CN112919975B - 一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺 - Google Patents

一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，属于有机肥领域；包括：堆肥发酵,将基础肥、农用生物菌剂、腐殖酸混合均匀得到初混肥，还包括A.制备碱性颗粒：将碳酸钾颗粒加入包衣机中，喷洒淀粉浆，加入Eudragit E100，再在其外包裹一层淀粉浆；B.制备酸性颗粒：粒状过磷酸钙加入包衣机中，喷洒淀粉浆，加入Eudragit S100，再在其外包裹一层淀粉浆；C.将初混肥、酸性颗粒和碱性颗粒进行混合。本发明是针对现有的酸碱平衡有机肥酸碱调节效果弱，且只针对酸性土壤或只针对碱性土壤，适用范围窄，不能对土壤酸碱的变化进行动态调节的不足，提供一种智能调控土壤酸碱度的有机肥。

Description

一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺
技术领域
本发明涉及有机肥领域，具体涉及一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺。
背景技术
现代农业生产中大量常年使用化肥、连作种植等，导致土壤环境恶化，土壤酸化或盐碱化加剧。壤偏(过)酸性或偏(过)碱性，都会不同程度地降低土壤养分的有效性，难以形成良好的土壤结构，严重抑制土壤微生物的活动，影响各种作物生长发育。
土壤酸化改良多采用撒施熟石灰的方式，其效果不稳定且费工费时。厂家往往在化肥生产过程中加入适量碱性成分，中和土壤中残留的酸根离子，然而复混肥料中直接添加碱性成分，容易与其他物料发生化学反应，致使氮挥发和磷固定，降低复混肥料肥效，使其无法达到国家相应标准。申请公布号为CN 109809952 A的一种平衡土壤酸碱性的液态有机肥及其生产方法，在基础肥中添加磷酸二氢钾和磷酸氢二胺，利用无机盐的缓冲能力稳定土壤酸碱度，其调节效力较弱。
盐碱地是盐土和碱土的总称。盐土主要指含氯化物或硫酸盐较高的盐渍化土壤，土壤呈碱性。碱土是指含碳酸盐或重磷酸盐的土壤，土壤呈碱性。申请公布号为CN107805158 A的一种盐碱地专用生物有机肥及其制备方法，将新鲜畜禽粪便羊粪、鸡粪便及生物质秸秆混匀后堆肥，其形成的腐殖酸与碳酸钠作用形成腐殖酸钠，可降低土壤碱性。该发明的有机肥可以对碱性土壤起到一定的调节作用，但是碱化土壤中含有过量的代换性钠离子、可溶性碳酸盐，改良的关键就是直接或间接提供二价阳离子源(通常为钙离子)，置换土壤胶体中的交换性钠离子并将其淋洗出土体。
由此可知，现有的酸碱平衡有机肥酸碱调节效果弱，且只针对酸性土壤或只针对碱性土壤，适用范围窄，不能对土壤酸碱的变化进行动态调节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种智能调控土壤酸碱度的有机肥。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，包括以下步骤：利用畜禽粪便与秸秆进行堆肥发酵,然后将发酵好的物料破碎、过筛、造粒、烘干得到基础肥，再将基础肥、农用生物菌剂、腐殖酸以1:0.05:0.1的比例混合均匀得到初混肥，其特征在于，还包括以下步骤：
A.制备碱性颗粒：将碳酸钾颗粒加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹碱性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit E100，待Eudragit E100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到碱性包衣颗粒；
B.制备酸性颗粒：粒状过磷酸钙加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹酸性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit S100，待Eudragit S100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到酸性颗粒；
C.将初混肥、酸性颗粒和碱性颗粒进行混合，混合重量比为初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝8-9：1：1。
优选的，初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝8.5：1：1。
优选的，所述包衣机为流化床包衣机或埋管喷雾包衣机。
优选的，Eudragit E100和Eudragit S100的加入包衣机时以水稀释1—5倍，添加比例为相应酸性或碱性颗粒重量的3％-10％。
原理：几种常见的农作物适宜生长的ph如下：适宜小麦生长的PH值为5.5-6.5，橘子为5.0-6.0，油菜为5.8-6.7，西瓜为6.0-7.0，玉米为6.6-7.2，水稻为5.5-7.0。可见，PH在5-7为较适宜的土壤环境。据此选取了两种ph响应型包衣材料：Eudragit S100和EudragitE100。Eudragit S100为甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯以35:65比例共聚而成，ph＞7时溶解；Eudragit E100，由甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和甲基丙烯酸甲酯1:1:2共聚而成，在pH＜5时溶解。在酸性肥料外包裹Eudragit S100，ph＞7时溶解释放酸性肥料中和土壤的碱性；碱性肥料加入Eudragit E100，在pH＜5时溶解释放碱性肥料，中和土壤的酸性，如此，能起到快速调节土壤酸碱的作用，利于农作物的生长。而未溶解的颗粒会在微生物的作用下缓慢分解，逐渐释放出酸性或碱性肥料，由于释放过程缓慢而且所述的酸或碱为弱酸弱碱，土壤中的腐殖酸也具有缓冲作用，使这个过程对土壤ph的影响不大。
本发明的有益效果是：
(1)有机肥具有调节土壤酸碱的能力，本发明又通过额外添加的腐殖酸进一步增强其酸碱调节能力，特别是又添加了可选择性释放的酸性颗粒和碱性颗粒，快速调节土壤的酸碱度，多种组分协同作用调节土壤的酸碱度。
(2)本发明采用pH＜5溶解的包衣材料对碱性肥料进行包覆，采用ph＞7溶解的包衣材料对酸性肥料进行包覆，在酸性土壤中碱性肥料溶出中和酸，在碱性土壤中酸性肥料中和碱，从而快速调节土壤的酸碱度。
(3)本发明对酸性颗粒和碱性颗粒进行包衣，既能有效避免其吸潮、结块，同时将酸碱隔离，避免酸碱发生反应，降低肥效。
(4)酸性或碱性肥料中的组分在包衣材料中未溶出的，可以在微生物的作用下缓慢释放，长期供应作物生育期内的养分需求而且提高了肥料的利用率。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一、一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，包括以下步骤：利用畜禽粪便与秸秆进行堆肥发酵,然后将发酵好的物料破碎、过筛、造粒、烘干得到基础肥，再将基础肥、农用生物菌剂、腐殖酸以1:0.05:0.1的比例混合均匀得到初混肥，所述堆肥发酵的具体方法如下：将新鲜畜禽粪便与秸秆混匀后，堆入发酵池，加其重量0.2％的腐熟剂，然后加水使其含水量达到60～70％，建堆进行封闭发酵。发酵2～3天后，当温度升高50℃以上时，用翻堆机进行第一次翻堆，搅拌均匀。2～3天后，当发酵中心温度超过65℃时用翻堆机再翻堆1～2次，用鼓风机向通风管道充入新鲜空气，使温度控制在65～70℃并持续2天。以后每天翻抛1～2次，待发酵堆的温度降至30℃以下，水分含量在30％以下，且发酵堆的颜色变成咖啡色或黑色，结束发酵。将发酵好的混合物料破碎、过筛、造粒、烘干即得有机肥。所述农用生物菌剂为市售产品，为根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷类微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂中的一种或几种。
