CN112592244B - 一种蔬菜有机肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蔬菜有机肥及其制备方法，属于有机肥制备技术领域，该制备方法包括：先将农作物秸秆风干后粉碎至粉末状，然后将粉碎后的农作物秸秆置于80‑100℃的蒸汽环境下进行湿热处理10‑15min，再将经湿热处理后的农作物秸秆超声预处理10‑20min后加入富含微量元素的液体有机肥，升温至60‑85℃，反应30‑60min后冷却至室温，烘干得到预处理后的农作物秸秆粉末，制有机肥基肥，粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末混匀得混合肥；将有机肥基肥与预处理后的农作物秸秆粉末的混合物作为芯材包覆在囊壁材料内部，制成胶囊型蔬菜有机肥。本发明通过对秸秆进行预处理提高秸秆对于肥料和水分的吸收和缓释性能，使微量元素液肥能够更好的负载在秸秆上，更持久的释放。

Description

一种蔬菜有机肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机肥制备技术领域，具体涉及一种蔬菜有机肥及其制备方法。
背景技术
蔬菜是人们日常生活中不可缺少的副食品，有机肥料在分解过程中通过矿化作用将其含的养分源源不断的释放出来，供蔬菜生长发育的需要，提供蔬菜所需的各种矿质养分和有机养分，不但提高了土壤保水保肥能力，而且有利于土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质，并且能够提供有机碳源，可促进土壤微生物的活动。
蔬菜富含丰富的维生素，不同的蔬菜在不同的生长阶段对于微量元素的敏感度不同，绿叶菜类，如菠菜、莴苣对铜、钼、锌敏感，适时增施具有增产效果；豆类蔬菜，对硼、钼、锌等微量元素很敏感，适时增施能够提高豆类的结荚率，促进籽粒饱满；葱蒜类蔬菜对锰较为敏感，适时增施能够避免洋葱植株倒伏。因此在施用常规有机肥的基础上适当使用微量元素对蔬菜生长以及增产很有必要，且微量元素的需求量以及需求种类也与蔬菜的不同生长期有关，目前的微量元素一般都是在各需求期单独施用，增加了种植人员的工作量，增大了种植成本。
有机肥的原料一般是以农作物秸秆或者农家肥等进行堆肥发酵获得，常规的有机肥一般都是直接施用在蔬菜种植地，往往出现前期肥力充足后期肥力匮乏的情况，只能通过追肥的方式补充后期生长需要的肥料，因此缓释肥的出现能够将有机肥进行储藏，缓慢释放，提高有机肥的有效利用率；由于秸秆主要成分为纤维素，半纤维素和木质素，具有较大的比表面积，分子链上有许多亲水性羟基，因此具有一定的吸附能力，对肥料的吸收及缓释性能有很大的改善，但是由于大部分农作物秸秆表面有光滑的高级脂肪族衍生物形成的蜡状膜，对于肥料和水分的的吸收和缓释造成影响，因此需要改善秸秆表面的润湿性，提高其反应活性，使微量元素液肥能够更好的负载在秸秆上，并在后期缓慢释放。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种蔬菜有机肥及其制备方法。
本发明的发明之一在于提供一种蔬菜有机肥的制备方法，包括以下步骤：
S101、农作物秸秆的预处理
先将农作物秸秆风干后粉碎至粉末状，然后将粉碎后的农作物秸秆置于80-100℃的蒸汽环境下进行湿热处理10-15min，再将经湿热处理后的农作物秸秆超声预处理10-20min后加入富含微量元素的液体有机肥，升温至60-85℃，反应30-60min后冷却至室温，烘干，得到预处理后的农作物秸秆粉末；
S102、动物粪便进行堆肥发酵，制得有机肥基肥，所述有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末混匀，得混合肥，备用；
S103、将步骤S102的复合肥作为芯材包覆在囊壁材料内部，制成胶囊型蔬菜有机肥。
较佳地，根据蔬菜不同生长期对养分需求的不同，在农作物秸秆的预处理阶段通过调整有机肥基肥以及微量元素的混合比例，制成蔬菜各个不同生长期所需求的混合肥；
