CN113248312A - 一种有机肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机肥及其制备方法，有机肥中有机质含量大于25%，其特征在于，包括溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子，本申请可以减少有机质的浪费，并且提高有机质被植物吸收的利用率。

Description

一种有机肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机肥及其制备方法。
背景技术
有机肥具有较好的改良土壤的作用，然而使用水溶性差的原料，如黑腐酸，这些原料生化降解性较差，虽然施入土壤中流动性稳定，具有较好的改善土壤的作用，但是由于其水溶性差和生化降解性差，施入土壤后需要较长的降解时间，致使其并不能从根部对植物进行有效的营养补充，甚至还会附着于根系表面，影响植物的根系呼吸作用，同时，也阻止了根系对其它营养物质的吸收，造成根部发黑，甚至坏死。
目前尚未有解决使用水溶性和可降解性差的有机质作为有机肥，存在虽然能够较好的改善土壤，但是不能为植物进行有效的营养补给，甚至会附着于根系表面，影响植物的根系呼吸作用，同时，也阻止了根系对其它营养物质的吸收，造成根部发黑，甚至坏死，导致农产品的产量降低，品质变差的问题。
发明内容
本发明提供一种有机肥及其制备方法，解决技术问题是使用水溶性差以及可生化降解差的有机原料，既能够较好的改善土壤，又可以对植物进行有效营养补充，不会影响植物的根系生长以及对营养物质的吸收，提高作物品质和产量。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种有机肥，有机肥中有机质含量大于25%，包括溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子；
所述有机质由有机物提供；
所述有机物在水中的溶解度小于5g/100g，且
有机物的五天生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.45。
所述有机肥中含水量小于2%；有机物、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子的质量比为25～99.7:0.2～2:0.1～2。
所述有机物是腐殖酸、黄腐酸钾、糠醛渣、糖蜜粉、蘑菇渣和草炭土中的一种或几种，且腐殖酸、黄腐酸钾、糠醛渣、糖蜜粉和蘑菇渣的含水量小于2%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过氧化钙、过氧化钠、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或几种；
所述亚铁离子是无机亚铁离子或有机螯合亚铁离子中的一种或两种。
所述无机亚铁离子由氯化亚铁或硫酸亚铁中的一种或两种提供；所述有机鳌合亚铁离子由有机螯合剂和亚铁离子组成。
所述亚铁离子是有机鳌合亚铁离子。
所述有机螯合亚铁离子是二乙基三胺五乙酸三钠亚铁、乙二胺四乙酸二钠亚铁和聚天门冬氨酸亚铁中的一种或几种。
所述有机螯合亚铁离子中有机螯合剂相对于亚铁离子过量。
所述有机螯合亚铁离子中有机螯合剂的含量大于等于有机螯合亚铁离子中亚铁离子全部转化为三价铁离子所需的有机螯合剂的量。
一种有机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料与有机物混匀，即得有机肥。
还包括将步骤2）获得的有机肥进行造粒，得颗粒有机肥。
所述造粒为向步骤2）获得的有机肥中加入乙醇，进行造粒，得颗粒有机肥；
有机肥和乙醇的质量比是92～99:1～9。
本申请涉及反应机理：
H2O2+ Fe2+-- Fe3++HO-+HO • （1）
RH（有机物）+ HO•--R•+ H2O （2）
R •+ Fe3+-- Fe2++产物 （3）
H2O2+ HO• --HO2 •+H2O （4）
Fe2++ HO•--Fe3++ HO- （5）
Fe3++ 3HO--- Fe（HO）3↓ （6）
Fe3++ H2O2-- Fe2++H++ HO2• （7）
Fe3++ HO2•--Fe2++H++O2 （8）
发明具有以下有益技术效果：
1.本申请在水溶性差和可降解性差的有机原料中加入溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子，利用芬顿反应对水溶性差和可降解性差的有机质进行降解，提高水溶性差和可降解性差的有机质在水中的溶解度，从而使使用水溶性差和可降解性差的有机原料制备的有机肥，既可以很好的改善土壤团粒结构，又可以对植物进行有机营养补充，不会影响根系的生长以及根系对营养成分的吸收。
2. 本申请亚铁离子是有机鳌合亚铁离子，这是因为使用无机亚铁离子，由于芬顿反应中亚铁离子和三价铁离子是相互转化的，形成的无机三价铁离子会与水解产生的氢氧根结合形成絮凝氢氧化铁，造成了铁离子的浪费，从而影响有机物的降解，影响有机营养对植物的补充，同时，也会影响植物根系的生长以及植物根系对影响成分的吸收。
3.本申请亚铁离子是有机鳌合亚铁离子，并且有机螯合亚铁离子中有机螯合剂相对于亚铁离子过量，这是由于芬顿反应中亚铁离子和三价铁离子是相互转化的，如有机螯合剂相对于亚铁离子不过量，那么当亚铁离子转化为三价铁离子时，就会出现有机螯合剂不能完全将三价铁离子鳌合，此时的未鳌合的三价铁离子就会与水解产生的氢氧根结合形成絮凝氢氧化铁，造成了铁离子的浪费，从而影响有机物的降解，影响有机营养对植物的补充，同时，也会影响植物根系的生长以及植物根系对影响成分的吸收。
