CN111574255A - 一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，采用复合菌发酵后利用复合酶酶解，通过优化生产工艺过程，使得该产品氮磷钾养分含量达到300g/L，有机质100g/L，肥料产品为碱性肥料，产品具有全水溶、高活性、全吸收、见效快，水溶性钾含量高的特点。适于长期施肥酸化的保护地土壤，解决设施蔬菜大棚土壤严重积盐问题，可改良土壤，增加土壤有机质含量，有效缓解土壤酸化、板结、肥力减退、营养失衡等症状。产品施用后可激活有益微生物菌群，促进硝酸还原酶的活性，加速氨基酸、蛋白质合成；水溶性有机质渗透性强，促进作物植物原生质流动，加快根系吸收营养成分；高活性有机质和中微量元素作物不经转化直接吸收，全面补充营养，见效快。

Description

一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法
技术领域
本发明涉及农业肥料技术领域，特别涉及一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法。
背景技术
由于有机水溶肥料生产要求技术较高，国家还没有制定有机水溶肥料的相关标准，现有行业中的相关标准一般均是生产企业执行制定的企业标准，长期以来，我国有机水溶肥料生产企业较少，主要是沿海一些企业和国外具有海藻原料资源优势的厂家生产水溶肥，但是生产量较少，远远不能满足使用需求；另一方面我国海关针对藻类的监察力度依然较为严格，检疫时间长、原料被扣押、出口环节不畅等问题也在一定程度上限制了国内海藻水溶肥企业的发展。
我国是农业大国，农作物副产物秸秆的生产量也比较大，但是目前针对秸秆的应用主要是将其发酵或贮存作为牲畜饲料使用，采用农业秸秆生产有机水溶肥料的技术尚不成熟，现有的采用秸秆制备水溶肥的技术多为发酵和酶解，但是单纯地发酵和单一方法的酶解使得秸秆生产水溶肥产量低、效益差，从而导致了其无法大范围发展实施。我国目前有机水溶肥产品登记数量也相对较少，远远不能满足市场和应用需求。
因此，针对上述问题，如何提供一种采用秸秆生产有机水溶肥的技术是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，通过发酵和复合酶解处理秸秆后，彻底分解其中有机质，有效提升水溶性有机质含量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，包括以下步骤：
(1)采用复合菌剂对秸秆混合发酵7-10天，之后将发酵后的秸秆粉碎至粒径≤80目，得到有机质；
(2)向所述步骤(1)制得的有机质中边搅拌边添加氢氧化钾至pH8.5-9.5，升温至50-80℃处理2-4h，之后加磷酸调节pH至5.0-6.5，得底物；
(3)向所述步骤(2)制得的底物中添加复合酶酶解72-80h后过滤，得到滤液，将滤液转移至反应釜内浓缩至原滤液重量的2/3，得到有机液；
(4)将所述步骤(3)制得的有机液与尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸螯合，螯合过程中添加氢氧化钾调节pH至8.0-9.0，即得有机水溶肥料。
优选的，所述步骤(1)中的复合菌剂为酵素菌和纳豆菌的复合物，两者的重量比为酵素菌：纳豆菌＝50:1。
优选的，所述复合菌剂与所述秸秆的重量比为1:0.0051。
优选的，所述步骤(3)中的复合酶酶浓度为50FPU/g。
优选的，所述步骤(3)中的复合酶为纤维素酶、果胶酶和植物水解蛋白酶的混合物，三者的重量比为纤维素酶：果胶酶：植物水解蛋白酶＝3:2:1。
优选的，所述步骤(3)中酶解温度为60-70℃。
优选的，所述步骤(3)中浓缩采用低温浓缩，具体工艺为：在反应釜内减压低温浓缩，温度不超过60℃，以保证有机物质的生理活性。
优选的，所述步骤(4)中有机液与尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸的重量比为550:100:250:99:1。
优选的，所述步骤(4)中的螯合工艺具体为：反应釜内加入有机液体加热到55℃、然后按顺序尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸溶解，温度50-65℃条件下螯合反应10分钟。