根据蔬菜不同生长期的平均地温选择能够在该温度下融化并释放其内部芯材的温敏囊壁材料；
利用包膜设备将蔬菜各个生长期所需求的混合肥作为芯材包覆在温敏囊壁材料内部，制成温敏胶囊型蔬菜有机肥。
较佳地，富含微量元素的液体有机肥中的微量元素为硼、锌、锰、钼、铜、铁、钴中的一种或多种。
较佳地，步骤S101中超声波预处理时超声波频率为40kHz，功率为300W。
较佳地，有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末的混合比按照质量比8-10:1-3。
较佳地，包膜设备包括
操作板，其上设有若干安装孔；
移动机构，与操作板连接，用于推动操作板沿水平方向移动；
多个包膜机构，均匀布设在操作板上，各包膜机构均包括
柱状模具，设于安装孔内且与安装孔通过轴承连接，各柱状模具的底部均设有用于驱动其转动的电机；
第一注料管，用于给柱状模具内注入囊壁材料浆料；
挤压锤，内部设有冷空气注入通道，且底部沿其外周设有冷空气出口；所述冷空气注入通道的进气口与冷空气供气装置连接；所述挤压锤能够置于柱状模具内，且和柱状模具的间隙尺寸等于囊壁厚度；
混合肥输料管，用于给固化后的囊壁内填充混合肥；
第二注料管，用于给填充好混合肥的囊壁顶部注囊壁材料浆料，用于形成封闭的囊壁。
较佳地，操作板还连接有用于使操作板翻转卸料的翻转机构。
较佳地，柱状模具内壁涂有脱模剂。
较佳地，柱状模具为底部直径3-5mm，高度为5-8mm的空心圆柱。
本发明的目的在于提供由上述制备方法所制备的蔬菜有机肥。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的制备方法通过对农作物秸秆进行湿热处理使秸秆表面的蜡状物析出同时提高了秸秆的表面极性；通过超声处理改性秸秆表面，改善了秸秆纤维表面的润湿性，增加了纤维的比表面积及反应性能，提高秸秆对于肥料和水分的吸收和缓释性能，使微量元素液肥能够更好的负载在秸秆上，并在蔬菜需求期更持久的释放。
本发明通过将有机肥基肥和负载微量元素的农作物秸秆混合制成混合肥，然后将混合肥制成温敏胶囊型蔬菜有机肥；能够使复合肥基肥在蔬菜生长的各个阶段提供持续的肥力，实现肥力均衡；同时通过有机肥基肥和微量元素的合理搭配满足蔬菜各生长期的需求特性，实现一次施肥，长期有效，且肥力持久，释放肥料的时间能够与蔬菜的生长期匹配，实现精准增肥的目的。
由于缓释肥料的包膜均匀性以及厚度均影响了后期肥力的释放速度，因此本发明还设计了专用的包膜设备，能够实现均匀成膜，通过通入冷空气不但能够加速壁材的固化，由于冷空气紧贴柱状模具与挤压锤的缝隙由下而上运动，以及柱状模具转动时挤压锤的挤压作用，克服因重力引起的浆料下流导致下部相对上部壁材厚度厚的问题。同时由于柱状模具转动的能够避免冷空气在固定点对壁材形成局部作用，使冷空气对壁材的作用更加均匀。
附图说明
图1为本发明包膜设备结构示意图；
图2为本发明挤压锤底部结构示意图。
附图标记说明：
1.操作板，2.移动机构，3.柱状模具，4.第一注料管，5.挤压锤，51.冷空气注入通道，52.冷空气出口，6.混合肥输料管，7.第二注料管。
具体实施方式
下面结合附图1-2，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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
本实施例提供的一种蔬菜有机肥的制备方法，包括以下步骤：
S101、农作物秸秆的预处理，农作物秸秆选用玉米秆；
先将玉米秆风干后粉碎至粉末状，然后将玉米秆粉末置于85℃的蒸汽环境下进行湿热处理15min，再将经湿热处理后的玉米秆粉末超声预处理10min后加入液体有机肥，超声波频率40kHz，功率为300W，升温至80℃，反应30min后冷却至室温，烘干，得到预处理后的玉米秆粉末；
S102、动物粪便进行堆肥发酵，制得有机肥基肥，所述有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末混匀，得混合肥，备用；
