CN108484286A - 一种盐碱地专用有机无机复混肥及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盐碱地专用有机无机复混肥及其制备方法和应用，本发明所述复混肥原料包括混合物1和混合物2，所述混合物1、混合物2的重量比例为1.5‑3.5：1；所述混合物1包括按一定重量比例混合的复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂和无机养分；所述混合物2包括按一定重量比例混合的生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣和保水助剂。本发明产品能改良土壤结构，增加土壤孔隙度，减少土壤容重，增加土壤中有机质含量，增强土壤中阳离子交换量，降低土壤pH和水溶性盐总量。并具有缓释酸性物质与养分的作用，活化土壤，减少土壤对养分的固定，提高养分利用率，可持续稳定的改良，对环境与植物无不良影响，生态环保。

Description

一种盐碱地专用有机无机复混肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及盐碱地农用肥料技术领域，具体是一种盐碱地专用有机无机复混肥及其制备方法与应用。
背景技术
盐碱地在全球分布广泛，从寒带、温带到热带的各个地区，从美洲、欧洲、亚洲到澳洲，到处都有大量含盐、干燥、板结、荒芜的盐碱地。中国是盐碱地大国，在盐碱地面积排前10名的国家中位居第三。中国盐碱地分布在西北、东北、华北及滨海地区在内的17个省区，盐碱荒地和影响耕地的盐碱地总面积超过5亿亩，其中具有农业发展潜力的占中国耕地总面积10％以上。盐碱土是盐土和碱土的总称。盐土主要指含氯化物或硫酸盐较高的盐渍化土壤，土壤呈碱性，但pH值不一定很高。碱土是指含碳酸盐或重磷酸盐的土壤，pH值较高，土壤呈碱性，盐碱土的有机质含量少，土壤肥力低，理化性状差，对作物有害的阴、阳离子多，作物不易促苗。
在改良盐碱地土壤时，可以结合深施有机肥与高效无残留复合肥，有机肥虽然具有改良土壤作用，有机肥虽然肥效缓释，但是养分含量低，不能对植物后期养分进行供应，因此还需要对作物进行养分持续供应需要补施化肥，无机肥料肥效快，但单施化肥利用率会降低，且不含有机质，不具备改良土壤的作用，对于没有残留的高效无机肥料也不能过量，易加剧土壤次生盐渍化。
盐碱地改良是一个长期的过程，需要稳定无副作用的改良，才能使土壤可持续发展，以防出现次生盐渍化或者土壤板结等不良现象，例如石膏、亚硫酸钙等过量使用易导致土壤板结，部分酸性矿渣易引入具有毒害的重金属离子，这些盐碱土壤改良剂均对作物生长有不良影响，且不能持续供应养分。专利CN107446585A中添加改性生物炭以及矿物类助剂所占比例高达近60％，其中矿物粉体占35％以上，所占比例较高，养分释放过于缓慢，长期使用，容易导致黏土矿物在盐碱土中沉降，最终土壤容易板结，排盐能力降低，对作物的改良与肥力效果不能持久。专利CN105130678A中甜叶菊粉是食品及药品工业的原料，且各组分分开发酵，耗费成本较高，调节土壤pH能力较弱。所以急需一种兼具长效改良盐碱土壤以及给作物提供养分的环保型有机无机复混肥料，来填补此空白。
针对这种情况，现有技术中目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种盐碱地专用有机无机复混肥及其制备方法和应用，本发明的有机无机复混肥可改良土壤结构，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，增加土壤中有机质种类与含量，增强土壤中阳离子交换量，降低土壤pH及水溶性盐总量。并且其中具有缓释酸性物质与养分的作用，活化土壤，减少土壤对养分的固定，提高养分利用率，可以持续稳定的改良，长期使用没有副作用，不影响植株的生长，生态环保。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于：一种盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于，原料包括混合物1和混合物2，所述混合物1、混合物2的重量比例为1.5-3.5∶1；所述混合物1包括按一定重量比例混合的复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂和无机养分；其中，所述复合生物炭包括糠醛渣、甘蔗渣和木屑；所述改良制剂为草炭与沸石、粉煤灰、海泡石、凹凸棒土、蛭石、蒙脱石中的其中一种以一定重量比例混合的混合物；所述混合物2包括按一定重量比例混合的生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣和保水助剂。
优选地，所述混合物1作为芯材，所述混合物2包裹所述混合物1。
优选地，所述混合物1、混合物2的重量比例为1.5-3.5∶1；所述混合物1中复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂和无机养分重量比例为1∶1-2.5∶0.1∶0.15∶0.2-0.4∶1.5-2.4；所述混合物2中生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂重量比例为1∶0.05-0.15∶0.05-0.25∶0.1-0.2。
