CN111039725A - 一种具有土壤修复作用的有机肥 - Google Patents
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Abstract
本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种具有土壤修复作用的有机肥，包括液体有机肥和添加在液体有机肥中的土壤修复颗粒；所述土壤修复颗粒包括能为微生物繁殖提供养分的载体和包裹在载体表面的外膜，所述载体具有三维孔道结构，载体上接种有土壤修复菌。使用本方案的有机肥，液体有机肥为农作物的生长提供必须的营养成分，使农作物茁壮成长。在使用有机肥的同时，有机肥中的土壤修复颗粒一同进入土壤中，不需单独施加，提高效率。土壤修复菌进入土壤后，表面的外膜逐渐被破坏，外膜内的土壤修复菌逐渐被释放出来，土壤修复菌进入土壤中后，能起到以下作用：修复土壤，促进农作物的生长发育，增产防病等。
Description
技术领域
本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种具有土壤修复作用的有机肥。
背景技术
液体有机肥料是有机废弃物(粪便、饼粕、农副产品、食品加工产生的动物下脚料等)经微生物发酵、除臭和腐熟后制作而成的有机肥料，一般用于有机农产品生产的中后期追肥。液体有机肥料含有多种功能性微生物和富含丰富的微量元素，可以改良土壤结构、改善土壤性质、提高土壤肥力水平，并且为作物生长提供充足的营养，使作物茁壮成长。
我国目前面临较为严峻的土壤问题，如土壤退化、土壤性质恶化等，修复、改良土壤已成为迫在眉睫的事情。现有的液体有机肥料主要用于为作物提供营养成分，在一定程度上虽然也能够改良、修复土壤，但是其修复进程缓慢，修复效果不明显，并不能很好的解决土壤修复的问题。为了提高液体有机肥的土壤修复能力，现有技术中有往液体有机肥中直接添加大量有利于土壤修复的微生物，大部分微生物无法在高浓度的液体有机肥中长期存活，使得微生物不但不能大量繁殖，反而数量锐减，导致最后的土壤修复效果不佳。为了保证液体有机肥的土壤修复效果，需要在短期内及时使用该液体有机肥，液体有机肥的保质期短。
发明内容
本发明意在提供一种具有土壤修复作用的有机肥，以解决现有液体有机肥土壤修复效果不佳的问题。
为了达到上述目的，本发明的方案为：一种具有土壤修复作用的有机肥，包括液体有机肥和添加在液体有机肥中的土壤修复颗粒；所述土壤修复颗粒包括能为微生物繁殖提供养分的载体和包裹在载体表面的外膜，所述载体具有三维孔道结构，载体上接种有土壤修复菌。
本方案的工作原理及有益效果在于：
将土壤修复菌接种在载体上，载体本身能为微生物繁殖提供养分，能够维持土壤修复菌的正常生长，也能确保土壤修复菌能顺利繁殖。而且载体上具有三维孔道结构,三维孔道结构为土壤修复菌的繁殖提供了空间，土壤修复菌大量分布在这些三维孔道结构内，能够迅速繁殖、生长。
使用本方案的有机肥，液体有机肥为农作物的生长提供必须的营养成分，使农作物茁壮成长。在使用有机肥的同时，有机肥中的土壤修复颗粒一同进入土壤中，不需单独施加，提高效率。土壤修复菌进入土壤后，表面的外膜逐渐被破坏，外膜内的土壤修复菌逐渐被释放出来，土壤修复菌进入土壤中后，能起到以下作用：修复土壤，促进农作物的生长发育，增产防病等。
可选地，所述载体采用以下方法制备得到：
(1)准备以下原料：植物壳体、玉米粉、蛋白胨、葡萄糖和氯化钠；
(2)将植物壳体粉碎至0.05-0.2mm后与玉米粉、蛋白胨混合均匀，得到混合物；
(3)将葡萄糖和氯化钠溶解到水中，得到溶液；将混合物与溶液混合，得到团状固体物；
(4)将团状固体置于0.4-1.2Mpa、108-150℃的环境下加热45-120s，取出后冷却，得到载体。
植物壳体、玉米粉、蛋白胨、葡萄糖等物质富含微生物生长需要的营养，使用上述物质制备载体，制备得到的载体本身具有丰富的营养，除了能够作为载体外，还能为土壤修复菌的生长、繁殖提供营养。将植物壳体、玉米粉、蛋白胨、葡萄糖、氯化钠等原料混合制得团状固体物，对团状固体物进行加热，通过严格控制加热的时间、温度和压强，能够使制备得到的载体内外各处分布大量的三维孔道结构。
可选地，步骤(1)中还包括原料：粒径控制在0.5-1.2mm的活性炭；步骤(2)中，将植物壳体粉碎至0.05-0.2mm后与玉米粉、蛋白胨、活性炭混合均匀，得到混合物。
