CN113213997B - 一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物炭基肥技术领域，特别是关于一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法，易腐垃圾挑拣出不可降解物质，在80～100℃温度下挤压膨化，粉碎后加水至含水量60～70％，加入发酵菌剂和尿素进行好氧高温腐熟得腐熟肥，将生物炭掺入腐熟肥并置于厌氧状态即得炭基肥。通过对易腐垃圾进行挤压膨化可显著加快其腐熟进程，经过有氧高温堆制的炭基肥养分含量丰富，重金属含量低，炭基肥的养分和肥力得到有效保留。

Description

一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法

技术领域

本发明涉及生物炭基肥技术领域，特别是关于一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法。

背景技术

易腐垃圾又称餐厨垃圾或湿垃圾，一般是指餐饮经营者、单位食堂等生产过程中产生的餐厨废弃物，以及家庭生活中产生的易腐性垃圾，主要包括：剩菜剩饭、菜梗菜叶、肉食内脏、果壳瓜皮等等。易腐垃圾含水率高，而其中有机物含量比例也较高(约占干物质质量的95％以上)，易腐败发臭，易滋生病菌和病原微生物，如不加以适当的处理而直接利用，会造成病原菌的传播和感染。易腐垃圾除有机物含量高之外，还富含氮、磷、钾、钙以及各种微量元素，具有营养元素齐全、再利用价值高的特点。易腐垃圾的成分决定了处理系统中能量的可获得量。并且，随着人们生活水平的提高，其中有机物含量呈递增趋势，故应当实施资源化利用。炭基肥一种以生物质炭(生物质低温限氧热解制备的高度芳香化含碳有机固体物)为基质，根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理，添加有机质或/和无机质配制而成的生态环保型肥料，业内又称“碳基肥”。炭基肥的肥土理论是增加土壤中炭基和有机质的含量，快速改造土壤结构，平衡盐与水分，通过快速熟化创造有利于植物健康生长的土壤环境，从而增加土壤肥力，促进作物生长。易腐垃圾富含有机质，以其为原材料制备炭基肥不仅可发挥其有机质功效，还能降低处理成本，避免易腐垃圾对环境的污染。

以易腐垃圾制备肥料甚至炭基肥的现有技术较多，例如公布号CN110092680A的中国发明专利，公开了一种基于农贸市场易腐垃圾的有机肥生产方法，包括如下步骤：(1)除杂，分选去除垃圾中不能制作有机肥的杂物；(2)将除杂后的垃圾进行压滤脱水，得到滤渣和滤液；(3)对所述滤渣进行机械破碎，得到滤渣碎片；(4)滤渣碎片加入到滤液中，并同时加入助剂，在温度为25～40摄氏度条件下搅拌处理至少1小时，静置2～3h，获得浆液；(5)向所述浆液中加入复合菌剂，进行发酵，得到发酵液；(6)发酵液浓缩干燥，控制含水率在25～30％，制粒，得到有机肥。该技术方案得到的有机肥肥效好，颗粒成型度佳，有效成分缓释效果好。然而公知可知现有农贸市场易腐垃圾中可能因重金属富集因素而积累了较多的重金属离子，其制备过程中未对重金属离子进行处理必然导致其积累如作物中，最终达到人体危害人类健康。类似技术如公布号CN110540481A的中国专利，其在生物炭制备过程中过多的关注氮素损失的抑制，未对易腐垃圾中的重金属离子进行充足的处理。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

旨在为解决背景技术中提及的至少一种技术问题，本发明提供一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法，通过对易腐垃圾进行挤压膨化可显著加快其腐熟进程，经过有氧高温堆制的炭基肥养分含量丰富，重金属含量低，炭基肥的养分和肥力得到有效保留。

(二)技术方案

为解决上述技术问题或未实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案。

多元素掺杂碳量子点在以易腐垃圾为原料制备炭基肥中的应用。

所述多元素掺杂碳量子点具体是氮、硫、铁三元掺杂碳量子点。

所述应用包括以所述多元素掺杂碳量子点降低易腐垃圾制备的炭基肥中的重金属含量。

所述多元素掺杂碳量子点制备方法具体包括：按照重量比1:5～10:1～2将硫脲、尿素和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，160～180℃加热0.5～1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点。

