CN110590477A - 一种循环农业肥料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环农业肥料制备方法，具体涉及农业肥料的制备技术领域，具体包括如下操作步骤：步骤一：原料的收集；步骤二：原料的分类处理；步骤三：准备菌液；步骤四：接种菌种；步骤五：获得目标肥料；步骤六：肥料还田。本发明通过采用生物发酵肥与生物炭按一定的比例进行混配，在促进农作物生长的同时，还能提高作物对土壤氮素利用效率的基础，有效降低土壤化肥无机氮的施用量，提高氮肥有效性，同时，通过对热裂解温度、菌液的活化条件以及腐植酸的添加量进行合理控制，使得热裂解过程中产生的生物炭最多，且发酵时间最短，能够实现农业肥料的循环生产，具有较高的经济优势。
Description
技术领域
本发明涉及农业肥料的制备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种循环农业肥料制备方法。
背景技术
农业加工中，对于农作物废料的循环利用具有悠久的历史，由于以前农业生产水平有限，产量不足，农作物废料数量少，其循环使用方法较为局限。一部分的农作物废料用于堆沤废料，另一部分的则用于喂养牲畜。
在现有的技术中，虽然在有机农业中经常产生大量蔬菜以及秸秆废弃物，原料来源广泛，但是，还不能将农作物废弃物实现最大化的利用。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种循环农业肥料制备方法，通过采用生物发酵肥与生物炭按一定的比例进行混配，在促进农作物生长的同时，还能提高作物对土壤氮素利用效率的基础，有效降低土壤化肥无机氮的施用量，提高氮肥有效性，同时，通过对热裂解温度、菌液的活化条件以及腐植酸的添加量进行合理控制，使得热裂解过程中产生的生物炭最多，且发酵时间最短，具有较高的经济优势，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于480-520℃的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭；
步骤三：准备菌液：将复合发酵剂倒入适量的白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
在一个优选地实施方式中，上述步骤一中，田间的农作物废弃物包括废弃的菜叶和作物秸秆。
在一个优选地实施方式中，上述步骤二中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段。
在一个优选地实施方式中，上述步骤二中，农作物废弃物的热裂解条件为无氧环境。
在一个优选地实施方式中，上述步骤二中，农作物废弃物在热裂解过程中以10-50℃/min的升温速率升温至目标温度。
在一个优选地实施方式中，上述步骤三中，复合发酵剂由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成。
在一个优选地实施方式中，上述步骤三中，白糖溶液的温度为20-35℃，浓度为0.5-1.5%。
在一个优选地实施方式中，上述步骤四中，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为2-4%的腐植酸。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过采用生物发酵肥与生物炭按一定的比例进行混配，在促进农作物生长的同时，还能提高作物对土壤氮素利用效率的基础，有效降低土壤化肥无机氮的施用量，提高氮肥有效性，同时，通过对热裂解温度、菌液的活化条件以及腐植酸的添加量进行合理控制，使得热裂解过程中产生的生物炭最多，且发酵时间最短，能够实现农业肥料的循环生产，具有较高的经济优势。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中，对本发明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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的废弃的菜叶和作物秸秆等农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于480℃的无氧状态下的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭，其中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段，且农作物废弃物在热裂解过程中以10-50℃/min的升温速率升温至目标温度；
步骤三：准备菌液：将由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成的复合发酵剂倒入适量的温度为20℃，且浓度为0.5%白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，并且，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为2%的腐植酸，在25-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
实施例2
本发明提供了一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的废弃的菜叶和作物秸秆等农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于500℃的无氧状态下的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭，其中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段，且农作物废弃物在热裂解过程中以10-50℃/min的升温速率升温至目标温度；
步骤三：准备菌液：将由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成的复合发酵剂倒入适量的温度为30℃，且浓度为1.0%白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，并且，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为3%的腐植酸，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
实施例3
本发明提供了一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的废弃的菜叶和作物秸秆等农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于520℃的无氧状态下的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭，其中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段，且农作物废弃物在热裂解过程中以10-50℃/min的升温速率升温至目标温度；
步骤三：准备菌液：将由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成的复合发酵剂倒入适量的温度为35℃，且浓度为1.5%白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，并且，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为4%的腐植酸，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
分别对实施例1-3中农作物废弃物在不同升温速率下的热裂解参数，其结果如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 发酵时间（天） | 6.8 | 5.0 | 5.5 |
