CN110054528A - 一种多功能性生物有机肥及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤肥料技术领域，特别是涉及一种多功能性生物有机肥及其制备方法与应用。本发明生物有机肥的制备方法包括以植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪为主要原料经堆肥处理后，接种微生物菌剂进行发酵；其中，所述微生物菌剂包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌。本发明解决了植物纤维性废弃物腐熟困难、难以有效利用的难题，采用堆肥及微生物菌剂发酵处理的手段制备了多功能性生物有机肥。该有机肥利用率高，可显著提高作物产量和品质，并能增强作物的抗逆能力、防治病虫害，还具有解磷、解钾等各种功能。

Description

一种多功能性生物有机肥及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及土壤肥料技术领域，特别是涉及一种多功能性生物有机肥及其制备方法与应用。

背景技术

据统计，世界粮食单产的1/2、总产的1/3来自化肥的贡献，施肥是提高作物产量和改善品质的重要手段，在保障粮食安全、促进农业生产发展中起到了重要作用。推广应用生物肥料，将是未来提高农产品产量和品质双向提升的有效途径。与传统肥料相比，生物肥在保护生态、改良土壤、农业废弃物资源利用、提高肥料利用率和作物产量质量等方面具有明显优势，它是一种“环境友好型肥料”。

功能性生物有机肥料施入土壤后，具有改良土壤的作用，能有效改善土壤理化性状，熟化土壤，增加土壤团粒结构，提高土壤调节水、肥、气、热的能力，增强土壤的保肥供肥能力和缓冲能力。同时具有营养、促生、抗病、杀虫、解毒等功能，已发展成为新型肥料中年产量最大、应用面积最广的品种之一，据有关专家估测，生物肥料仍将以10％的年增长速度发展。生物肥料是既含有作物所需的营养元素，又含有微生物的制品，是生物、有机、无机的结合体。它可以代替化肥，提供农作物生长发育所需的各类营养元素。符合国家农业及化肥行业产业政策，符合高效生态农业的质量标准要求，可以促进企业发展，带动当地经济，推动当地复合肥产业集群转型发展，对我国化肥行业转型发展和产品结构优化升级具有积极作用和重要意义。

发明内容

本发明提供一种多功能性生物有机肥，不仅可以改善土壤结构，提供土壤肥力，还可以改善作物农艺性状，提高作物产量。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种多功能性生物有机肥的制备方法，包括以植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪为主要原料经堆肥处理后，接种微生物菌剂进行发酵。其中，所述微生物菌剂包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌。

本发明所述植物纤维性废弃物选自花生壳粉末、小麦秸秆粉末、玉米秸秆粉末、大豆壳粉末等中的一种或几种。

本发明所述豆渣、蚯蚓粪可为本领域常规选择。

上述植物纤维性废弃物腐熟困难、利用价值低，若处理不当还会带来环境污染问题。本发明研究发现，以上述植物纤维性废弃物与豆渣和蚯蚓粪为原料，采用上述微生物菌剂进行高密度发酵能够可以促进上述植物纤维性废弃物腐熟，实现其资源的高价值利用。在本发明有机肥中，豆渣可增加肥料养分，促进作物对肥料养分的吸收，促进作物根系的生长和发育，提高作物产量和品质；蚯蚓粪可有效改善土壤的团粒结构，提高肥料利用率。另外，上述微生物菌剂能够分泌生长调节物质，促进土壤有益微生物的繁殖，改善土壤微生态环境，抑制有害真菌的繁殖，增强作物的抗逆能力，防治病虫害。特别是上述微生物菌剂还具有解磷、解钾等各种功能。

优选地，上述多功能性生物有机肥的原料植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪的重量比为(8-40):(15-90):(0.01-0.1)，进一步优选为(25-35):(50-85):0.1。

研究发现，在上述原料配比范围内能够提升土壤肥力的同时，使蚯蚓粪达到最佳作用效果，提高土壤酶活性，促进作物生长，改善作物品质，达到增产增收的效果。

优选地，所述微生物菌剂中巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的有效活菌数比为1:1:2。研究发现，在上述活菌数配比范围内能够有效促进有机物料腐熟，缩短腐熟所需时间，节约生产成本。

