CN107244990A - 一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，属于肥料制造领域。为了克服现有技术中土壤改良剂成本过高以及效果仍需提高的技术不足，推进农业循环经济发展，本发明提供一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的生产方法，该方法利用粪便、秸秆、海藻、碱蓬等海陆生物资源，通过现代生物技术手段，制备成高效、低成本生物有机肥料，集天然营养成分、抗生物质、植物激素于一体，集有机肥料、微生物肥料、海藻肥料“三肥”复合功效于一体，具有较好的盐碱地改良功效，具有较好的应用前景，对于渤海粮仓工程实施和现代农业循环经济发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，属于肥料制造领域。
背景技术
土壤盐碱化和次生盐碱化问题在世界范围内广泛存在，已成为世界灌溉农业可持续发展的资源制约因素。目前我国土壤盐渍化很严重,给农业带来了很大的影响,不利于植物的种植，给农业资源带来了不利影响。在我国1亿平方公里的耕地中，约有10%的土地属于盐渍化土壤，此外，还有2000多公顷的盐荒地，其中大部分没有被开垦利用。如何开垦和利用这些盐渍化土壤，扩大种植面积，增加国民收入，是当前农业生产中的重要问题之一。目前国家政府和科学研究者都重视对盐渍化土壤的修复,积极开展各方面的研究和合理的开发利用,使之成为有效地土地资源，并启动了“渤海粮仓”科技示范工程，提高盐碱地粮食增产能力，保障我国粮食安全。目前对于盐渍化土壤常用灌水洗盐、深耕客土、物理化学法以及农业中的植物改良法等,这些在一定的程度上都能够起到改善土壤,促进植物发展的效果，但利用成本高、难以满足黄河三角洲“渤海粮仓”工程的需求，且容易产生二次污染，亟需新型绿色高效专用肥料的开发应用。
我国海陆生物资源丰富，特别是在农业生产过程中产生大量的农业废弃物，如秸秆等，其无害化处理及资源化利用成为农业循环经济发展的重要内容，符合我国政府推进农业循环经济发展、改善农业生态环境的宏观政策要求，因此高值化开发利用海陆生物资源制备改良效果好、生产成本、可规模化生产的盐碱地改良专用型生物有机肥对于促进农业循环经济可持续发展及促进粮食增产保障粮食安全具有重大意义。
目前我国在盐碱地改良生物有机肥料领域做了大量的研究，并取得诸多研究成果，如中国农业大学张青文教授在2005年研制出一种使用简便、效果明显且成本低廉的盐碱地改良剂—“康地宝”土壤改良剂；专利申请201410461007.3公开了一种盐碱地用肥料，由以下重量配比的原料制成：腐殖酸5～20份，微生物0.3～1份，农家肥6～16份，秸秆15～40份，过磷酸钙、硫酸亚铁、粉煤灰、糠醛渣和脱硫石膏共占5～10份，氮肥6～14份，磷肥2～4份，钾肥2～3份；专利申请201510603623.2公开了一种盐碱地改良肥，由以下重量份的原料组成：可溶性腐植酸20～40份、氨基酸5～15份、有机质5～10份、复合微生物7～15份、粉煤灰10～15份及混合草粉13～27份，其中，所述复合微生物由固氮菌、枯草杆菌和地衣芽孢杆菌组成。专利申请201610294113.6公开了一种改良盐碱地土壤的微生物有机肥料，由以下原料组分组成：黄腐酸5-9份、泥炭12-16份、水杨酸3-6份、城市污泥15-22份、麻酱8-13份、甘露醇6-10份、硫酸多糖7-11份、孜然芹烯8-14份、稀土异戊橡胶粉13-17份、苜蓿植株12-15份、轻石10-16份、洋车前子壳粉11-17份、耐盐荚膜红假单孢菌3-5份、盐单胞菌属噬盐菌2-6份。但上述研究成果多采用化工类原料为主，仍存在改良效果差、生产应用成本高等缺陷，尚未实现规模化推广应用，亟需产业化关键技术集成与应用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料，促进土壤中有机质的释放，改善盐渍化土壤的理化结构，增加土壤团聚体和渗透性，改善土壤肥沃度，提高盐碱地作物在高盐胁迫下的抗逆能力，提升盐碱地的粮食增产能力。
