CN106397049A - 一种秸秆发酵有机肥及其制备方法 - Google Patents

一种秸秆发酵有机肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种秸秆发酵有机肥及其制备方法，属于有机肥技术领域。该有机肥包括如下原料发酵制成：农作物秸秆、农作物秸秆重量10‑15%的腐殖酸、农作物秸秆重量1‑1.5%的尿素和农作物秸秆重量2‑5%的发酵菌种；发酵菌种为解淀粉芽孢杆菌和乳酸菌，解淀粉芽孢杆菌与乳酸菌的质量比为5‑7:3‑5。其方法包括：农作物秸秆粉碎后按配比喷淋尿素溶液将碳氮比调整为20‑25:1，再按配比混合腐殖酸，最后按配比层层喷洒菌液，翻堆发酵。该有机肥避免了动物粪便和尿液等家畜排泄物的使用，进而避免了用于家畜的生长激素和抗生素等引入土壤，可替代传统有机肥并且该秸秆发酵有机肥能提高农作物的产量和品质。

Description

一种秸秆发酵有机肥及其制备方法
技术领域
本发明属于有机肥技术领域，具体涉及一种秸秆发酵有机肥及其制备方法。
背景技术
有机肥料是经天然有机质经微生物分解或发酵而成的一类肥料。中国又称农家肥。其特点有：原料来源广，数量大；养分全，含量低；肥效迟而长，须经微生物分解转化后才能为植物所吸收；改土培肥效果好。常用的自然肥料品种有绿肥、人粪尿、厩肥、堆肥、沤肥、沼气肥和废弃物肥料等。常规的有机肥通常通过农作物秸秆和动物粪便及尿液复配而成，已调整碳氮比。
秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物（通常为粗粮）在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，秸秆也是一种粗饲料。特点是粗纤维含量高（30%-40%），并含有木质素等。木质素纤维素虽不能为猪、鸡所利用，但却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用。
动物粪便，富含有机质和各种营养元素。各种畜粪尿中，以羊粪的氮、磷、钾含量高，猪、马粪次之，牛粪最低；排泄量则牛粪最多，猪、马类次之，羊粪最少。但是现在的家畜在养殖时为了加快生长速度或减少疾病的发生则需要喂食一定量的生长激素和抗生素，部分生长激素和抗生素随粪便排出，而用作有机肥时，生长激素和抗生素有可能不被土壤分解而会被农作物吸收产生意想不到的效果，最终可能影响人体健康。
发明内容
本发明的目的之一为提供一种秸秆发酵有机肥，该有机肥避免了动物粪便和尿液等家畜排泄物的使用，进而避免了用于家畜的生长激素和抗生素等引入土壤被农作物吸收，可替代传统有机肥并且该秸秆发酵有机肥能提高农作物的产量和品质；本发明的目的之二为提供该秸秆发酵有机肥的制备方法，该方法简单易实施。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种秸秆发酵有机肥，该有机肥包括如下原料发酵制成：农作物秸秆、农作物秸秆重量10-15%的腐殖酸、农作物秸秆重量1-1.5%的尿素和农作物秸秆重量2-5%的发酵菌种。其中，发酵菌种为解淀粉芽孢杆菌和乳酸菌，解淀粉芽孢杆菌与乳酸菌的质量比为5-7:3-5，优选为3:2。其中，农作物秸秆包括各种农作物秸秆，如小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗等在收获籽实或其他农产品后的剩余部分。
其中，发酵前，通过尿素将农作物秸秆的碳氮比调整为20-25:1，以利于菌种的良好生长。另外发酵前，通过控制尿素溶液的浓度，将发酵原料农作物秸秆的水分含量控制在45-55%。
其中，本发明实施例提供的秸秆发酵有机肥含有：有效活菌数≥0.2亿/g，有机质含量以干基计≥45wt%，总养分含量以干基计≥5.0wt%，游离水含量≤30wt%，重金属含量、蛔虫卵死亡率和大肠杆菌值指标应符合NY884-2012《生物有机肥》的要求；秸秆发酵有机肥的pH 为5.5-8.5。