4.本申请先将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀后，再与有机物混匀，这是由于有机物具有吸附性，将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀使二者形成均匀的混合物，再整体被有机物吸附，那么当遇水时，溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质可以快速接触，进行芬顿反应，而如果将溶于水产生过氧化氢的物质、提供亚铁离子的物质和有机物同时混匀或者将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质中的任一种先和有机物混匀，那么则会由于有机物的吸附，将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质分别束缚，当遇水时，就会导致溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质不能快速接触，不能进行芬顿反应，从而影响有机物的降解，影响有机营养对植物的补充，同时，也会影响植物根系的生长以及植物根系对影响成分的吸收。
具体实施方式
下面结合具体实例进一步说明本发明。
实施例1
一种有机肥，有机肥中有机质含量大于45%，由有机物、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子按照质量比98.1:1.4:0.5组成；
所述有机物是黑腐酸，在水中的溶解度为0.5g/100g，且五天生化需氧量与化学需氧量的比值为0.3。
所述黑腐酸的含水量为1.8%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过硫酸钾；
所述亚铁离子是无机亚铁离子。
所述无机亚铁离子由硫酸亚铁提供。
一种有机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料与有机物混匀，即得有机肥。
实施例2
一种有机肥，有机肥中有机质含量大于45%，由有机物、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子按照质量比98.1:1.4:0.5组成；
所述有机物是黑腐酸，在水中的溶解度为0.5g/100g，且五天生化需氧量与化学需氧量的比值为0.3。
所述黑腐酸的含水量为1.8%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过硫酸钾；
所述亚铁离子是有机鳌合亚铁离子。
所述有机鳌合亚铁离子由乙二胺四乙酸二钠亚铁提供。
所述有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量。
一种有机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料与有机物混匀，即得有机肥。
实施例3
一种有机肥，有机肥中有机质含量大于45%，由有机物、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子按照质量比98.1:1.4:0.5组成；
所述有机物是黑腐酸，在水中的溶解度为0.5g/100g，且五天生化需氧量与化学需氧量的比值为0.3。
所述黑腐酸的含水量为1.8%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过硫酸钾；
所述亚铁离子是有机鳌合亚铁离子。
所述有机鳌合亚铁离子由乙二胺四乙酸二钠亚铁提供。
所述有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子全部转化为三价铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量。
一种有机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料与有机物混匀，即得有机肥。
实施例4
一种有机肥，有机肥中有机质含量大于45%，由有机物、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子按照质量比98.1:1.4:0.5组成；
所述有机物是黑腐酸，在水中的溶解度为0.5g/100g，且五天生化需氧量与化学需氧量的比值为0.3。
所述黑腐酸的含水量为1.8%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过硫酸钾；
所述亚铁离子是有机鳌合亚铁离子。
所述有机鳌合亚铁离子由乙二胺四乙酸二钠亚铁提供。
所述有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子全部转化为三价铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量。
一种有机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
将溶于水产生过氧化氢的物质、提供亚铁离子的物质和有机物混匀，即得有机肥。
实施例5
一种生物有机肥，生物有机肥中有机质含量大于25%，是有机物、溶于水产生过氧化氢的物质、亚铁离子和枯草芽孢杆菌按照质量比96:1.8:0.8:1.4的混合物。
所述有机物是腐殖酸和糠醛渣按照5:1的组合物；
所述有机物在水中的溶解度小于5g/100g，且
有机物的五天生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.45。
有机物的含水量小于2%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过氧化钠和过硫酸钾按照质量比1:1的组合物；