本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现的：
本发明提供一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，其特征在于包括以下质量份数的海陆生物原料：粪便40～60份、秸秆25～35份、海藻10份、碱蓬10份；其制备工艺包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：将秸秆粉碎至40～60目，调整含水量至30～40%，加入秸秆质量比3～5%的纤维素酶搅拌均匀，在潮湿状态下保持6～8d；然后接种质量比3～5%的乳酸菌，控制28～35℃发酵40～60d；
（2）碱蓬、海藻预处理：将碱蓬和海藻混合后粉碎，过100目筛，然后用含有0.1%盐酸的水冲洗3次，沥干；
（3）超声波辅助酶解处理：加入碱蓬和海藻质量8～10倍水，调整pH6.8～7.2；按碱蓬和海藻质量比加入2～3%糖化酶、1～2%非淀粉多糖酶，50～60℃下超声波辅助酶解4～6h，超声功率400w，频率30kHz；
（4）好氧发酵：接种碱蓬和海藻质量2～3%冷解糖芽孢杆菌、1～2%地衣芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm；在此发酵条件下发酵8～12h；
（5）发酵剂制备：取10份吸附剂、8份发酵豆粕、12份玉米粉、8份麸皮、2份芝麻粕、5份EM菌剂、3份放线菌、2份乳酸菌，混合搅拌均匀；然后用含有2%糖蜜的水溶液将水分调整为35%～40%，25℃～30℃下厌氧发酵10d，制备发酵剂；
（6）一步固态发酵：将步骤（1）中的秸秆和粪便按比例混合，然后加入物料质量比3%的发酵剂，在25℃～30℃下厌氧发酵30d；
（7）二步固态发酵：将步骤（4）中的碱蓬和海藻均匀喷洒到步骤（6）中物料上，然后接种3～5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌、5～8%盐单胞菌属噬盐菌，控温28℃～35℃堆肥发酵3～5d；
（8）粉碎：使用半湿物料粉碎机对完成二次发酵的物料进行粉碎，粉碎细度要达到20～30目；
（9）造粒：将经发酵和粉碎后的物料输送至圆盘造粒机进行圆盘造粒；
（10）烘干：将造粒后的生物有机肥料进行烘干处理，含水量在12%～15%即得肥料成品。
上述粪便可以是牛粪、羊粪、猪粪、鸡粪、鸭粪中的一种或几种的混合物。
上述的海藻可以是海带、鼠尾藻、马尾藻、浒苔、海黍子中的一种或几种的混合物。
上述秸秆可以是玉米、小麦、秸秆中的一种或几种的混合物。
上述步骤（5）中所述的吸附剂是沸石、活性炭、膨润土、蛭石中的一种或几种。
本发明提供一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料，产品原料既包括海洋生物—海藻，也包括陆生耐盐生物资源—碱蓬，辅以农业生产废弃物秸秆和粪便等，通过现代生物工艺制备成高效生物有机肥料，产品质量符合NY525-2011的规定，蛔虫卵死亡率和大肠杆菌群数指标符合NY884的要求。