优选地，本发明实施例提供的秸秆发酵有机肥还包括农作物秸秆重量2-5%的磷酸二氢钾，以补充磷钾元素，以达到NY525-2012《有机肥料》标准要求，其可以在发酵前加入，也可以在发酵后加入，优选在发酵前与农作物秸秆混合。
优选地，本发明实施例提供的秸秆发酵有机肥还包括农作物秸秆重量0.5-1.5%的腐杆剂，其在发酵前或发酵过程中添加。如果发酵不完全则加入，夏季适量减量，冬季增量。其具体可以为市售的混合菌种。
优选地，本发明实施例提供的秸秆发酵有机肥还包括农作物秸秆重量2-5%的石灰，石灰在发酵过程中或发酵完成后加入。具体地，如果气温过高或者发酵时间有限，根据情况加入石灰，以避免施入田间后烧苗。
优选地，本发明实施例提供的有机肥由以下原料制成：农作物秸秆、农作物秸秆重量10-15%的腐殖酸、农作物秸秆重量1-1.5%的尿素、农作物秸秆重量2-5%的磷酸二氢钾、农作物秸秆重量2-5%的发酵菌种、农作物秸秆重量0.5-1.5%的腐杆剂和农作物秸秆重量2-5%的石灰（根据发酵情况添加或不添加）。其中，农作物秸秆、腐殖酸、磷酸二氢钾、尿素和腐杆剂一起发酵，发酵完成后加入石灰。
另一方面，本发明实施例还提供了前述秸秆发酵有机肥的制备方法，该方法包括：农作物秸秆粉碎后按配比喷淋尿素溶液将碳氮比调整为20-25:1，再按配比混合腐殖酸，最后按配比层层喷洒发酵菌种菌液，翻堆发酵，发酵完成后干燥得到产品（根据需要可以进行粉碎）。发酵条件为：温度60-70℃，时间3-7天，控制发酵原料的水分含量在45-55%左右。
其中，农作物秸秆粉碎至40-80目（可以适当粗点，剪切3-4cm长段）。
进一步地，前述秸秆发酵有机肥的制备方法包括：农作物秸秆粉碎后按配比喷淋尿素溶液将碳氮比调整为20-25:1，再按配比混合磷酸二氢钾、腐殖酸和腐杆剂，最后按配比层层喷洒发酵菌种菌液，翻堆发酵，发酵完成后干燥，最后根据发酵情况混合或不混合石灰得到产品。
该秸秆有机肥可适用于各种农田和农作物，具有改善土壤的物理、化学和生物学性质，提高土壤肥力，增加作物产量和品质等作用。
其用量和用法为：
水稻：在水稻翻耕时按每亩100公斤-200公斤秸秆量生成的有机肥就地均匀铺于农田畦面，一起翻入地里，定植前，撒施减量的复混肥料，作基肥。
小麦：翻耕时按每亩50公斤-100公斤秸秆量生成的有机肥就地均匀铺于农田畦面，配合撒施减量的复混肥料作三麦基肥或盖籽肥。
果树：在施肥季节，以果树树干为圆心，划出半径20cm-50cm圆圈，或者果树树冠垂直投影下以外开挖宽、深各20cm-40cm的沟，按照土壤肥力状况和果树需肥情况，将秸秆发酵有机肥、适量表土和适量氮、磷、钾及其他中微量元素肥料混合后均匀投入沟底，将剩余表土覆盖即可，用量以每亩200-500kg把握。
蔬菜：上季菜收获完毕或者翻耕菜地时按每亩200公斤-500公斤秸秆量生成的有机肥就地均匀铺于菜田畦面，配合撒施减量的复混肥料后一起翻入地里，作基肥。
本发明技术方案带来的有益效果是：
1、不会引入抗生素、生长激素等。
2、能够改善土壤的理化性质，活化土壤，能有效降低土壤容重，提高土壤的有机质、有效磷和速效钾含量。具体地，每亩施用秸秆发酵有机肥250 kg，土壤容重下降0.02-0.05g/cm3，降幅2.2-3.2%；有机质上升0.82-0.97g/kg，增幅2.5-3.6%；有效磷上升0.13-0.34mg/kg，增幅1.2-2.4%；速效钾上升15.38-23.27mg/kg，增幅20-40%。
3、能补充农作物生长所需，包括有机质、氮磷钾和各种中微量元素，以提高作物的产量和品质。具体地，有机质含量（以干基计）≥45wt%；总养分（N+P2O5+K2O）含量（以干基计）≥5.0wt%；水分（游离水）含量≤30wt%；重金属含量、蛔虫卵死亡率和大肠杆菌值指标应符合NY884-2012《生物有机肥》的要求。
4、改善土壤菌群环境，有机肥提供的有效活菌数（cfu）≥0.2亿/g。
