CN110950708A - 一种增效有机肥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增效有机肥的制备方法，包括如下步骤：(1)将草炭腐殖酸加热至350‑450℃，在厌氧或者缺氧条件下进行裂解；(2)称取腐殖酸粉末15‑30重量份，加入3‑6重量份NH4HCO3和氨水6‑12重量份，75‑90℃下进行初步活化，随后加入5重量份的谷氨酰胺，温度控制在30‑40℃，发生螯合反应，得活化腐殖酸；(3)将发酵后的动物粪便控制在含水量低于30％、温度低于30℃、pH值在6.5‑7.5的范围；(4)称取发酵动物粪便780‑820重量份，与150‑200重量份生物炭、5‑10重量份微量元素充分搅拌混匀；(5)将上述物料混合后加热至60‑75℃进行反应，得增效有机肥成品。该方法得到的有机肥能够提高有机肥养分的利用率和速效性，尤其是提高氮肥的利用率，不仅能够改善土壤，还提高了作物的抗病性。

Description

一种增效有机肥的制备方法
技术领域
本发明属于肥料科学技术领域，具体涉及一种增效有机肥的制备方法。
背景技术
化肥是作物的“粮食”。化肥在促进粮食和农业生产发展中起到了不可替代的作用，但目前也存在化肥过量施用、盲目施用等问题，带来了成本的增加和环境的污染等问题。据统计，我国化肥施用量占全球总量的31％。大量施用化肥虽然在一定程度上保证了粮食安全，但同时造成了严重的环境污染和农业生产成本上升。所以急需改进施肥方式，提高肥料利用率，减少不合理投入，保障粮食等主要农产品有效供给，促进农业可持续发展。一般估计，我国氮肥利用率为34％，远低于国际上50％以上水平。为此，国家提出到2020年化肥零增长率的总体目标。
作为一种廉价、丰富的有机物料，加之人们认识的提高以及政策支持，有机肥的施用成为主流利用的方式。据统计，某市农业调查结果显示，有机肥施用量在400万t左右，施用面积在500万亩左右，平均亩用量为850-1400kg。但对于商品有机肥用量较少，施用面积10-20万亩，2016年总用量为0.8万t，2018年总用量2.4万t，亩均施用1-3袋。这说明大多数农户对商品有机肥的认可度较低，见效慢。
发明内容
本发明的第一个目的是为了解决上述问题，提供一种增效有机肥的制备方法。本发明的既可改善土壤又能有效防治病害的有机肥的制备方法，通过利用活化腐殖酸、生物炭和有机肥为主要原料，突破了传统有机肥肥效单一且用量大的局限性，做到作物养分与培肥地力同步进行，真正达到高产、提质、高效的目的。
本发明的第二个目的是提供依上述方法得到的有机肥。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种增效有机肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)腐殖酸的处理：将草炭腐殖酸放入加热设备中加热至350-450℃，然后通入惰性气体，在厌氧或者缺氧条件下进行裂解，然后粉碎过筛，即可；
(2)采用化学法对腐殖酸进行活化：称取步骤(1)得到的腐殖酸粉末15-30重量份，加入3-6重量份NH4HCO3充分混匀，加入氨水6-12重量份，调节温度至75-90℃进行初步活化，不断搅拌，随后加入5重量份的谷氨酰胺充分混匀，温度控制在30-40℃，发生螯合反应，然后用水洗涤至滤液呈中性，得活化腐殖酸，将所得到的的活化腐殖酸烘干，冷却后过筛，即可；
(3)发酵动物粪便的处理：将发酵后的动物粪便控制在含水量低于30％、温度低于30℃、pH值在6.5-7.5的范围；
(4)称取步骤(3)处理后的发酵动物粪便780-820重量份，与150-200重量份生物炭、5-10重量份微量元素充分搅拌混匀，搅拌时发生络合反应；
(5)将步骤(2)和步骤(4)得到的物料混合后加热至60-75℃进行反应，反应后的混合物进行干燥，冷却至室温，对得到的活化腐殖酸有机肥基质进行造粒，干燥处理，即得增效有机肥成品。
进一步的，步骤(1)中，惰性气体为氩气，裂解时间2-3h，过筛目数为60目。
进一步的，步骤(2)中，氨水浓度为3wt％，搅拌时间为2h，螯合反应时间为30min，过筛目数为50目。
进一步的，步骤(3)中，发酵动物粪便为重量比2:1的发酵牛粪和羊粪。
