CN110015936B - 一种用于改良盐碱地的功能性有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于改良盐碱地的功能性有机肥，按照重量份数包括如下组分：双孢菇菌渣50‑60份、蔬菜废弃物20‑30份、猪粪20‑30份、磷石膏15‑20份、粉煤灰10‑20份、生物菌剂5‑10份、解磷菌1‑2份。本发明将农业废弃物堆肥技术与废物矿物资源综合利用紧密结合，通过提高土壤有机质含量、改善土壤团粒结构、促进土壤离子代换反应等综合调节措施，实现大面积中低度盐碱土资源的高效利用。

Description

一种用于改良盐碱地的功能性有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种用于改良盐碱地的功能性有机肥及其制备方法。

背景技术

盐碱地是人类至今利用率较低的土地资源，具有面积大、分布广的特点，据不完全数据统计，全世界盐碱地总面积约为1.0×10⁹公顷，占全球陆地面积的30％左右，在全球干旱、半干旱地区都有分布。土壤盐碱化的形成原因不尽相同，但对农业生产的危害是类似的：水溶性盐离子在土壤中聚积，对作物养分和水分代谢产生严重影响，造成不同程度的减产甚至绝产。探索研究改良盐碱地的方法，尤其针对中低度盐碱土的改良，对于稳定粮食生产和扩大高质量耕地面积具有极其重要的意义。

目前用于盐碱土改良的方法主要有：(1)物理改良：平整土地、深耕晒垡、及时松土、抬高地形、微区改土；(2)水利工程改良：排灌配套、蓄淡压盐、灌水洗盐、地下排盐；(3)化学改良：石膏、磷石膏、过磷酸钙、腐殖酸、泥炭、醋渣等；(4)生物改良：种植水稻、种植耐盐植物等。

有机肥又名农家肥是一种天然肥料，是有机质经过微生物降解或发酵而成，其对于土壤的结构、空间、水分、养分、能量、酶和微生物活性等方面都有十分重要的作用。研究发现施用有机肥可提高盐碱土的脱盐、抑盐的能力，改善土壤理化性质。但有机肥通常要与其他肥料混合施用才能发挥其最大效果，单纯采用有机肥进行盐碱地改良，增加了土壤有机质，但土壤Na离子未被洗脱，没有钙离子代换，对盐碱土的改良作用有限。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种用于改良盐碱地的功能性有机肥及其制备方法。本发明将农业废弃物堆肥技术与废物矿物资源综合利用紧密结合，通过提高土壤有机质含量、改善土壤团粒结构、促进土壤离子代换反应等综合调节措施，实现大面积中低度盐碱土资源的高效利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种用于改良盐碱地的功能性有机肥，按照重量份数包括如下组分：

双孢菇菌渣50-60份、蔬菜废弃物20-30份、猪粪20-30份、磷石膏15-20份、粉煤灰10-20份、生物菌剂5-10份、解磷菌1-2份。

优选的，所述双孢菇菌渣为经发酵培养料栽培双孢菇后得到的菌渣；所述发酵栽培料由以下重量份的原料组成：

麦秆50份、泥炭土50份、鸡粪80份、石膏7份。

所述蔬菜废弃物是指蔬菜在生长管理、收获、储存和流通过程中产生的大量植物残体和废弃果实，植物残体包括根、茎、叶等；果实包括虫咬、腐烂而无法销售的废果。主要来自蔬菜种植区和蔬菜交易市场，一般将蔬菜废弃物分为叶菜类、茄果类及根茎类三大类。上述三大类的蔬菜废弃物均可用于本发明。

优选的，所述生物菌剂为枯草芽孢杆菌、酵母菌和放线菌按体积比3:1:1组成的复合微生物菌剂。其中：所述的枯草芽孢杆菌、酵母菌和放线菌均为常规的市售菌剂，生产生物菌剂时将上述枯草芽孢杆菌、酵母菌和放线菌按比例混合即可。