仅由植物壳体、玉米粉、蛋白胨等原料制备得到的载体，随着时间的延长，容易发生塌陷、变形。在原料中添加固定粒径大小的活性炭，活性炭作为填料能够增强载体的强度。此外，活性炭内也具有大量的孔道结构，部分原料能够储存在孔道结构内，土壤修复菌在活性炭的孔道结构内能够利用原料大量繁殖。除此之外，活性炭本身虽然没有太多营养成分，但由于其丰富的孔道结构，水吸收和肥料的吸收是非常好的。当刚施用肥料时，活性炭能够大量吸附，然后在植物根系的作用下缓慢释放。
可选地，步骤(1)中包括以下质量份数的原料：植物壳体25-32份、玉米粉10-15份、蛋白胨8-15份、活性炭15-20份、葡萄糖6-10份和氯化钠5-8份。经过申请人长时间研究确定，将各原料的用量控制在上述范围内，制得的载体既具有较为充分的营养成分，在后续加工过程中，能够呈现复杂的三维孔道结构。
可选地，步骤(4)中，将团状固体置于0.5-0.6Mpa、115-120℃的环境下加热60-65s。对团状固体进行后续加工时，加热的温度、时间以及压强对制备得到的载体的体积、强度、孔道结构等参数均有很大的影响。本方案的载体用于制备土壤修复颗粒，土壤修复颗粒对载体的强度有一定要求，经过申请人多次实验确定，将加热的温度、时间以及压强控制在上述范围，得到的载体既具有符合制备土壤修复颗粒的强度，孔道结构也较为丰富，能够满足土壤修复菌生长、繁殖的需要。
可选地，所述土壤修复颗粒采用以下步骤制备得到：
(1)在载体表面喷洒水或浓度为0.6-1.5％的葡萄糖溶液，将载体的含水量控制在30-45％，然后将土壤修复菌接种到载体上培养24-32h；
(2)在载体表面喷涂包膜剂，包膜剂凝固后，在载体表面再包裹一层防水层。
制备土壤修复颗粒时，先在载体表面喷洒水或者葡萄糖溶液，使得载体的湿度增加，微生物生长繁殖需要水分，增加载体的湿度有利于微生物的繁殖。在载体表面涂覆包膜剂、防水层能够较好的暂时将载体与外部环境隔绝，避免液体有机肥中的成分进入土壤修复颗粒内，影响土壤修复菌的生长繁殖。
可选地，土壤修复菌包括芽孢杆菌属、固氮菌、泾阳链霉菌、曲霉菌、乳酸菌中的一种或多种。经申请人研究发现，选用上述微生物作为土壤修复菌，具有固氮，增加作物抗逆性，降解土壤中有机磷，提高土壤有机质，改善土壤结构，杀菌，抑制有害微生物的活动等有益效果，对土壤进行良好修复的同时，改善作物的生长。
可选地，土壤修复菌包括胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、泾阳链霉菌、曲霉菌和乳酸菌；所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、泾阳链霉菌、曲霉菌和乳酸菌按体积比2-5:1-2:1-3:2-3:2-5的比例混合。经申请人研究发现，选用上述几种微生物复配，各种微生物除了能够较好的共存外，各种微生物相互协同，土壤的修复效果最佳。
可选地，液体有机肥采用以下步骤制备得到：
(1)准备以下原料：植物饼渣、秸秆、酒糟、玉米芯和水；
(2)原料处理：对原料进行粉碎，将其粒径控制在2-10mm；
(3)发酵：在原料中加入地衣芽孢菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌进行发酵；将PH控制在8-9，温度控制在38-45℃，保持底物氧含量在8-15％的水平；
(4)发酵完成后，对发酵产物进行固液分离，得到液体有机肥。
可选地，还包括步骤(5)，对液体有机肥进行均质、杀菌处理。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，实施例2、3仅示出与实施例1的区别之处，其他未示出的部分与实施例1相同。
实施例一
一种具有土壤修复作用的有机肥，包括液体有机肥和添加在液体有机肥中的土壤修复颗粒，土壤修复颗粒包括载体和包裹在载体表面的外膜，载体上接种有土壤修复菌，土壤修复菌可为芽孢杆菌属、固氮菌、泾阳链霉菌、曲霉菌、乳酸菌中的一种或多种，在本实施例中间添加的土壤修复菌包括胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、泾阳链霉菌、曲霉菌和乳酸菌，胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、泾阳链霉菌、曲霉菌和乳酸菌按体积比4.2:1.6:2.8:2.5:3.2的比例混合。
本方案的液体有机肥是指利用微生物发酵有机物得到的液体成分，液体有机肥可直接选用现有市场上售卖的，也可自行制备，在本实施例中，液体有机肥采用以下方法制备得到：
(1)准备以下质量份数的原料：植物饼渣55份、秸秆40份、酒糟28份、玉米芯20份和水300份；
(2)原料处理：对原料进行粉碎，将其粒径控制在2-10mm；
