CN108264401B - 一种生物有机肥及制备工艺与施用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业技术领域，具体涉及到一种生物有机肥及制备工艺与施用方法，该生物有机肥主要由以下质量分数的原料制得：禽类粪便69～76％、植物秸秆粉8～15％、黄原胶0.1～0.3％、海藻酸钠0.4～0.6％、活性生物炭7～12％和微生物菌液4～8％，其中所述的禽类粪含水量为55～70wt％，本发明所述的生物有机肥可以有效改善土壤肥力，增加农产品产量，并且降低种植作物的农药残留。
Description
技术领域
本发明属于农药技术领域，具体涉及到一种生物有机肥及制备工艺与施用方法。
背景技术
生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。与普通有机肥相比，生物有机肥更能提高农作物的产量与品质，但是针对生物有机肥的基础研究较少，目前我国存在生产工艺简单，有效菌种随时间流失，肥效时间短、并且发酵不完全等问题，或者是采用保活材料储藏，成本高，不利于农业推广。
公开号为CN104892055A的中国专利申请公开了一种循环利用秸秆生产生物有机肥及其制备方法，是由农作物秸秆29-39份、禽畜粪便29-49份、草炭10-20、微生物菌0.5-1.5份、尿素2-6份、氯化钾1-3份、磷酸一铵1-3份和中微量元素0.5-1.5份按重量份混合造粒制成，具有发酵快速、生产成本较低、生物活性较强、肥效高、原料来源广泛等特点，但是该发明制得的生物有机肥生物菌保活性差。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种生物有机肥及制备工艺与施用方法，该生物有机肥可以有效改善土壤肥力，增加农产品产量，降低种植作物的农药残留，并且有机肥中微生物保活性好，肥力持久。
本发明的技术方案如下所示：
一种生物有机肥，主要由以下质量分数的原料制得：禽类粪便69～76％、植物秸秆粉8～15％、黄原胶0.1～0.3％、海藻酸钠0.4～0.6％、活性生物炭7～12％和微生物菌液4～8％，其中所述的禽类粪含水量为55～70wt％。
本发明添加了黄原胶、海藻酸钠和活性生物炭，三种成分相互配合可以有效提高微生物菌落的存活时间，并且活性生物炭在施肥过程中可以有效吸附土壤中的重金属，降低农药残留。
进一步地，所述的活性生物炭的制备方法包括以下步骤：
(1)将植物体烘干粉碎，加入质量分数为5～25％的硝酸溶液，搅拌5～24小时，离心、除去上清液、65～90℃温度下真空干燥得到改性植物体a；
(2)将步骤(1)得到的改性植物体a在氮气条件下400～800℃高温加热40～120分钟，冷却后，得到活性炭粉末b；
(3)将步骤(2)得到的活性炭粉末b使用水洗涤至滤液为中性，然后使用质量分数为0.2～0.4％的次氯酸溶液浸泡4～10小时，用水洗涤至中性，干燥即得。
进一步地，步骤(1)中所述的植物体烘干后与硝酸溶液的质量比为1:8～20。
该生物活性炭的制备方法得到的产品孔隙发达，并且表面含有较多的酸性官能团，提高对重金属的吸附，并且该生物活性炭同时可以作为碳源，属于肥料中的有机质。
进一步地，所述的微生物菌液由光合细菌与芽孢杆菌组成；
所述的光合细菌的生产方法为：将光合细菌以104～106CFU/mL的接种密度接种到光合细菌培养基上，在温度30～40℃、光照强度2000Lx～4000Lx、兼氧条件下培养4～8天，即得；
所述的芽孢杆菌的生产方法为：将芽孢杆菌以104～106CFU/mL的接种密度接种到芽孢杆菌培养基上，在温度30～40℃、好氧条件下培养2～4天，即得。
进一步地，所述的光合细菌培养基包括以下成分及其重量份：酵母浸膏2.4～3.0份、蛋白胨2.6～3.2份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.4～0.6份、氯化钙(CaCl2·2H2O)0.2～0.4份、蒸馏水1000份，其pH值为6.8～7.0。
