CN109928851A

CN109928851A - 一种益于土壤改良的固态有机肥及其生产方法

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Publication number: CN109928851A
Application number: CN201910279063.8A
Authority: CN
Inventors: 邱建成; 袁伟; 龚贵金
Original assignee: Jiangxi Zhenghe Ecological Agriculture Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Zhenghe Ecological Agriculture Co Ltd
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明公开了一种益于土壤改良的固态有机肥及其生产方法，由以下重量份的原料组成：硅藻土4~8份、甘蔗渣5~10份、花生壳粉5~10份、腐殖酸20~30份、牛粪40~50份、秸秆10~20份、池塘污泥12~18份、壳聚糖1~3份、β‑环糊精1~3份、聚丙烯酰胺1~3份，本发明所述有机肥，能够明显促进土壤团聚作用，提高大团聚体含量，增大土壤孔隙度，进而能够增强土壤保水能力，提高土壤肥力，有利于生产出高产量和高品质的蔬果及农作物。

Description

一种益于土壤改良的固态有机肥及其生产方法

技术领域

本发明属于肥料制造技术领域，具体涉及一种益于土壤改良的固态有机肥及其生产方法。

背景技术

土壤是农业生产的基本资料，是农作物赖以生长发育的重要环境条件，世界上97％的粮食生产依赖于土壤，农业要持续发展，获得稳定增长的生产力，首先必须保证土壤肥力的持久性，而土壤结构是土壤肥力的基础，影响着土壤肥力诸要素的数量及其协调状况，同时也影响着土壤物理、化学和生物学特性。但是随着农作物、蔬果等种植生产的迅猛发展，长期以来由于连作及盲目大量施肥造成了一系列土壤障碍，包括土壤结构被破坏，土壤板结，孔隙率降低导致水分难以扩散、土壤有机质含量降低，导致土壤团聚体含量降低，稳定性变差，这些都将影响土壤的渗透性和保水能力，进而给产品生产带来产量及品质的不良影响。

聚丙烯酰胺(PAM)是一种溶于水的高分子人工合成土壤改良剂，其生物稳定性高于多聚糖，在土壤中不易被微生物分解，改良土壤时用量较少，是一种高效的土壤结构改良剂，可以促使分散的土壤颗粒团聚，形成团粒，改善通气透水性，提高土壤肥力，提高水分利用率，调节土壤紧实度，进而促进植株生长，增加作物产量。

但由于聚丙烯酰胺属高聚物，以固态施入土壤可以吸水膨胀，但很难溶解进入土壤溶解，因此采用固态方式施用时，其对土壤物理性质的改善作用十分有限，虽然有报道将不同的土壤改良剂复合使用，改土的效果会有所提高，但这种交互作用对土壤团聚体的形成、土壤孔隙率的提升以及增加土壤中水稳定性团粒的含量的改良作用依然不明显，依然需要开发出更有利于改善土壤结构，提高土壤肥力的固态有机肥。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种益于土壤改良的固态有机肥及其生产方法，所述固体有机肥以甘蔗渣、腐殖酸、牛粪等作为有机质进行发酵，并添加聚丙烯酰胺、β-环糊精等土壤改良剂，结合硅藻土、壳聚糖的综合作用，能够明显促进土壤团聚作用，提高大团聚体含量，增大土壤孔隙度，进而能够增强土壤保水能力，提高土壤肥力，有利于生产出高产量和高品质的蔬果及农作物。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种益于土壤改良的固态有机肥，由以下重量份的原料组成：硅藻土4～8份、甘蔗渣5～10份、花生壳粉5～10份、腐殖酸20～30份、牛粪40～50份、秸秆10～20份、池塘污泥12～18份、壳聚糖1～3份、β-环糊精1～3份、聚丙烯酰胺1～3份。

作为本发明优选的实施方案，所述固态有机肥，由以下重量份的原料组成：硅藻土6份、甘蔗渣7份、花生壳粉8份、腐殖酸28份、牛粪46份、秸秆15份、池塘污泥17份、壳聚糖2份、β-环糊精1份、聚丙烯酰胺3份。

作为本发明优选的实施方案，所述聚丙烯酰胺为阴离子型。

作为本发明优选的实施方案，所述阴离子聚丙烯酰胺分子量为600～800万。

本发明提供了一种本发明所述的益于土壤改良的固态有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将甘蔗渣、花生壳粉、腐殖酸、牛粪、秸秆和池塘污泥混合均匀，于60～80℃密闭堆置8～12天，过滤，取滤渣，烘干，粉碎后过筛，得到发酵后的堆肥；

