CN106588466A - 一种环保肥料及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于肥料技术领域，具体公开了一种环保肥料及其制作方法。该环保肥料主要由有机肥、生物炭肥、复合肥、改性淀粉、磷酸盐复合物和复合生物菌剂按一定质量分数经过混合、静置、干燥、造粒再干燥制成；其中，所述生物炭肥主要由山核桃壳、水稻秸秆、稻壳、棉花秸秆和玉米芯按一定重量份比制成；所述复合生物菌剂为将酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌、假单孢菌、聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠按一定重量比混合制成。本发明制得的环保肥料不仅具有营养全面均衡、利用率高、无污染的特点，可以有效增加农作物的产量，而且可以有效吸收降解土壤中的重金属和有机污染物，从而可减少农作物对污染物的吸收，进而保障人体健康。
Description
【技术领域】
本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种环保肥料及其制作方法。
【背景技术】
据统计，由于不合理的使用化肥、农药和有机肥且肥料利用率低等原因，造成了严重的土壤污染。其中，我国重金属污染农田土壤超过2000万hm2，占耕地总面积的16.4％，加上农药污染农田土壤933万hm2、污水灌溉污染农田217万hm2、受石油污染的土壤50万hm2、受工业废渣污染的农田10万hm2和受采矿污染的土壤面积20万hm2，共计3230万hm2，相当于当时全国耕地面积的26.5％。首次全国土壤污染状况调查结果表明，全国耕地土壤点位超标率为19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、铜、砷、汞、铅和滴滴涕等。
而这些污染物不仅严重破坏环境的生态平衡，严重抑制农作用的生长，降低农作物的产量，而且会被种植的农作物吸收并通过食物链进入人体，致使大量的污染物沉积在人体的组织器官内，从而对人体的健康造成巨大的威胁。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种环保肥料及其制作方法。本发明的环保肥料不仅具有营养全面均衡、利用率高、无污染的特点，可以有效增加农作物的产量，而且可以有效吸收降解土壤中的重金属和有机污染物，尤其是镉、铅和滴滴涕，从而可减少农作物对污染物的吸收，进而可减少污染物在人体的沉积，保障人体健康。另外，本发明的制作方法不仅简单、易于实施，而且可有效提高所制作肥料的成型率和延长肥料的保质期。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种环保肥料，按质量分数计包括以下原料组分：有机肥40％、生物炭肥20％、复合肥13％、改性淀粉12％、磷酸盐复合物12％和复合生物菌剂3％；
其中，所述生物炭肥主要由以下重量份的原料组分制成：山核桃壳20-30份、水稻秸秆20-25份、稻壳20-25份、棉花秸秆15-22份和玉米芯10-20份；
所述磷酸盐复合物包括以下重量份的原料组分：磷酸二铵15-25份、改性红辉沸石15-23份、磷酸二氢钙10-18份、海泡石5-12份和羟基磷石灰5-10份；
所述复合生物菌剂为将酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌、假单孢菌、聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠按重量比1-2:1-1.5:0.5-1.5:0.5-1:0.003-0.006:0.001-0.002混合均匀制成。
在本发明中，进一步的，所述有机肥包括以下重量份的原料组分：腐熟的羊粪30-40份、腐熟的人粪15-25份和腐熟的牛粪10-20份。