本发明提供一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，该发明产品集天然营养成分、抗生物质、植物激素于一体，集有机肥料、微生物肥料、海藻肥料“三肥”复合功效于一体，具有较好的盐碱地改良功效，施用本发明产品的实验组较施用市售盐碱地改良生物有机肥的对照组相比，亩均产量提高20%以上，差异达到显著水平（P<0.01），与对照组（施用市场上微生物肥料、有机肥料、海藻肥料等）差异性显著（p<0.01)；其优势主要表现在：一是富含土壤益生菌，特别是通过多步发酵，产品中富含耐盐性甲基营养型芽孢杆菌、盐单胞菌属噬盐菌，能够在盐碱化土壤中富集并形成优势菌群，外源性加入的土壤有益微生物能促进植物监理一个健壮壮大的根系，增强其对土壤养分、水分与气体的吸收利用；可增大植物茎秆的维管束细胞，加快水、养分和光合产物的运输；能促进植物细胞分裂，有效促进植物生长；二是本发明提供的生物有机肥料通过超声波辅助酶解和微生物多步发酵，有效降解海藻、碱蓬中的功能活性成分，特别是产品中富含海藻寡糖、碱蓬抗盐生长因子，可显著提升盐碱地作物在高盐胁迫下的抗逆能力，提高生产能力；三是海藻中的海藻酸是天然的土壤调理剂，有利于形成水稳性团粒结构不可缺少的皎洁物质—土壤胶体，促进、改良土壤团粒结构，改善土壤内部空隙，协调土壤中固、液、气三者的比例，增强土壤生物活力，促进速效养分的释放，提高土壤对酸碱的缓冲性和保肥、蓄水能力。
具体实施方式
实施例1：
一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，具体制备步骤如下：
（1）配料：按牛粪50份、玉米秸秆30份、海带10份、碱蓬10份比例配比物料；
（2）秸秆预处理：将秸秆粉碎至40～60目，调整含水量至30～40%，加入秸秆质量比4%的纤维素酶搅拌均匀，在潮湿状态下保持7d；然后接种质量比4%的乳酸菌，控制28～35℃发酵50d；
（3）碱蓬、海藻预处理：将碱蓬和海藻混合后粉碎，过100目筛，然后用含有0.1%盐酸的水冲洗3次，沥干；
（4）超声波辅助酶解处理：加入碱蓬和海藻质量9倍水，调整pH6.8～7.2；按碱蓬和海藻质量比加入2.5%糖化酶、1.5%非淀粉多糖酶，50～60℃下超声波辅助酶解5h，超声功率400w，频率30kHz；
（5）好氧发酵：接种碱蓬和海藻质量2.5%冷解糖芽孢杆菌、1.5%地衣芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm；在此发酵条件下发酵10h；
（6）发酵剂制备：取10份沸石、8份发酵豆粕、12份玉米粉、8份麸皮、2份芝麻粕、5份EM菌剂、3份放线菌、2份乳酸菌，混合搅拌均匀；然后用含有2%糖蜜的水溶液将水分调整为35%～40%，25℃～30℃下厌氧发酵10d，制备发酵剂；
（7）一步固态发酵：将步骤（1）中的秸秆和粪便按比例混合，然后加入物料质量比3%的发酵剂，在25℃～30℃下厌氧发酵30d；
（8）二步固态发酵：将步骤（4）中的碱蓬和海藻均匀喷洒到步骤（6）中物料上，然后接种4%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌、6.5%盐单胞菌属噬盐菌，控温28℃～35℃堆肥发酵4d；
（9）粉碎：使用半湿物料粉碎机对完成二次发酵的物料进行粉碎，粉碎细度要达到20～30目；
（10）造粒：将经发酵和粉碎后的物料输送至圆盘造粒机进行圆盘造粒；
（11）烘干：将造粒后的生物有机肥料进行烘干处理，含水量在12%～15%即得肥料成品。
实施例2：
一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，具体制备步骤如下：
（1）配料：按猪粪60份、小麦秸秆25份、浒苔10份、碱蓬10份比例配比物料；
（2）秸秆预处理：将秸秆粉碎至40～60目，调整含水量至30～40%，加入秸秆质量比5%的纤维素酶搅拌均匀，在潮湿状态下保持6d；然后接种质量比5%的乳酸菌，控制28～35℃发酵40d；
（3）碱蓬、海藻预处理：将碱蓬和海藻混合后粉碎，过100目筛，然后用含有0.1%盐酸的水冲洗3次，沥干；
（4）超声波辅助酶解处理：加入碱蓬和海藻质量10倍水，调整pH6.8～7.2；按碱蓬和海藻质量比加入3%糖化酶、2%非淀粉多糖酶，50～60℃下超声波辅助酶解4h，超声功率400w，频率30kHz；