优选地，所述复合生物炭由如下方法制得：称取糠醛渣40-65份、甘蔗渣10-15份、木屑30-50份，烘干后进行粉碎混匀，过60-100目筛，装入密封铁盒中，放入气氛炉中热解，热解前先完成抽真空，再通入10min氮气，在250-350℃的温度下在无氧条件下热解1-3h，得复合生物炭。
优选地，所述生物有机肥由如下方法制得：按重量组分称量畜禽粪便40-55份、秸秆10-15份、玉米芯8-12份、饼粕混合物15-30份，其中饼粕混合物为菜粕∶豆粕∶芝麻粕＝3∶2∶1，各组分粉碎后，加入发酵菌剂0.6-0.8份，铺料后加水并用翻抛机混匀，堆体水分控制在50-60％，温度超过60℃时开始翻堆，每隔1-2天应翻堆曝氧，并视情况补充水分，当堆体温度降至40摄氏度且水分低于30％时，摊晾，得到腐熟有机肥；将所述腐熟有机肥进行二次发酵：向所述腐熟有机肥中加入10％菜粕，加入功能菌剂0.6％-1％，加水调节水分至50％左右，温度超过50℃时开始进行翻堆，每1-2天翻堆一次，发酵7-15天，温度不再升温，即得生物有机肥。
优选地，所述功能菌剂为纳豆芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉、酵母菌、假单胞菌中的一种或多种的混合菌剂。
优选地，所述腐植酸类物质为腐植酸、硝基腐植酸、生化黄腐酸、矿源黄腐酸物质中的一种或多种。所述改良制剂为草炭与沸石、粉煤灰、海泡石、凹凸棒土、蛭石、蒙脱石中的其中一种以重量比2∶1混合的混合物。所述无机养分为：尿素20-35份、过磷酸钙25-40份，硫酸钾15-20份的混合物。所述保水助剂为淀粉与丙烯酸或丙烯酰胺的交联聚合物、丙烯酰胺的交联聚合物的一种或两种物质的混合。
作为同一个发明构思，本发明还提供了一种盐碱地专用有机无机复混肥的制备方法，其特征在，包括如下步骤：
(1)制备复合生物炭；
(2)制备生物有机肥；
(3)将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例混合均匀后得混合物1；
(4)将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例混合均匀得混合物2；
(5)按比例混合所述混合物1和混合物2，造粒，即得有机无机复混肥产品。
优选地，所述步骤(5)中将所述混合物1颗粒作为芯材，所述混合物2包裹所述混合物1，造粒，即得有机无机复混肥产品。
本发明还提供了一种盐碱地专用有机无机复混肥在改良盐碱土壤中的应用，其特征在于：所述盐碱化土壤的pH为8-9。
优选地，所述复混肥的施用量为150-300kg/亩，优选为200kg/亩。
本发明具有以下有益效果：
(1)复合生物炭具有较多不同种类酸性基团，适宜改良碱性土壤，不需要进行改性处理，可通过添加矿物粉体、有机肥增加吸附位点，增加阳离子交换量，降低水溶性盐总量，且由于在碱性环境条件下会降低矿物粉体吸附能力，将其与酸性生物炭、无机养分、生物有机肥混合，有利于提高其吸附能力，增强肥料缓释效果，提高肥料利用率，延长改良效果；
(2)肥料中有机质含量高，且种类丰富，富含蛋白质、氨基酸、腐植酸等有机质，且含氮、磷、钾、钙、铜、锌、硒、锰等营养元素，可直接为植物提供多重营养，其中肥料中有机酸可以降低土壤pH，生物炭、改良制剂、腐植酸、生物有机肥均可以改善土壤环境，增强土壤缓冲性能，降低土壤容重，提高有益菌群活性，促进根系生长，提高养分利用率；
(3)所添加的糠醛渣成分与生物炭、有机肥等成分混合后再与植物接触，起到稀释以及缓释的作用，可以降低由于糠醛渣pH较低且含盐量较高对植物与土壤产生危害的风险，但是糠醛渣所带来的对盐碱土壤改良效果并不会减弱。
(4)多种成分配比适宜，经过前后两次混合造粒可以使土壤改良与养分供应两种效果均达到较好的水平，且效果稳定，不会出现不良反应，有效保水保肥，可以持续稳定改良土壤、供应植物所需养分；
(5)所选择原材料均为农业废弃物，且经过无害化处理，对环境与植物无不良影响，生态环保。
具体实施方式
下面对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明所述重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
实施例1
一种盐碱地专用有机无机复混肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备复合生物炭：称取糠醛渣50份、甘蔗渣12份、木屑40份，烘干后进行粉碎混匀，过100目筛，装入密封铁盒中，放入气氛炉中热解，热解前先完成抽真空，再通入10min氮气，在300℃的温度下在无氧条件下热解1h，得复合生物炭；
(2)制备生物有机肥：按重量组分称量鸡粪48份、秸秆12份、玉米芯10份、饼粕混合物25份(其中饼粕混合物为菜粕∶豆粕∶芝麻粕＝3∶2∶1)，各组分粉碎后，加入旺发复合型农用微生物菌剂(厂家为沧州旺发生物科技研究所有限公司，主要成分是枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌等)0.7份，铺料后加水并用翻抛机混匀，堆体水分控制在50-60％，温度超过60℃时开始翻堆，每隔1-2天应翻堆曝氧，并视情况补充水分，当堆体温度降至40摄氏度且水分低于30％时，摊晾，得到腐熟有机肥；将腐熟有机肥进行二次发酵：向腐熟有机肥中加入10％菜粕，加入功能菌剂(纳豆芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉、解淀粉芽孢杆菌的比例为10∶3∶3∶15)0.8％，加水调节水分至50％左右，温度超过50℃时开始进行翻堆，每1-2天翻堆一次，发酵10天，温度不再升温，摊晾，即得生物有机肥；
