水稻秸秆35~40、竹子秸秆15~20、4~6wt％NaOH溶液80~100、复合微生物菌剂8~10、尿素35~50、高锰酸钾40~60、氯化铵25~35、钙镁磷肥45~60、大豆油15~20、微生物包埋剂8~12和适量的水；

所述的微生物包埋剂由a液和b液以3∶1比例共同组成，a液是混合海藻酸钠6~10和聚乙烯醇8~12加入40~50倍其重量份的水中，加热70~80℃搅拌溶解制成，保温28℃备用；b液是无水氯化钙5~6、草炭3~7、石灰石粉末12~16、亚麻籽油8~12、丙烯酸酯15~20、乙醇14~18和适量的水；制备方法是在反应釜中将乙醇加水稀释6~8倍，然后加入丙烯酸酯，加热至80~100℃搅拌溶解，然后兑入无水氯化钙、草炭、石灰石粉末和亚麻籽油，并在300~500r/min转速保温条件下作用0.5~2h进行复配，成为均匀的乳液，保温28℃备用。

一种生物质炭吸附桑树肥料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将水稻秸秆和竹子秸秆统一初步粉碎，然后放入4~6wt％NaOH溶液中浸泡8~10h，再球磨至匀浆，离心得下层颗粒的沉淀部分，烘干得粉剂；

（2）将（1）所述的粉剂放入炭化炉中，在600~800℃条件下密闭加热3~5h进行不完全炭化，完成后得不完全炭化颗粒；

（3）将复合微生物菌剂加入保温状态下的微生物包埋剂a液中，于恒温搅拌器上振荡混合10~15min，混匀，然后加入微生物包埋剂b液，继续振荡20~30min，然后静置30~40min进行包埋；

（4）待（3）完成后将整体统一进行800~1000r/min离心，将下层沉淀通热风烘干，最后粉碎成20~40目筛大小颗粒，加入大豆油及（2）所述的炭化颗粒，搅拌混匀；

（5）混合尿素、高锰酸钾、氯化铵、钙镁磷肥及其它剩余成分，先粉碎，然后喷水润湿表面，最后拌入（4）所得产物，混合发散均匀后造粒即可。

根据对微生物包埋技术的深入研究，发现海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)在加热条件下溶于水且粘度较低，在溶液中可与Ca²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺等离子作用通过形成多个配位键而交联成内部空隙大小均匀的球形颗粒，其中Ca²⁺的效果最好且成本低廉；

研究发现在以以上的包埋剂包埋菌种的时候，适当加入一些辅料入SiO₂或CaCO₃等，利用辅料难溶于水的特性，可破坏包埋的部分网状结构，使得内部的孔隙变大，增加颗粒通透性和传质性，提高细胞释放率，同时可以提高颗粒的机械强度。

本发明通过实验证明SA及PVA实际应用中的可行性及显著效果，具体方法如下：在35℃下，以SA的2.5％、3.0％、3.5％和PVA的1.0％、2.0％、3.0％分别一一组合成9个浓度配比，配置10ml溶液，称取湿菌体1.0g，加入以上不同浓度配比的包埋剂溶液，于恒温磁力搅拌器上振荡混匀，用8#针头主神器按照一定的速度均匀滴加到20ml含有3.0CaCl₂的饱和硼酸溶液中，交联24h，滤出颗粒，先后用生理盐水和无菌水洗涤10次，称取1.0g颗粒于YMY培养液，于28℃，180r/min，增殖培养72h，测定颗粒内活菌熟，剩余颗粒置于无菌水中，4℃保藏备用，每个处理3次，结果取平均值。

称取新鲜包埋颗粒和经过增殖培养的颗粒各1.0g，分别于0.2mol/L的柠檬酸溶液中，定容至10ml，以旋涡式振荡器充分振荡至颗粒完全溶解，使菌体全部溶出，用稀释平板法于28℃培养3d，菌落计数，每个处理3次重复，结果取平均值，各项指标按以下公式计算：

颗粒活菌数（cfu/g）=（一定稀释度的活菌数×稀释倍数×菌液数）/颗粒重

增殖倍数=增值后颗粒活菌数/增殖前颗粒活菌数

包埋率（％）=被包埋在颗粒中的活菌数/总活菌数×100

发明得出结论：包埋颗粒经过增殖培养有效活菌数达到4.8×10¹¹cfu/g以上，用SA包埋菌种所得包埋颗粒提高了3倍，分别使用SA和PVA将活性污泥包埋成颗粒，SA及PVA球的颗粒传质速度达到最大值所需的时间为25min和45min；

同时配合使用SA和PVA在综合性能方面较单一材料的包埋可以有较大改善，同时机械性能、活菌传质速率和活性等更方面都更出色，在以此为基础加以改进，制成生物菌专用的包埋剂，由包埋成分a液部分和成型部分b液组成，a液是根据实验结果配比一定量的SA和PVA，实现效果最好，b液是Ca²⁺、石灰石粉末、树脂组成单体、植物油及一些溶剂组成，Ca²⁺作用通过形成多个配位键而交联成内部空隙大小均匀的球形颗粒，有交联提高韧性的作用，而石灰石粉末中的CaCO₃颗粒可使得包埋整体内部的孔隙变大，增加颗粒通透性和传质性，提高细胞释放率，同时可以提高颗粒的机械强度，树脂单体的加入可弥补SA及PVA成胶性质的不足，加强固化程度，易于肥料的工业化生产，植物油有利于b液乳化，使用前不易交联。