该工艺还包括以下步骤：
实施例1：
A.制备碱性颗粒：将碳酸钾颗粒加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹碱性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit E100，优选的，Eudragit E100加入包衣机时以水稀释1倍，添加比例为颗粒化肥重量的10％。待Eudragit E100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到碱性包衣颗粒；优选的，所述包衣机为流化床包衣机。
B.制备酸性颗粒：粒状过磷酸钙加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹酸性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit S100，Eudragit S100的加入包衣机时以水稀释1倍，添加比例为颗粒化肥重量的10％。待Eudragit S100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到酸性颗粒；所述包衣机为流化床包衣机。
C.将初混肥、酸性颗粒和碱性颗粒进行混合，混合重量比为初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝8：1：1。
实施例2：
A.制备碱性包衣颗粒：将碳酸钾颗粒加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹碱性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit E100，优选的，Eudragit E100加入包衣机时以水稀释3倍，添加比例为颗粒化肥重量的5％。待Eudragit E100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到碱性包衣颗粒；优选的，所述包衣机为流化床包衣机或埋管喷雾包衣机。
B.制备酸性颗粒：粒状过磷酸钙加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹酸性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit S100，Eudragit S100的加入包衣机时以水稀释1倍，添加比例为颗粒化肥重量的7％。待Eudragit S100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到酸性颗粒；优选的，所述包衣机为流化床包衣机或埋管喷雾包衣机。
C.将初混肥、酸性颗粒和碱性颗粒进行混合，混合重量比为初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝8.5：1：1。
实施例3：
A.制备碱性包衣颗粒：将碳酸钾颗粒加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹碱性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit E100，优选的，Eudragit E100加入包衣机时以水稀释5倍，添加比例为颗粒化肥重量的3％。待Eudragit E100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到碱性包衣颗粒；优选的，所述包衣机为流化床包衣机或埋管喷雾包衣机。
B.制备酸性颗粒：粒状过磷酸钙加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹酸性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit S100，Eudragit S100的加入包衣机时以水稀释5倍，添加比例为颗粒化肥重量的3％。待Eudragit S100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到酸性颗粒；优选的，所述包衣机为流化床包衣机或埋管喷雾包衣机。
C.将初混肥、酸性颗粒和碱性颗粒进行混合，混合重量比为初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝9：1：1。
实施例中所述的粒状过磷酸钙为市售产品，过磷酸钙有效磷含量16％-18％。碳酸钾颗粒采用以下方法制得：往碳酸钾粉末中添加重量比为5％的高岭土和膨润土作为粘结剂，搅拌混合均匀，再在肥料造粒机上造粒，造粒过程按喷洒水分使其形成粒状肥料，肥料的粒级控制在2～4mm，最后经烘干即可。
二、使用本发明的三个实施例分别在水稻田和小麦田进行效果试验：
1、水稻田
选择土块平坦，土层深厚，肥力中等的土壤作为试验田土壤，其养分含量为有机质16g/kg,全氮0.85g/kg，有效磷63mg/kg，速效钾110mg/kg，土壤pH值为4.8，以水稻作为种植品种，连作3季，实验设置4种处理，每种处理为一个试验区，每个试验区面积为10m2，分别实施例1、2和3所述的有机肥作为基肥施入，对照组仅施用基础肥，其他除草、浇水等措施每个小区保持一致。
在种植前，以及第三季水稻收获后，分别在每个试验区中取土壤样品，采用复合电极法测定土壤pH值，然后按下述方法测定土壤的酸碱缓冲性能：
分别称取10g过筛(2mm)后的土壤样品于50ml聚乙烯瓶中，分别加入已标定的HCl(0.35mol/L)或NaOH(0.2mol/L)溶液0、0.25、0.5、1、2、4、8mL，加入去离子水，使外加溶液总体积为25mL，以仅加去离子水的空白作为对照，所有处理重复5次。将密闭好的聚乙烯瓶放在摇床中，土壤悬浊液在25℃恒温振荡24h，恒温25℃培养14d，期间每天振荡2min，培养结束后，用复合电极测定土壤pH，并记录混浊液温度，以土壤pH值为横坐标，酸或碱的加入量为纵坐标，绘制滴定曲线，拟合线性方程，其方程的斜率绝对值即为土壤的酸/碱缓冲容量。
统计三季水稻产量，并计算每季平均产量。各试验区土壤酸碱缓冲容量结果以及水稻平均产量见表1。
表1：
Figure GDA0003451091210000071
2.小麦田
选择土块平坦，土层深厚，肥力中等的土壤作为试验田土壤，其养分含量为有机质17g/kg,全氮0.92g/kg，有效磷58mg/kg，速效钾125mg/kg，土壤pH值为8.0，以小麦作为种植品种，连作3季，实验设置4种处理，每种处理为一个试验区，每个试验区面积为10m2，分别实施例1、2和3所述的有机肥作基肥施入，对照组仅施用基础肥，其他除草、浇水等措施每个小区保持一致。
在种植前，以及第三季小麦收获后，分别在每个试验区中取土壤样品，采用复合电极法测定土壤pH值，测定土壤的酸碱缓冲性能的方法同水稻田的测定方法。
统计三季小麦产量，并计算每季平均产量。各试验区土壤酸碱缓冲容量结果以及小麦平均产量见表2。
表2：
Figure GDA0003451091210000081
试验结果表明，本发明的有机肥在水稻和小麦连作3季之后，能够使过酸或过碱的土壤pH值恢复农作物适宜生长的酸碱度，并提高土壤酸碱缓冲容量，稳定土壤环境，水稻和小麦的产量均有所提高。

