CN109206214A - 基于生物质炭的肥料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于生物质炭的肥料制备方法，属于肥料领域，通过将改性贝壳粉与其他原料组合混合制成生物有机无机复合肥料；利用贝壳粉具有较大的比表面积，在肥料颗粒表面形成胶体膜，且与自身富含的氨基酸及有益微量元素一同在肥料颗粒表面构成一种土壤有益微生物培养基，促进微生物大量繁殖；同时通过负载活性纳米二氧化钛实现抑菌、杀菌能力；贝壳粉的改性通过采用二氧化钛、柠檬酸钠和1‑（3‑羟基正丙基）环戊醇混合试剂煅烧催化。本发明肥料通过复配不同比例的微生物菌剂实现不同时段施用的效果最佳；且该肥料具有促进农作物生长、改善土壤结构和菌落群种、抗病虫害等优点。

Description

基于生物质炭的肥料制备方法

技术领域

本发明属于肥料领域，具体涉及基于生物质炭的肥料制备方法。

背景技术

肥料是保障国家粮食安全的战略物资，是保持和提高地力、实现农业可持续发展的物质基础。肥料依据成分主要可分为有机肥料、无机肥料、生物肥料等种类。有机肥料含有大量的有机物质，所含各种养分种类齐全，施用有机肥料增加了土壤中有机质的含量，可以改善土壤物理、化学和生物特性，培肥地力，提高农作物品质。但是有机肥料所含养分浓度低，施入土壤后要经微生物分解、腐烂后才能释放出养分，养分释放慢，适宜做基肥而不适宜做追肥。无机肥料所含成分较单纯，养分含量高，大多易溶于水，肥效快，可以为农作物提供快速有效的养分供应。目前，中国已成为世界上最大的化肥生产国和消费国。化肥用量过高，加上不合理施用等问题，已经对环境产生了不良影响，农业面源污染问题日益突出。生物肥料是一类微生物活体制品,具有效果好、不污染环境的特点，能提高农产品品质和减少化肥用量。微生物肥料在过去较长的时间里主要品种是根瘤菌肥料，我国筛选和构建高效微生物肥料菌株的手段落后，肥料菌种缺少创新，种类少，限制了微生物肥料的发展。

现有技术如授权公告号为CN 105085121 B的中国发明专利，公开了一种复合微生物肥料，按干基重量份，其组分如下：发酵豆饼30-60份，硝酸钾20-50份，磷酸二铵5-20份，纳米级纳豆粉0.5-2份，枯草芽孢杆菌微生物菌剂0.5-2份。本发明所制造的复合微生物肥料，可以同时给作物提供有机养分、无机养分和微生物养分，且具有硫含量低的特点，能改良土壤，防止土壤酸化，改善作物品质，肥料利用率比单纯施用普通化肥相对提高30％以上，减少化肥使用量30％以上。本肥料所采用成份均可简单得到，生产成本低廉，利于大面积推广应用。然而，该肥料并未提高作物的免疫能力，且肥料施用时段没有具体规划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于生物质炭的肥料制备方法，利用贝壳粉具有较大的比表面积，在肥料颗粒表面形成胶体膜，且与自身富含的氨基酸及有益微量元素一同在肥料颗粒表面构成一种土壤有益微生物培养基，促进微生物大量繁殖；同时通过负载活性纳米二氧化钛实现抑菌、杀菌能力；通过复配不同比例的微生物菌剂实现不同时段肥料施用的效果最佳；该肥料具有促进农作物生长、改善土壤结构和菌落群种、抗病虫害等优点。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

本发明用菌种购自上海碧莱清生物科技有限公司。

基于生物质炭的肥料制备方法，该生物质炭为经改性的贝壳粉。

作为优选，贝壳粉制备方法为：将贝壳经酸浸泡0.5-1h，然后经碱溶液螺旋水洗机洗涤0.1-0.2h，经螺旋水洗机清水洗涤0.1-0.2h，再经除盐，脱脂后经滚筒脱水筛脱水干燥，进入烘干机进行850-900℃煅烧催化，冷却后再微纳米粉粹，超细研磨，制得微纳米贝壳粉。

进一步优选，贝壳粉制备中所用酸为盐酸，碱为氢氧化钠；且盐酸浓度为质量分数0.6-1.0％盐酸，氢氧化钠溶液浓度为质量分数0.4-0.9％氢氧化钠。

进一步优选，贝壳粉煅烧催化采用质量比为1:1:2-3的二氧化钛、柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇，柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇具有增益效果，能够改善贝壳粉表面孔隙结构，增加其比表面积，从而提高二氧化钛的负载量和有利于负载均匀；能够在贝壳粉表面形成一层薄膜保护层，提高其负载二氧化钛结构的稳定性，避免二氧化钛变性、流失，最终可提高负载型贝壳粉对细菌或病毒的破坏作用，提高农作物对虫害的免疫功能。