进一步的，步骤(4)中，所述微量元素为元素重量比1:1的Zn和B。
进一步的，步骤(5)中，反应时间为1h，反应后的混合物干燥至含水量≤3％，有机肥成品的粒径为3-5mm。
依上述任一方法得到的有机肥。
本发明在厌氧或缺氧条件下对草炭腐殖酸腐进行裂解，加入氮素进行初步活化，再加入谷氨酰胺发生螯合反应，得到活化腐殖酸。本发明解决现有技术中氮肥利用率低和有机肥见效慢这两个主要问题，主要是通过有机肥中的活化腐殖酸来实现的：一是通过活化腐殖酸来提高土壤养分，促进植物对土壤养分的吸收和利用，从而提高作物产量和质量；二是利用它的生物活性来刺激和调节作物的生理代谢过程，使吸钾量增加；三是腐殖酸与谷氨酰胺等氮肥结合施用来促进作物对氮的吸收，提高了氮肥利用率和肥效，促进作物生长。因为作物吸收氮素中的谷氨酰胺对氮素的利用具有重要影响，所以将腐殖酸与谷氨酰胺进行充分的反应，来提高氮素吸收。活化腐殖酸配施不仅能够促进作物生长发育和提高作物产量，还能培肥地力、提高土壤肥效。
腐殖酸可与微量元素形成络合物或螯合物，提高土壤微量元素的有效性，促进作物对微量元素的吸收，增加微量元素从根部向叶部或其它部位运转的数量，进而调节常量元素与微量元素的比例和平衡状况。腐殖酸的主要成分是腐殖酸中分子量较小、生物活性较高的黄腐酸，含有大量的羧基，酚羟基等酸性基团，具有较强的离子交换和吸附能力，易与阳离子养分(NH4 +，K+等)结合，从而减少了氮钾等元素的流失，也担当土壤养分库的作用，在养分控缓释方面发挥了一定的积极作用。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的增效有机肥的制备方法，得到的有机肥能够提高有机肥养分的利用率和速效性，尤其是提高氮肥的利用率，不仅能够改善土壤，还提高了作物的抗病性；使用方便安全，可在作物种植前施用，对土壤和农作物不留残毒。
附图说明
图1是应用实施例中不同肥料处理对土壤有机质和碱解氮含量影响。
图2是应用实施例不同肥料处理对玉米各器官生物量及N含量的影响。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
现在对说明书完全公开的信息要求变严，请尽量补充实施例中原料的厂家、型号或纯度(如分析纯或其他)等信息。
本发明下述有机肥制备所用的原料均为市场可得产品，其中发酵牛粪和养分的发酵方法如下：
粪便的水分以60％左右为宜(稠泥状)，无长杂物、无石块。随后接入发酵菌菌种搅拌均匀，结合严密，保持水分60％左右，无较大粪块。发酵物料平均温度55℃以上，发酵时间根据发酵情况而定。发酵后的有机肥为黄褐色或灰褐色，无臭味，有较淡氨气味。发酵菌种利用动物粪便、尿作为培养基，添加可以提供糖分的营养物质，按照常规方法发酵即可。有效活菌数≥0.2亿/g，有机质(以干基计)，≥25％；水分≥30％的发酵菌种达标。
复合肥的N:P:K＝17:17:17
不同浓度活化腐殖酸对玉米生长的影响
1.活化腐殖酸的制备：将20g草炭腐殖酸放入马弗炉进行高温处理，加热至400℃，一次通入30％的氩气，在厌氧或者缺氧的条件下裂解2h，然后将腐殖酸放入研磨机内粉碎过60目筛。称取10g制备的腐殖酸粉末，加入2g NH4HCO3充分混匀，加入4g 3wt％氨水，在75-90℃之间进行初步活化，不断搅拌2h，然后加入2.5g谷氨酰胺充分混匀，温度控制在30-40℃，进行螯合反应30min，用蒸馏水洗涤至中性，得到的活化腐殖酸转入热烘干器中完全烘干，冷却后过50目筛。
2.室内发芽试验采用单因素设计，共设7个处理：处理1为清水对照(CK)，不同浓度的活化腐殖酸浓度梯度(0.1％，0.5％，1.0％，2.0％，5.0％，10％)，记为T1、T2、T3、T4、T5和T6；即将不同配比活化腐殖酸母液稀释到100mg/L的浓度来使用，各浓度重复3次，每个发芽盒内放20粒玉米种子，将使用过氧化氢消毒后的玉米种子在配好的活化腐殖酸溶液中浸泡24h后均匀摆放在垫有双层滤纸的发芽盒内，每个发芽盒添加25mL的蒸馏水，之后将发芽盒放置在18℃恒温光照培养箱中进行培养，定时补充水分，在第3天和第7天记录发芽种子个数，以胚根突破种皮2mm以上作为发芽标准。培养15天后，测定玉米幼苗各项指标。结果见表1和表2。