进一步优选地，所述微生物菌剂的接种量为(1×10¹⁰)-(9×10¹⁰)CFU/g，更优选为(2×10¹⁰)-(4×10¹⁰)CFU/g。

本发明中，上述接种量是指所述微生物菌剂中的有效活菌数(CFU)与发酵原料(植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪)的重量(g)比。

优选地，所述堆肥处理时间为5-10d，更优选为7d。可采用本领域常规方法进行堆肥处理。堆肥过程中优选控制温度在60℃以下，目的在于保证有机废弃物降解速率的同时，控制堆体的含水量。

优选地，堆肥处理时控制原料含水量在50％-60％。

堆肥结束后，进行高压灭菌，然后即可接入微生物菌剂。

可采用本领域常规方法对所述微生物菌剂进行活化处理，例如采用肉汁培养基进行培养芽孢杆菌，培养温度为28-30℃。当培养至对数生长期时即可接入菌剂，进行发酵培养。发酵温度优选控制在23-30℃，pH优选控制在7-8.5之间。通常发酵7-15d即可。

进一步地，在发酵完成后可加入适量硼砂、凹凸棒土进行造粒(温度控制在40℃以下)。经造粒后的颗粒肥料表面还可以喷涂适量防板结剂。

本发明还包括上述方法制备的多功能性生物有机肥。

通常本发明多功能性生物有机肥的施用量为3000-4500kg ha^-1。

本发明解决了植物纤维性废弃物腐熟困难、难以有效利用的难题，采用堆肥及微生物菌剂发酵处理的手段制备了多功能性生物有机肥。该有机肥利用率高，可显著提高作物产量和品质，并能增强作物的抗逆能力、防治病虫害，还具有解磷、解钾等各种功能，产品符合《生物有机肥》NY884-2012技术指标要求。本发明方法对设备、工艺、发酵场地、人员要求较低，具有投资小，成本低的显著优势。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

实施例1

一种多功能性生物有机肥料，以重量份计其原料如下：

25份植物纤维性废弃物(其中15份花生壳粉、10份小麦秸秆粉末)、

70份豆渣、

0.05份蚯蚓粪、

适量微生物菌剂、

1份硼砂、

1份石灰石、

2份凹凸棒土、

0.5份防板结剂。

制备方法，包括：

1)将植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪堆肥处理7d(堆肥处理时控制原料含水量在50％-60％，温度在60℃以下)，送至发酵罐中，高压灭菌，备用。

2)将分别培养至对数生长期的巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌按有效活菌数1:1:2的比例(作为微生物菌剂)接入步骤1)堆肥所得物料中进行发酵，发酵温度23-30℃，pH控制在7-8.5之间，发酵10d。其中，微生物菌剂的接种量为(3×10⁹)CFU/g。

3)将步骤2)所得发酵物料添加硼砂、石灰石和凹凸棒土造粒(温度控制在40℃以下)；然后在颗粒肥料表面喷涂防板结剂，干燥，即可。

实施例2

一种多功能性生物有机肥料，制备方法与实施例1相同，区别仅在于：以重量份计其原料如下：

10份植物纤维性废弃物(其中5份花生壳粉和5份小麦秸秆粉末)、

85份豆渣、

0.05份蚯蚓粪、

适量微生物菌剂、

1份硼砂、

1份石灰石、

2份凹凸棒土、

0.5份防板结剂。

实施例3

一种多功能性生物有机肥料，制备方法与实施例1相同，区别仅在于：以重量份计其原料如下：

45份植物纤维性废弃物(其中5份花生壳粉末、20份玉米秸秆粉末和20份大豆壳粉末)、

50份豆渣、

0.05份蚯蚓粪、

适量微生物菌剂、

1份硼砂、

1份石灰石、

2份凹凸棒土、

0.5份防板结剂。

对比例1

一种有机肥料，除不含微生物菌剂外，其原料与实施例1相同；制备方法与

实施例1的区别仅在于步骤2)不添加微生物菌剂，而是在恒温下条件下步

骤1)堆肥所得物料进行发酵腐熟处理。

对比例2

普通堆沤牛粪肥。

应用例1

试验在山东省莱阳市照旺庄进行，试验地属温带季风型大陆性气候，平均温度为11.2℃，年平均降雨量为800mm。本试验地为长期定位试验田，于2018年4月开始进行试验处理，土壤基本理化性状为：有机质9.15g kg^-1、全氮0.67g kg^-1、硝态氮34.71g kg^-1、铵态氮4.41mg kg^-1、速效磷25mg kg^-1、速效钾90mg kg^-1、pH6.73。