所述解磷菌为常规的市售菌剂。

本发明的第二方面，提供上述功能性有机肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)将蔬菜废弃物的水分含量调整至70-80％，猪粪的水分含量调整至30-40％；

(2)将调整水分含量后的蔬菜废弃物、猪粪、磷石膏、粉煤灰和双孢菇菌渣分层堆垛，并加入生物菌剂，进行堆肥发酵；

(3)待堆垛温度升至60℃时，翻抛堆垛，以后每2天翻抛一次，持续堆肥发酵25-30天，最后一次翻抛同时喷洒解磷菌，得到一次发酵半成品；

(4)将一次发酵半成品堆置陈化20-30天。

优选的，步骤(1)中，将蔬菜废弃物的水分含量调整至70-80％，再粉碎至粒径在1cm以下。

优选的，步骤(2)中，所述分层堆垛是将双孢菇菌渣铺在最底层，然后将粉煤灰、蔬菜废弃物、磷石膏和猪粪分层堆垛在双孢菇菌渣上。采用分层堆垛可以减少混合环节，便于堆肥的生产。

优选的，步骤(4)中，所述堆置陈化具体为：将一次发酵半成品聚集堆置，堆垛高度2-2.5m，检测堆体温度，超过40℃时翻堆一次。

优选的，堆置陈化结束后还包括：粉碎过筛或者挤压造粒的步骤。

本发明的第三方面，提供上述功能性有机肥在中、低度盐碱土改良中的应用。

本发明的第四方面，提供一种中低度盐碱土的改良方法，包括：在中、低度盐碱土上种植作物之前，将上述功能性有机肥作为基肥施用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种用于改良盐碱地的功能性有机肥及制备方法，以栽培双孢菇的废弃菌渣为原料，结合蔬菜废弃物和畜禽粪便进行混合堆肥，无需外源添加N素，通过物料本身的性质差异，达到堆肥的最优C/N比；

(2)农业废弃物堆肥过程氮素损失是有机肥生产的普遍问题，本发明添加的磷石膏，其酸性特征能够显著降低堆肥pH值，堆肥过程减少70％的氮素损失，显著提高有机肥养分，并降低堆肥过程的重要温室气体N₂O的排放；

(3)一次发酵末期加入解磷菌，能在陈化阶段活化磷石膏中的P素，在土壤中，该有机肥养分利用效率显著提高；

(4)磷石膏中的钙离子在盐碱土中的缓慢释放，促进土壤钙胶体的形成，结合粉煤灰增加土壤孔隙度的功能，在降雨和灌溉条件下，土壤钠离子更易被洗脱，降盐改土能力得到显著提升。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

术语说明：

中、低度盐碱土：盐碱土在利用过程中可以分为低度盐碱土、中度盐碱土和重盐碱土；低度盐碱土的含盐量在千分之三以下，pH值为7.1-8.5，出苗率在70-80％；重盐碱土是指含盐量超过千分之六，pH值在9.5以上，出苗率低于50％；中度盐碱土介于低度盐碱土和中度盐碱土之间，pH值在8.5-9.5。

正如背景技术部分介绍的，由于盐碱地有机质含量普遍偏低、大量钠离子进入土壤胶体导致土粒分散、破坏土壤结构、土壤通透性降低并影响土壤微生物活性。采用单一有机肥改良盐碱土存在局限，所以特别需要研制一种用于改良盐碱地的功能性有机肥。

基于此，本发明的目的是提供一种用于改良盐碱地的功能性有机肥，通过提高土壤有机质含量、改善土壤团粒结构、促进土壤离子代换反应等综合调节措施，实现大面积中低度盐碱土资源的高效利用。