本发明的有益效果：本发明利用富含纤维质的竹子及水稻秸秆，利用弱碱液进行浸泡，去除大部分的叶肉部分，然后炭化，通过缩短炭化时间进行不完全的炭化，保留一定的纤维成分，然后与包膜的微生物菌剂混合吸附，团块状的包埋颗粒体因此具有一定的吸附能力，有效地防止外围的化学成分流失，减少肥料使用，提高利用率，同时保留的一定纤维素还可以提供包埋菌一定的养料供给。

具体实施方式

实施例1：

一种生物质炭吸附桑树肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：水稻秸秆40、竹子秸秆15、4~6wt％NaOH溶液100、复合微生物菌剂10、尿素50、高锰酸钾40、氯化铵30、钙镁磷肥45、大豆油20、微生物包埋剂8和适量的水；

所述的微生物包埋剂由a液和b液以3∶1比例共同组成，a液是混合海藻酸钠8和聚乙烯醇8加入40~50倍其重量份的水中，加热70~80℃搅拌溶解制成，保温28℃备用；b液是无水氯化钙6、草炭5、石灰石粉末15、亚麻籽油10、丙烯酸酯16、乙醇15和适量的水；制备方法是在反应釜中将乙醇加水稀释6~8倍，然后加入丙烯酸酯，加热至80~100℃搅拌溶解，然后兑入无水氯化钙、草炭、石灰石粉末和亚麻籽油，并在300~500r/min转速保温条件下作用0.5~2h进行复配，成为均匀的乳液，保温28℃备用。

一种生物质炭吸附桑树肥料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将水稻秸秆和竹子秸秆统一初步粉碎，然后放入4~6wt％NaOH溶液中浸泡8~10h，再球磨至匀浆，离心得下层颗粒的沉淀部分，烘干得粉剂；

（2）将（1）所述的粉剂放入炭化炉中，在600~800℃条件下密闭加热3~5h进行不完全炭化，完成后得不完全炭化颗粒；

（3）将复合微生物菌剂加入保温状态下的微生物包埋剂a液中，于恒温搅拌器上振荡混合10~15min，混匀，然后加入微生物包埋剂b液，继续振荡20~30min，然后静置30~40min进行包埋；

（4）待（3）完成后将整体统一进行800~1000r/min离心，将下层沉淀通热风烘干，最后粉碎成20~40目筛大小颗粒，加入大豆油及（2）所述的炭化颗粒，搅拌混匀；

（5）混合尿素、高锰酸钾、氯化铵、钙镁磷肥及其它剩余成分，先粉碎，然后喷水润湿表面，最后拌入（4）所得产物，混合发散均匀后造粒即可。

使用本发明的生物质炭吸附桑树肥料，用于种植5亩桑树田，作为实验组，同时选取另外5亩长势几个方面均相同桑树田为对照，结果表明，实验组的桑树长势及各方面都要比对照组效果好，时节产的桑叶病虫害减少且叶片鲜嫩，同时减少肥料使用量及人工管理成本。

Claims (2)

1.一种生物质炭吸附桑树肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：水稻秸秆35~40、竹子秸秆15~20、4~6wt％NaOH溶液80~100、复合微生物菌剂8~10、尿素35~50、高锰酸钾40~60、氯化铵25~35、钙镁磷肥45~60、大豆油15~20、微生物包埋剂8~12和适量的水；

所述的微生物包埋剂由a液和b液以3∶1比例共同组成，a液是混合海藻酸钠6~10和聚乙烯醇8~12加入40~50倍其重量份的水中，加热70~80℃搅拌溶解制成，保温28℃备用；b液是无水氯化钙5~6、草炭3~7、石灰石粉末12~16、亚麻籽油8~12、丙烯酸酯15~20、乙醇14~18和适量的水；制备方法是在反应釜中将乙醇加水稀释6~8倍，然后加入丙烯酸酯，加热至80~100℃搅拌溶解，然后兑入无水氯化钙、草炭、石灰石粉末和亚麻籽油，并在300~500r/min转速保温条件下作用0.5~2h进行复配，成为均匀的乳液，保温28℃备用。

2.根据权利要求1所述一种生物质炭吸附桑树肥料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将水稻秸秆和竹子秸秆统一初步粉碎，然后放入4~6wt％NaOH溶液中浸泡8~10h，再球磨至匀浆，离心得下层颗粒的沉淀部分，烘干得粉剂；

（2）将（1）所述的粉剂放入炭化炉中，在600~800℃条件下密闭加热3~5h进行不完全炭化，完成后得不完全炭化颗粒；

（3）将复合微生物菌剂加入保温状态下的微生物包埋剂a液中，于恒温搅拌器上振荡混合10~15min，混匀，然后加入微生物包埋剂b液，继续振荡20~30min，然后静置30~40min进行包埋；

（4）待（3）完成后将整体统一进行800~1000r/min离心，将下层沉淀通热风烘干，最后粉碎成20~40目筛大小颗粒，加入大豆油及（2）所述的炭化颗粒，搅拌混匀；

（5）混合尿素、高锰酸钾、氯化铵、钙镁磷肥及其它剩余成分，先粉碎，然后喷水润湿表面，最后拌入（4）所得产物，混合发散均匀后造粒即可。