CN107056428B - 一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于肥料领域，具体涉及一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料，其由包含2‑10重量份的糖蜜、10‑100重量份的硅藻土以及任选的黄腐酸或生化黄腐酸钾、聚丙烯酰胺、有机肥、微量元素肥中的一种或多种制成。

Description

一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料
技术领域
本发明涉及农业领域，具体涉及一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料。
背景技术
糖蜜是制糖工业的副产品，粘稠、黑褐色且呈半流动的物体。糖蜜中含有大量的有益物质，例如糖类、氨基酸以及蛋白质，另外糖蜜中还含有大量的矿物质，如钾、钠、镁、钙、磷等。糖蜜根据其形态可分为液体糖蜜和固体糖蜜，其中固体糖蜜包括纯固体糖蜜以及通过载体吸附而制备成的含有其他载体的固体糖蜜。糖蜜作为制糖工业的主要副产物之一，其目前的主要用途是通过加工作为动物饲料、作为酒精工业的发酵原料等，用途较为单一。
硅藻土是一种以硅藻遗骸为住的一种生物沉积岩，化学成分以SiO2为主，其分布广泛，在中国、丹麦、美国、日本、法国等国均有分布。我国硅藻土储量丰富，分布在云南、四川、山东等多个省份。硅藻土是一种较好的吸附载体，但是各地方的硅藻土性质差异较大。硅藻土的改性主要包括化学改性和物理改性，其中化学改性例如通过季铵盐、壳聚糖等进行改性。
中国专利申请CN200510111876.4、CN200510111877.9、CN200510111875.X以及CN200510111874.5均公开了一种硝化菌培养促进剂，主要用于石油化工污水治理领域，其以糖蜜作为能源物质，以硅藻土作为吸附、沉淀氨氮的吸附剂，以及作为硝化细菌生长的载体；所述培养促进剂是将糖蜜直接暴露于细菌中，无法达到持续提供能量的效果。
土壤是最复杂、最丰富的微生物库，土壤中尤其是在植物根际存在着大量具有生防潜力的有机微生物，不仅可以对病原菌进行有效的拮抗抑制，而且还有促进植物生长和增产的作用。但是，目前使用的微生物促进剂，基本均为速效性的，能够暂时改善土壤微生物环境，但无法维持作物整个生长季植物根系对有益微生物的持续需求。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷，且从拓宽制糖工业的废料糖蜜的目的出发，发现经将糖蜜改性后的硅藻土负载后，能够实现能源物质的缓慢释放，这拓宽了糖蜜的应用领域，也为作物根际微生物繁殖提供了持续的能量。
为了解决上述问题，本发明采用以下的技术方案。
本发明一方面涉及一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料，其包含如下重量份的原料：
糖蜜，5-50份
硅藻土，10-100份。
在本发明所述的土壤调理剂肥料中，优选还包含以下原料中的一种或多种：黄腐酸或生化黄腐酸钾、聚丙烯酰胺、有机肥、微量元素肥。
因此，在本发明优选的实施方式中，所述土壤调理剂肥料包含如下重量份的原料：
糖蜜，5-50份
硅藻土，10-100份
黄腐酸或生化黄腐酸钾，0.5-5份
聚丙烯酰胺，1-10份
有机肥，5-50份
微量元素肥，0-5份。
优选的，所述土壤调理剂肥料包含如下重量份的原料：
糖蜜，10-35份
硅藻土，20-70份
黄腐酸或生化黄腐酸钾，1-4份
聚丙烯酰胺，3-6份
有机肥，20-40份
微量元素肥，2-4份。
更优选的，所述土壤调理剂肥料包含如下重量份的原料：
糖蜜，25份
硅藻土，50份
黄腐酸或生化黄腐酸钾，3份
聚丙烯酰胺，4份
有机肥，30份
微量元素肥，3份。
在本发明所述的土壤调理剂肥料中，其中，所述糖蜜为固体糖蜜，如固体甘蔗糖蜜或固体甜菜糖蜜，优选固体甘蔗糖蜜；更为有利的是，所述的固体糖蜜为纯固体糖蜜，例如纯固体甘蔗糖蜜，纯固体甜菜糖蜜，优选纯固体甘蔗糖蜜。本发明所用的纯固体糖蜜的含水量小于1.5wt.％，总糖分大于80wt.％，固形物含量大于98.5wt.％。
固体糖蜜中不仅含有糖分，而且还包含蛋白质、氨基酸以及多种矿物离子，如钾、镁、钙、磷等。其中，糖蜜中的糖分是各种微生物可利用的能源物质，且具有较好的粘结、渗透作用，可以很好的吸附于硅藻土的孔隙中，而当遇到土壤中的水分后，还能够可逆的、逐步的的解吸附，通过缓慢释放提供营养。另外，糖蜜中的蛋白质、氨基酸以及矿物离子，也是良好的作物营养物质和微生物生长所必需的能量物质。
在本发明所述的方案中，其中，所述的硅藻土的比表面积为38-45m2/g，孔体积为0.60-0.75cm3/g，孔半径为
Figure BSA0000141741860000041
优选地，所述的硅藻土的比表面积为40-45m2/g，孔体积为0.65-0.70cm3/g，孔半径为
Figure BSA0000141741860000042
硅藻土上述参数范围，是负载糖蜜较为理想的范围，因为糖蜜溶液兼具一定的粘性和流动性，若表面积、孔体积以及孔半径过小，糖蜜将无法顺利充分进入孔隙中以完成负载；若孔体积以及孔半径过大，则糖蜜溶液将不会被顺利地保持在孔隙中，存在自动渗出的风险，这会降低硅藻土的负载效果。
在本发明所述的方案中，其中，所述有机肥包括糖厂滤泥、泥炭、草木灰、芝麻饼、蓖麻饼中的一种或多种，优选糖厂滤泥、泥炭、草木灰中的一种或多种，优选为泥炭和草木灰，二者的重量比为1∶1。
在本发明所述的方案中，其中，所述微量元素肥包括氯化锌、硼砂、硫酸锰、硫酸铜、钼酸铵中的一种或多种，优选的，所述的微量元素肥为氯化锌、硫酸锰和钼酸铵，三者的重量比为1∶1∶1。