在本发明中，进一步的，所述复合肥包括以下重量份的原料组分：尿素15-25份、硝酸铵钙10-17份、硫酸钾10-15份和硫酸镁3-8份。
在本发明中，进一步的，所述改性淀粉由下述方法制备：将玉米粉、红薯粉、硫酸铁和蒸馏水按质量比20:18:0.8:15混合搅拌至均匀后，得到混合浆；往混合浆中加入其质量25％的过氧化氢溶液，连续搅拌1h，得氧化浆；往氧化浆中加入其质量10％的氢氧化钠溶液，继续搅拌30min，得糊化浆；往糊化浆中加入其质量2％的硼砂和1％的硫代硫酸钠，继续搅拌30min后,冷却至室温，即可得到所述改性淀粉。
在本发明中，进一步的，所述改性红辉沸石由下述方法制备：将红辉沸石进行粉碎过筛75目之后，得到红辉沸石粉；将红辉沸石粉和盐酸按体积比1:3混合浸泡8-10h后，将红辉沸石粉滤出并用蒸馏水洗涤至呈中性，再在100-110℃下干燥，得干燥红辉沸石；将干燥红辉沸石加入到其2倍体积的氯化铵溶液中浸泡8-10h后，用蒸馏水洗涤至无氯离子后，在100-110℃下干燥，即可得到所述改性红辉沸石。
在本发明中，进一步的，所述生物炭肥由下述方法制备：按重量份计，分别称取山核桃壳、水稻秸秆、稻壳、棉花秸秆和玉米芯进行粉碎并混合均匀，在300-350℃的温度下限氧热解10-15min后，再经过粉碎过筛50目，即可得到所述生物炭肥。
如上所述的一种环保肥料的制作方法，包括以下具体步骤：
(1)按质量分数计，将35％的有机肥、20％的生物炭肥、13％的复合肥、12％的磷酸盐复合物、3％的复合生物菌剂和17％的改性淀粉充分混合搅拌至均匀后，常温常压下静置1-2d；
(2)将静置后的混合物置于35-40℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量为30-40％；
(3)将干燥后的混合物置于造粒机中造粒后，再在35-40℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量小于12％，即可得到所述环保肥料。
本发明的环保肥料从避免造成土壤污染和治理土壤污染物出发，首先，根据土壤对营养元素的吸收特性，本发明的环保肥料以腐熟的人体和动物排泄物制成的有机肥为主，适量搭配复合肥，不仅充分利用了排泄物，降低了复合肥过多带来的环境污染，而且可以有效增加土壤的肥力，改良土壤的性状；另外，基于添加的磷酸盐复合物可释放大量的有效磷和添加的生物炭可固氮而使土壤中有效氮的含量降低的特点，添加的有机肥和复合肥中相应的增加了元素氮的含量而减少了元素磷的含量，以保证土壤中营养元素的均衡，避免由于环保肥料中营养元素搭配不当而造成单一营养元素过多或过少的现象发生，从而相应避免了营养富余造成的浪费、污染和营养不足造成的低产，进而提高了肥料的利用率，增加了农作物的产量。第二，添加的生物炭肥和磷酸盐复合物，协同作用，可有效增加本发明环保肥料对土壤中重金属的结合固定作用，促使土壤中的重金属向农作物不可用的状态转化，降低了土壤中重金属的生物有效性，从而减少了农作物对重金属的吸收，相应增加了对有效元素的吸收，进而增加了种植农作物的产量，其中，经过施用本发明的环保肥料，土壤中有效铅和有效镉的含量分别显著性的降低了73.6％和72.1％。第三，添加的生物炭肥可有效中和有机肥、复合肥和磷酸盐复合物的酸性，使本发明制得的环保肥料呈中性，避免肥料施入土壤后造成土壤的酸化或碱化，以维持土壤的酸碱度，从而增大了本发明环保肥料的农作用适用性，进而增加农作物对营养元素的吸收，提高肥料利用率。第四，针对本发明其余原料和土壤中的有机污染物滴滴涕复配的复合生物菌剂中,聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠协同作用可增强土壤颗粒吸附的有机污染物向液相释放,从而提高其生物有效性,进而促进了酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌和假单孢菌对有机污染物的降解作用，其中，滴滴涕的降解率可达70％以上。