进一步地，所述的芽孢杆菌培养基包括以下成分及其重量份：蔗糖8～12份、蛋白胨0.8～1.2份、酵母浸膏0.8～1.2份、氯化钠0.008～0.012份、碳酸钠4～6份、磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.05～0.1份、磷酸二氢钾0.15～0.25份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.4～0.6份、蒸馏水1000份、琼脂15～20份，其pH值为7.2～7.4。
本发明还提供了该生物有机肥的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将禽类粪便、植物秸秆粉放入发酵池，进行空气接触发酵，发酵温度为40～50℃，发酵10～15天后，加入微生物菌液，继续发酵3～5天，得到发酵混合物；
S2、将黄原胶与海藻酸钠溶于其总重量2000～4000倍的水中，然后加入活性生物炭，搅拌均匀，静置1～2天，过滤干燥，得到包覆活性生物炭；
S3、向步骤S1得到的发酵混合物中加入步骤S2得到的包覆活性生物炭，然后接触空气自然发酵2～4天，最后干燥、粉碎、均质，即得。
该制备工艺包覆活性生物炭可以增强对微生物的吸附，并且在施肥过程中有效延长肥效，并且在步骤S3中继续发酵，可以有效增强有机质的腐熟，提高肥力。
更进一步地，本发明还提供了该生物有机肥的施用方法，种植前15～20天，将生物有机肥洒到种植地面，进行深耕，然后在植株开花期前10～15天进行行间追施所述的生物有机肥，即可。
优选的，种植前生物有机肥亩施300～400kg，所述的追施亩用量为150～250kg。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明公开的生物有机肥可以有效改善土壤肥力，增加农作物产量，提高农产品的还原性成分；
(2)本发明生物有机肥可以降低种植作物的农药残留；
(3)并且有机肥中微生物保活性好。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明进行进一步的说明，使本领域的技术人员更加理解本发明技术方案。
实施例1一种生物有机肥
由以下质量分数的原料制得：禽类粪便(含水量62wt％)71.3％、植物秸秆粉12％、黄原胶0.2％、海藻酸钠0.5％、活性生物炭10％和微生物菌液6％；
所述的活性生物炭的制备方法包括以下步骤：
(1)将植物体烘干粉碎，加入其质量15倍的质量分数为15％的硝酸溶液，搅拌15小时，离心、除去上清液、75℃温度下真空干燥得到改性植物体a；
(2)将步骤(1)得到的改性植物体a在氮气条件下600℃高温加热80分钟，冷却后，得到活性炭粉末b；
(3)将步骤(2)得到的活性炭粉末b使用水洗涤至滤液为中性，然后使用质量分数为0.3％的次氯酸溶液浸泡7小时，用水洗涤至中性，干燥即得。
所述的微生物菌液由光合细菌与芽孢杆菌组成；
所述的光合细菌的生产方法为：将光合细菌以105CFU/mL的接种密度接种到光合细菌培养基上，在温度35℃、光照强度3000Lx、兼氧条件下培养5天，即得；
所述的芽孢杆菌的生产方法为：将芽孢杆菌以105CFU/mL的接种密度接种到芽孢杆菌培养基上，在温度35℃、好氧条件下培养3天，即得。
所述的光合细菌培养基包括以下成分及其重量份：酵母浸膏3.0份、蛋白胨3.0份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.5份、氯化钙(CaCl2·2H2O)0.3份、蒸馏水1000份，其pH值为6.9。
所述的芽孢杆菌培养基包括以下成分及其重量份：蔗糖10份、蛋白胨1.0份、酵母浸膏1.0份、氯化钠0.01份、碳酸钠5份、磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.08份、磷酸二氢钾0.2份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.5份、蒸馏水1000份、琼脂18份，其pH值为7.32～7.4。