在本发明的另一种实施方式中，本发明所述的土壤调理剂肥料可使用现有技术已知的方法，制备成粉状肥料、微粒状肥料或颗粒状肥料等。
本发明另一方面涉及一种制备本发明所述土壤调理剂肥料的方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)配制糖蜜溶液：称取配方量的糖蜜，并加入以糖蜜重量计200wt.％至300wt.％的水稀释成溶液，得到糖蜜溶液，备用；优选地，加入以糖蜜重量计240wt.％至280wt.％的水；
(2)硅藻土热活化：称取配方量硅藻土，加热至200-300℃，优选240-260℃，保持6-10小时，优选7-9小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至30-80℃，优选40-60℃，备用；
(3)负载：将步骤(2)制备得到的热活化硅藻土加入步骤(1)制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌20-60分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-10℃至-15℃下冷冻干燥12-18小时，优选14-16小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
(4)混合：称取配方量的黄腐酸、聚丙烯酰胺、有机肥、微量元素肥，并加入步骤(3)制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料。
经所述方法制备得到的土壤调理剂肥料，糖蜜能够良好的负载于硅藻土上，且能够保证后续施用后，可缓慢释放，为作物的整个生长季提供微生物能源物质。
本发明另一方面涉及一种持续增加土壤有益微生物数量的方法，其中，向土壤中施用本发明所述的土壤调理剂肥料，其施用量无特别限制，例如可以是5-40kg/亩，优选8-20kg/亩。
本发明另一方面涉及本发明所述的土壤调理剂肥料用于增加土壤有益微生物数量和/或增加作物产量的用途。其中，所述土壤调理剂肥料的施用量无特别限制，例如可以是5-40kg/亩，优选8-20kg/亩；所述的土壤有益微生物涉及土壤有益真菌、有益细菌、有益放线菌等；所述的作物包括花生、大豆、小麦、大麦、高粱、甜菜、甘蔗等，优选大豆和花生。
本发明所用的固体糖蜜可以通过市售获得，或者可以自制获得，其制备方法是已知的。本发明所用的固定参数的硅藻土可以通过市售获得，或者定制获得，或者通过购买原材料加工获得，所述加工方法是本领域技术人员所熟知的，所述参数的测定方法也是现有技术已知的。
具体实施方式
为了理解本发明，下面以实施例的方式进一步说明，但本发明并不限制于此。
本发明下述实施例所用的固体糖蜜的含水量小于1.5wt.％，总糖分大于80wt.％，固形物含量大于98.5wt.％。所用聚丙烯酰胺的分子量为2万。
(一)土壤调理剂肥料的制备
实施例1 土壤调理剂肥料1
制备土壤调理剂肥料1所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜10kg，硅藻土30kg，生化黄腐酸钾2kg，聚丙烯酰胺3kg，蓖麻饼22kg，钼酸铵3kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为40m2/g，平均孔体积为0.66cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741860000071
制备方法为：
称取10kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入25kg水稀释成溶液；并称取30kg硅藻土，加热至210℃，保持10小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌40分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥13小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取生化黄腐酸钾2kg，聚丙烯酰胺3kg，糖厂滤泥22kg，钼酸铵3kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料1。
实施例2 土壤调理剂肥料2
制备土壤调理剂肥料2所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜25kg，硅藻土50kg，黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为42m2/g，平均孔体积为0.67cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741860000072
制备方法为：
称取25kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入65kg水稀释成溶液；并称取50kg硅藻土，加热至250℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至50℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌50分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料2。
实施例3 土壤调理剂肥料3