第五，添加的改性淀粉与磷酸盐复合物中的改性红辉石均具有良好的粘接性能，两者协同作用可有效增加环保肥料各个组分之间的粘合性，同时结合本发明的制作方法，可有效增加本发明环保肥料的成型率和延长环保肥料的保质期，其成型率可达86.5％以上，保质期比常规肥料长6-8个月；且改性淀粉、改性红辉石与添加的生物炭肥协同作用，可有效控制环保肥料中有效元素的释放速率，经溶出率测试，本发明环保肥料5d的累积溶出率仅为18-21％，从而可进一步增强肥料利用率，进而降低了肥料营养元素剩余对环境造成的污染。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：所制得的环保肥料不仅具有营养全面均衡、利用率高、无污染的特点，可以有效增加农作物的产量，而且可以有效吸收降解土壤中的重金属和有机污染物，尤其是镉、铅和滴滴涕，从而可减少农作物对污染物的吸收，进而可减少污染物在人体的沉积，保障人体健康。
【具体实施方式】
实施例1
1.所述改性淀粉由下述方法制备：将玉米粉、红薯粉、硫酸铁和蒸馏水按质量比20:18:0.8:15混合搅拌至均匀后，得到混合浆；往混合浆中加入其质量25％的过氧化氢溶液，连续搅拌1h，得氧化浆；往氧化浆中加入其质量10％的氢氧化钠溶液，继续搅拌30min，得糊化浆；往糊化浆中加入其质量2％的硼砂和1％的硫代硫酸钠，继续搅拌30min后,冷却至室温，即可得到所述改性淀粉，备用。
2.所述改性红辉沸石由下述方法制备：将红辉沸石进行粉碎过筛75目之后，得到红辉沸石粉；将红辉沸石粉和盐酸按体积比1:3混合浸泡8h后，将红辉沸石粉滤出并用蒸馏水洗涤至呈中性，再在100℃下干燥，得干燥红辉沸石；将干燥红辉沸石加入到其2倍体积的氯化铵溶液中浸泡8h后，用蒸馏水洗涤至无氯离子后，在100-110℃下干燥，即可得到所述改性红辉沸石，备用。
3.按质量分数计，称取下列原料组分：
有机肥40％； 生物炭肥20％；
复合肥13％； 改性淀粉12％；
磷酸盐复合物12％； 复合生物菌剂3％。
其中，所述有机肥包括以下重量份的原料组分：
腐熟的羊粪30份； 腐熟的人粪15份；
腐熟的牛粪10份。
所述生物炭肥包括以下重量份的原料组分：
山核桃壳20份； 水稻秸秆20份；
稻壳20份； 棉花秸秆15份；
玉米芯10份。
所述复合肥包括以下重量份的原料组分：
尿素15份； 硝酸铵钙10份；
硫酸钾10份； 硫酸镁3份。
所述磷酸盐复合物包括以下重量份的原料组分：
磷酸二铵15份； 改性红辉沸石15份；
磷酸二氢钙10份； 海泡石5份；
羟基磷石灰5份。
所述复合生物菌剂为将酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌、假单孢菌、聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠按重量比1:1:0.5:0.5:0.003:0.001混合均匀制成。
4.本发明环保肥料的制作方法为：
(1)生物炭肥的制备：按重量份计，分别称取山核桃壳、水稻秸秆、稻壳、棉花秸秆和玉米芯进行粉碎并混合均匀，在300℃的温度下限氧热解10min后，再经过粉碎过筛50目，即可得到所述生物炭肥；
(2)将称取好的有机肥、生物炭肥、复合肥、磷酸盐复合物、复合生物菌剂和改性淀粉充分混合搅拌至均匀后，常温常压下静置1d；
(3)将静置后的混合物置于35℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量为30％；
(4)将干燥后的混合物置于造粒机中造粒后，再在35℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量小于12％，即可得到所述环保肥料。