（5）好氧发酵：接种碱蓬和海藻质量3%冷解糖芽孢杆菌、2%地衣芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm；在此发酵条件下发酵8h；
（6）发酵剂制备：取10份活性炭、8份发酵豆粕、12份玉米粉、8份麸皮、2份芝麻粕、5份EM菌剂、3份放线菌、2份乳酸菌，混合搅拌均匀；然后用含有2%糖蜜的水溶液将水分调整为35%～40%，25℃～30℃下厌氧发酵10d，制备发酵剂；
（7）一步固态发酵：将步骤（1）中的秸秆和粪便按比例混合，然后加入物料质量比3%的发酵剂，在25℃～30℃下厌氧发酵30d；
（8）二步固态发酵：将步骤（4）中的碱蓬和海藻均匀喷洒到步骤（6）中物料上，然后接种5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌、8%盐单胞菌属噬盐菌，控温28℃～35℃堆肥发酵3d；
（9）粉碎：使用半湿物料粉碎机对完成二次发酵的物料进行粉碎，粉碎细度要达到20～30目；
（10）造粒：将经发酵和粉碎后的物料输送至圆盘造粒机进行圆盘造粒；
（11）烘干：将造粒后的生物有机肥料进行烘干处理，含水量在12%～15%即得肥料成品。
实施例3：
一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，具体制备步骤如下：
（1）配料：按鸡粪40份、稻草秸秆35份、鼠尾藻10份、碱蓬10份比例配比物料；
（2）秸秆预处理：将秸秆粉碎至40～60目，调整含水量至30～40%，加入秸秆质量比3%的纤维素酶搅拌均匀，在潮湿状态下保持8d；然后接种质量比3%的乳酸菌，控制28～35℃发酵60d；
（3）碱蓬、海藻预处理：将碱蓬和海藻混合后粉碎，过100目筛，然后用含有0.1%盐酸的水冲洗3次，沥干；
（4）超声波辅助酶解处理：加入碱蓬和海藻质量8倍水，调整pH6.8～7.2；按碱蓬和海藻质量比加入2%糖化酶、1%非淀粉多糖酶，50～60℃下超声波辅助酶解6h，超声功率400w，频率30kHz；
（5）好氧发酵：接种碱蓬和海藻质量2%冷解糖芽孢杆菌、1%地衣芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm；在此发酵条件下发酵12h；
（6）发酵剂制备：取10份膨润土、8份发酵豆粕、12份玉米粉、8份麸皮、2份芝麻粕、5份EM菌剂、3份放线菌、2份乳酸菌，混合搅拌均匀；然后用含有2%糖蜜的水溶液将水分调整为35%～40%，25℃～30℃下厌氧发酵10d，制备发酵剂；
（7）一步固态发酵：将步骤（1）中的秸秆和粪便按比例混合，然后加入物料质量比3%的发酵剂，在25℃～30℃下厌氧发酵30d；
（8）二步固态发酵：将步骤（4）中的碱蓬和海藻均匀喷洒到步骤（6）中物料上，然后接种3%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌、5%盐单胞菌属噬盐菌，控温28℃～35℃堆肥发酵5d；
（9）粉碎：使用半湿物料粉碎机对完成二次发酵的物料进行粉碎，粉碎细度要达到20～30目；
（10）造粒：将经发酵和粉碎后的物料输送至圆盘造粒机进行圆盘造粒；
（11）烘干：将造粒后的生物有机肥料进行烘干处理，含水量在12%～15%即得肥料成品。
为验证本发明产品在改良盐碱地中的功效，进行了小麦种植大田验证试验，实验地点位于滨州市国家农业科技园区，所选土壤为中度盐碱地，种植过程中品种及种植管理均一致。结果如下：
| 序号 | 试验组 | 亩均产量（Kg） | 亩均产提高量（Kg） |
| 1 | 对照组 | 317.34 | — |
| 2 | 实施例1组 | 392.87 | 75.53 |
| 3 | 实施例2组 | 386.32 | 68.98 |
| 4 | 实施例3组 | 381.94 | 64.6 |