试验设5个处理，即分别将上述对比例1-2、实施例1-3均作底肥施入(施用量均相同3750kg ha^-1)，小区面积为3×10平方米，每个处理3次重复，随机区组排列，后期田间管理均相同，与当地管理一致。春季西兰花于4月9日移栽入试验田，6月20日春季西兰花收获。秋季西兰花播期为8月12日，于10月1日～15日收获。

1.不同施肥处理对土壤理化性质的影响

从表1中可以看出，与实施例3、对比例1相比，实施例1与实施例2均可有效提高土壤有机质含量，增加土壤容重，提高土壤pH。与对比例1相比，实施例1可提高土壤有机质11.98％，容重提高9.45％，腐殖质分解作用也有所提升，对比例1、2与实施例1、2相比，其改善土壤理化性质的能力偏低。

表1不同底肥处理对土壤理化性质的影响

2.不同施肥处理对西兰花产量的影响

从表2中可以看出，实施例1与实施例2可有效提高西兰花的生物产量和经济产量。西兰花的生物产量均表现为实施例1＞实施例2＞对比例2>对比例1>实施例3，其中春季实施例1和实施例2比对比例1处理分别提高30.08％和24.04％，秋季分别显著提高29.29％和28.30％；经济产量均表现为实施例2＞实施例1＞对比例2>对比例1>实施例3。表明施用实施例1与实施例2均可在一定程度上提高西兰花的经济产量。

表2西兰花产量指标

应用例2

试验选取对比例2普通堆沤牛粪(处理1)、本发明实施例1功能性生物有机肥料(处理2)以及施普通复合肥(处理3)进行小麦底肥肥效对比试验；处理1与处理2底肥施用量均相同(3750kg ha^-1)，普通复合肥施肥量为当地常规施肥量(550kg ha^-1)。地址选在作物之乡-山东滕州，在界河镇前枣村。试验设3个处理，每个处理3次重复，随机区组排列，所有处理除施肥种类不同外，其他田间管理方式均相同。

供试土壤养分状况如表3所示。

表3土壤养分情况表

结果分析如下：

1.小麦生物学性状

苗期观察：处理2与处理3小麦表现为出苗整齐，苗匀、苗壮，分蘖早，叶蘖同步，冬前有效分蘖数多。处理2与处理1相比，根系表现较发达，次生根生长发育良好，叶色浓绿，处理3根系发育良好，处理1表现最差。

中期观察：与处理1和处理3相比，处理2灌浆时间、叶功能期普遍延长，成穗率、结穗率明显提高，有效穗数明显增加。

成熟期观察：处理2小麦赤霉病株率明显较低，处理3小麦成熟落黄好，处理2比处理3和处理1穗大、粒多，籽粒更加饱满。

2.小麦成产因素

小麦有效穗数、穗粒数、千粒重和结实率均有不同程度的提高，处理1产量约为464kg ha^-1，处理2产量为569kg ha^-1，与处理1相比，增产率22.63％。处理3产量为544kg ha^-1，处理2与处理3相比，增产4.60％。由此可见，与普通农用复合肥相比，施用本发明产品同样可以促进小麦增产。

应用例3

供试马铃薯品种：荷兰17号。用3％高锰酸钾消毒过的刀对种薯切割，每块留2至4个芽眼，于2月28日播种。

试验地点：在临沭县大兴镇时宅子村进行，供试土壤为潮棕壤土，播种前0～20cm土层土壤含有机质7.1g kg^-1，全氮468mg kg^-1，碱解氮45mg kg^-1，速效磷9.8mg kg^-1，速效钾58mg kg^-1。小区面积20m²。采用大垄双行播种方式，行距85cm，株距30cm，行长5m，每小区播种5行。