(3)发酵：在原料中加入地衣芽孢菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌进行发酵；将PH控制在8，温度控制在42℃，保持底物氧含量在12％的水平；
(4)发酵完成后，对发酵产物进行固液分离，然后进行均质处理、杀菌处理，最后得到液体有机肥。
本方案的载体采用以下方法制备得到：
(a)准备以下质量份数的原料：植物壳体32份、玉米粉10份、蛋白胨13份、葡萄糖10份和氯化钠6份，本方案中提到的植物壳体主要指谷壳、小麦壳等物质，在本实施例中选用谷壳作为植物壳体；
(b)将植物壳体粉碎至0.1mm后与玉米粉、蛋白胨混合均匀，得到混合物；
(c)将葡萄糖和氯化钠溶解到水中，得到溶液；将混合物与溶液混合，得到团状固体物，控制该团状固体物的含水量在30-40％左右；
(d)将团状固体置于0.55Mpa、116℃的环境下加热60s，取出后冷却，即得到载体。
本方案的土壤修复颗粒采用以下步骤制备得到：
1)在载体表面喷洒浓度为1％的葡萄糖溶液，将载体的含水量控制在35％，然后将土壤修复菌接种到载体上，在无菌环境下培养30h；
2)在载体表面喷涂包膜剂，包膜剂凝固后，在载体表面再包裹一层防水层。本方案所用的包膜剂可选用现有的种子包衣所用的包膜剂，在实施例中，选用沈阳化工研究院有限公司生产的成膜剂SY-202。防水层可使用可降解防水材料(如可降解聚酯型材料)或石蜡等防水材料构成，在本实施中防水层选用石蜡制得。
实施例二
本实施例与实施例1的区别在于：载体的制备不同，本实施例的载体采用以下方法制备得到：
(a)准备以下质量份数的原料：植物壳体30份、玉米粉13份、蛋白胨12份、活性炭18份、葡萄糖8份和氯化钠6份，本方案中提到的植物壳体主要指谷壳、小麦壳等物质，在本实施例中选用谷壳作为植物壳体；
(b)将植物壳体粉碎至0.1mm后与玉米粉、蛋白胨、活性炭混合均匀，得到混合物；
(c)将葡萄糖和氯化钠溶解到水中，得到溶液；将混合物与溶液混合，得到团状固体物，控制该团状固体物的含水量在30-40％左右；
(d)将团状固体置于0.55Mpa、116℃的环境下加热60s，取出后冷却，即得到载体。
实施例三
本实施例与实施例1的区别在于：载体的制备不同，本实施例的载体采用以下方法制备得到：
(a)准备以下质量份数的原料：植物壳体28份、玉米粉15份、蛋白胨10份、活性炭16份、葡萄糖8份和氯化钠5份，本方案中提到的植物壳体主要指谷壳、小麦壳等物质，在本实施例中选用谷壳作为植物壳体；
(b)将植物壳体粉碎至0.1mm后与玉米粉、蛋白胨、活性炭混合均匀，得到混合物；
(c)将葡萄糖和氯化钠溶解到水中，得到溶液；将混合物与溶液混合，得到团状固体物，控制该团状固体物的含水量在30-40％左右；
(d)将团状固体置于0.6Mpa、120℃的环境下加热55s，取出后冷却，即得到载体。
测量实验：
首先测量实施例1-3中制备完成后的土壤修复颗粒中微生物的数量，这个阶段测得的数据为初始状态微生物的数量。将实施例1-3中的土壤修复颗粒分别置于在液体有机肥(均为实施例1制备的液体有机肥)中培养10天、25天，10天后、25天后取出土壤修复颗粒，分别测量土壤修复颗粒中微生物的数量。在本次测量实验中设置了对比例，对比例为：检测实施例1中制备完成后的土壤修复颗粒中微生物的数量，将同等数量的土壤修复菌接种到实施例1中的液体有机肥中直接培养，分别测量10天、25天后液体有机肥中微生物的数量。在本次测量中，采用血细胞计数器进行测定。
为了方便比较不同阶段微生物的增减情况，统一将各个实施例初始状态测得的微生物的数量定义为“1a”，其余阶段的数量与“1a”作比较，若为初始阶段数量的10倍则表示为“10a”。
测量得到的数据如表1所示：
实验结论：
通过实施例1-3的实验数据可以直观的看出，本发明方案中制备得到的土壤修复颗粒能够较好维持微生物的活性。10天后测得的微生物的数量比初始状态的微生物的数量大幅增加，其主要原因可能在于，载体为微生物的生长营造了较为良好的生长环境，使得微生物能够大量繁殖。25天后测得的微生物数量与10天后的微生物相比，数量大幅减少，其可能原因在于，载体中的营养物质被大量消耗，微生物生长需要的营养不足，以及可能部分液体有机肥渗入到土壤修复颗粒中，导致微生物的生长环境恶化。虽然25天微生物数量大量减小，但25天后测得的微生物数量仍比初始状态的微生物的数量多，据此可得出结论：采用土壤修复颗粒的方式能够较好的保留微生物。
对比例中微生物数量随时间推移其数量大幅降低，据此可知，微生物无法在液体有机肥中长期存活。
Claims (10)