经由上述技术方案，与现有技术相比，本发明提供了一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，该产品依据国家水溶肥料测定标准NY1107-2010测定氮磷钾养分含量达到300g/L,有机质100g/L，肥料产品为碱性肥料，产品具有全水溶、高活性、全吸收、见效快，水溶性钾含量高的特点。适于长期施肥酸化的保护地土壤，解决设施蔬菜大棚土壤严重积盐问题，可改良土壤，增加土壤有机质含量，有效缓解土壤酸化、板结、肥力减退、营养失衡等症状。产品施用后可激活有益微生物菌群，促进硝酸还原酶的活性，加速氨基酸、蛋白质合成；水溶性有机质渗透性强，促进作物植物原生质流动，加快根系吸收营养成分；高活性有机质和中微量元素作物不经转化直接吸收，全面补充营养，见效快。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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
(1)采用5kg酵素菌和100g纳豆菌对1000kg的秸秆混合发酵7-10天，之后将发酵后的秸秆粉碎至粒径≤80目，得到有机质；
(2)向所述步骤(1)制得的有机质中边搅拌边添加氢氧化钾至pH8.5-9.5，升温至50-80℃处理2-4h，之后加磷酸调节pH至5.0-6.5，得底物；
(3)向所述步骤(2)制得的底物中添加重量比为纤维素酶：果胶酶：植物水解蛋白酶＝3:2:1的复合酶，在60-70℃条件下酶解72-80h后过滤，得到滤液，将滤液转移至反应釜内，在≤60℃条件下低温浓缩至原滤液重量的2/3，得到有机液；
(4)将所述步骤(3)制得的有机液与尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸混合加热至50-65℃螯合10min，其中有机液与尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸的重量比为550:100:250:99:1，螯合过程中添加氢氧化钾调节pH至8.0-9.0，即得有机水溶肥料。
试验例
按照农业部《肥料登记管理办法》和农业执行标准《肥料效应鉴定田间试验技术规程》的要求进行试验，以研究该肥料在黄瓜种植中的增产效果和经济效益。
1)试验时间：2018年11月-2019年2月；
2)试验地点：山东省鱼台县张黄镇后堂村侯艳林黄瓜温室大棚(2.2*666.7㎡)
3)材料与方法：
3.1)供试土壤：水稻土，地势平坦，排灌条件较好，肥力中等，土壤养分情况如表1：
表1土壤养分状况
Figure BDA0002470227900000041
3.2)供试肥料：菏泽开发区曹州农用化学有限公司以本发明实施例1生产的有机水溶肥料(水剂)，技术指标：有机质≥100g/L，N+P2O5+K2O≥100g/L。
3.3)供试品种及栽培方式：黄瓜，长春密刺，2018年10月12日移栽，行距1.1m，柱距0.45m。
3.4)试验方法：试验设3个处理，3次重复，小区面积：6.6*10＝66㎡，小区随机排列。
处理1：常规施肥+喷施(供试肥料100ml+清水30kg)/666.7㎡·次。
处理2(CK)：常规施肥+喷清水30kg/666.7㎡·次。
处理3：常规施肥。
3.5)施肥方法：
①常规施肥：移栽前每666.7㎡基施48％复混肥(16-16-16)100kg、商品有机肥100kg、生物有机肥100kg。每采摘一次结合浇水冲施一次复合肥料(15-0-20)10kg/666.7㎡，共冲施5次。
②供试肥料：处理1自2018年11月12日开始每15天喷施供试肥料一次，共4次，处理2(CK)同时喷清水。
3.6)收获：每小区单独收获计产至2019年2月3日。
4)结果和分析
4.1)不同处理对黄瓜生物学性状的影响
如表2所示，供试肥料的处理1黄瓜叶片增厚、浓绿，株高增加，坐果率高，色泽好，叶脉明显变密，成品率高，地上部病害明显减轻。处理1比处理2(CK)瓜长增加了1.7cm、单瓜重增加了9.5g、畸果率减少了4.2％、霜霉病发病株率减少了5.9％，比处理3瓜长增加了1.9cm、单瓜重增加了10.9g、畸果率减少了3.8％、霜霉病发病株率减少了6.7％。
表2不同处理对黄瓜生长发育及抗病性影响
处理 瓜长(cm) 单瓜重(g) 叶脉密度 畸果(％) 霜霉病(％)
1 33.2 182.7 密 2.1 3.7
2(CK) 31.5 173.2 疏 6.3 9.6
3 31.3 171.8 疏 5.9 10.4
4.2)不同处理对黄瓜产量的影响
对黄瓜产量进行方差分析，处理间达到差异极显著(F＝19.0＞F0.01＝18.0)，重复间差异不显著(F＝0.2＜F0.05＝6.9)；进行多重比较，处理1与处理2(CK)、处理3达到差异显著水平，处理2(CK)与处理3无显著差异。处理1产量5291.7kg/666.7㎡，处理2(CK)产量5015.8kg/666.7㎡，处理3产量4976.1kg/666.7㎡,。处理1比处理2(CK)增产275.9kg/666.7㎡、增产率为5.5％，比处理3增产315.6kg/666.7㎡、增产率为6.3％。