在本发明的一种实施方案中，所述用于改良盐碱地的功能性有机肥由以下重量份的原料制备而成：

双孢菇菌渣50-60份、蔬菜废弃物20-30份、猪粪20-30份、磷石膏15-20份，粉煤灰10-20份，生物菌剂5-10份，解磷菌1-2份。

制备过程为：

步骤一：收集蔬菜废弃物，适当晾晒使水分含量为70-80％；然后对蔬菜废弃物进行粉碎至粒径在1cm以下。

步骤二：收集猪粪并进行脱水处理，使水分含量为30-40％。

步骤三：将双孢菇菌渣铺在最底层，然后将粉煤灰、蔬菜废弃物、磷石膏和猪粪分层堆垛在双孢菇菌渣上，并加入生物菌剂。

步骤四：通过温度测定仪检测堆垛温度，当温度达到60℃时，用翻抛机翻抛一次，以后每2天翻抛一次，持续4周时间，最后一次翻抛同时喷洒解磷菌，得到一次发酵半成品。

步骤五：将一次发酵半成品聚集堆置，堆垛高度2-2.5m，检测堆体温度，超过40摄氏度时翻堆一次，堆置陈化20-30天。

步骤六，将陈化结束的物料粉碎过筛，即得成品；也可以根据需要进行挤压造粒。在盐碱地上种植作物之前，作为基肥施用。

本发明的功能性有机肥是由优选的原料组成经堆肥发酵制备而成，与现有的堆肥发酵制备的有机肥相比，对盐碱地，特别是中低度盐碱地具有显著的改良效果。

对于原料组成而言，本发明的功能性有机肥的各原料组分是一个有机的整体，缺一不可，原料之间具有协同促进作用。其中：双孢菇对栽培物料的要求较高，其栽培基质中含有大量泥炭土，是各种菌渣中有机质含量最高的，选择双孢菇菌渣做原料能保证在添加其他矿物原料后，制成的机肥有足够有机质含量(≥45％)；蔬菜废弃物中养分含量较高，将蔬菜废弃物作为原料制备有机肥料有利于提高农业废弃物的再利用价值；猪粪来源广泛，规范养殖场的猪粪质量都比较高，具有合适的C/N比，并富含多种营养元素；磷石膏和粉煤灰是废物矿物资源；本发明将上述原料有机的组合在一起，实现了农业废弃物堆肥技术与废物矿物资源综合利用的紧密结合。

对于堆肥发酵而言，堆肥是有机废弃物在高温条件下发酵腐熟，废弃物经矿质化、腐殖化，转化为富含有机质和植物生长所必需的矿质元素，可以用作有机肥和土壤改良剂。堆肥发酵效果受温度、含水量、C/N比、微生物菌剂等多种因素的影响，其中，微生物的生长繁殖需要适宜的温度，堆体高温和持续时间对堆肥的无害化至关重要，是保证堆肥的卫生指标合格和堆体腐熟的重要条件；水分是微生物的正常活动必不可少的介质，溶解有机物，为微生物新陈代谢提供养分，堆料含水量会对堆肥的速度和腐熟程度产生影响，堆体水分含量由有机物料氧化分解释放水分和蒸发作用两方面共同作用的结果；碳源和氮源是微生物生长繁殖必不可少的能源和营养物质，C/N比对微生物分解有机物的速度有重要影响，是决定发酵进程和堆肥产品最终品质的重要因素之一；堆肥是在微生物的作用下分解有机固体废弃物，因此微生物的数量和活性对堆肥的温度、含水量、养分含量、堆肥的快慢和腐熟程度都有重要影响，而微生物的生长繁殖是一个过程，加入微生物菌剂能够明显增加堆体内微生物数量和种类，提高堆体的升温速度，加快堆肥进程。

氮素在堆肥过程中的转化主要有有机氮的矿化、硝化和反硝化、氨气吸附和挥发以及有机氮的合成。在转化过程中一部分的有机氮会转化为无机氮，以氨气的形式挥发损失。

本发明的功能性有机肥的组成原料中，由于蔬菜废弃物的含水率高、碳氮比小，其腐解过程更易发生有机碳、氮的矿化，造成碳氮损失，从而降低堆肥产品的品质。对此，本发明一方面通过晾晒调节蔬菜废弃物的水分含量至70-80％，另一方面通过与猪粪、双孢菇菌渣的配比来优化调节堆肥物料的含水量和C/N比，从而达到最优的堆肥发酵条件。