易腐垃圾堆肥古已有之，然而在化学肥料的成功应用及现代工业发展之后，易腐垃圾的混合性和堆肥周期长是造成易腐垃圾衍生肥料中重金属含量偏高的主要原因，重金属元素可通过累积作用富集入人体而造成二次危害，阻碍了易腐垃圾衍生肥的应用。发明人在研究之后发现，在易腐垃圾中添加微量的氮、硫、铁三元掺杂碳量子点可明显降低腐熟终产物腐熟肥中的重金属离子的含量，可能的原因是所述氮、硫、铁三元掺杂碳量子点可吸附易腐垃圾中重金属离子，然后随着渗滤液渗入堆肥下方的干秸秆中，从而减少了腐熟肥中的重金属含量，较大程度上降低重金属的富集作用，适用于处理厨余垃圾、餐厨垃圾、菜市场有机质垃圾甚至养殖场粪便等易腐有机质含量较高的工农业生产副产物。

一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法，包括：易腐垃圾挑拣出不可降解物质，在80～100℃温度下挤压膨化，粉碎后调节含水量至60～70％，加入发酵菌剂和尿素进行好氧高温腐熟得腐熟肥，将生物炭掺入腐熟肥并置于厌氧状态即得炭基肥。

前述方法具体包括：

1)易腐垃圾挑拣出不可降解物质后导入双螺杆挤出机，在螺杆转速150～300r/min、挤压温度80～100℃条件下挤压膨化，然后粉碎成0.5～2.0cm碎段，调节含水量至60～70％并浸润0.5～1.0h得预湿原料；

2)每吨步骤1)所得预湿原料均匀拌入发酵菌剂和尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有20～30cm厚干秸秆的发酵池，堆肥中竖立有3～5扎由芦苇杆和/或玉米杆捆成的通气柱，堆成1.2～2.0m高的长方体椎体；

3)步骤2)堆体中最高温度达到60℃时，于次日进行第一次翻堆，间隔5d、3d、1d分别进行翻堆，翻堆过程中补充水分至以手搅拌见渗水；堆肥体积缩小至1/2～2/3且堆料偏深褐色、柔软易碎、有芳香味即已腐熟，得腐熟肥；

4)将干水生植物经限氧热解后制得的生物炭按照1:5～10的重量比掺入步骤3)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟至少12h，然后置于厌氧状态即得炭基肥。

本发明方法首先将易腐垃圾中的金属、织物、塑料、玻璃、橡胶、羽毛、石块等不可被微生物和/或酶降解的物质剔除，然后经螺杆挤出机进行挤压膨化，螺杆挤出机的挤压膨化可对贝壳、奶酪、咸肉、咸鱼、腌渍食品等较难腐熟的组分进行撕扯，而且在80～100℃温度下的挤压还对易腐垃圾有膨化作用，水蒸气逸出时冲破易腐垃圾的组织结构，利于发酵菌剂进入其内部进行腐熟降解，从而有利于加速腐熟，因此本发明方法仅需15d左右即可完成对易腐垃圾的堆肥腐熟，经过有氧高温堆制的炭基肥养分含量丰富，有机质含量不低于50％，C/N在10左右，病菌、虫卵和杂草虫子均有效杀灭，能够满足园艺及田地作物生长所需，长期施用利于改善土质、减少化肥用量、稳步提升农产品质量。

不可降解物质包括金属、织物、塑料、玻璃、橡胶、羽毛、石块等物质。

按每吨预湿原料计，发酵菌剂的添加量是3～10kg、尿素的添加量是5～20kg。

发酵菌剂是购买自江苏绿科生物技术有限公司的有机物料腐熟剂。

按每吨预湿原料计，还添加有100～120g多元素掺杂碳量子点。

翻堆操作时要求把堆体表层及底层干冷料翻至堆体中央，原堆体中央的湿热料翻至堆体表层和/或底层，翻堆操作在0.5h内完成。

所述生物炭的制备过程包括：干水生植物清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在300～700℃温度下限氧热解1～4h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭。通过在彻底腐熟后的腐熟肥中掺入一定量的生物炭，不仅有助于保持炭基肥的肥力，而且可抑制堆肥具有腐殖质分解作用的放线菌、厌氧纤维分解菌、厌氧固氮菌和反硝化细菌等不利菌种的生长繁殖，防止上述菌种对腐殖质进行持续的降解，从而保持炭基肥的养分和肥力；此外，生物炭的添加还有利于施用炭基肥后对土壤的疏松，进一步保持土壤水分和肥效，利于作物的生长。

