CN114835519A - 一种有机肥料的制备方法和有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法 - Google Patents

一种有机肥料的制备方法和有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法 Download PDF

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CN114835519A CN202210671307.9A CN202210671307A CN114835519A CN 114835519 A CN114835519 A CN 114835519A CN 202210671307 A CN202210671307 A CN 202210671307A CN 114835519 A CN114835519 A CN 114835519A
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Abstract

本发明公开了一种有机肥料的制备方法和有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法。本发明提供的有机肥料的制备方法，(1)将有机质和生物炭混合，得到预混料；(2)控制所述预混料的含水量为10％～50％；(3)在经步骤(2)处理的预混料中添加有机质降解酶；(4)在步骤(3)中得到的混合料中添加生物降解剂；(5)对步骤(4)中得到的混合料进行堆制发酵，发酵完毕即可得到所述有机肥料。本发明复合配方肥料将植物源、动物源有机质混合发酵，并将原料进行无害化处理，形成生物炭，发挥其吸附作用，生产出清洁的有机肥；按照不同来源有机质进行氮磷钾肥平衡合理配方，达到肥效的最大化。

Description

一种有机肥料的制备方法和有机无机生物炭复合配方肥料的 制备方法
本申请是申请日为2016年09月27日、申请号为201610855065.3、发明名称为《一种有机无机生物炭复合配方肥料及其制备方法》的分案申请。
技术领域
本发明属于复合肥料制备技术领域，具体涉及一种有机肥料的制备方法和有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法。
背景技术
肥料是农业生产的物质基础之一。世界绿色革命之前，有机肥是肥料的主流。绿色革命之后，化肥替代了有机肥，虽然提高了产量，但也造成土壤肥力退化问题和环境问题。我国正面临土壤肥力退化、化肥利用效率低、土壤重金属和抗生素污染的局面。造成这一恶果的原因在于大量化肥的使用、施肥不均衡、不施有机肥或者施用不当。
化肥施用不合理之处在于：长期过量偏施氮肥、不注重钾肥，不注重土壤肥力的保护。造成氮肥和磷肥的流失、环境污染和土壤肥力退化。另一方面中国每年生产的秸秆、尾菜、畜牧业粪便、食品工业下脚料、园林果树落叶等约为30亿吨，可以至少替代全国10％磷矿粉和9％的钾肥。其中磷矿粉是磷肥的原料，是一种不可再生资源，几十年后面临供不应求的局面。传统的有机肥，包括厩肥、蚯蚓肥、堆肥、秸秆还田技术等均有不完善之处。首先，厩肥的重金属和抗生素残留污染没有得到控制；其次，有机肥的堆置过程中释放臭气，并由此损失大约30％的氮素营养。农作物秸秆、包括尾菜含有农药残留的问题。此外，由于有机肥由于施肥氮素营养的速度较慢，常常不能满足作物生长需要，而为了满足作物生长需要，一次性大量施用有机肥，同样造成环境氮素淋失、NOx释放、NH3释放，特别是重金属污染和盐分积累的危害。
另一方面，由于大量秸秆和尾菜还田后不能短时间腐熟，导致大量秸秆焚烧现象。尾菜到处丢弃，造成环境污染。树木产生的落叶量也很大，也是需要处理的。而这些有机物质，事实上是有机肥的主要材料，是一种可利用和可再生资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机肥料的制备方法和有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法，该方法通过将有机质制成生物炭，一方面可生产出清洁的有机肥；另一方面还可提高土壤肥力，增加土壤内C的固定量和植物的养分可利用量；与无机肥的配合使用，设计了三段肥料的优化配方。即满足作物生长需要，最大程度地促进吸收，减少浪费，同时也达到保持土壤肥力和环境友好的目的。