(3)将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例1∶1.5∶0.1∶0.15∶0.35∶1.84混合均匀得混合物1，造粒；
(4)将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例1∶0.073∶0.11∶0.135混合均匀得混合物2；
(5)将混合物1颗粒作为芯材，用混合物2将其包裹造粒，其中混合物1、混合物2的比例为2.33∶1，即得盐碱地专用有机无机复混肥产品；
其中改良制剂为草炭与凹凸棒土以重量比2∶1混合的混合物；无机养分为：尿素25份、过磷酸钙35份，硫酸钾18份的混合物；保水助剂为淀粉与丙烯酰胺的交联聚合物。
实施例2
实施例2与实施例1的不同在于：
混合物1：将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例1∶1.8∶0.1∶0.15∶0.37∶2.13混合均匀得混合物1；
混合物2：将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例1∶0.11∶0.23∶0.175混合均匀得混合物2；
混合物1、混合物2的比例为2.38∶1。
实施例3
实施例3与实施例1的不同在于：
混合物1：将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例1∶2∶0.1∶0.15∶0.22∶1.3混合均匀得混合物1；
混合物2：将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例1∶0.11∶0.105∶0.16混合均匀得混合物2；
混合物1、混合物2的比例为3.12∶1。
实施例4
实施例4与实施例1的不同在于：
混合物1：将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例1∶2.5∶0.1∶0.15∶0.27∶1.95混合均匀得混合物1；
混合物2：将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例1∶0.078∶0.085∶0.125混合均匀得混合物2；
混合物1、混合物2的比例为2.13∶1。
实施例5
实施例5与实施例1的不同在于：
混合物1：将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例1∶1∶0.1∶0.15∶0.18∶1.51混合均匀得混合物1；
混合物2：将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例1∶0.065∶0.1∶0.146混合均匀得混合物2；
混合物1、混合物2的比例为2.45∶1。
实验例1
通过如下试验证明本发明有机无机复混肥施肥效果：
供试作物：玉米。
试验方法：
对照组1：不施肥对照。
对照组2：市售有机无机复混肥(主要成分是畜禽粪便、秸秆、无机养分)200kg/667m2作为基肥施入土壤中，其中规格为有机质含量≥15％，总养分≥20％；
实验组1-5：取实施例1-5所制备的有机无机复混肥200kg/667m2作为基肥施入土壤中；
各处理按照当地玉米种植正常耕作管理。玉米收获后，测定玉米产量、可溶性糖、淀粉含量；土壤pH、容重、阳离子交换量(CEC)、碱化度；肥料氮、磷、钾养分利用率。
试验结果：
表1不同处理条件下土壤理化性状
表2不同处理条件下玉米产量与品质
处理 产量(kg/667m2) 可溶性糖(％) 淀粉(％)
实验组1 593.7 11.23 31.63
实验组2 530.6 10.52 29.62
实验组3 584.5 11.47 32.94
实验组4 564.9 11.19 30.82
实验组5 553.6 10.94 31.04
对照组1 452.3 8.95 25.57
对照组2 498.1 9.32 28.06
表3不同处理条件下当季养分利用率
处理 氮肥利用率(％) 磷肥利用率(％) 钾肥利用率(％)
实验组1 27.88 32.59 28.2
实验组2 24.23 28.98 24.58
实验组3 28.57 35.53 30.83
实验组4 26.46 29.14 26.39
实验组5 25.91 31.44 26.15
对照组1 - - -
对照组2 18.71 21.25 22.36
由表1、2、3所示结果可知，本发明提供的盐碱地专用有机无机复混肥对于土壤的有益改良效果为：可以有效降低土壤pH、土壤容重、碱化度，提高土壤阳离子交换量，增强土壤缓冲能力，改善植物生长的土壤环境。对于植物生长的有益效果为：可以有效提高肥料养分利用率，通过为植物提供多种有机质及养分，提高作物产量，改善作物品质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案以及本发明的优点，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于，原料包括混合物1和混合物2，所述混合物1、混合物2的重量比例为1.5-3.5：1；