Claims (4)

1.一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：利用畜禽粪便与秸秆进行堆肥发酵,然后将发酵好的物料破碎、过筛、造粒、烘干得到基础肥，再将基础肥、农用生物菌剂、腐殖酸以1:0.05:0.1的比例混合均匀得到初混肥，
还包括以下步骤：
A.制备碱性颗粒：将碳酸钾颗粒加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹碱性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit E100，待Eudragit E100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到碱性包衣颗粒；
B.制备酸性颗粒：粒状过磷酸钙加入包衣机中，喷洒淀粉浆，使淀粉浆均匀包裹酸性肥料，待包裹的淀粉浆干燥后，加入Eudragit S100，待Eudragit S100包裹均匀后，再在其外包裹一层淀粉浆，淀粉浆干燥后即得到酸性颗粒；
C.将初混肥、酸性颗粒和碱性颗粒进行混合，混合重量比为初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝8-9：1：1。
2.根据权利要求1所述的一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，其特征在于，初混肥：酸性颗粒：碱性颗粒＝8.5：1：1。
3.根据权利要求1所述的一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，其特征在于，所述包衣机为流化床包衣机或埋管喷雾包衣机。
4.根据权利要求1所述的一种智能调控土壤酸碱度的有机肥的生产工艺，其特征在于，Eudragit E100和Eudragit S100加入包衣机时以水稀释1-5倍，添加比例为相应酸性或碱性颗粒重量的3％-10％。
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