对于堆肥过程中的氮素损失，本发明通过加入磷石膏和粉煤灰配合使用，磷石膏其酸性特征能够显著降低堆肥pH值，堆肥过程减少70％的氮素损失，显著提高有机肥养分，并降低堆肥过程的重要温室气体N₂O的排放；粉煤灰在堆肥发酵前加入，能更好发挥其氨吸附作用，减少堆肥过程的N素损失；堆肥过程中，氨挥发是主要的N素损失途径，通过粉煤灰的添加，可以增加堆肥产品的氮素含量；而且粉煤灰中含有大量水溶性硅钙镁磷等农作物所必需的营养元素，经堆肥发酵后可以更容易被作物所吸收。

更为关键的是，本发明加入磷石膏和粉煤灰并不仅仅是为了降低堆肥过程中的氮素损失，而且，本发明在一次发酵末期加入解磷菌，能在陈化阶段活化磷石膏中的P素，在土壤中，该有机肥养分利用效率显著提高；磷石膏中的钙离子在盐碱土中的缓慢释放，促进土壤钙胶体的形成，结合粉煤灰增加土壤孔隙度的功能，在降雨和灌溉条件下，土壤钠离子更易被洗脱，降盐改土能力得到显著提升。本发明还发现，在堆肥发酵前加入磷石膏和粉煤灰与堆肥发酵后与磷石膏和粉煤灰混合使用相比，其对中低度盐碱土的改良效果有预料不到的提升，这说明堆肥发酵过程对于磷石膏和粉煤灰原有的降盐改土的物理性能也有改善。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

其中：生物菌剂为复合微生物菌剂，由枯草芽孢杆菌菌剂、酵母菌、放线菌按体积比为3：1：1组成，以上所述的枯草芽孢杆菌、酵母菌、放线菌均为常规市售菌种，由销售方提供单一粉状培养菌剂，各单一粉状培养菌剂中菌种密度≥10⁸/g，生产时按比例混合。