5、经济效益社会效益明显。解决了大量剩余秸秆的出路（根据作物的种类不同，每亩可消耗50-500kg），促进了秸秆的综合利用，避免了秸秆因废弃霉烂和焚烧造成的大气、河流等环境污染，形成良好的农业生态循环。
6、产品成本低，常规的生物有机肥料的生产成本为1000-2000元/吨，而本发明提供的秸秆发酵有机肥的生产成本为750元左右/吨。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
实施例1-6提供了六种秸秆发酵有机肥，其原料配比如表1所示：
表1
原料质量(Kg) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
农作物秸秆 100 100 100 100 100 100
腐殖酸 10 15 10 12 15 15
尿素 1 1.5 1.2 1 1 1.5
解淀粉芽孢杆菌 3 2 2.6 1.5 1.8 1.2
乳酸菌 2 1.2 1.5 1 1 0.8
磷酸二氢钾 3 5 2
腐杆剂 0.5 0.8 1.5 1.2
石灰 2 4 5 　
同时，对实施例1-6提供的秸秆发酵有机肥进行检测，其养分含量如表2所述：
表2
项目 参数
有效活菌数 ≥0.2亿/g
有机质含量以干基计 ≥45wt%
总养分以干基计 ＞5.0wt%
水分游离水 ≤30wt%
pH 5.5-8.5
粪大肠杆菌，个/g ≤100
蛔虫卵死亡率，% ≥95
有效期，月 ≥6
经土培实验，其无生长激素和抗生素引入，而常规有机肥有少量生长激素和抗生素引入。
一、早稻种植例
1、试验地点和供试土壤性质
试验地点：湖北省黄冈市。
试验地土壤：黄棕壤。
实验品种：两优287。
2、试验时间：2013年3月-2013年7月。
3、试验方法
3.1 试验设计
试验区设置2个处理，3次重复，共6个小区，随机区组排列，小区为长方形，面积33.3m2。早稻移栽翻耕前即按标准取土，送样化验。早稻于2013年3月24日播种，4月27日移栽，7月25日收获，种植密度4×6(寸)。试验地四周保护行及小区分隔均用厚薄膜覆盖进行分隔。
处理1（常规有机肥，猪粪和水稻秸秆为主，少量其他农作物废物）：按早稻生长指导标准施用三元复合肥和常规有机肥175kg每亩，移栽前翻耕时撒施在小区内，后续（如追肥）按早稻生长指导标准施用；
处理2（施实施例1提供的有机肥）：施用相同重量的三元复合肥和实施例1提供的有机肥175kg左右（适当调整）每亩，移栽前翻耕时撒施在小区内，后续按早稻生长指导标准施用；
各处理的其他田间管理及病虫害防治措施一致，各处理中的N+P2O5+K2O总量基本保持一致。调查时，每小区按五点取样法取平均值；收获时，各小区单收、单打、单晒、单独计算产量。并及时取土样送检。
4、试验结果与分析
在30天时，每处理采取0-15cm土壤样品，以五点取样法在试验地取5个土样，将土壤混合成1个土样，风干，检测处理2种植前与收获后的土壤容重、有机质、有效磷和速效钾。其结果如表3所示。
表3
处理 每亩有效穗万 每穗实粒数 结实率（%） 千粒重（%） 理论产量（Kg/亩） 实际产量（Kg/亩）
2 17.43 104.2 86.14 26.7 484.9 441.7
1 17.48 98.7 82.98 26.4 455.4 409.3
从表3可以看出，使用本发明提供的有机肥可提高作物产量，并改善作物品质。每亩比施用常规有机肥增产稻谷32.4kg，增产率8.0%。另外对处理1和处理2种植前后的土质进行检测，处理2：土壤容重下降2.54%，有机质含量上升2.88%，有效磷含量上升1.65%，速效钾含量上升26.85%，改善土质效果明显；而处理1基本没有变化（有机质稍有变化）。
二、晚稻种植例
1、试验地点和供试土壤性质
试验地点：湖北省黄冈市。
试验地土壤：优质水田。
实验品种：金优38。
2、试验时间：2013 年6月-2013年10月。
3、试验方法
3.1 试验设计