本实施例中生物有机肥的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将禽类粪便、植物秸秆粉放入发酵池，进行空气接触发酵，发酵温度为45℃，发酵12天后，加入微生物菌液，继续发酵4天，得到发酵混合物；
S2、将黄原胶与海藻酸钠溶于其总重量3000倍的水中，然后加入活性生物炭，搅拌均匀，静置2天，过滤干燥，得到包覆活性生物炭；
S3、向步骤S1得到的发酵混合物中加入步骤S2得到的包覆活性生物炭，然后接触空气自然发酵3天，最后干燥、粉碎、均质，即得。
实施例2一种生物有机肥
由以下质量分数的原料制得：禽类粪便(含水量55wt％)69.3％、植物秸秆粉15％、黄原胶0.1％、海藻酸钠0.6％、活性生物炭7％和微生物菌液8％；
所述的活性生物炭的制备方法包括以下步骤：
(1)将植物体烘干粉碎，加入其质量8倍的质量分数为25％的硝酸溶液，搅拌5小时，离心、除去上清液、90℃温度下真空干燥得到改性植物体a；
(2)将步骤(1)得到的改性植物体a在氮气条件下400℃高温加热40分钟，冷却后，得到活性炭粉末b；
(3)将步骤(2)得到的活性炭粉末b使用水洗涤至滤液为中性，然后使用质量分数为0.4％的次氯酸溶液浸泡4小时，用水洗涤至中性，干燥即得。
所述的微生物菌液由光合细菌与芽孢杆菌组成；
所述的光合细菌的生产方法为：将光合细菌以106CFU/mL的接种密度接种到光合细菌培养基上，在温度30℃、光照强度4000Lx、兼氧条件下培养4天，即得；
所述的芽孢杆菌的生产方法为：将芽孢杆菌以104CFU/mL的接种密度接种到芽孢杆菌培养基上，在温度40℃、好氧条件下培养4天，即得。
所述的光合细菌培养基包括以下成分及其重量份：酵母浸膏2.4份、蛋白胨3.2份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.4份、氯化钙(CaCl2·2H2O)0.4份、蒸馏水1000份，其pH值为6.8。所述的芽孢杆菌培养基包括以下成分及其重量份：蔗糖8份、蛋白胨1.2份、酵母浸膏0.8份、氯化钠0.012份、碳酸钠4份、磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.1份、磷酸二氢钾0.15份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.6份、蒸馏水1000份、琼脂15份，其pH值为7.4。
上述生物有机肥的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将禽类粪便、植物秸秆粉放入发酵池，进行空气接触发酵，发酵温度为40℃，发酵15天后，加入微生物菌液，继续发酵3天，得到发酵混合物；
S2、将黄原胶与海藻酸钠溶于其总重量4000倍的水中，然后加入活性生物炭，搅拌均匀，静置1天，过滤干燥，得到包覆活性生物炭；
S3、向步骤S1得到的发酵混合物中加入步骤S2得到的包覆活性生物炭，然后接触空气自然发酵4天，最后干燥、粉碎、均质，即得。
实施例3一种生物有机肥
由以下质量分数的原料制得：禽类粪便(含水量70wt％)75.3％、植物秸秆粉8％、黄原胶0.3％、海藻酸钠0.4％、活性生物炭12％和微生物菌液4％；
所述的活性生物炭的制备方法包括以下步骤：
(1)将植物体烘干粉碎，加入其质量20倍的质量分数为5％的硝酸溶液，搅拌24小时，离心、除去上清液、65℃温度下真空干燥得到改性植物体a；
(2)将步骤(1)得到的改性植物体a在氮气条件下800℃高温加热120分钟，冷却后，得到活性炭粉末b；
(3)将步骤(2)得到的活性炭粉末b使用水洗涤至滤液为中性，然后使用质量分数为0.2％的次氯酸溶液浸泡10小时，用水洗涤至中性，干燥即得。
所述的微生物菌液由光合细菌与芽孢杆菌组成；
所述的光合细菌的生产方法为：将光合细菌以104CFU/mL的接种密度接种到光合细菌培养基上，在温度30℃、光照强度2000Lx、兼氧条件下培养8天，即得；