贝壳粉碳酸钙经850℃-900℃煅烧后为多孔纤维状双螺旋体结构，由于贝壳粉粒度具有“分子筛”结构特点，螺旋体多孔性能强，空隙率高，具有较大的比表面积，能很快在肥料颗粒表面形成胶体膜，且自身富含氨基酸及有益微量元素：钙、磷、锰、锌、铜、钾、镁，能够在肥料颗粒表面构成一种土壤有益微生物培养基，这种培养基可以提高微生物的抗渗透压能力，有利于微生物的大量繁殖；同时胶体膜包裹根系，也可以降低有害生物对植株的侵害；贝壳粉具有抑菌、杀菌能力，是通过在贝壳粉碳酸钙微孔中负载活性纳米二氧化钛实现，纳米级二氧化钛负载到贝壳粉碳酸钙的微孔之中后，与贝壳粉碳酸钙是一种紧密且牢固的结合；可以长久的释放出负氧离子起到杀菌抗病毒作用。

基于生物质炭的肥料，包括如下组分，重量份配比为：

微生物菌液10-80份、贝壳粉5-25份、腐殖酸5-25份、尿素5-25份、磷酸一铵5-25份、磷酸二氢钾5-25份、硫酸钾2-30份、微量元素2-10份。

基于生物质炭的肥料制备方法为：将微生物菌液和其余组分混合吸附；经过混拌、破碎、筛分制得粉剂生物有机无机复合肥料，或者经过混拌、破碎、造粒、烘干、筛分制得颗粒生物有机无机复合肥料。

作为优选，微生物菌液由光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液复配所得。

进一步优选，根据肥料的施用时段选择光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液的配比；如：撒种后短期内施肥，光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比1:3-5复配，此阶段主要利用枯草芽孢杆菌提高地温，刺激作物根系发育；农作物快速生长阶段，选择光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比3-5:1复配，这是因为农作物快速生长阶段能量消耗过快，易造成根部等缺氧，于是可利用光合细菌在缺氧情况下仍可进行光合作用的优势，此外，光合细菌还能够吸收氨态氮、硫化氢等有害物质，或合成富含各类营养物质的菌体蛋白，有效促进农作物抗病增产。

作为优选，微量元素为镁、铜、锰、铁、硼、锌、钼、钙中的一种或几种。

本发明的有益效果为：

1)本发明提供一种基于生物质炭的肥料制备方法，该肥料所采用成份均可简单得到，生产成本低廉，利于大面积推广应用；该肥料具有促进农作物生长、改善土壤结构和菌落群种、抗病虫害等优点；

2)本发明利用贝壳粉具有较大的比表面积，在肥料颗粒表面形成胶体膜，且与自身富含的氨基酸及有益微量元素一同在肥料颗粒表面构成一种土壤有益微生物培养基，促进微生物大量繁殖；同时通过负载活性纳米二氧化钛实现抑菌、杀菌能力；通过复配不同比例的微生物菌剂实现不同时段肥料施用的效果最佳。

本发明采用了上述技术方案提供范文，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

具体实施方式

在本发明的一般实施方式中，基于生物质炭的肥料，其原料组分包含微生物菌液，该微生物菌液优选为光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液复配所得；其中光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，即使在缺氧情况下，光合细菌能有效将氨态氮、硫化氢等有害物质吸收，组成菌体本身，同时，形成优势菌落群，有利于改善土壤中菌落群种，促进农作物生长；即光合细菌能够进行光合作用、产氢、固氮、分解有机物等化学过程，还可合成无毒、无副作用且富含各类营养物质的菌体蛋白，且自身富含蛋白质、维生素、促生长因子、免疫因子等营养成分；可很好应用于农作物抗病增产；枯草芽孢杆菌具有解磷解钾的作用，液体发酵液及其产物还有促进作物根系生长的作用。在完成生命周期时，枯草芽孢杆菌不断的的繁殖、不断的吸收肥料中的营养成分变成自身的机体物质，不断的死亡，从而实现了无机养分有机化，减少了淋溶、挥发等养分损失，提高了肥料利用率，提高了作物产值，减少了化肥污染；微生物的迅速大量繁殖，不断释放能量，可以提高地温，促进作物早生快发，提前成熟；土壤中的微生物多了，有机质分解速度加快，更多的团粒结构形成，改良了土壤；大量的有益微生物分泌促生长、抗病等次生代谢物质，使作物更健壮；有益微生物大量繁殖，占据位点竞争优势，有害微生物的生长受到抑制，减少了田间病虫害发生。