所述干水生植物具体是干芦竹、干菖蒲、干芦苇、干香蒲中的一种或几种的混合物。

本发明还提供由上述方法所得炭基肥的应用，包括：

A基肥施用：应用于草莓、水稻、茶园、竹林、蔬菜等作物，基施500～1000kg/ha全面深翻；

B追肥施用：追肥时节，在设施大棚、茶园、果园、笋用竹林等地用穴施或沟施法，根据作物需求施用300～500kg/ha。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。

本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

1)在易腐垃圾中添加微量的氮、硫、铁三元掺杂碳量子点可明显降低腐熟终产物腐熟肥中的重金属离子的含量，较大程度上降低重金属的富集作用，适用于处理厨余垃圾、餐厨垃圾、菜市场有机质垃圾甚至养殖场粪便等易腐有机质含量较高的工农业生产副产物；

2)本发明方法将易腐垃圾经螺杆挤出机进行挤压膨化，螺杆挤出机的挤压膨化可对贝壳、奶酪、咸肉、咸鱼、腌渍食品等较难腐熟的组分进行撕扯，而且在80～100℃温度下的挤压还对易腐垃圾有膨化作用，水蒸气逸出时冲破易腐垃圾的组织结构，利于发酵菌剂进入其内部进行腐熟降解，从而有利于加速腐熟；

3)仅需15d左右即可完成对易腐垃圾的堆肥腐熟，经过有氧高温堆制的炭基肥养分含量丰富，有机质含量不低于50％，C/N在10左右，病菌、虫卵和杂草虫子均有效杀灭，能够满足园艺及田地作物生长所需，长期施用利于改善土质、减少化肥用量、稳步提升农产品质量；

4)通过在彻底腐熟后的腐熟肥中掺入一定量的生物炭，可抑制堆肥中具有腐殖质分解作用的菌种的生长繁殖，防止上述菌种对腐殖质进行持续的降解，从而保持炭基肥的养分和肥力。

本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为本发明实施例3所得碳量子点的TEM电镜图；

图2为本发明实施例3所得碳量子点的粒径分布示意图；

图3为本发明炭基肥的有机质质量分数统计示意图。

具体实施方式

本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。

除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。

需要说明的是，本申请下述详细实施例中所用之易腐垃圾均为同一批次，主要由瓜皮果壳、米饭、面制品、肉、菜叶、鱼、碎骨等组成，含水率77.5％，有机质湿态含量75.1±2.3％。

以下详细描述本发明。

实施例1：一种炭基肥的制备方法：

1)易腐垃圾挑拣出金属、织物、塑料、玻璃、橡胶、羽毛、石块等不可降解物质后导入双螺杆挤出机，在螺杆转速150r/min、挤压温度80℃条件下挤压膨化，然后粉碎成0.5cm碎段，调节含水量至60％并浸润0.5h得预湿原料；

2)按照重量比1:5:1将硫脲、尿素和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，160℃加热0.5h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点；

3)每吨步骤1)所得预湿原料均匀拌入100g步骤2)所得多元素掺杂碳量子点、3kg发酵菌剂(具体是购买自江苏绿科生物技术有限公司的有机物料腐熟剂)和5kg尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有20cm厚干玉米秸秆的发酵池，堆肥中竖立有3扎由芦苇杆捆成的通气柱，堆成1.2m高的长方体椎体；

4)步骤3)堆体中最高温度达到60℃时，于次日进行第一次翻堆，翻堆操作时要求把堆体表层及底层干冷料翻至堆体中央，原堆体中央的湿热料翻至堆体表层和/或底层，翻堆操作在0.5h内完成，间隔5d、3d、1d分别进行翻堆，翻堆过程中补充水分至以手搅拌见渗水；堆肥体积缩小至1/2且堆料偏深褐色、柔软易碎、有芳香味即已腐熟，得腐熟肥；

5)干芦竹清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在300℃温度下限氧热解4h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭，将生物炭按照1:10的重量比掺入步骤4)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟12h，置于厌氧状态装包即得炭基肥。

实施例2：一种炭基肥的制备方法：

1)易腐垃圾挑拣出纸张、金属、木头、织物、塑料、玻璃、橡胶、羽毛、石块等不可降解物质后导入双螺杆挤出机，在螺杆转速300r/min、挤压温度100℃条件下挤压膨化，然后粉碎成2.0cm碎段，调节含水量至70％并浸润1.0h得预湿原料；