S103、将机肥基肥与预处理后的农作物秸秆粉末的混合物作为芯材包覆在囊壁材料内部，制成胶囊型蔬菜有机肥。
本实施例制备的胶囊型蔬菜有机肥在进行田间试验时，种植的蔬菜为大白菜，因此S101中的液体有机肥为利于大白菜快速吸收的硫酸锌水溶肥。本实施例的液体有机肥可以根据所种植蔬菜的不同选用适宜的微量元素。
实施例2
S101、农作物秸秆的预处理，农作物秸秆选用小麦秆；
先将小麦秆风干后粉碎至粉末状，然后将小麦秆粉末置于100℃的蒸汽环境下进行湿热处理15min，再将经湿热处理后的小麦秆粉末超声预处理15min后加入液体有机肥，超声波频率40kHz，功率为300W，升温至70℃，反应50min后冷却至室温，烘干，得到预处理后的小麦秆粉末；
S102、动物粪便进行堆肥发酵，制得有机肥基肥，所述有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末混匀，得混合肥，备用；
S103、将机肥基肥与预处理后的农作物秸秆粉末的混合物作为芯材包覆在囊壁材料内部，制成胶囊型蔬菜有机肥。
实施例3
本实施例提供的一种蔬菜有机肥的制备方法，包括以下步骤：
S101、农作物秸秆的预处理，农作物秸秆选用小麦秆；
先将农作物秸秆风干后粉碎至粉末状，然后将粉碎后的农作物秸秆置于80℃的蒸汽环境下进行湿热处理10min，再将经湿热处理后的农作物秸秆超声预处理20min后加入液体有机肥，液体有机肥为富含微量元素的液体有机肥；超声预处理的超声波频率40kHz，功率为300W，升温至75℃，反应40min后冷却至室温，烘干，得到预处理后的农作物秸秆粉末；
S102、根据蔬菜不同生长期对养分需求的不同，在农作物秸秆的预处理阶段通过调整有机肥基肥以及微量元素的混合比例，制成蔬菜各个不同生长期所需求的混合肥；
根据蔬菜不同生长期的平均地温选择能够在该温度下融化并释放其内部芯材的温敏囊壁材料；
利用包膜设备将蔬菜各个生长期所需求的混合肥作为芯材包覆在温敏囊壁材料内部，制成温敏胶囊型蔬菜有机肥；
将本实施例中适于各个生长期所需的温敏胶囊型蔬菜有机肥混合后配合有机肥基肥一起作为底肥一次性施入，可以长期持续的为蔬菜的各个生长阶段提供充足的养分。
本实施例的温敏胶囊型蔬菜有机肥适用于生长初期至收获期温度逐渐升高的蔬菜；如番茄、茄子、辣椒、黄瓜等都是在初春开始移苗夏天开始收获，整个生长期气温逐渐升高，对应的地温也逐渐升高，温敏胶囊型蔬菜有机肥的囊壁随地温依次融化，释放与蔬菜各个生长期对应的养分，最终实现提高蔬菜品质以及产量的目的。
实施例4
由于缓释肥包膜厚度以及包膜的均匀性等都对缓释性能有影响，在缓释肥进入土壤后可能在受到雨水冲刷后因包膜不均匀，囊壁薄弱处受到冲击或摩擦后容易造成破裂导致肥料提前流失，无法更好的实现缓释目的。为了使壁材能够更加均匀的包覆在混合肥的外部，因此设计了专用的包膜设备，该包膜设备包括
操作板1，其上设有若干安装孔；
移动机构2，与操作板1连接，用于推动操作板1沿水平方向移动；
多个包膜机构，均匀布设在操作板1上，各包膜机构均包括
柱状模具3，设于安装孔内且与安装孔通过轴承连接，各柱状模具3的底部均设有用于驱动其转动的电机；
第一注料管4，用于给柱状模具3内注入囊壁材料浆料；
挤压锤5，内部设有冷空气注入通道51，且底部沿其外周设有冷空气出口52；所述冷空气注入通道51的进气口与冷空气供气装置连接；所述挤压锤5能够置于柱状模具3内，且和柱状模具3的间隙尺寸等于囊壁厚度；
混合肥输料管6，用于给固化后的囊壁内填充混合肥；
第二注料管7，用于给填充好混合肥的囊壁顶部注囊壁材料浆料，用于形成封闭的囊壁。
本实施例通过在操作板1上设置若干安装孔，并在安装孔上设置能够转动的柱状模具3，包膜时首先由第一注料管4向柱状模具3内注入囊壁材料的浆料，然后在移动机构的作用下操作板1平移至挤压锤5的正下方，挤压锤5的底部与柱状模具3的底部间隙等于壁厚，挤压锤5的侧壁与柱状模具3侧壁的间距也等于壁厚，因此当柱状模具3在转动时挤压锤5会将超出壁厚的浆料挤压至上层区域，由于浆料的注入量提前设定好，因此在挤压锤5的挤压作用下其能均匀分布在柱状模具3的侧壁，并保持囊壁的完整性。