在本发明的一个优选的实施方式中，可用微生物菌粉替代菌液。实际农业生产应用中，为了延长保存时间，方便运输、携带等，可将微生物菌液制成菌粉；即在光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液混合后，在混合菌液中添加质量分数为0.01-0.1％的D-异抗坏血酸和0.2-0.8‰的对氨基苄酸，之后冷冻干燥得微生物复合菌粉；D-异抗坏血酸和对氨基苄酸一方面可作为支持物和受体在复水过程中为菌粉提供一定的骨架，提高其分散性及溶解均匀性，还有利于提高冷冻过程中菌种活细胞的成活率和稳定性，延长菌粉保存时间；另一方面能够保持光合细菌和枯草芽孢杆菌各自独立发挥作用而不相互干预，避免出现两种活菌此消彼长的存在趋势；还可在一定程度上对日光光线起到过滤作用，提高光合细菌在优势可见光波段内的吸收，促进其自身生长的同时还可促进作物进行光合作用。

为了更好地发挥复合菌剂中各菌种的优势性能，可根据肥料的施用时段不同选择光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液的配比；在本发明的一个实施方式中，光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比1:3-5复配，如在撒种后短期内施肥，此阶段主要利用枯草芽孢杆菌提高地温，刺激作物根系发育。

在本发明的另一个实施方式中，光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比3-5:1复配，如在农作物快速生长阶段，这是因为农作物快速生长阶段能量消耗过快，易造成根部等缺氧，于是可利用光合细菌在缺氧情况下仍可进行光合作用的优势，此外，光合细菌还能够吸收氨态氮、硫化氢等有害物质，或合成富含各类营养物质的菌体蛋白，有效促进农作物抗病增产。

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

基于生物质炭的肥料，包括如下组分，重量份配比为：

微生物菌液10份、贝壳粉5份、腐殖酸5份、尿素5份、磷酸一铵5份、磷酸二氢钾5份、硫酸钾2份、铁2份、硼1份。

其中，微生物菌液由光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比1:3复配；

贝壳粉制备方法为：将贝壳经浓度为质量分数0.6％的盐酸浸泡0.5h，然后经浓度为质量分数0.4％的氢氧化钠溶液螺旋水洗机洗涤0.1h，经螺旋水洗机清水洗涤0.1h，再经除盐，脱脂后经滚筒脱水筛脱水干燥，进入烘干机进行850℃煅烧催化，冷却后再微纳米粉粹，超细研磨，制得微纳米贝壳粉；

上述贝壳粉煅烧催化采用质量比为1:1:2的二氧化钛、柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇，柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇具有增益效果，能够改善贝壳粉表面孔隙结构，增加其比表面积，从而提高二氧化钛的负载量和有利于负载均匀；能够在贝壳粉表面形成一层薄膜保护层，提高其负载二氧化钛结构的稳定性，避免二氧化钛变性、流失，最终可提高负载型贝壳粉对细菌或病毒的破坏作用，提高农作物对虫害的免疫功能；

贝壳粉碳酸钙经850℃-900℃煅烧后为多孔纤维状双螺旋体结构，由于贝壳粉粒度具有“分子筛”结构特点，螺旋体多孔性能强，空隙率高，具有较大的比表面积，能很快在肥料颗粒表面形成胶体膜，且自身富含氨基酸及有益微量元素：钙、磷、锰、锌、铜、钾、镁，能够在肥料颗粒表面构成一种土壤有益微生物培养基，这种培养基可以提高微生物的抗渗透压能力，有利于微生物的大量繁殖；同时胶体膜包裹根系，也可以降低有害生物对植株的侵害；贝壳粉具有抑菌、杀菌能力，是通过在贝壳粉碳酸钙微孔中负载活性纳米二氧化钛实现，纳米级二氧化钛负载到贝壳粉碳酸钙的微孔之中后，与贝壳粉碳酸钙是一种紧密且牢固的结合；可以长久的释放出负氧离子起到杀菌抗病毒作用；

基于生物质炭的肥料制备方法为：将微生物菌液和其余组分混合吸附；经过混拌、破碎、筛分制得粉剂生物有机无机复合肥料，或者经过混拌、破碎、造粒、烘干、筛分制得颗粒生物有机无机复合肥料。

实施例2：

基于生物质炭的肥料，包括如下组分，重量份配比为：

微生物菌粉65份、贝壳粉22份、腐殖酸16份、尿素15份、磷酸一铵13份、磷酸二氢钾15份、硫酸钾20份、铁1份、硼1份、锰1份、锌1份、钼1份。

其中，微生物菌液由光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比1:4复配；再制成微生物菌粉；

贝壳粉制备方法为：将贝壳经浓度为质量分数0.8％的盐酸浸泡0.8h，然后经浓度为质量分数0.6％的氢氧化钠溶液螺旋水洗机洗涤0.1h，经螺旋水洗机清水洗涤0.1h，再经除盐，脱脂后经滚筒脱水筛脱水干燥，进入烘干机进行870℃煅烧催化，冷却后再微纳米粉粹，超细研磨，制得微纳米贝壳粉；煅烧催化采用质量比为1:1:3的二氧化钛、柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇辅助；