(2)将聚丙烯酰胺、β-环糊精和壳聚糖混合，60～70℃下搅拌3～4h，混粉冷却后加入硅藻土和步骤(1)制得的堆肥，搅拌均匀，干燥，粉碎后过筛，得到有机肥。

本发明还提供了一种本发明所述的益于土壤改良的固态有机肥的优选的制备方法，包括如下步骤：

(2)将聚丙烯酰胺溶于水中，得到溶液，加热至60～70℃，加入β-环糊精和壳聚糖，60～70℃下搅拌12～16h，蒸干溶剂，得到固体粉末，将固体粉末与硅藻土、步骤(1)制得的堆肥混合，搅拌均匀，70℃干燥2h，得到有机肥。

作为本发明优选的实施方案，所述步骤(2)中聚丙烯酰胺和水的重量比为1:6。

作为本发明优选的实施方案，所述步骤(2)中，调节溶液的pH至6～7。

作为本发明优选的实施方案，所述硅藻土的粒径为15～30μm。

综上，与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明以甘蔗渣、腐殖酸、牛粪等作为有机质进行发酵，为作物的生长提供丰富营养物质，添加高聚物土壤改良剂聚丙烯酰胺，同时在β-环糊精、壳聚糖和硅藻土等的综合作用下，对土壤结构进行改善，增强了固态聚丙烯酰胺对深层土壤的渗透和改善作用，增强了有机肥创建土壤团粒和稳定土壤团粒的功能，能够明显促进土壤团聚作用，提高大团聚体含量，增大土壤孔隙度，防止土壤板结，防水土流失，保肥保水，对改善土壤结构，提高作物产量，改善作物品质具有重大意义。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

一、不同土壤改良剂对土壤结构的改善作用

将甘蔗渣8份、花生壳粉10份、腐殖酸30份、牛粪45份、秸秆16份和池塘污泥17份混合均匀，于70℃密闭堆置12天，过滤，取滤渣，烘干，粉碎后过筛，得到发酵后的堆肥作为基础肥，在基础肥中分别添加硅藻土(粒径35μm)、生物炭、聚丙烯酰胺(阴离子型，分子量600万)、多聚糖、聚丙烯酸、保水剂SAP、β-环糊精和EM菌剂(各添加成分以基础肥重量计算百分含量)，制备成固态有机肥。

选择土块平坦，土层深厚，肥力中上的土壤作为试验田土壤，其养分含量为全氮2.07g/kg，速效钾87.11mg/kg，速效磷10.48mg/kg，有机质9.87g/kg，前茬作物为番茄，种植供试品种马铃薯，实验设置9种处理，每个处理3个平行，每个平行种植马铃薯10m²，试验对比例1-8的有机肥，对照组仅施用基础肥，所有肥料作为基肥一次性施入，施入量按800kg/hm²，生长季节不再施用任何追肥。

在实验前及马铃薯收获后，在每个实验区内用环刀采集土壤样品加盖密封后带回室内，采用环刀法测定土壤饱和含水量、土壤容重和孔隙度。

各试验区所用固态有机肥的组成见表1。

表1对比例1-8固态有机肥的成分表

试验例	固态有机肥成分
		对照组	基础肥
对比例1	基础肥+5％硅藻土
		对比例2	基础肥+10％生物炭
对比例3	基础肥+2.5％聚丙烯酰胺
		对比例4	基础肥+2.5％多聚糖
对比例5	基础肥+0.8％聚丙烯酸
		对比例6	基础肥+3％SAP
对比例7	基础肥+3％β-环糊精
		对比例8	基础肥+2％EM菌剂

各试验区土壤检测结果见表2。

表2对比例1-8施肥后土壤饱和含水量、孔隙度及容量

试验结果表明，土壤改良剂中，聚丙烯酰胺对提高土壤饱和含水量作用最大，聚丙烯酰胺和SAP对增加土壤总孔隙度作用最强，聚丙烯酸和SAP对增加土壤毛管孔隙度作用最强，多聚糖和SAP对降低土壤容重作用最强。