为了加快囊壁的成型因此在挤压锤5的底部通入冷空气，通过冷空气降低囊壁浆料的温度并使其加速风干快速成型，本实施例的冷空气出口52设于挤压锤52的底部外缘，目的在于使冷空气自下而上形成用于抵消浆料因重力向下流动的气体阻力，通过挤压锤5以及气流阻力的共同作用使囊壁材料快速均匀的分布与柱状模具3的侧壁上，并快速固化，在确保包膜厚度以及包膜均匀性的基础上提高包膜效率。
需要说明的是，柱状模具3为底部直径3-5mm，高度为5-8mm的空心圆柱；本实施例将胶囊制备为柱状胶囊相对于球状胶囊制备工艺更简单，且制备出来的圆柱胶囊相对于球状胶囊抵抗雨水冲刷的能力更强，并且包裹同样质量的混合肥，圆柱胶囊相对于与其底面等径的球状胶囊所用的囊壁材料更少，降低制造成本。为了提高成品的卸料效率，可以在柱状模具3内壁涂有脱模剂。
本实施例中液体微量元素肥能够被吸附性能好的预处理后的秸秆粉末吸附，部分有机肥也能够吸附于预处理后的秸秆粉末的表面，大大降低了肥料流失，且包膜厚度适宜，覆膜均匀，因此能够确保缓释肥的缓释性能。
对比例
本实施例提供的一种蔬菜有机肥的制备方法与实施例1的区别在于秸秆粉末未进行湿热处理和超声预处理，具体包括以下步骤：
S101、农作物秸秆的预处理，农作物秸秆选用玉米秆；
先将玉米秆风干后粉碎至粉末状，然后加入液体有机肥，浸泡60min后烘干，得到预处理后的玉米秆粉末；
S102、动物粪便进行堆肥发酵，制得有机肥基肥，所述有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末混匀，得混合肥，备用；
S103、将机肥基肥与预处理后的农作物秸秆粉末的混合物作为芯材包覆在囊壁材料内部，制成胶囊型蔬菜有机肥。
与实施例1相同S101中的液体有机肥为利于大白菜快速吸收的硫酸锌水溶肥。
将实施例1预处理后的秸秆粉末以及对比例中直接粉碎的秸秆分别置于等量同浓度的硫酸锌水溶肥中浸泡60min，然后分别测试浸泡液中剩余的硫酸锌含量以及剩余水量，从而计算获得被秸秆粉末吸收的硫酸锌量以及水量；
经检测，实施例1经预处理后的秸秆粉末对硫酸锌的吸附量为对比例中直接粉碎的秸秆粉末吸附量的3.2倍，实施例1经预处理后的秸秆粉末的吸水量为对比例中直接粉碎的秸秆粉末吸附量的4.4倍；可见秸秆粉末经预处理后能够大大提高其对液体有机肥的吸附量；上述获得的实施例1的预处理后的秸秆粉末以及对比例中未经预处理直接浸泡的秸秆粉末按照其制备方法继续进行步骤S102直至获得对应的蔬菜有机肥产品。
田间试验
实验方法：供试土壤为偏沙土壤。
实验设计：
种植蔬菜均为大白菜，种植方式均为垄作，株行距为40cm*55cm，播种日期为7月22-25日，收获期为10月15-31日，分小区进行实验，检测并进行结果统计和分析。
处理1的施肥方式为：常规施肥施用磷酸二铵225kg/hm2，追施磷酸二铵55kg/hm2加尿素225kg/hm2，结合中耕和灌水施入。
处理2的施肥方式为：将实施例1制备获得的胶囊型蔬菜有机肥配合有机肥基肥作为基肥一次性施入；其中有机肥基肥的施用量为105kg/hm2，胶囊型蔬菜有机肥的施用量为50kg/hm2。
处理3的施肥方式为：将对比例制备获得的胶囊型蔬菜有机肥配合有机肥基肥作为基肥一次性施入；其中有机肥基肥的施用量为105kg/hm2，胶囊型蔬菜有机肥的施用量为50kg/hm2。以上三种处理其他农事活动及管理均相同。
实验结果
不同处理对大白菜品质的影响结果见表1
处理方式 可溶性糖(％) Vc(mg/kg) 粗纤维(％) 硝酸盐(mg/kg)
处理1 2.17 93.4 0.58 206
处理2 2.99 182.3 0.83 134
处理3 2.38 159.7 0.61 156
实验结果表明，处理2和处理3相对于处理1均表现出一定的优势，其中处理2中微量元素锌的适时施入，能够提高大白菜的可溶性糖、Vc以及粗纤维的含量，同时降低硝酸盐含量，获得高品质的大白菜。在整个生长期没有发现烂心、烂叶的情况，单株植株增产明显。与常规施肥方式相比亩增产幅度在15％以上。