2)按照重量比1:10:2将硫脲、尿素和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，180℃加热1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点；

3)每吨步骤1)所得预湿原料均匀拌入120g步骤2)所得多元素掺杂碳量子点、10kg发酵菌剂(具体是购买自江苏绿科生物技术有限公司的有机物料腐熟剂)和20kg尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有30cm厚干稻秸秆的发酵池，堆肥中竖立有5扎由芦苇杆捆成的通气柱，堆成2.0m高的长方体椎体；

4)步骤3)堆体中最高温度达到60℃时，于次日进行第一次翻堆，翻堆操作时要求把堆体表层及底层干冷料翻至堆体中央，原堆体中央的湿热料翻至堆体表层和/或底层，翻堆操作在0.5h内完成，间隔5d、3d、1d分别进行翻堆，翻堆过程中补充水分至以手搅拌见渗水；堆肥体积缩小至2/3且堆料偏深褐色、柔软易碎、有芳香味即已腐熟，得腐熟肥；

5)干香蒲清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在700℃温度下限氧热解1h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭，将生物炭按照1:10的重量比掺入步骤4)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟12h，置于厌氧状态装包即得炭基肥。

实施例3：一种炭基肥的制备方法：

1)易腐垃圾挑拣出纸张、金属、木头、织物、塑料、玻璃、橡胶、羽毛、石块等不可降解物质后导入双螺杆挤出机，在螺杆转速240r/min、挤压温度95℃条件下挤压膨化，然后粉碎成1cm碎段，调节含水量至65％并浸润1.0h得预湿原料；

2)按照重量比1:8:2将硫脲、尿素和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，168℃加热1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点，其TEM电镜图如图1所示，粒径分布如图2所示；

3)每吨步骤1)所得预湿原料均匀拌入115g步骤2)所得多元素掺杂碳量子点、8kg发酵菌剂(具体是购买自江苏绿科生物技术有限公司的有机物料腐熟剂)和16kg尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有25cm厚干玉米秸秆的发酵池，堆肥中竖立有5扎由玉米杆捆成的通气柱，堆成1.8m高的长方体椎体；

4)步骤3)堆体中最高温度达到60℃时，于次日进行第一次翻堆，翻堆操作时要求把堆体表层及底层干冷料翻至堆体中央，原堆体中央的湿热料翻至堆体表层和/或底层，翻堆操作在0.5h内完成，间隔5d、3d、1d分别进行翻堆，翻堆过程中补充水分至以手搅拌见渗水；堆肥体积缩小至2/3且堆料偏深褐色、柔软易碎、有芳香味即已腐熟，得腐熟肥；

5)干芦苇清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在600℃温度下限氧热解2h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭，将生物炭按照1:10的重量比掺入步骤4)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟12h，置于厌氧状态装包即得炭基肥。

实施例4：一种炭基肥的制备方法：

1)易腐垃圾挑拣出纸张、金属、木头、织物、塑料、玻璃、橡胶、羽毛、石块等不可降解物质后粉碎成1cm碎段，调节含水量至65％并浸润1.0h得预湿原料；

2)同实施例3的步骤2)；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)同实施例3的步骤5)。

实施例5：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)按照重量比4:1将尿素和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，168℃加热1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)同实施例3的步骤5)。

实施例6：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)按照重量比1:8将硫脲和尿素溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，168℃加热1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)同实施例3的步骤5)。

实施例7：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)按照重量比9:2将β-环糊精和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，168℃加热1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)同实施例3的步骤5)。

实施例8：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)将β-环糊精溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，168℃加热1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得碳量子点；

3)每吨步骤1)所得预湿原料均匀拌入115g步骤2)所得碳量子点、8kg发酵菌剂和16kg尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有25cm厚干玉米秸秆的发酵池，堆肥中竖立有5扎由玉米杆捆成的通气柱，堆成1.8m高的长方体椎体；

4)同实施例3的步骤4)；

5)同实施例3的步骤5)。

实施例9：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)每吨步骤1)所得预湿原料均匀拌入8kg发酵菌剂和16kg尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有25cm厚干玉米秸秆的发酵池，堆肥中竖立有5扎由玉米杆捆成的通气柱，堆成1.8m高的长方体椎体；