表3产量统计单位：kg
Figure BDA0002470227900000061
表4方差分析
(F＜F0.05-无差异，F0.05＜F＜F0.01-有显著差异，F＞F0.01-有极显著差异)
变异来源 自由度 平方和 均方 F值 F<sub>0.05</sub> F<sub>0.01</sub>
处理间 2 1738.390 869.195 19.0 6.9 18.0
重复间 2 19.947 9.974 0.2 6.9 18.0
误差 4 182.711 45.678 — — —
总变异 8 1941.048 — — — —
表5多重比较
Figure BDA0002470227900000062
Figure BDA0002470227900000071
4.3)对黄瓜经济效益的影响
黄瓜平均田头价格2.4元/kg计，每喷施一次需供试肥料10元/667㎡、投入人工20元/667㎡。
处理1比处理2(CK)净增收入622.2元/667㎡、投入产出比为1：15.6，比处理3净增收入637.4元/667㎡、投入产出比为1:5.3。
表6经济效益分析单位：/667㎡
Figure BDA0002470227900000072
5)结论
5.1)黄瓜常规施肥+喷施(供试肥料100ml+清水30kg)/667㎡·次(共4次)能改善生长发育形状、减轻黄瓜病害。
5.2)黄瓜常规施肥+喷施(供试肥料100ml+清水30kg)/667㎡·次(共4次)显著增加产量、提高经济效益，比黄瓜常规施肥+清水30kg/667㎡·次(共4次)增产275.9kg/667㎡、增产率5.5％、净增收入622.2元/667㎡、投入产出比为1:15.6，比常规施肥增产315.6kg/667㎡、增产率6.3％、净增收入637.4元/667㎡、投入产出比为1:5.3。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用复合菌剂对秸秆混合发酵7-10天，之后将发酵后的秸秆粉碎至粒径≤80目，得到有机质；
(2)向所述步骤(1)制得的有机质中边搅拌边添加氢氧化钾至pH8.5-9.5，升温至50-80℃处理2-4h，之后加磷酸调节pH至5.0-6.5，得底物；
(3)向所述步骤(2)制得的底物中添加复合酶酶解72-80h后过滤，得到滤液，将滤液转移至反应釜内浓缩至原滤液重量的2/3，得到有机液；
(4)将所述步骤(3)制得的有机液与尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸螯合，螯合过程中添加氢氧化钾调节pH至8.0-9.0，即得有机水溶肥料。
2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的复合菌剂为酵素菌和纳豆菌的复合物，两者的重量比为酵素菌：纳豆菌＝50:1。
3.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述复合菌剂与所述秸秆的重量比为1:0.0051。
4.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的复合酶酶浓度为50FPU/g。
5.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的复合酶为纤维素酶、果胶酶和植物水解蛋白酶的混合物，三者的重量比为纤维素酶：果胶酶：植物水解蛋白酶＝3:2:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中酶解温度为60-70℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中浓缩采用低温浓缩，具体工艺为：在反应釜内减压低温浓缩，温度不超过60℃。
8.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中有机液与尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸的重量比为550:100:250:99:1。
9.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产有机水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的螯合工艺具体为反应釜内加入有机液体加热到55℃、然后按顺序依次加入尿素、聚磷酸铵、磷酸二氢钾和聚天门冬氨酸溶解，温度50-65℃条件下螯合反应10分钟。
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