测试指标：发芽率：总发芽数/供试种子总数×100％(第7天测量)
发芽势：第n天后的发芽数/供试种子总数×100％(第3天测量)
发芽指数：∑Gt/t Gt:第t天的发芽数
活力指数：发芽指数×下胚轴长度
幼苗主根长、根系干物质、鲜重、根数
表1不同活化腐殖酸浓度浸种后玉米种子萌发调查
Figure BDA0002260285910000071
注：不同字母表示不同处理在0.05水平上差异性显著(p<0.05)。表中数据以“平均数士标准差”表示。
表2不同活化腐殖酸浓度浸种后玉米根系生长调查
Figure BDA0002260285910000072
活化腐殖酸有机肥的制备方法
(1)腐殖酸的处理：将草炭腐殖酸放入马弗炉进行高温处理，加热至350-450℃，一次性通入30％氩气，在厌氧或者缺氧条件下裂解2-3h，然后将腐殖酸放入研磨机中粉碎，过60目筛，即可。
(2)采用化学法对腐殖酸进行活化：称取步骤(1)得到的腐殖酸粉末15-30重量份，加入3-6重量份NH4HCO3充分混匀，加入3wt％氨水6-12重量份，调节温度至75-90℃进行初步活化，不断搅拌2h，随后加入5重量份的谷氨酰胺充分混匀，温度控制在30-40℃，发生螯合反应30min，然后用蒸馏水洗涤至滤液呈中性，得活化腐殖酸，将所得到的的活化腐殖酸烘干，冷却后过50目筛，即可。
(3)发酵动物粪便的处理：将发酵后的牛粪和羊粪按照重量比2:1混合均匀，控制在含水量低于30％、温度低于30℃、pH值在6.5-7.5的范围。
(4)称取步骤(3)处理后的发酵动物粪便780-820重量份，与150-200重量份生物炭、5-10重量份微量元素充分搅拌混匀，搅拌时发生络合反应。微量元素为元素重量比1:1的Zn和B，以有效元素的重量计，Zn肥采用硫酸锌，B肥采用硼砂。
(5)将步骤(2)和步骤(4)得到的物料混合后加热至60-75℃进行反应1h，反应后的混合物干燥至含水量≤3％，冷却至室温，对得到的活化腐殖酸有机肥基质进行造粒，粒径在3-5mm之间，然后进行干燥处理，即得增效有机肥成品。
应用实施例：活化腐殖酸有机肥在玉米产量及病害防治中的应用效果
田间试验于2019年5-8月进行，试验地点位于南阳师范学院农业工程学院试验基地，位于河南省南阳卧龙区潦河镇境内，地理坐标东经112°24'，北纬32°56'，属典型的季风大陆半湿润气候，四季分明，阳光充足，雨量充沛。试验开始前0-20cm土壤有机质含量为15.8g/kg，pH 7.2，全氮0.8g/kg，速效磷18.8mg/kg，速效钾172.7mg/kg。
本试验采用单因素设计，试验共设5个处理：不施肥对照(CK)、常规施肥(CF)、羊粪堆肥(SM)、猪粪堆肥(PM)、牛粪堆肥(CM)、本发明的有机肥(OF)(不同处理肥料用量详见表3)，动物粪便堆肥的处理方法同上。各处理重复4次，各小区面积为6m×7m，每个小区设置1m×7m的保护行。复合肥的N:P:K＝17:17:17，OF组的有机肥按照上述方法制备，原料配比为发酵牛粪54kg，发酵羊粪27kg，生物炭18kg，微量元素0.54kg(Zn元素和B元素各0.27kg，以元素计)，腐殖酸1.44kg，谷氨酰胺0.5kg,NH4HCO3 0.4kg，3wt％氨水0.8kg。各处理有机肥养分含量见表4。各处理复合肥和有机肥作基肥一次性施入，在作物播种前撒施，并耕翻入土。供试植物为玉米(华美468)，玉米生育期田间管理同当地农户。分别于抽雄期、成熟期采植株和土样进行分析，土样用五点采样法采集，测定其理化性质；植株取样：地上部与玉米茎与土壤接触部剪断，用于测定生物量及器官全氮元素含量，且在抽雄期调查玉米大斑病的发病情况。结果见表5-7及图1-2。
表3不同处理有机肥及复合肥具体用量(kg/hm2)
处理 有机肥用量(kg/hm<sup>2</sup>) 复合肥用量(kg/hm<sup>2</sup>)
不施肥(CK) 0 0
复合肥(CF) 0 750
羊粪堆肥(SM) 3000 600
猪粪堆肥(PM) 3000 600
牛粪堆肥(CM) 3000 600
本发明的有机肥(OF) 3000 600
注：复合肥产品N-P-K比例为17-17-17.