二、土壤改良剂复配对土壤结构的改善作用

将甘蔗渣8份、花生壳粉10份、腐殖酸30份、牛粪45份、秸秆16份和池塘污泥17份混合均匀，于70℃密闭堆置12天，过滤，取滤渣，烘干，粉碎后过筛，得到发酵后的堆肥作为基础肥，在基础肥中分别添加复合土壤改良剂(各添加成分以基础肥重量计算百分含量，硅藻土粒径35μm，聚丙烯酰胺为阴离子型，分子量600万)，制备成固态有机肥。具体组成见表3。

表3对比例9-13固态有机肥的成分表

试验例	固态有机肥成分
		对比例9	基础肥+3％SPA+2.5％聚丙烯酰胺
对比例10	基础肥+3％SPA+0.8％聚丙烯酸
		对比例11	基础肥+2.5％聚丙烯酰胺+2.5％多聚糖
对比例12	基础肥+2.5％聚丙烯酰胺+3％β-环糊精
		对比例13	基础肥+2.5％聚丙烯酰胺+5％硅藻土

实施例1

按以下重量份准备原料：硅藻土6份(粒径35μm)、甘蔗渣7份、花生壳粉8份、腐殖酸28份、牛粪46份、秸秆15份、池塘污泥17份、壳聚糖2份、β-环糊精1份、聚丙烯酰胺3份(阴离子型，分子量1200万)。按下述方法制备固态有机肥。

(1)将甘蔗渣、花生壳粉、腐殖酸、牛粪、秸秆和池塘污泥混合均匀，于80℃密闭堆置8天，过滤，取滤渣，烘干，粉碎后过筛，得到发酵后的堆肥；

(2)将聚丙烯酰胺、β-环糊精和壳聚糖混合，60℃下搅拌4h，混粉冷却后加入硅藻土和步骤(1)制得的堆肥，搅拌均匀，干燥，粉碎后过筛，得到有机肥。

按照对比例1-8所述试验方法，选择同样的试验田土壤种植供试品种马铃薯，实验设置6种处理，每个处理3个平行，每个平行种植马铃薯10m²，试验对比例9-13及实施例1制备的有机肥，对照组仅施用基础肥，所有肥料作为基肥一次性施入，施入量按800kg/hm²，生长季节不再施用任何追肥。在实验前及马铃薯收获后，采用环刀法测定土壤饱和含水量、土壤容重和孔隙度，检测结果见表4。

表4对比例9-13及实施例1施肥后土壤饱和含水量、孔隙度及容量

试验例	饱和含水量(g/kg)	总孔隙度(％)	毛管孔隙度(％)	土壤容重(g/cm)
					对照组	275.4	35.6	20.4	1.45
对比例9	384.2	42.2	27.8	1.36
					对比例10	372.1	40.5	25.6	1.32
对比例11	425.7	44.2	30.6	1.28
					对比例12	445.6	46.1	32.7	1.26
对比例13	407.3	45.3	28.3	1.31
					实施例1	543.7	56.8	38.6	1.15

试验结果表明，本发明制备的固态有机肥可显著提高土壤饱和含水量，增加总孔隙度和毛管孔隙度，降低土壤容重，土壤总孔隙度的提升可以改善土壤的通透性，防止表土结皮，提高肥料营养成分的渗透能力，而毛管孔隙度的提高则可显著提高土壤的持水能力，实现水分的高效利用，土壤容重减小则表明土壤较为疏松，孔隙多，这些均有利于植物的生长。

三、不同土壤改良剂复配对土壤养分和种植作物的改善作用

在马铃薯种植前后，采用5点分布法采样，分别检测土壤中的全氮、速效钾、速效磷和有机质的含量，并在收获后，计算马铃薯的产量，同时分别检测马铃薯中的蛋白质和总糖含量，结果见表5和表6。

表5种植前后土壤养分对比

表6马铃薯产量及品质对比

试验例	产量(t/hm<sup>2</sup>)	总蛋白(％)	总糖(％)
				对照组	22.65	10.57	2.78
对比例9	25.41	11.25	3.12
				对比例10	27.54	12.64	3.42
对比例11	24.51	11.41	3.30
				对比例12	28.62	12.44	3.27
对比例13	30.45	12.64	3.53
				实施例1	42.14	13.98	4.24