所述的芽孢杆菌的生产方法为：将芽孢杆菌以106CFU/mL的接种密度接种到芽孢杆菌培养基上，在温度40℃、好氧条件下培养2天，即得。
所述的光合细菌培养基包括以下成分及其重量份：酵母浸膏3.0份、蛋白胨2.6份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.6份、氯化钙(CaCl2·2H2O)0.2份、蒸馏水1000份，其pH值为7.0。
所述的芽孢杆菌培养基包括以下成分及其重量份：蔗糖12份、蛋白胨0.8份、酵母浸膏1.2份、氯化钠0.008份、碳酸钠6份、磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.05份、磷酸二氢钾0.25份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.4份、蒸馏水1000份、琼脂20份，其pH值为7.2。
上述生物有机肥的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将禽类粪便、植物秸秆粉放入发酵池，进行空气接触发酵，发酵温度为50℃，发酵10天后，加入微生物菌液，继续发酵5天，得到发酵混合物；
S2、将黄原胶与海藻酸钠溶于其总重量2000倍的水中，然后加入活性生物炭，搅拌均匀，静置2天，过滤干燥，得到包覆活性生物炭；
S3、向步骤S1得到的发酵混合物中加入步骤S2得到的包覆活性生物炭，然后接触空气自然发酵2天，最后干燥、粉碎、均质，即得。
对比例1、一种生物有机肥
由以下质量分数的原料制得：禽类粪便(含水量62wt％)71.3％、植物秸秆粉12％、黄原胶0.2％、海藻酸钠0.5％、草炭10％和微生物菌液6％；
与实施例1的区别是将活性生物炭替换为常规的草炭，其他同实施例1。
对比例2一种生物有机肥
由以下质量分数的原料制得：禽类粪便(含水量62wt％)56.3％、植物秸秆粉12％、黄原胶0.2％、海藻酸钠0.5％、活性生物炭25％和微生物菌液6％；
与实施例1的区别是将活性生物炭含量提高，禽类粪便含量降低，其他同实施例1。
对比例3一种生物有机肥
与实施例1的区别是物有机肥的制备工艺不同，其他同实施例1。
本实施例中生物有机肥的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将禽类粪便、植物秸秆粉、活生物性炭、黄原胶与海藻酸钠放入发酵池，进行空气接触发酵，发酵温度为45℃，发酵12天后，加入微生物菌液，继续发酵4天，得到发酵混合物；
S2、然后接触空气自然发酵3天，最后干燥、粉碎、均质，即得。
试验例1、农药残留试验
试验对象：实施例1-3与对比例1制得的生物有机肥；
试验田：连续种植8年西瓜，存在农药残留，随机平均分为5块地，其中一块地设置对照组，不使用生物有机肥；
试验方法：种植前20天，将生物有机肥洒到种植地面，亩施300kg，进行深耕，然后在植株开花期前10天进行行间追施(亩用量为250kg)，收获前随机取样，使用农药残留测试仪进行测定，其结果如表1所示：
表1农药残留抑制率
从表1中可以看出，连续8年种植西瓜后，土壤中残留大量的农药残留，致使种植得到的西瓜农药残留抑制率大于50％，不符合标准，而使用实施例1-3与对比例1施肥后，种植得到的西瓜农药残留抑制率大大降低，远远低于标准，其中，对比例1的结果相对较差。
试验例2增产实验
试验对象：实施例1-3与对比例2制得的生物有机肥；
试验田：连续6年种植西红柿，导致了土壤盐渍化，产量低，随机平均分为5块地，其中一块地设置对照组，不使用生物有机肥；
试验方法：种植前15天，将生物有机肥洒到种植地面，亩施400kg，进行深耕，然后在植株开花期前15天进行行间追施(亩用量为150kg)，西红柿长势见表2。
表2西红柿长势
| 项目 | 根茎粗(cm) | 花序(cm) | 坐果(个) | 单果重量(g) |
| 实施例1 | 2.15 | 23 | 10 | 150 |
| 实施例2 | 2.05 | 20 | 9 | 145 |
| 实施例3 | 2.10 | 21 | 9 | 142 |