所述亚铁离子是有机螯合亚铁离子。
所述有机螯合亚铁离子是二乙基三胺五乙酸三钠亚铁和乙二胺四乙酸二钠亚铁按照质量比2:1的组合物。
一种有机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料、有机物和有益微生物混匀，即得有机肥。
实施例6
一种有机无机肥，有机无机肥中有机质含量大于30%，是有机物、大量元素、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子按照质量比50:45:3:2的混合物。
所述有机物是腐殖酸和糠醛渣按照5:1的组合物；
所述有机物在水中的溶解度小于5g/100g，且
有机物的五天生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.45。
有机物的含水量小于2%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过氧化钠和过硫酸钾按照质量比1:1的组合物；
所述亚铁离子是有机螯合亚铁离子。
所述有机螯合亚铁离子是二乙基三胺五乙酸三钠亚铁和乙二胺四乙酸二钠亚铁按照质量比2:1的组合物。
所述大量元素是尿素、氯化铵、磷酸一铵和硫酸钾按照质量比50:5:24:21的组合物；
一种有机无机肥的制备方法，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料、有机物和大量元素混匀，即得有机无机肥。
3）将有机无机肥进行造粒，即得颗粒有机无机肥。
下面结合实验数据进一步说明本发明的有益效果：
实验一
供试材料
1材料与方法：
1.1试验地点：烟台增鲜农业科技有限公司。
1.2实验检测：有机肥在水中溶解性。
1.3供试材料：对比1（除硫酸亚铁由过硫酸钾替代外，其它制备方法均与实施例1一致）、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4。
1.4实验设计：分别取对比1（除未加入过硫酸钾和硫酸亚铁外，其它制备方法均与实施例1一致）、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的有机肥各2kg，做平行实验，每个处理需有机肥1kg，记为M，向实验所需处理的有机肥中喷70g水，密封保存2个月，检测有机肥在水中的溶解性，取平均值。
1.5实验方法：将处理后的有机肥加入到10kg的25℃的水中，搅拌5min，过滤，得滤渣，将所得滤渣置于50℃，压力为-0.1MPa的真空烘箱中，烘干至水分低于0.4%，称量，记为M1，（M- M1）/M的值，记为有机肥在水中的溶解性，取平均值。
2结果与分析
有机肥在水中的溶解性见表1
表1
检测样品 M（kg） M1（kg） 有机肥在水中的溶解性（%）
对比1 1.082 1.059 2.13
实施例1 1.152 1.114 3.30
实施例2 1.087 1.030 5.24
实施例3 1.062 0.993 6.50
实施例4 1.075 1.038 3.44
由表1可以看出，加入硫酸亚铁和过硫酸钾的实施例1相较于仅加入过硫酸钾的对比1，可以提高有机肥在水中的溶解性；加入有机鳌合亚铁离子，且有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量的实施例2，其相对于加入无机亚铁离子的实施例1，能够提高有机肥在水中的溶解性；加入有机鳌合亚铁离子，且有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子全部转化为三价铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量的实施例3，相较于加入有机鳌合亚铁离子，且有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量的实施例2可以提高有机肥在水中的溶解性。由实施例3和实施例4的数据可以看出，生产工艺的不同直径影响到最终的结果，将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，在于有机物混匀的实施例3的溶解性明显好于将溶于水产生过氧化氢的物质、提供亚铁离子的物质和有机物混匀的实施例4。
实验二
1材料与方法：
1.1试验地点：栖霞市苏家店镇1500平方米的苹果园，树龄10年，苹果品种为长富2号。
1.2实验检测：中期检测叶绿素含量（SPAD）、百叶厚度（mm）、根系情况和叶面积（cm2），见表2，检测时间2020年8月17；苹果采摘后检测苹果的颜色、果品等级、光泽度（Gu）、含水量（%）、可溶性固形物（%）、硬度、维生素C（mg/100g）和产量（kg/亩），取平均值，检测时间2020年10月22日。
1.3供试材料：CK（除未加入硫酸亚铁和过硫酸钾外，其它均与实施例1一致）、对比1（除硫酸亚铁由过硫酸钾替代外，其它制备方法均与实施例1一致）、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4各400kg。
1.4实验方法：将相邻的两亩半苹果园分为12个小区，每小区10棵苹果树，约120平方米，
于2019年10月9日将有机肥沟施于果树根部，施肥深度为13cm，每小区施肥200kg所处理的有机肥，另每小区施20kg的15-15-15的复合肥。
1.5检测方法：使用快速叶绿素分析仪SPAD检测叶绿素含量；百叶厚度从实验小区中随机取100片叶子测量厚度；叶面积为每小区取30片叶片测量其面积，取平均值；根系为根据沟施痕迹挖至地表下15cm，用水冲洗根部，观察根部情况；着色采用色差分析仪，在CIELab模型中，L代表色彩明度，明度与数值成正比，a代表红轴空间，a值越大越偏向红色，b代表黄轴空间，b值越大越偏向黄色；果皮光泽度使用光泽度仪器测试，数值越大表明光泽度越好，即表光越好；果品等级分为≤75mm，75～80mm，80～85mm和≥85mm四个等级。