试验结果表明，本发明制备的固态有机肥可显著提高土壤速效磷、速效钾等养分，收获的马铃薯产量提高，品质更高。

四、本发明有机肥不同制备方法对改土作用的影响

实施例2

按以下重量份准备原料：硅藻土6份(粒径35μm)、甘蔗渣7份、花生壳粉8份、腐殖酸28份、牛粪46份、秸秆15份、池塘污泥17份、壳聚糖2份、β-环糊精1份、聚丙烯酰胺3份(阴离子型，分子量600万)。按下述方法制备固态有机肥。

(1)将甘蔗渣、花生壳粉、腐殖酸、牛粪、秸秆和池塘污泥混合均匀，于60℃密闭堆置12天，过滤，取滤渣，烘干，粉碎后过筛，得到发酵后的堆肥；

(2)将聚丙烯酰胺溶于6倍重量的水中，得到溶液，加热至70℃，加入β-环糊精和壳聚糖，70℃下搅拌14h，蒸干溶剂，得到的固体粉末与硅藻土、步骤(1)制得的堆肥混合，搅拌均匀，70℃干燥2h，得到有机肥。

实施例3

按照实施例2所述方法制备有机肥，区别在于，所用硅藻土粒径为22μm，并且步骤(2)中，将聚丙烯酰胺溶于水中，得到溶液后，用0.1N氢氧化钠或稀盐酸调节溶液pH值至6.5，然后再进行加热及后续操作。

按照对比例1-8所述试验方法，选择同样的试验田土壤种植供试品种马铃薯，实验设置2种处理，每个处理3个平行，每个平行种植马铃薯10m²，试验实施例2和3制备的有机肥，对照组仅施用基础肥，所有肥料作为基肥一次性施入，施入量按800kg/hm²，生长季节不再施用任何追肥。在马铃薯收获后，在每个实验区内按S型采集10个点的耕层土壤样品，将10个点采样点采集的约1.5kg土壤完全风干后进行团聚体的筛分，采用干筛法和湿筛法测定土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体。结果见表7。

表7实施例1-3施肥后土壤团聚体组成情况

试验结果表明，与对照组相比，实施例1-3制备的固态有机肥能够显著增加机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体在＞5mm和＞0.25mm粒径的含量，并降低≤0.25mm粒径的含量，同时可增加平均重量直径，表明本发明能明显促进土壤团聚体的形成，增加土壤中水稳定团粒的含量和稳定性，改善土壤结构及其物理和化学性质，加强土壤微生物活动，促进土壤肥力提高，更有益于作物生长。

Claims

1.一种益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于，由以下重量份的原料组成：硅藻土4~8份、甘蔗渣5~10份、花生壳粉5~10份、腐殖酸20~30份、牛粪40~50份、秸秆10~20份、池塘污泥12~18份、壳聚糖1~3份、β-环糊精1~3份、聚丙烯酰胺1~3份。

2.根据权利要求1所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于，由以下重量份的原料组成：硅藻土6份、甘蔗渣7份、花生壳粉8份、腐殖酸28份、牛粪46份、秸秆15份、池塘污泥17份、壳聚糖2份、β-环糊精1份、聚丙烯酰胺3份。

3.根据权利要求1所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述聚丙烯酰胺为阴离子型。

4.根据权利要求3所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述阴离子聚丙烯酰胺分子量为600~800万。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述固态有机肥的制备方法包括如下步骤：

（1）将甘蔗渣、花生壳粉、腐殖酸、牛粪、秸秆和池塘污泥混合均匀，于60~80℃密闭堆置8~12天，过滤，取滤渣，烘干，粉碎后过筛，得到发酵后的堆肥；

（2）将聚丙烯酰胺、β-环糊精和壳聚糖混合，60~70℃下搅拌3~4h，混粉冷却后加入硅藻土和步骤（1）制得的堆肥，搅拌均匀，干燥，粉碎后过筛，得到有机肥。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述固态有机肥的制备方法包括如下步骤：

（2）将聚丙烯酰胺溶于水中，得到溶液，加热至60~70℃，加入β-环糊精和壳聚糖，60~70℃下搅拌12~16h，蒸干溶剂，得到固体粉末，将固体粉末与硅藻土和步骤（1）制得的堆肥混合，搅拌均匀，70℃干燥2h，得到有机肥。

7.根据权利要求6所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述步骤（2）中聚丙烯酰胺和水的重量比为1:6。

8.根据权利要求6所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述步骤（2）中，调节溶液的pH至6~7。

9.根据权利要求6所述的益于土壤改良的固态有机肥，其特征在于所述硅藻土的粒径为15~30µm。