试验区设置2个处理，3次重复，共6个小区，随机区组排列，小区为长方形，面积33.3m2。晚稻移栽翻耕前即按标准取土，送样化验。晚稻于2013年6月18日播种，7月21日移栽，10月12日收获，种植密度4×6(寸)。试验地四周保护行及小区分隔均用厚薄膜覆盖进行分隔。
处理1（常规有机肥，猪粪、尿和水稻、玉米秸秆为主，少量其他农作物废物）：按晚稻生长指导标准施用三元复合肥和常规有机肥200kg每亩，移栽前翻耕时撒施在小区内，后续（如追肥）按晚稻生长指导标准施用；
处理2（施实施例2提供的有机肥）：施用相同重量的三元复合肥和实施例2提供的有机肥200kg左右（适当调整）每亩，移栽前翻耕时撒施在小区内，后续按晚稻生长指导标准施用；
各处理的其他田间管理及病虫害防治措施一致，各处理中的N+P2O5+K2O总量基本保持一致。调查时，每小区按五点取样法取平均值；收获时，各小区单收、单打、单晒、单独计算产量。并及时取土样送检。
4、试验结果与分析
在30天时，每处理采取0-15cm土壤样品，以五点取样法在试验地取5个土样，将土壤混合成1个土样，风干，检测处理2种植前与收获后的土壤容重、有机质、有效磷和速效钾。其结果如表4所示。
表4
处理 每亩有效穗万 每穗实粒数 结实率（%） 千粒重（%） 理论产量（Kg/亩） 实际产量（Kg/亩）
2 19.35 104.6 86.22 27.7 560.7 504.2
1 19.28 98.5 82.99 27.1 514.7 483.6
从表4可以看出，使用本发明提供的有机肥可提高作物产量，并改善作物品质。每亩比常规有机肥增产稻谷20.6kg，增产率4.26%。另外对处理1和处理2种植前后的土质进行检测，处理2：土壤容重下降2.21%，有机质含量上升3.05%，有效磷含量上升1.29%，速效钾含量上升28.23%，改善土质效果明显；处理1基本没有变化（有机质稍有变化）。
三、水果种植例
试验地点：山东省烟台市。
试验地土壤：该果园为平地，沙壤土，pH值5.42。
实验品种：品种为红富士，树龄为15-20年生。
2、试验时间：2013 年8月-2014年11月。
3、田间试验设计：试验设3个处理，分别为：(1)对照：不施肥；(2)习惯施肥：按当地农民的施肥量和施肥方式，在施肥季节每亩施用常规有机肥（鸡粪为主，少量牛粪和水稻和小麦秸秆)350kg和适量氮磷钾复合肥等；(3)本发明实施例3提供的有机肥：在施肥季节每亩施用本发明提供的有机肥（实施例3)350kg左右（适当调整）和适量氮磷钾复合肥等。处理(2)和(3)中的N+P2O5+K2O总量基本保持一致。每处理6株树，重复3次，采用随机区组排列。
5、试验方法：在施肥季节，以果树树干为圆心，划出半径40cm圆圈，按照土壤肥力状况和果树需肥情况，将常规有机肥或本发明提供的有机肥、适量表土和适量氮、磷、钾及其他中微量元素肥料混合后均匀投入沟底，将剩余表土覆盖。7月前进行果实套袋，10月前摘袋，11月底收获。采收时每处理随机抽取3株树，每株树上在东南西北4个方位采集20个果实，称其单果重取其平均值，调查3株树的全部果实个数，计算单株产量。测定单果重、硬度、可溶性固形物、可滴定酸含量和VC含量。同时每处理采取0-20cm土壤样品，在每株树周围随机取三点，将土壤混合为1个土样。风干，测定土壤容重、有机质、有效磷和速效钾。
6、试验结果，如表5所示：
表5
处理 单株产量（kg） 硬度（kg/cm2） 可溶性固形物（%） 可滴定酸（%） VC（mg/kg）
1 35.8 14.3 13.3 0.27 53.7
2 38.1 14.5 13.7 0.25 69.8
3 42.3 14.9 14.9 0.23 103.1
表5显示，与常规有机肥相比，采用本实施例提供的有机肥处理的苹果产量增加11.02%，硬度提高，可溶性固形物增加8.8%，可滴定酸减低8.0%，VC含量增加47.7%。说明施用本有机肥可以增加苹果产量，提高苹果品质。另外对处理2和3种植前后的土质进行检测，处理3：土壤容重下降3.12%，有机质含量上升2.61%，有效磷含量上升1.57%，速效钾含量上升37.3%，改善土质效果明显。处理2基本没有变化（有机质稍有变化）。