3)同实施例3的步骤4)；

4)同实施例3的步骤5)。

实施例10：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)同实施例3的步骤2)；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)棉秸秆清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在600℃温度下限氧热解2h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭，将生物炭按照1:10的重量比掺入步骤4)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟12h，置于厌氧状态装包即得炭基肥。

实施例11：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)同实施例3的步骤2)；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)水稻秸秆清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在600℃温度下限氧热解2h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭，将生物炭按照1:10的重量比掺入步骤4)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟12h，置于厌氧状态装包即得炭基肥。

实验例1：重金属含量检测：

依据行业标准《NY525-2012》中的相关规定和方法，分别对实施例1～9中的各腐熟肥进行重金属含量的检测，检测结果如表1所示。

表1、重金属含量

由表1可以看出，本申请的优选实施方案实施例1～3中的腐熟肥中的砷、汞、铅、镉和铬等重金属的含量均较低，显著低于限量指标，而对比分析实施例3～9可知，当所添加的碳量子点中未掺杂硫(实施例5)、未掺杂铁(实施例6)、未掺杂硫和氮(实施例7)、硫氮铁均未掺杂(实施例8)以及有氧高温腐熟易腐垃圾时未添加任何的碳量子点(实施例9)均不会对其内含的重金属元素造成显著的钝化作用，同时由实施例4可以看出以双螺杆挤出机对易腐垃圾进行挤压膨化有利于多元掺杂碳量子点钝化易腐垃圾中的重金属，因此本申请技术方案可明显降低腐熟终产物腐熟肥中的重金属离子的含量，较大程度上降低重金属的富集作用。

实验例2：有机质含量测定：

依据行业标准《NY525-2012》中的相关规定和方法，分别对实施例1～11中的各炭基肥进行有机质质量分数(以烘干基计)的检测，检测结果如图3所示。由图3的图示可以看出，本申请的优选实施方案实施例1～3中的炭基肥的有机质质量分数均大于50％，而改变碳量子点成分或未添加碳量子点对有机质含量无明显影响，从实施例3、10、11可知，在彻底腐熟后的腐熟肥中掺入本申请经由水生植物制得的生物炭有利于保持炭基肥的养分和肥力。

实验例3：施用肥效检测：

分别将实施例1～11所得炭基肥按照550kg/ha施入土壤，全面深翻15～25cm以使炭基肥与土壤充分混合；空白组未施加任何的肥土物质，有机肥组施加同等用量的微生物有机肥(购买自天津信盈科技有限公司)；在同等条件下，分别种植四季小白菜，25d后测量株高和株重(分别在相应方案的5个区域共选取50株取平均值)，结果如表2所示。

表2、肥效检测结果

由上述表2可以看出，本申请方案利用易腐垃圾彻底腐熟后的腐熟肥与水生植物生物炭复混得到的炭基肥对于青菜的生长具有显著的促进作用，相对于空白组株高提升了108.73～119.05％，株重提升了98.55～108.70％，相对于市售微生物有机肥组株高提升了42.16～49.19％，株重提升了35.64～42.57％，可见本申请优选实施方案所得的炭基肥具有优异的肥力和养分，此外，对比实施例3与实施例10和11可以看出，以棉秸秆或水稻秸秆代替水生植物制备生物炭不利于保持炭基肥的养分和肥力，从而导致相同情况下对作物的促生长作用不显著。

实施例12：一种炭基肥的制备方法：

1)同实施例3的步骤1)；

2)同实施例3的步骤2)；

3)同实施例3的步骤3)；

4)同实施例3的步骤4)；

5)干芦苇清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在600℃温度下限氧热解2h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭，将生物炭按照1:10的重量比掺入步骤4)所得腐熟肥中，再加入混合肥料重量1％的洁霉素药渣，混合均匀后继续腐熟12h，置于厌氧状态装包即得炭基肥。

本实施例所述洁霉素药渣购自浙江某制药厂，在温度500℃灰化2h后检测其性质如表3所示。

表3、洁霉素药渣性质

组分

N(％)

P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(％)

K<sub>2</sub>O(％)

有机质(％)

水分(％)