所述混合物1包括按一定重量比例混合的复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂和无机养分；其中，所述复合生物炭包括糠醛渣、甘蔗渣和木屑；所述改良制剂为草炭与沸石、粉煤灰、海泡石、凹凸棒土、蛭石、蒙脱石中的其中一种以一定重量比例混合的混合物；
所述混合物2包括按一定重量比例混合的生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣和保水助剂。
2.根据权利要求1所述的一种盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于：所述混合物1作为芯材，所述混合物2包裹所述混合物1。
3.根据权利要求1所述的盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于：所述混合物1中复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂和无机养分重量比例为1:1-2.5:0.1:0.15：0.2-0.4:1.5-2.4；
和/或，所述混合物2中生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂重量比例为1:0.05-0.15:0.05-0.25:0.1-0.2。
4.根据权利要求1所述的盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于，所述复合生物炭由如下方法制得：称取糠醛渣40-65份、甘蔗渣10-15份、木屑30-50份，烘干后进行粉碎混匀，过60-100目筛，装入密封铁盒中，放入气氛炉中热解，热解前先完成抽真空，再通入10min氮气，在250-350℃的温度下在无氧条件下热解1-3h，得复合生物炭。
5.根据权利要求1所述的盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于，所述生物有机肥由如下方法制得：按重量组分称量畜禽粪便40-55份、秸秆10-15份、玉米芯8-12份、饼粕混合物15-30份，其中饼粕混合物为菜粕：豆粕：芝麻粕=3:2:1，各组分粉碎后，加入发酵菌剂0.6-0.8份，铺料后加水并用翻抛机混匀，堆体水分控制在50-60%，温度超过60℃时开始翻堆，每隔1-2天应翻堆曝氧，并视情况补充水分，当堆体温度降至40摄氏度且水分低于30%时，摊晾，得到腐熟有机肥；将所述腐熟有机肥进行二次发酵：向所述腐熟有机肥中加入10%菜粕，加入功能菌剂0.6%-1%，加水调节水分至50%左右，温度超过50℃时开始进行翻堆，每1-2天翻堆一次，发酵7-15天，温度不再升温，即得生物有机肥。
6.根据权利要求5所述的一种盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于：所述功能菌剂为纳豆芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉、酵母菌、假单胞菌中的一种或多种的混合菌剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种盐碱地专用有机无机复混肥，其特征在于：所述腐植酸类物质为腐植酸、硝基腐植酸、生化黄腐酸、矿源黄腐酸物质中的一种或多种；
和/或，所述改良制剂为草炭与沸石、粉煤灰、海泡石、凹凸棒土、蛭石、蒙脱石中的其中一种以重量比2：1混合的混合物；
和/或，所述无机养分为：尿素20-35份、过磷酸钙25-40份，硫酸钾15-20份的混合物；
和/或，所述保水助剂为淀粉与丙烯酸或丙烯酰胺的交联聚合物、丙烯酰胺的交联聚合物的一种或两种物质的混合。
8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的一种盐碱地专用有机无机复混肥的制备方法，其特征在，包括如下步骤：
（1）制备复合生物炭；
（2）制备生物有机肥；
（3）将复合生物炭、生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、改良制剂、无机养分按比例混合均匀后得混合物1；
（4）将生物有机肥、腐植酸类物质、糠醛渣、保水助剂按比例混合均匀得混合物2；
（5）按比例混合所述混合物1和混合物2，造粒，即得有机无机复混肥产品。
9.根据权利要求8中任一项所述的一种盐碱地专用有机无机复混肥的制备方法，其特征在：所述步骤（5）中将所述混合物1颗粒作为芯材，所述混合物2包裹所述混合物1，造粒，即得有机无机复混肥产品。
10.一种权利要求1至7中任一项所述的盐碱地专用有机无机复混肥或权利要求8所述方法制得的盐碱地专用有机无机复混肥在改良盐碱土壤中的应用，其特征在于：所述盐碱化土壤的pH为8-9；优选的，所述复混肥的施用量为150-300kg/亩，优选的所述复混肥的施用量为200kg/亩。
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