实施例2
1.所述改性淀粉由下述方法制备：将玉米粉、红薯粉、硫酸铁和蒸馏水按质量比20:18:0.8:15混合搅拌至均匀后，得到混合浆；往混合浆中加入其质量25％的过氧化氢溶液，连续搅拌1h，得氧化浆；往氧化浆中加入其质量10％的氢氧化钠溶液，继续搅拌30min，得糊化浆；往糊化浆中加入其质量2％的硼砂和1％的硫代硫酸钠，继续搅拌30min后,冷却至室温，即可得到所述改性淀粉，备用。
2.所述改性红辉沸石由下述方法制备：将红辉沸石进行粉碎过筛75目之后，得到红辉沸石粉；将红辉沸石粉和盐酸按体积比1:3混合浸泡9h后，将红辉沸石粉滤出并用蒸馏水洗涤至呈中性，再在105℃下干燥，得干燥红辉沸石；将干燥红辉沸石加入到其2倍体积的氯化铵溶液中浸泡9h后，用蒸馏水洗涤至无氯离子后，在105℃下干燥，即可得到所述改性红辉沸石，备用。
3.按质量分数计，称取下列原料组分：
有机肥40％； 生物炭肥20％；
复合肥13％； 改性淀粉12％；
磷酸盐复合物12％； 复合生物菌剂3％。
其中，所述有机肥包括以下重量份的原料组分：
腐熟的羊粪35份； 腐熟的人粪20份；
腐熟的牛粪15份。
所述生物炭肥包括以下重量份的原料组分：
山核桃壳25份； 水稻秸秆22份；
稻壳22份； 棉花秸秆19份；
玉米芯15份。
所述复合肥包括以下重量份的原料组分：
尿素20份； 硝酸铵钙14份；
硫酸钾13份； 硫酸镁5份。
所述磷酸盐复合物包括以下重量份的原料组分：
磷酸二铵20份； 改性红辉沸石18份；
磷酸二氢钙14份； 海泡石9份；
羟基磷石灰7份。
所述复合生物菌剂为将酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌、假单孢菌、聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠按重量比1.5:1.2:1:0.7:0.005:0.0015混合均匀制成。
4.本发明环保肥料的制作方法为：
(1)生物炭肥的制备：按重量份计，分别称取山核桃壳、水稻秸秆、稻壳、棉花秸秆和玉米芯进行粉碎并混合均匀，在320℃的温度下限氧热解12min后，再经过粉碎过筛50目，即可得到所述生物炭肥；
(2)将称取好的有机肥、生物炭肥、复合肥、磷酸盐复合物、复合生物菌剂和改性淀粉充分混合搅拌至均匀后，常温常压下静置2d；
(3)将静置后的混合物置于37℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量为35％；
(4)将干燥后的混合物置于造粒机中造粒后，再在37℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量小于12％，即可得到所述环保肥料。
实施例3
1.所述改性淀粉由下述方法制备：将玉米粉、红薯粉、硫酸铁和蒸馏水按质量比20:18:0.8:15混合搅拌至均匀后，得到混合浆；往混合浆中加入其质量25％的过氧化氢溶液，连续搅拌1h，得氧化浆；往氧化浆中加入其质量10％的氢氧化钠溶液，继续搅拌30min，得糊化浆；往糊化浆中加入其质量2％的硼砂和1％的硫代硫酸钠，继续搅拌30min后,冷却至室温，即可得到所述改性淀粉，备用。
2.所述改性红辉沸石由下述方法制备：将红辉沸石进行粉碎过筛75目之后，得到红辉沸石粉；将红辉沸石粉和盐酸按体积比1:3混合浸泡10h后，将红辉沸石粉滤出并用蒸馏水洗涤至呈中性，再在110℃下干燥，得干燥红辉沸石；将干燥红辉沸石加入到其2倍体积的氯化铵溶液中浸泡10h后，用蒸馏水洗涤至无氯离子后，在110℃下干燥，即可得到所述改性红辉沸石，备用。
3.本发明环保肥料的制作方法为：
有机肥40％； 生物炭肥20％；
复合肥13％； 改性淀粉12％；
磷酸盐复合物12％； 复合生物菌剂3％。
其中，所述有机肥包括以下重量份的原料组分：