其他

pH

含量

2.7

11.0

1.9

18.3

1.0

余量

11.2

应当明确的是，本实施例所述洁霉素药渣的组分仅为举例，制备洁霉素的药渣均可应用于本申请所述技术方案并可发挥出应有的效果。

实验例4：炭基肥对苹果的增糖作用检测：

以烟富6为苹果品种，树龄5年，于浙江省杭州市某果园种植，株距5m×5m，果园管理、果树长势基本一致。分别验证实施例3所得炭基肥、实施例12所得炭基肥与添加及不添加洁霉素药渣的复合肥料(苹果专用复合肥料15-14-16，新洋丰农业科技股份有限公司)对苹果的增糖作用，施用量均为5kg/株。利用现有技术(苹果果肉可溶性固形物、可溶性糖与光学性质的关联，魏康丽等，食品科学)测定同时期采摘熟果的可溶性固形物与总可溶性糖含量，统计结果如表4所示。

表4、苹果糖含量

施肥方案	可溶性固形物含量(％)	总可溶性糖含量(g/kg)
			实施例3炭基肥	12.8	50.7
实施例12炭基肥	14.5	56.8
			复合肥料	10.1	46.3
复合肥料+1％的洁霉素药渣	10.5	47.9

从表4可知，相比于实施例3的炭基肥，添加一定量的洁霉素药渣可显著提升苹果的可溶性固形物含量及可溶性糖含量，其提升量分别是13.3％和12.0％，而对照市售复合肥料，洁霉素药渣对苹果可溶性固形物含量及可溶性糖含量的提升量分别是4.0％和3.5％，表明不仅仅是本申请所述炭基肥对于苹果生长有益，而将以易腐垃圾为原材料制备得到的炭基肥与洁霉素药渣复配后可明显的提升苹果的品质，不仅利于洁霉素药渣废物利用、降低其处理成本，而且还可发挥出优异的经济价值；而且进一步的研究表明，洁霉素药渣相对于混合肥料的添加量介于0.5～2.0％时均可发挥出良好的增益效果。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。

本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (6)

1.一种以易腐垃圾为原料制备炭基肥的方法，其特征在于包括：

易腐垃圾挑拣出不可降解物质，在80～100℃温度下挤压膨化，粉碎后调节含水量至60～70％，加入发酵菌剂和尿素进行好氧高温腐熟得腐熟肥，将生物炭掺入腐熟肥并置于厌氧状态即得炭基肥；

所述生物炭是干水生植物经限氧热解后制得的生物炭；

按每吨预湿原料计，进行好氧高温腐熟还添加有100～120g氮、硫、铁三元掺杂碳量子点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氮、硫、铁三元掺杂碳量子点制备方法具体包括：按照重量比1:5～10:1～2将硫脲、尿素和三氯化铁溶于足量的超纯水，加入水热反应釜内衬中，160～180℃加热0.5～1.0h，冷却至室温后离心，取上清液透析48h，冷冻干燥得多元素掺杂碳量子点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括：

1)易腐垃圾挑拣出不可降解物质后导入双螺杆挤出机，在螺杆转速150～300r/min、挤压温度80～100℃条件下挤压膨化，然后粉碎成0.5～2.0cm碎段，调节含水量至60～70％并浸润0.5～1.0h得预湿原料；

2)预湿原料中均匀拌入发酵菌剂和尿素，搅拌均匀后堆入预先铺设有干秸秆的发酵池，堆肥中竖立有由芦苇杆和/或玉米杆捆成的通气柱，堆成椎体；

3)步骤2)堆体中最高温度达到60℃时，于次日进行第一次翻堆，间隔5d、3d、1d分别进行翻堆，翻堆过程中补充水分至以手搅拌见渗水；堆肥体积缩小至1/2～2/3且堆料偏深褐色、柔软易碎、有芳香味即已腐熟，得腐熟肥；

4)将干水生植物经限氧热解后制得的生物炭按照1:5～10的重量比掺入步骤3)所得腐熟肥中，混合均匀后继续腐熟至少12h，然后置于厌氧状态即得炭基肥。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物炭的制备过程包括：干水生植物清理干净泥土后风干，粉碎至过40目筛，在300～700℃温度下限氧热解1～4h，冷却至室温，研磨过20目筛得生物炭。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述干水生植物具体是干芦竹、干菖蒲、干芦苇、干香蒲中的一种或几种的混合物。

6.权利要求1～5任一项方法所得炭基肥的应用，其特征在于包括：

A基肥施用：应用于草莓、水稻、茶园、竹林、蔬菜作物，基施500～1000kg/ha全面深翻；

B追肥施用：追肥时节，在设施大棚、茶园、果园、笋用竹林地用穴施或沟施法，根据作物需求施用300～500kg/ha。

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