供试肥料：

普通复合肥作为对照试验(CK)，施用量为750kg ha^-1；本发明实施例1功能性生物有机肥，施用量是CK的10％(处理1)。后期施肥次数按照当地种植户习惯同时施用，其他田间管理措施均相同。

结果如下：

由表4可以看出，与对照相比，处理1马铃薯2017年和2018年分别增产10.47％和11.76％，同时施用生物有机肥也能够改善马铃薯块茎的品质，蛋白质、VC以及淀粉含量均有所提高。

表4不同类型肥料对马铃薯产量及块茎品质的影响

应用例4

试验于2018年5月-2018年9月在山东省花生研究所莱西试验站进行，供试品种为花育22号。

试验设置3个不同底肥处理：处理1(每公顷均匀撒施15-15-15型复合肥500kg)，处理2(每公顷均匀撒施本发明实施例1多功能性生物有机肥500kg)和CK(不施肥)。每个处理小区面积30m²，每小区6行，起垄种植，垄面宽50cm，垄上播2行，每小区3垄，小行距25cm，穴距16cm，密度为12.5万穴/ha，每穴2粒。

结果如下所示：

由表5可以看出，花生施用肥料处理产量均高于不施肥处理，其中处理2可有效提高花生单株生产力，增产率达30.81％。施用化肥(处理1)产量提高20.70％。由此可见，施用本发明的肥料可提高花生产量，值得推广应用。

表5不同类型肥料对花生产量的影响

应用例5

供试作物：小麦，品种为济麦21。

试验地概况：试验地点位于山东省临沂市临沭县青云镇，土壤类型为棕壤，土壤理化性状为：pH(水：土＝2.5:1)6.62，有机质17.65g kg^-1，碱解氮126mg kg^-1，速效磷11.8mgkg^-1，速效钾101mg kg^-1。

试验设置3个处理，CK(不施底肥)，HF(对比例2)以及HB(实施例1)，施用量4500kgha^-1。每个处理3个重复，四周设保护行，小麦播种量为150kg hm^-2，按照当地习惯进行统一田间管理。试验于2017年10月8日播种，2018年6月7日收获。

试验结果如下：

不同种类的肥料对小麦的生长及产量影响不同(表6)。整体来看，HB小麦生长指标最好、产量最高，HF次之，CK小麦生长性状指标和产量最小。与CK处理相比，HB和HF处理的小麦株高、有效穗数、穗粒数、千粒重指标均显著提高，小区产量分别提高6.8％和2.7％；HB处理的小麦有效穗数、穗粒数、千粒重显著大于HF处理，产量较HF处理提高4.0％。

表6不同种类肥料处理的小麦生长性状与产量

综上所述，本发明以植物纤维性废弃物、豆渣等物料为原料，添加有益微生物菌剂制成的功能性生物有机肥可以改善土壤结构，提高肥料利用率，促进作物根系生长，提高作物产量和品质，值得大力推广和应用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种多功能性生物有机肥的制备方法，其特征在于，包括以植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪为主要原料经堆肥处理后，接种微生物菌剂进行发酵；其中，所述微生物菌剂包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂中巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的有效活菌数比为1:1:2；

优选地，所述微生物菌剂的接种量为(1×10¹⁰)-(9×10¹⁰)CFU/g，更优选为(2×10¹⁰)-(4×10¹⁰)CFU/g。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述植物纤维性废弃物选自花生壳粉末、小麦秸秆粉末、玉米秸秆粉末、大豆壳粉末中的一种或几种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，植物纤维性废弃物、豆渣和蚯蚓粪的重量比为(8-40):(15-90):(0.01-0.1)，优选为(25-35):(50-85):0.1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述堆肥处理时间为5-10d，优选为7d；

进一步优选地，堆肥过程中控制温度在60℃以下；和/或，堆肥处理时控制原料含水量在50％-60％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，发酵温度为23-30℃，pH优选控制在7-8.5之间。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，发酵7-15d即可发酵完成。

8.权利要求1-7任一项所述方法制备的多功能性生物有机肥。