1.一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：包括液体有机肥和添加在液体有机肥中的土壤修复颗粒；所述土壤修复颗粒包括能为微生物繁殖提供养分的载体和包裹在载体表面的外膜，所述载体具有三维孔道结构，载体上接种有土壤修复菌。
2.根据权利要求1所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：所述载体采用以下方法制备得到：
(1)准备以下原料：植物壳体、玉米粉、蛋白胨、葡萄糖和氯化钠；
(2)将植物壳体粉碎至0.05-0.2mm后与玉米粉、蛋白胨混合均匀，得到混合物；
(3)将葡萄糖和氯化钠溶解到水中，得到溶液；将混合物与溶液混合，得到团状固体物；
(4)将团状固体置于0.5-1.2Mpa、108-150℃的环境下加热45-120s，取出后冷却，得到载体。
3.根据权利要求2所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：步骤(1)中还包括原料：粒径控制在0.4-1.2mm的活性炭；步骤(2)中，将植物壳体粉碎至0.05-0.2mm后与玉米粉、蛋白胨、活性炭混合均匀，得到混合物。
4.根据权利要求3所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：步骤(1)中包括以下质量份数的原料：植物壳体25-32份、玉米粉10-15份、蛋白胨8-15份、活性炭15-20份、葡萄糖6-10份和氯化钠5-8份。
5.根据权利要求2所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：步骤(4)中，将团状固体置于0.5-0.6Mpa、115-120℃的环境下加热60-65s。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：所述土壤修复颗粒采用以下步骤制备得到：
(1)在载体表面喷洒水或浓度为0.6-1.5％的葡萄糖溶液，将载体的含水量控制在30-45％，然后将土壤修复菌接种到载体上培养24-32h；
(2)在载体表面喷涂包膜剂，包膜剂凝固后，在载体表面再包裹一层防水层。
7.根据权利要求1所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：土壤修复菌包括芽孢杆菌属、固氮菌、泾阳链霉菌、曲霉菌、乳酸菌中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：土壤修复菌包括胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、泾阳链霉菌、曲霉菌和乳酸菌；所述胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、泾阳链霉菌、曲霉菌和乳酸菌按体积比2-5:1-2:1-3:2-3:2-5的比例混合。
9.根据权利要求1所述的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：液体有机肥采用以下步骤制备得到：
(1)准备以下原料：植物饼渣、秸秆、酒糟、玉米芯和水；
(2)原料处理：对原料进行粉碎，将其粒径控制在2-10mm；
(3)发酵：在原料中加入地衣芽孢菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌进行发酵；将PH控制在8-9，温度控制在38-45℃，保持底物氧含量在8-15％的水平；
(4)发酵完成后，对发酵产物进行固液分离，得到液体有机肥。
10.根据权利要求9的一种具有土壤修复作用的有机肥，其特征在于：还包括步骤(5)，对液体有机肥进行均质、杀菌处理。
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| CN201911184541.3A CN111039725A (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种具有土壤修复作用的有机肥 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113214032A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-06 | 四川中农润泽生物科技有限公司 | 一种用于土壤修复的有机肥及其生产工艺 |
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