本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。
2结果与分析
叶绿素含量（SPAD）、百叶厚度（mm）、根系情况和叶面积（cm2）见表2
表2
叶绿素含量（SPAD） 百叶厚度（mm） 叶面积（cm<sup>2</sup>） 根系情况
CK 56.5 20.9 26.5 有5棵树出现黑根
对比1 57.2 21.1 27.9 有2棵果树出现黑根
实施例1 58.3 21.8 28.4 根系为黄色，无黑根
实施例2 59.4 21.9 29.2 根系为黄色，无黑根
实施例3 60.5 22.2 30.2 根系为黄色，无黑根
实施例4 58.6 21.9 28.6 根系为黄色，无黑根
苹果的颜色、果品等级、光泽度（Gu）和亩产量见表3
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE002
含水量（%）、可溶性固形物（%）、硬度和维生素C（mg/100g）见表4
表4
含水量（%） 可溶性固形物（%） 硬度 维生素C（mg/100g）
CK 78.9 13.6 6.9 1.7
对比1 80.4 14.3 7.0 1.9
实施例1 80.6 14.4 7.1 2.5
实施例2 81.2 14.5 7.2 2.8
实施例3 81.6 14.6 7.3 3.2
实施例4 81.1 14.4 7.1 2.7
由表2、表3和表4可以看出，未加入过硫酸钾和亚铁离子的CK，使用溶解度差，且可生化性差的有机肥，存在影响根系生长，阻碍根系吸收营养物质的现象，最终导致果树弱，影响了果树的产量以及果实的品质。加入硫酸亚铁和过硫酸钾的实施例1相较于仅加入过硫酸钾的对比1，可以促进植物生长并且提高苹果的品质；加入有机鳌合亚铁离子，且有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量的实施例2，其相对于加入无机亚铁离子的实施例1，可以进一步促进植物生长并且提高苹果的品质；加入有机鳌合亚铁离子，且有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子全部转化为三价铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量的实施例3，相较于加入有机鳌合亚铁离子，且有机螯合亚铁离子中乙二胺四乙酸二钠的含量等于乙二胺四乙酸二钠亚铁离子中亚铁离子所需的中乙二胺四乙酸二钠的量的实施例2可以进一步促进植物生长并且提高苹果的品质。由实施例3和实施例4的数据可以看出，生产工艺的不同直径影响到最终的结果，将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，在于有机物混匀的实施例3的在促进植物生长以及提高苹果品质方面效果明显好于将溶于水产生过氧化氢的物质、提供亚铁离子的物质和有机物混匀的实施例4。

Claims (10)

1.一种有机肥，有机肥中有机质含量大于25%，其特征在于，包括溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子；
所述有机质由有机物提供；
所述有机物在水中的溶解度小于5g/100g，且
有机物的五天生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.45。
2.如权利要求1所述的有机肥，其特征在于，所述有机肥中含水量小于2%；有机物、溶于水产生过氧化氢的物质和亚铁离子的质量比为25～99.7:0.2～2:0.1～2。
3.如权利要求1或2所述有机肥，其特征在于，所述有机物是腐殖酸、黄腐酸钾、糠醛渣、糖蜜粉、蘑菇渣和草炭土中的一种或几种，且腐殖酸、黄腐酸钾、糠醛渣、糖蜜粉和蘑菇渣的含水量小于2%；
所述溶于水产生过氧化氢的物质是过氧化钙、过氧化钠、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或几种；
所述亚铁离子是无机亚铁离子或有机螯合亚铁离子中的一种或两种。
所述无机亚铁离子由氯化亚铁或硫酸亚铁中的一种或两种提供；所述有机鳌合亚铁离子由有机螯合剂和亚铁离子组成。
4.如权利要求3所述有机肥，其特征在于，所述亚铁离子是有机鳌合亚铁离子。
5.如权利要求4所述有机肥，其特征在于，所述有机螯合亚铁离子是二乙基三胺五乙酸三钠亚铁、乙二胺四乙酸二钠亚铁和聚天门冬氨酸亚铁中的一种或几种。
6.如权利要求3至5任意一项所述有机肥，其特征在于，所述有机螯合亚铁离子中有机螯合剂相对于亚铁离子过量。
7.如权利要求6所述有机肥，其特征在于，所述有机螯合亚铁离子中有机螯合剂的含量大于等于有机螯合亚铁离子中亚铁离子全部转化为三价铁离子所需的有机螯合剂的量。
8.一种有机肥的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
1）将溶于水产生过氧化氢的物质和提供亚铁离子的物质混匀，得预混料；
2）将预混料与有机物混匀，即得有机肥。
9.如权利要求8所述有机肥的制备方法，其特征在于，还包括将步骤2）获得的有机肥进行造粒，得颗粒有机肥。
10.如权利要求9所述有机肥的制备方法，其特征在于，所述造粒为向步骤2）获得的有机肥中加入乙醇，进行造粒，得颗粒有机肥；
有机肥和乙醇的质量比是92～99:1～9。
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