腐熟的羊粪40份； 腐熟的人粪25份；
腐熟的牛粪20份。
所述生物炭肥包括以下重量份的原料组分：
山核桃壳30份； 水稻秸秆25份；
稻壳25份； 棉花秸秆22份；
玉米芯20份。
所述复合肥包括以下重量份的原料组分：
尿素25份； 硝酸铵钙17份；
硫酸钾15份； 硫酸镁8份。
所述磷酸盐复合物包括以下重量份的原料组分：
磷酸二铵25份； 改性红辉沸石23份；
磷酸二氢钙18份； 海泡石12份；
羟基磷石灰10份。
所述复合生物菌剂为将酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌、假单孢菌、聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠按重量比2:1.5:1.5:1:0.006:0.002混合均匀制成。
4.按以下具体步骤制作本发明的环保肥料：
(1)生物炭肥的制备：按重量份计，分别称取山核桃壳、水稻秸秆、稻壳、棉花秸秆和玉米芯进行粉碎并混合均匀，在350℃的温度下限氧热解15min后，再经过粉碎过筛50目，即可得到所述生物炭肥；
(2)将称取好的有机肥、生物炭肥、复合肥、磷酸盐复合物、复合生物菌剂和改性淀粉充分混合搅拌至均匀后，常温常压下静置2d；
(3)将静置后的混合物置于40℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量为40％；
(4)将干燥后的混合物置于造粒机中造粒后，再在40℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量小于12％，即可得到所述环保肥料。
效果验证：以实施例1-3所制得的环保肥料作为实施例1-3，以传统的肥料(由N、P、K肥和腐熟动物粪便随意搭配制成)作为对照组1，以第一肥料(仅未添加本发明的生物炭肥，其余原料组分均与本发明的环保肥料相同)为对照组2，以第二肥料为对照组3(仅未添加本发明的磷酸盐复合物，其余原料组分均与本发明的环保肥料相同)。按照相同的施肥方法和施肥量对同一农作物进行施肥，待农作物成熟后，对比农作物的产量并对农作物中相关元素的含量进行测定。
表1实施例1-3所收获农作物的产量相对对照组1产量的增加表
| 对比结果 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 增加率(％) | 8.9 | 7.8 | 8.2 |
由表1可知，使用本发明的环保肥料相对于传统肥料，农作物的产量可增加7.8-8.9％，说明本发明的环保肥料可有效增加农作物的产量。
表2实施例和对照组所收获农作物中相关元素的含量测定结果表含量单位：％
| 测定结果 | 实施例1-3平均值 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 铅 | 0.0112562 | 0.0152358 | 0.0120431 | 0.0120163 |
| 镉 | 0.0102536 | 0.0148932 | 0.0115622 | 0.0112301 |
| 氮 | 2.058 | 1.523 | 1.683 | 1.905 |
| 磷 | 0.789 | 0.683 | 0.699 | 0.723 |
| 钾 | 1.156 | 1.012 | 1.094 | 1.098 |