制备土壤调理剂肥料3所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜35kg，硅藻土66kg，黄腐酸4kg，聚丙烯酰胺6kg，泥炭30kg，硫酸锰2kg，硼砂2kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为45m2/g，平均孔体积为0.71cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741860000081
制备方法为：
称取35kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入80kg水稀释成溶液；并称取66kg硅藻土，加热至230℃，保持7小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至45℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌40分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥16小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取黄腐酸4kg，聚丙烯酰胺6kg，泥炭30kg，硫酸锰2kg，硼砂2kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料3。
实施例4 土壤调理剂肥料4
制备土壤调理剂肥料4所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜45kg，硅藻土90kg，生化黄腐酸钾5kg，聚丙烯酰胺8kg，糖厂滤泥45kg，钼酸铵4kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为39m2/g，平均孔体积为0.62cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741860000091
制备方法为：
称取45kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入70kg水稀释成溶液；并称取90kg硅藻土，加热至280℃，保持6小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌40分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥12小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取生化黄腐酸钾5kg，聚丙烯酰胺8kg，糖厂滤泥45kg，钼酸铵4kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料4。
对比例1 对比肥料1
制备对比肥料1所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜25kg，硅藻土50kg，黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为42m2/g，平均孔体积为0.67cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741860000092
制备方法为：称取上述各含量的原料，经物理混匀，得到对比肥料1。
对比例2 对比肥料2
制备对比肥料2所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜25kg，硅藻土50kg，黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg。
所述的硅藻土的平均比表面积为30m2/g，平均孔体积为0.45cm3/g，平均孔半径为
Figure BSA0000141741860000101
制备方法为：
称取25kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入65kg水稀释成溶液；并称取50kg硅藻土，加热至250℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至50℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌50分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到对比肥料2。
(二)田间试验
选择肥力均等且平整地块，随即划分成7个区域，分别按照下表1进行施肥，然后翻耕土地，进行大豆播种(品种为九农30号)，具体播种方法为条播，苗带宽约8cm，然后进行常规管理。
表1各处理施肥情况
Figure BSA0000141741860000102
分别在播种初期、苗期、结荚期，采用平板计数法(参见《土壤微生物分析方法手册》，许光辉等主编)测定各处理根际土壤中的微生物数量，其中对于各处理分别采用五点取样法，取平均值，结果见下表2。
表2不同生长期土壤微生物含量(×103个/克干土)
Figure BSA0000141741860000111
不难看出，施用本发明土壤调理剂肥料后，在大豆的整个生长期均能保持较高的土壤有益微生物含量；而对于对照肥料以及空白对照，随着大豆的生长，土壤有益微生物含量无明显变化或明显下降。
另外，收获后，测定各处理的产量并折合成亩产，结果见下表3。
表3各处理产量比较
序号 产量(kg/亩)
处理1 267
处理2 286
处理3 264
处理4 259
对照1 228
对照2 224
空白对照 215
不难看出，施用本发明土壤调理剂肥料后，相对于对照肥料以及空白对照而言，均大幅度增加大豆产量。