| 对比例2 | 1.89 | 17 | 9 | 127 |
| 对照组 | 1.52 | 14 | 7 | 110 |
从表2中可以看出，使用本发明实施例1-3制得的生物有机肥种植后的西红柿长势更好，坐果数量更多并且单果重量更高。
试验例3、微生物活性检测
试验对象：实施例1-3与对比例1、3制得的生物有机肥；
试验方法：将生物有机肥自然干燥10天，测量其单位质量的微生物含量，然后放置8个月后，检测其单位质量的微生物含量，计算8个月后微生物的存活率，具体见表3所示：
表3存活率
从表3中可以看出，本发明制得的生物有机肥存活时间更长。
Claims (3)
1.一种生物有机肥，其特征在于，主要由以下质量分数的原料制得：禽类粪便69-76％、植物秸秆粉8-15％、黄原胶0.1-0.3％、海藻酸钠0.4-0.6％、活性生物炭7-12％和微生物菌液4-8％，其中所述的禽类粪含水量为55-70wt％；
所述的活性生物炭的制备方法包括以下步骤：
(1)将植物体烘干粉碎，加入质量分数为5-25％的硝酸溶液，搅拌5-24小时，离心、除去上清液、65-90℃温度下真空干燥得到改性植物体a；
(2)将步骤(1)得到的改性植物体a在氮气条件下400-800℃高温加热40-120分钟，冷却后，得到活性炭粉末b；
(3)将步骤(2)得到的活性炭粉末b使用水洗涤至滤液为中性，然后使用质量分数为0.2-0.4％的次氯酸溶液浸泡4-10小时，用水洗涤至中性，干燥即得；
所述步骤(1)中所述的植物体烘干后与硝酸溶液的质量比为1:8-20；
所述的微生物菌液由光合细菌与芽孢杆菌组成；
所述的光合细菌的生产方法为：将光合细菌以104-106CFU/mL的接种密度接种到光合细菌培养基上，在温度30-40℃、光照强度2000Lx-4000Lx、兼氧条件下培养4-8天，即得；
所述的芽孢杆菌的生产方法为：将芽孢杆菌以104-106CFU/mL的接种密度接种到芽孢杆菌培养基上，在温度30-40℃、好氧条件下培养2-4天，即得；
所述的光合细菌培养基包括以下成分及其重量份：酵母浸膏2.4-3.0份、蛋白胨2.6-3.2份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.4-0.6份、氯化钙(CaCl2·2H2O)0.2-0.4份、蒸馏水1000份，其pH值为6.8-7.0；
所述的芽孢杆菌培养基包括以下成分及其重量份：蔗糖8-12份、蛋白胨0.8-1.2份、酵母浸膏0.8-1.2份、氯化钠0.008-0.012份、碳酸钠4-6份、磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.05-0.1份、磷酸二氢钾0.15-0.25份、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.4-0.6份、蒸馏水1000份、琼脂15-20份，其pH值为7.2-7.4；
所述生物有机肥的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将禽类粪便、植物秸秆粉放入发酵池，进行空气接触发酵，发酵温度为40-50℃，发酵10-15天后，加入微生物菌液，继续发酵3-5天，得到发酵混合物；
S2、将黄原胶与海藻酸钠溶于其总重量2000-4000倍的水中，然后加入活性生物炭，搅拌均匀，静置1-2天，过滤干燥，得到包覆活性生物炭；
S3、向步骤S1得到的发酵混合物中加入步骤S2得到的包覆活性生物炭，然后接触空气自然发酵2-4天，最后干燥、粉碎、均质，即得。
2.一种如权利要求1所述的生物有机肥的施用方法，其特征在于，种植前15-20天，将生物有机肥洒到种植地面，进行深耕，然后在植株开花期前10-15天进行行间追施所述的生物有机肥，即可。
3.根据权利要求2所述的生物有机肥的施用方法，其特征在于，种植前生物有机肥亩施300-400kg，所述的追施亩用量为150-250kg。
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