由表2可知，实施例1-3所获得的农作物中相关元素的含量与对照组相比结果为：(1)与对照组1相比：重金属铅和镉的含量分别比对照组1低26.12％和31.2％，而有效元素氮、磷和钾的含量却比对照组1高35.1％、15.5％和14.2％，因此，可以；(2)与对照组2相比：重金属铅和镉的含量分别比对照组2低6.5％和11.3％，而有效元素氮、磷和钾的含量却比对照组2高22.2％、12.9％和5.7％；(3)与对照组3相比：重金属铅和镉的含量分别比对照组3低6.3％和8.7％，而有效元素氮、磷和钾的含量却比对照组3高8.0％、9.1％和5.3％。因此，上述结果可以说明，本发明的环保肥料可有效吸收降解土壤中的污染物，从而降低农作物对污染物的吸收，增加对有效元素的吸收，肥料利用率高。此外，本发明的生物炭肥与磷酸盐复合物具有协同增效作用，可有效增强对土壤中重金属的吸收固定，从而减少农作物对重金属的吸收，同时促进农作物对有效营养元素的吸收。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (7)
1.一种环保肥料，其特征在于，按质量分数计包括以下原料组分：有机肥40％、生物炭肥20％、复合肥13％、改性淀粉12％、磷酸盐复合物12％和复合生物菌剂3％；
其中，所述生物炭肥主要由以下重量份的原料组分制成：山核桃壳20-30份、水稻秸秆20-25份、稻壳20-25份、棉花秸秆15-22份和玉米芯10-20份；
所述磷酸盐复合物包括以下重量份的原料组分：磷酸二铵15-25份、改性红辉沸石15-23份、磷酸二氢钙10-18份、海泡石5-12份和羟基磷石灰5-10份；
所述复合生物菌剂为将酵素菌、球形节杆菌、巨大芽孢杆菌、假单孢菌、聚山梨醇酯和十二烷基硫酸钠按重量比1-2:1-1.5:0.5-1.5:0.5-1:0.003-0.006:0.001-0.002混合均匀制成。
2.根据权利要求1所述的一种环保肥料，其特征在于，所述有机肥包括以下重量份的原料组分：腐熟的羊粪30-40份、腐熟的人粪15-25份和腐熟的牛粪10-20份。
3.根据权利要求1所述的一种环保肥料，其特征在于，所述复合肥包括以下重量份的原料组分：尿素15-25份、硝酸铵钙10-17份、硫酸钾10-15份和硫酸镁3-8份。
4.根据权利要求1所述的一种环保肥料，其特征在于，所述改性淀粉由下述方法制备：将玉米粉、红薯粉、硫酸铁和蒸馏水按质量比20:18:0.8:15混合搅拌至均匀后，得到混合浆；往混合浆中加入其质量25％的过氧化氢溶液，连续搅拌1h，得氧化浆；往氧化浆中加入其质量10％的氢氧化钠溶液，继续搅拌30min，得糊化浆；往糊化浆中加入其质量2％的硼砂和1％的硫代硫酸钠，继续搅拌30min后,冷却至室温，即可得到所述改性淀粉。
5.根据权利要求1所述的一种环保肥料，其特征在于，所述改性红辉沸石由下述方法制备：将红辉沸石进行粉碎过筛75目之后，得到红辉沸石粉；将红辉沸石粉和盐酸按体积比1:3混合浸泡8-10h后，将红辉沸石粉滤出并用蒸馏水洗涤至呈中性，再在100-110℃下干燥，得干燥红辉沸石；将干燥红辉沸石加入到其2倍体积的氯化铵溶液中浸泡8-10h后，用蒸馏水洗涤至无氯离子后，在100-110℃下干燥，即可得到所述改性红辉沸石。
6.根据权利要求1所述的一种环保肥料，其特征在于，所述生物炭肥由下述方法制备：按重量份计，分别称取山核桃壳、水稻秸秆、稻壳、棉花秸秆和玉米芯进行粉碎并混合均匀，在300-350℃的温度下限氧热解10-15min后，再经过粉碎过筛50目，即可得到所述生物炭肥。
7.根据权利要求1-6任意一项所述一种环保肥料的制作方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)按质量分数计，将35％的有机肥、20％的生物炭肥、13％的复合肥、12％的磷酸盐复合物、3％的复合生物菌剂和17％的改性淀粉充分混合搅拌至均匀后，常温常压下静置1-2d；
(2)将静置后的混合物置于35-40℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量为30-40％；
(3)将干燥后的混合物置于造粒机中造粒后，再在35-40℃的恒温鼓风干燥箱中干燥至含水量小于12％，即可得到所述环保肥料。
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