本发明已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料，其特征在于，
制备所述土壤调理剂肥料所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜10kg，硅藻土30kg，生化黄腐酸钾2kg，聚丙烯酰胺3kg，蓖麻饼22kg，钼酸铵3kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为40m2/g，平均孔体积为0.66 cm3/g，平均孔半径为650Å；
制备方法为：
称取10kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入25kg水稀释成溶液；并称取30kg硅藻土，加热至210℃，保持10小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌40分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥13小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取生化黄腐酸钾2kg，聚丙烯酰胺3kg，糖厂滤泥22kg，钼酸铵3kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料。
2.一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料，其特征在于，
制备所述土壤调理剂肥料所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜25kg，硅藻土50kg，黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为42m2/g，平均孔体积为0.67 cm3/g，平均孔半径为660Å；
制备方法为：
称取25kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入65kg水稀释成溶液；并称取50kg硅藻土，加热至250℃，保持8小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至50℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌50分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥15小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取黄腐酸3kg，聚丙烯酰胺4kg，泥炭15kg，草木灰15kg，氯化锌1kg，硫酸锰1kg，钼酸铵1kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料。
3.一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料，其特征在于，
制备所述土壤调理剂肥料所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜35kg，硅藻土66kg，黄腐酸4kg，聚丙烯酰胺6kg，泥炭30kg，硫酸锰2kg，硼砂2kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为45m2/g，平均孔体积为0.71 cm3/g，平均孔半径为690Å；
制备方法为：
称取35kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入80kg水稀释成溶液；并称取66kg硅藻土，加热至230℃，保持7小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至45℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌40分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥16小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取黄腐酸4kg，聚丙烯酰胺6kg，泥炭30kg，硫酸锰2kg，硼砂2kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料。
4.一种包含糖厂废弃物和硅藻土的土壤调理剂肥料，其特征在于，
制备所述土壤调理剂肥料所用原料为：纯固体甘蔗糖蜜45kg，硅藻土90kg，生化黄腐酸钾5kg，聚丙烯酰胺8kg，糖厂滤泥45kg，钼酸铵4kg；
所述的硅藻土的平均比表面积为39m2/g，平均孔体积为0.62 cm3/g，平均孔半径为630Å；
制备方法为：
称取45kg纯固体甘蔗糖蜜，并加入70kg水稀释成溶液；并称取90kg硅藻土，加热至280℃，保持6小时，进行热活化；之后，将硅藻土降温至55℃；
将制备得到的热活化硅藻土加入制备得到的糖蜜溶液中，并搅拌40分钟，至糖蜜负载完全；然后，在-12℃下冷冻干燥12小时，静置至常温，得到负载糖蜜的硅藻土；
称取生化黄腐酸钾5kg，聚丙烯酰胺8kg，糖厂滤泥45kg，钼酸铵4kg，并加入上述制备得到的负载糖蜜的硅藻土中，混合均匀，得到土壤调理剂肥料。
5.一种持续增加土壤有益微生物数量的方法，其特征在于，向土壤中施用权利要求1-4任一项所述的土壤调理剂肥料。
6.权利要求1-4任一项所述的土壤调理剂肥料用于增加土壤有益微生物数量和/或增加作物产量的用途。
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