解磷菌为市售单一液体菌剂，单一液体培养菌剂中菌种密度≥10⁸/g。(购自鹤壁市人元生物技术发展有限公司)。

实施例1：用于改良盐碱地的功能性有机肥的制备

1.原料组成：

双孢菇菌渣50份、蔬菜废弃物20份、猪粪30份、磷石膏20份，粉煤灰15份，生物菌剂6份，解磷菌1.5份。

制备方法：

(1)将蔬菜废弃物适当晾晒，使水分含量为70-80％；

(2)收集猪粪并进行脱水处理，使水分含量为30-40％；

(3)将双孢菇菌渣、蔬菜废弃物、猪粪、磷石膏、粉煤灰分层堆垛，并加入生物菌剂；

(4)通过温度测定仪检测堆垛温度，当温度达到60摄氏度时，用翻抛机翻抛一次，以后每2天翻抛一次，持续4周时间，最后一次翻抛同时喷洒解磷菌，得到堆肥产物；

(5)将一次发酵半成品聚集堆置，堆垛高度2-2.5m，检测堆体温度，超过40摄氏度时翻堆一次，堆置陈化25天。

(6)将陈化结束的物料粉碎过筛，即得成品，也可以根据需要进行挤压造粒。在盐碱地上种植作物之前，作为基肥施用。

实施例2：用于改良盐碱地的功能性有机肥的制备

1.原料组成：

双孢菇菌渣60份、蔬菜废弃物30份、猪粪30份、磷石膏20份，粉煤灰10份，生物菌剂10份，解磷菌1份。

2.制备方法：

(1)收集蔬菜废弃物，适当晾晒使水分含量为70-80％；

(2)收集猪粪并进行脱水处理，使水分含量为30-40％；

(3)将双孢菇菌渣、蔬菜废弃物、猪粪、磷石膏、粉煤灰分层堆垛，并加入生物菌剂；

(4)通过温度测定仪检测堆垛温度，当温度达到60摄氏度时，用翻抛机翻抛一次，以后每2天翻抛一次，持续4周时间，最后一次翻抛同时喷洒解磷菌，得到堆肥产物；

(5)将一次发酵半成品聚集堆置，堆垛高度2-2.5m，检测堆体温度，超过40摄氏度时翻堆一次，堆置陈化30天。

(6)将陈化结束的物料粉碎过筛，即得成品，也可以根据需要进行挤压造粒。在盐碱地上种植作物之前，作为基肥施用。

应用例：大田试验

为考察本发明的用于改良盐碱地的功能性有机肥对盐碱地作物产量和降盐效果的影响，对位于山东省东营市的含盐量2-3‰的盐碱地进行了玉米大田试验，具体如下：

(1)试验方法：

将试验分为四组，其中，CK组全空白不施肥处理；CK1组农民习惯施肥；PMOR常规市售猪粪有机肥，该有机肥施肥量每亩300kg，其中无机肥类型按照农民习惯施肥，单位面积用量按照等氮素原则，扣除有机肥提供的N素；MFOR组使用发明实施例1制备的一种用于改良盐碱地的功能性有机肥，该有机肥施肥量每亩300kg，其中无机肥类型按照农民习惯施肥，用量按照等氮素原则，扣除该有机肥提供的N素。

不同处理在相同条件下进行管理，玉米收获后统计各组的产量以及土壤盐分、和有机质含量。

(2)试验结果：

各组的产量以及肥料中养分的利用率的结果见表1，由表1可以看出，在施用本发明的一种用于改良盐碱地的功能性有机肥及其制备方法，可以显著提高盐碱地大田玉米产量、养分利用率，比传统有机肥PMOR处理增产14.30％；显著降低盐碱地土壤盐分，与CK1和PMOR相比，土壤盐分分别降低31.20％和25.9％；显著降低土壤pH，提高土壤有机质含量。

表1盐碱地玉米产量及土壤盐分含量变化

处理	产量(kg/hm<sup>2</sup>)	土壤盐分(g/kg)	pH值	有机质含量(g/kg)
					CK0	4869.24	2.68	8.53	13.79
CK1	6086.57	2.66	8.50	14.31
					PMOR	6237.68	2.47	8.30	16.30
MFOR	7129.35	1.83	7.28	16.37

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于改良盐碱地的功能性有机肥，其特征在于，按照重量份数包括如下组分：

双孢菇菌渣50份、蔬菜废弃物20份、猪粪30份、磷石膏20份，粉煤灰15份，生物菌剂6份，解磷菌1.5份；

所述双孢菇菌渣为经发酵培养料栽培双孢菇后得到的菌渣；所述发酵栽培料由以下重量份的原料组成：

麦秆50份、泥炭土50份、鸡粪80份、石膏7份；

所述生物菌剂为枯草芽孢杆菌、酵母菌和放线菌按体积比3:1:1组成的复合微生物菌剂；

所述功能性有机肥由如下方法制备而成：

（1）将蔬菜废弃物适当晾晒，使水分含量为70-80%；

（2）收集猪粪并进行脱水处理，使水分含量为30-40%；

（3）将双孢菇菌渣、蔬菜废弃物、猪粪、磷石膏、粉煤灰分层堆垛，并加入生物菌剂；

（4）通过温度测定仪检测堆垛温度，当温度达到60摄氏度时，用翻抛机翻抛一次，以后每2天翻抛一次，持续4周时间，最后一次翻抛同时喷洒解磷菌，得到一次发酵半成品；

（5）将一次发酵半成品聚集堆置，堆垛高度2-2.5m，检测堆体温度，超过40摄氏度时翻堆一次，堆置陈化25天；

（6）将陈化结束的物料粉碎过筛，即得成品。

2.一种中低度盐碱土的改良方法，其特征在于，包括：在中、低度盐碱土上种植作物之前，将权利要求1所述的功能性有机肥作为基肥施用。