| 5 | 原料缺陷试验1组 | 351.23 | 33.89 |
| 6 | 原料缺陷试验2组 | 342.16 | 24.82 |
| 7 | 工艺缺陷试验1组 | 348.59 | 31.25 |
| 8 | 工艺缺陷试验2组 | 339.74 | 22.4 |
其中：对照组施用市售盐碱地改良生物有机肥料，原料缺陷试验1组是将实施例1中的碱蓬替换为海带；原料缺陷试验2组是将实施例1中的海带替换为碱蓬；工艺缺陷试验1组是将实施例1步骤（8）中的耐盐性甲基营养型芽孢杆菌替换为盐单胞菌属噬盐菌；工艺缺陷试验2组是将实施例1步骤（8）中的盐单胞菌属噬盐菌替换为耐盐性甲基营养型芽孢杆菌。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，其特征在于包括以下质量份数的海陆生物原料：粪便40～60份、秸秆25～35份、海藻10份、碱蓬10份；其制备工艺包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：将秸秆粉碎至40～60目，调整含水量至30～40%，加入秸秆质量比3～5%的纤维素酶搅拌均匀，在潮湿状态下保持6～8d；然后接种质量比3～5%的乳酸菌，控制28～35℃发酵40～60d；
（2）碱蓬、海藻预处理：将碱蓬和海藻混合后粉碎，过100目筛，然后用含有0.1%盐酸的水冲洗3次，沥干；
（3）超声波辅助酶解处理：加入碱蓬和海藻质量8～10倍水，调整pH6.8～7.2；按碱蓬和海藻质量比加入2～3%糖化酶、1～2%非淀粉多糖酶，50～60℃下超声波辅助酶解4～6h，超声功率400w，频率30kHz；
（4）好氧发酵：接种碱蓬和海藻质量2～3%冷解糖芽孢杆菌、1～2%地衣芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm；在此发酵条件下发酵8～12h；
（5）发酵剂制备：取10份吸附剂、8份发酵豆粕、12份玉米粉、8份麸皮、2份芝麻粕、5份EM菌剂、3份放线菌、2份乳酸菌，混合搅拌均匀；然后用含有2%糖蜜的水溶液将水分调整为35%～40%，25℃～30℃下厌氧发酵10d，制备发酵剂；
（6）一步固态发酵：将步骤（1）中的秸秆和粪便按比例混合，然后加入物料质量比3%的发酵剂，在25℃～30℃下厌氧发酵30d；
（7）二步固态发酵：将步骤（4）中的碱蓬和海藻均匀喷洒到步骤（6）中物料上，然后接种3～5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌、5～8%盐单胞菌属噬盐菌，控温28℃～35℃堆肥发酵3～5d；
（8）粉碎：使用半湿物料粉碎机对完成二次发酵的物料进行粉碎，粉碎细度要达到20～30目；
（9）造粒：将经发酵和粉碎后的物料输送至圆盘造粒机进行圆盘造粒；
（10）烘干：将造粒后的生物有机肥料进行烘干处理，含水量在12%～15%即得肥料成品。
2.如权利要求1所述的利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，其特征在于所述粪便是牛粪、羊粪、猪粪、鸡粪、鸭粪中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，其特征在于所述海藻是海带、鼠尾藻、马尾藻、浒苔、海黍子中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，其特征在于所述秸秆是玉米、小麦、秸秆中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的利用海陆生物资源制备盐碱地改良专用生物有机肥料的方法，其特征在于所述步骤（5）中所述的吸附剂是沸石、活性炭、膨润土、蛭石中的一种或几种。
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