基于生物质炭的肥料制备方法为：将微生物菌粉、水和其余组分混合吸附；经过混拌、破碎、筛分制得粉剂生物有机无机复合肥料，或者经过混拌、破碎、造粒、烘干、筛分制得颗粒生物有机无机复合肥料。

实施例3：

基于生物质炭的肥料，包括如下组分，重量份配比为：

微生物菌液80份、贝壳粉25份、腐殖酸25份、尿素25份、磷酸一铵25份、磷酸二氢钾25份、硫酸钾30份、铁2份、硼1份、锌2份、钼2份。

其中，微生物菌液由光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比5:1复配；

贝壳粉制备方法为：将贝壳经浓度为质量分数1.0％的盐酸浸泡1h，然后经浓度为质量分数0.9％的氢氧化钠溶液螺旋水洗机洗涤0.2h，经螺旋水洗机清水洗涤0.2h，再经除盐，脱脂后经滚筒脱水筛脱水干燥，进入烘干机进行900℃煅烧催化，冷却后再微纳米粉粹，超细研磨，制得微纳米贝壳粉；煅烧催化采用质量比为1:1:3的二氧化钛、柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇辅助；

基于生物质炭的肥料制备方法为：将微生物菌液和其余组分混合吸附；经过混拌、破碎、筛分制得粉剂生物有机无机复合肥料，或者经过混拌、破碎、造粒、烘干、筛分制得颗粒生物有机无机复合肥料。

对比例1：

微生物菌粉制备中未添加D-异抗坏血酸和对氨基苄酸，其余部分和实施例2完全一致。

对比例2：

贝壳粉煅烧催化试剂未含有柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇，其余部分和实施例2完全一致。

采用实施例2以及对比例1和2中制备的肥料对玉米地(播种后2周)进行施肥；对肥料的各项指标进行检测，并统计玉米发芽率以及玉米地害虫的减退率，结果如表1所示；害虫减退率的计算采用公式：

害虫减退率＝(防治前活虫数-防治后活虫数)/防治前活虫数×100％

对比例1制备的肥料中的两种菌种活菌数均低于实施例2，且玉米发芽率低，这表明D-异抗坏血酸和对氨基苄酸的特殊存在能够提高菌粉中菌种活细胞的成活率和稳定性，还能够促进光合细菌进行光合作用；对比例2中，当贝壳粉煅烧催化过程中未使用柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇，贝壳粉的比表面积和二氧化钛负载量均有所降低，且害虫减退率下降，表明柠檬酸钠和1-(3-羟基正丙基)环戊醇具有增益效果，能够改善贝壳粉表面孔隙结构，增加其比表面积，从而提高二氧化钛的负载量和有利于负载均匀，当活性二氧化钛负载量增加时，有利于增强肥料对细菌或病毒的破坏作用，提高农作物对虫害的免疫功能。

表1本发明肥料相关参数

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：所述生物质炭为经改性的贝壳粉；所述改性用混合试剂为二氧化钛、柠檬酸钠和1-（3-羟基正丙基）环戊醇。

2.根据权利要求1所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：所述贝壳粉制备方法为：将贝壳经酸浸泡，然后经碱洗、水洗、除盐、脱脂后干燥，再于850-900℃煅烧催化，冷却后微纳米粉粹，超细研磨，制得微纳米贝壳粉。

3.根据权利要求1所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：所述贝壳粉改性方法为采用质量比为1:1:2-3的二氧化钛、柠檬酸钠和1-（3-羟基正丙基）环戊醇混合试剂辅助贝壳粉煅烧催化。

4.根据权利要求2所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：所述酸为浓度质量分数0.6-1.0%的盐酸，碱为浓度质量分数0.4-0.9%的氢氧化钠。

5.根据权利要求1所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：所述基于生物质炭的肥料包括如下组分，重量份配比为：微生物菌液10-80份、贝壳粉5-25份、腐殖酸5-25份、尿素5-25份、磷酸一铵5-25份、磷酸二氢钾5-25份、硫酸钾2-30份、微量元素2-10份。

6.根据权利要求1所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：将微生物菌液和其余组分混合吸附；经过混拌、破碎、筛分制得粉剂生物有机无机复合肥料，或者经过混拌、破碎、造粒、烘干、筛分制得颗粒生物有机无机复合肥料。

7.根据权利要求5所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：所述微生物菌液由光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液复配所得。

8.根据权利要求7所述的基于生物质炭的肥料制备方法，其特征在于：在不同的肥料施用阶段，光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液复配的比例不同；如：撒种后短期内施肥，光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比1:3-5复配；农作物快速生长阶段，选择光合细菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液按重量份比3-5:1复配。