四、蔬菜种植例
1、试验地点和供试土壤性质
试验地点：湖北省宜昌市。
试验地土壤：冬闲地，砂质壤土，pH值7.1，地势平坦，土层深厚、肥沃，有机质含量丰富，犁耙精细，排水状况较好。
实验品种：白菜，品种为春大白菜1号。
2、试验时间 ：2013年4月25日-2013年7月23日。
3、田间试验设计：试验设3个处理，分别为：(1)对照：不施肥 ；(2)习惯施肥：按当地农民的施肥量和方式施肥，施用常规有机肥（猪粪和水稻秸秆为主，少量鸡粪)300kg和减量氮磷钾复合肥等（15-15-15复合肥）；(3)本发明实施例提供的有机肥：在施肥季节每亩施用本发明提供的有机肥（实施例2)300kg左右（适当调整）和适量氮磷钾复合肥等。处理(2)和(3)中的N+P2O5+K2O总量基本保持一致。每个处理3次重复，采取随机区组排列，每个小区规格为40m(长)×3m(宽)。
5、试验方法：翻耕菜地时施用常规有机肥或本实施例提供的有机肥就地均匀铺于菜田畦面，配合撒施减量的复混肥料后一起翻入地里，作基肥。种植方式为直播，株距为0.3m，行距0.6m。收获时，每个小区取6m(长)×1.2m(宽)白菜，称重计产。取2棵白菜，测定白菜品质(硝酸盐含量、还原糖含量、粗纤维含量和VC含量)。同时每个小区采取0-20cm土壤样品，在每小区中间四行随机取三点，将土壤混合为1个土样。风干，测定土壤容重、有机质、有效磷和速效钾。
表6
处理 产量（kg/亩） 硝酸盐（mg/kg） 还原糖（%） 粗纤维（%） VC（mg/kg）
1 143.6 804.4 2.6 0.84 412.2
2 158.1 857.2 2.4 0.76 429.9
3 165.7 788.4 2.8 0.71 444.1
表6显示，与常规有机肥相比，采用本实施例提供的有机肥处理的白菜产量增加4.81%，硝酸盐含量降低8.03%，还原糖含量增加16.7%，粗纤维含量减低6.6%，VC含量增加3.3%。说明施用本有机肥可以增加白菜产量，提高白菜品质。另外对处理2和3种植前后的土质进行检测，处理3：土壤容重下降3.03%，有机质含量上升2.59%，有效磷含量上升2.33%，速效钾含量上升35.31%，改善土质效果明显。处理2基本没有变化（有机质稍有变化）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种秸秆发酵有机肥，其特征在于，包括如下原料发酵制成：农作物秸秆、农作物秸秆重量10-15%的腐殖酸、农作物秸秆重量1-1.5%的尿素和农作物秸秆重量2-5%的发酵菌种；所述发酵菌种为解淀粉芽孢杆菌和乳酸菌，所述解淀粉芽孢杆菌与乳酸菌的质量比为5-7:3-5。
2.根据权利要求1所述的秸秆发酵有机肥，其特征在于，发酵前，通过尿素将农作物秸秆的碳氮比调整为20-25:1。
3. 根据权利要求1所述的秸秆发酵有机肥，其特征在于，所述秸秆发酵有机肥含有：有效活菌数≥0.2亿/g，有机质含量以干基计≥45%，总养分含量以干基计≥5.0%，游离水含量≤30%；所述秸秆发酵有机肥的pH 为5.5-8.5。
4.根据权利要求1所述的秸秆发酵有机肥，其特征在于，所述秸秆发酵有机肥还包括农作物秸秆重量2-5%的磷酸二氢钾。
5.根据权利要求1所述的秸秆发酵有机肥，其特征在于，所述秸秆发酵有机肥还包括农作物秸秆重量0.5-1.5%的腐杆剂。
6.根据权利要求1所述的秸秆发酵有机肥，其特征在于，所述秸秆发酵有机肥还包括农作物秸秆重量2-5%的石灰。
7.如权利要求1-3任一项所述的秸秆发酵有机肥的制备方法，其特征在于，所述方法包括：农作物秸秆粉碎后按配比喷淋尿素溶液将碳氮比调整为20-25:1，再按配比混合腐殖酸，最后按配比层层喷洒菌液，翻堆发酵；发酵条件为：温度60-70℃，时间3-7天。
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