处理3因农作物秸秆未经过预处理，其微量元素的负载量以及后期释放活性有所降低，对大白菜的可溶性糖、Vc以及粗纤维的含量以及硝酸盐含量的调控能力降低，增产效果也有所降低，亩增产幅度在8-10％。
经试验研究表明本实施例1的胶囊型蔬菜有机肥能够在大白菜的结球期至收获期提供持续的有机肥供给以及微量元素锌的补给，最终改善大白菜的品质，实现高产，且整个生产期无需追肥，节省种植成本和人工成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、农作物秸秆的预处理
先将农作物秸秆风干后粉碎至粉末状，然后将粉碎后的农作物秸秆置于80-100℃的蒸汽环境下进行湿热处理10-15min，再将经湿热处理后的农作物秸秆超声预处理10-20min后加入富含微量元素的液体有机肥，升温至60-85℃，反应30-60min后冷却至室温，烘干，得到预处理后的农作物秸秆粉末；
S102、动物粪便进行堆肥发酵，制得有机肥基肥，所述有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末混匀，得混合肥，备用；
S103、将步骤S102的复合肥作为芯材包覆在囊壁材料内部，制成胶囊型蔬菜有机肥;
胶囊型蔬菜有机肥的制备方法具体如下：
根据蔬菜不同生长期对养分需求的不同，在农作物秸秆的预处理阶段通过调整有机肥基肥以及微量元素的混合比例，制成蔬菜各个不同生长期所需求的混合肥；
根据蔬菜不同生长期的平均地温选择能够在该温度下融化并释放其内部芯材的温敏囊壁材料；
利用包膜设备将蔬菜各个生长期所需求的混合肥作为芯材包覆在温敏囊壁材料内部，制成温敏胶囊型蔬菜有机肥；
所述包膜设备包括：操作板（1），其上设有若干安装孔；
移动机构（2），与操作板（1）连接，用于推动操作板（1）沿水平方向移动；
多个包膜机构，均匀布设在操作板（1）上，各包膜机构均包括
柱状模具（3），设于安装孔内且与安装孔通过轴承连接，各柱状模具（3）的底部均设有用于驱动其转动的电机；
第一注料管（4），用于给柱状模具（3）内注入囊壁材料浆料；
挤压锤（5），内部设有冷空气注入通道（51），且底部沿其外周设有冷空气出口（52）；所述冷空气注入通道（51）的进气口与冷空气供气装置连接；所述挤压锤（5）能够置于柱状模具（3）内，且和柱状模具（3）的间隙尺寸等于囊壁厚度；
混合肥输料管（6），用于给固化后的囊壁内填充混合肥；
第二注料管（7），用于给填充好混合肥的囊壁顶部注囊壁材料浆料，用于形成封闭的囊壁。
2.如权利要求1所述的蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，富含微量元素的液体有机肥中的微量元素为硼、锌、锰、钼、铜、铁、钴中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，所述步骤S101中超声波预处理时超声波频率为40kHz，功率为300W。
4.如权利要求1所述的蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，所述有机肥基肥晒干粉碎后与预处理后的农作物秸秆粉末的混合比按照质量比8-10:1-3。
5.如权利要求1所述的蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，所述操作板（1）还连接有用于使操作板（1）翻转卸料的翻转机构。
6.如权利要求1所述的蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，所述柱状模具（3）内壁涂有脱模剂。
7.如权利要求1所述的蔬菜有机肥的制备方法，其特征在于，所述柱状模具（3）为底部直径3-5mm，高度为5-8mm的空心圆柱。
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