表4不同有机肥基础养分含量
Figure BDA0002260285910000101
测试指标：
土壤样品：于玉米的成熟期采集土样(0-20cm)，采取“S”状取样，土壤风干、过1mm筛。测定土壤基本理化性质：有机质(重铬酸钾容量法)、碱解氮(碱解扩散法)等。
植株样品：于玉米的抽雄期、成熟期采集植株，取个处理代表性的植株2-3株，分为地上部和地下部两部分，植株鲜样于105℃杀青30min后在70℃烘干至恒重后称重，用粉样机粉碎。
生物学产量：每次取植株样后，分地上部和根系器官烘干称重，测定生物量：
植株N的测定：称取各器官一定量植株样品，用H2SO4-H2O2消煮，奈式比色法测氮；
玉米大斑病调查：方法参照《农药田间药效试验准则》(二)进行。每个处理选5点，每点取5株调查中间10片叶，调查发病情况。
产量和产量结构：在玉米成熟后，选取一定面积对各处理进行测产，测定其穗行数，行粒数，穗粒数，千粒重，理论产量和实测产量。
病情指数(％)＝∑[各级病穗数×相对级值]/[调查总穗数×最大病级数]×100
表5不同有机肥处理对玉米N素养分吸收的影响
Figure BDA0002260285910000111
表6不同有机肥处理对玉米大斑病的防治效果(％)
Figure BDA0002260285910000121
表7不同有机肥处理对玉米产量及构成的影响
Figure BDA0002260285910000122
本发明的有机肥具有以下优点：
1.生物活化增效剂，作物的养分利用率高，尤其是氮肥利用率高出复合肥等其他肥料5-10％；
2.天然土壤改良剂，改善根际微生物群落，提高作物的抗病性，其病害的防治效果高出复合肥等其他肥料15-20％；
3.与微量元素螯合，作物生育期所需养分吸收更加全面；
4.速效长效结合，由于吸收率高、呈中性，对土壤、作物、空气等无任何污染。
适宜范围：
有机肥适合在各种不同作物和不同土壤中施用，根据不同作物不同土壤调节施肥量；可适用于一切经济作物和粮食作物，瓜果、蔬菜、烟叶、豆麦、棉花、玉米、小麦等植物。
施用方法：
结合当地土壤情况和施肥习惯，施用方式可采用沟施、条施、穴施，也可作种肥和追肥。
用量：
1.瓜果蔬菜类为50-100kg/亩；
2.用于苹果等果树为2-4kg/株；
3.用于大田作物(水稻、玉米、小麦等)为100-200kg/亩；
施用量为推荐施用量，具体施用量可根据当地土壤肥力状况，作物产量及气候条件，酌情增减，施肥方法及用量请咨询当地农技专家。
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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种增效有机肥的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)腐殖酸的处理：将草炭腐殖酸放入加热设备中加热至350-450℃，然后通入惰性气体，在厌氧或者缺氧条件下进行裂解，然后粉碎过筛，即可；
(2)采用化学法对腐殖酸进行活化：称取步骤(1)得到的腐殖酸粉末15-30重量份，加入3-6重量份NH4HCO3充分混匀，加入氨水6-12重量份，调节温度至75-90℃进行初步活化，不断搅拌，随后加入5重量份的谷氨酰胺充分混匀，温度控制在30-40℃，发生螯合反应，然后用水洗涤至滤液呈中性，得活化腐殖酸，将所得到的的活化腐殖酸烘干，冷却后过筛，即可；
(3)发酵动物粪便的处理：将发酵后的动物粪便控制在含水量低于30％、温度低于30℃、pH值在6.5-7.5的范围；
(4)称取步骤(3)处理后的发酵动物粪便780-820重量份，与150-200重量份生物炭、5-10重量份微量元素充分搅拌混匀，搅拌时发生络合反应；
(5)将步骤(2)和步骤(4)得到的物料混合后加热至60-75℃进行反应，反应后的混合物进行干燥，冷却至室温，对得到的活化腐殖酸有机肥基质进行造粒，干燥处理，即得增效有机肥成品。
2.根据权利要求1所述的增效有机肥的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，惰性气体为氩气，裂解时间2-3h，过筛目数为60目。
3.根据权利要求1所述的增效有机肥的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，氨水浓度为3wt％，搅拌时间为2h，螯合反应时间为30min，过筛目数为50目。
4.根据权利要求1所述的增效有机肥的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，发酵动物粪便为重量比2:1的发酵牛粪和羊粪。
5.根据权利要求1所述的增效有机肥的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述微量元素为元素重量比1:1的Zn和B。
6.根据权利要求1所述的增效有机肥的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，反应时间为1h，反应后的混合物干燥至含水量≤3％，有机肥成品的粒径为3-5mm。
7.依权利要求1-6任一方法得到的有机肥。
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