| 生物炭含量（%） | 3.476 | 4.018 | 2.829 |
| 化肥无机氮的施用量（%） | -32 | -40 | 25 |
表中“-”表示较常规化肥无机氮的施用量。
由表中对比结果可知：当热裂解温度为500℃，白糖溶液的温度为30℃、浓度为1.0%，且加入的腐植酸浓度为3%时，热裂解过程中产生的生物炭最多，且发酵时间最短，故实施例2中镁钙碳复合材料的制备方法为优选方案。
实施例4
依据实施例1-3中的优选方案，本发明提供了一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的废弃的菜叶和作物秸秆等农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于500℃的无氧状态下的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭，其中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段，且农作物废弃物在热裂解过程中以10℃/min的升温速率升温至目标温度；
步骤三：准备菌液：将由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成的复合发酵剂倒入适量的温度为30℃，且浓度为1.0%白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，并且，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为3%的腐植酸，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
实施例5
依据实施例1-3中的优选方案，本发明提供了一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的废弃的菜叶和作物秸秆等农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于500℃的无氧状态下的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭，其中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段，且农作物废弃物在热裂解过程中以20℃/min的升温速率升温至目标温度；
步骤三：准备菌液：将由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成的复合发酵剂倒入适量的温度为30℃，且浓度为1.0%白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，并且，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为3%的腐植酸，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
实施例6
依据实施例1-3中的优选方案，本发明提供了一种循环农业肥料制备方法，具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的废弃的菜叶和作物秸秆等农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于500℃的无氧状态下的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭，其中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段，且农作物废弃物在热裂解过程中以50℃/min的升温速率升温至目标温度；
步骤三：准备菌液：将由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成的复合发酵剂倒入适量的温度为30℃，且浓度为1.0%白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，并且，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为3%的腐植酸，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
分别对实施例4-6中农作物废弃物在不同升温速率下的热裂解参数，其结果如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 最大失重率（%/℃） | 1.181 | 1.180 | 1.087 |
| 对应温度（℃） | 322.85 | 332.75 | 338.45 |
| 最大热裂解速率（%/min） | 12.02 | 24.45 | 50.87 |
| 对应时间（min） | 26.32 | 14.86 | 6.52 |
由表中对比结果可知：当在对粉碎后的农作物废弃物进行热裂解的过程中，以50℃/min的升温速率升至目标温度时，农作物废弃物的最大失重率以及裂解时间最小，且最大热裂解速率达到最大。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：具体包括如下操作步骤：
步骤一：原料的收集：利用清运设备对田间的农作物废弃物进行收集，并运送至处理点；
步骤二：原料的分类处理：利用粉碎机对收集好的农作物废弃物进行粉碎处理，将其中一部分粉碎后的农作物废弃物充分混合均匀后得到发酵主料，并调节含水量至60-70%，而对另一部分粉碎后的农作物废弃物置于480-520℃的热裂解反应器中进行热裂解处理得到生物炭；
步骤三：准备菌液：将复合发酵剂倒入适量的白糖溶液中进行活化，经充分溶解后，在常温下静置1-2h，然后将活化好的菌液加入到含盐0.7-1.0%的水溶液中，备用；
步骤四：接种菌种：将制备有机肥的特异菌种接种进发酵主料的反应堆中，在20-30℃的温度下进行发酵，期间每6-8h进行一次翻堆处理；
步骤五：获得目标肥料：将发酵腐熟完成的农作物废弃物残渣与热裂解处理得到的生物炭以30：1的比例进行充分混合后得到目标肥料；
步骤六：肥料还田：将步骤五中获得的目标肥在农作物种植的过程中进行施用，以促进农作物的生长。
2.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤一中，田间的农作物废弃物包括废弃的菜叶和作物秸秆。
3.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤二中，作为发酵主料的农作物废弃物经粉碎处理后形成20目的粉末，而作为热裂解原料的农作物废弃物经粉碎处理后形成5-8cm的小段。
4.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤二中，农作物废弃物的热裂解条件为无氧环境。
5.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤二中，农作物废弃物在热裂解过程中以10-50℃/min的升温速率升温至目标温度。
6.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤三中，复合发酵剂由枯草芽孢杆菌、纳豆胞酶杆菌、哈茨木霉、曲霉和秸秆微贮菌以质量比计按1∶2∶1∶2：3组成。
7.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤三中，白糖溶液的温度为20-35℃，浓度为0.5-1.5%。
8.根据权利要求1所述的一种循环农业肥料制备方法，其特征在于：上述步骤四中，在接种特异菌种的同时，向反应堆中加入适量浓度为2-4%的腐植酸。
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