本发明的第一个目的是提供一种有机肥料及其制备方法。
本发明提供的有机肥料的制备方法，包括如下步骤：(1)将有机质和生物炭混合，得到预混料；(2)对步骤(1)中所述预混料进行堆制发酵，发酵完毕即可得到所述有机肥料。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述生物炭占所述有机质和所述生物炭的混合物的质量的10％～90％，如20％～30％、20％或30％。
本发明中，所述生物炭(biochar)是指所述有机质在缺氧、相对温度“较低”(<700℃)时热解而产生的一类含碳量较高的高度芳香化惰性固态物质。优选地，制备所述生物炭的有机质为需无害化处理的有机质，从而避免抗生素、农药残留等的危害，降低重金属活性，为有机肥的制备提供清洁的有机肥原料。所述需无害化处理的有机质为下述1)-3)中的至少一种：
1)含有重金属和/或有机农药污染的植物源有机质；
2)含有农膜、塑料等非天然有机质污染物质的植物源有机质；
3)不含或者含有较低量抗生素和重金属的动物源有机质。
需要注意的是，对于上述2)中的有机质，在进行碳化处理前需要先对非天然有机质污染进行过筛，剔除外来污染物质。在一个或多个具体的实施例中，所述需无害化处理的有机质可为含有重金属和/或有机农药污染的植物源有机质(如秸秆)。
所述生物炭的制备方法为本领域技术人员公知的方法，步骤如下：将有机质粉碎后送入含氧量为2～8％(如5％)的密闭容器中进行在300～750℃(如400℃)下烧制30～200分钟(如30分钟)，即可得到所述生物炭。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述有机质为下述a)-c)中的任一种：a)植物源有机质；b)动物源有机质；c)质量比为10：(1～90)的植物源有机质和动物源有机质。所述植物源有机质包括但不限于：农作物秸秆、尾菜、豆饼、沼渣、甘蔗渣、枯枝落叶等农业以及农产品加工业的有机废料。所述动物源有机质包括但不限于：来自动物饲养的畜禽粪便和厩肥。所述有机质在所述混合之前还包括对其进行粉碎的步骤。
上述的制备方法中，步骤(2)中，所述堆制发酵之前还包括如下步骤：2-1)控制所述预混料的含水量为10％～50％(如25％)；2-2)在经步骤2-1)处理的预混料中添加有机质降解酶；所述有机质降解酶的添加量为所述预混料的质量的0.5～3％(如1％)，折合酶活比为(150万～900万)IU/kg(如300万IU/kg)(酶活比为每公斤原料添加的酶的活性；酶活性指在特定的条件下，1min能转化1μmol底物的酶量，即1IU＝1μmol/min)；2-3)在步骤2-2)中得到的混合料中添加生物降解剂；所述生物降解剂为蚯蚓和发酵微生物，所述蚯蚓的添加量为0.5～2kg/M3预混料(如1kg/M3预混料)；所述发酵微生物的添加量为5～15亿ufc/M3预混料(如10亿ufc/M3预混料)。
步骤2-2)中，所述有机质降解酶是催化土壤中各种有机质底物发生水解反应的酶类，通过裂解有机化合物中糖苷键、脂键、肽键、酸酐键以及其它键，直接参与土壤中有机物的转化，所述有机质降解酶包括但不限于纤维素水解酶、蛋白水解酶、果胶水解酶等，如植物蛋白水解酶。
步骤2-3)中，所述发酵微生物包括但不限于：芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、光合细菌、放线菌、固氮菌、解磷细菌和解钾细菌中的一种或几种，如ufc比为1:1:1的芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌。所述芽孢杆菌具体可为枯草芽孢杆菌。
上述的制备方法中，步骤(2)中，所述堆制发酵时，堆制高度可为20～200cm(如150cm)；和/或，所述堆制发酵的温度可为50～80℃(如70℃)，时间可为10～50天(如10天)。
由上述的制备方法制备得到的有机肥料，也在本发明的保护范围内。该有机肥料中生物炭的添加，一方面可生产出清洁的有机肥；另一方面还可提高土壤肥力，增加土壤内C的固定量和植物的养分可利用量。
本发明的第二个目的是提供一种有机无机生物炭复合配方肥料及其制备方法。
本发明提供的一种有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法，包括如下步骤：在上述有机肥料中添加化肥，即可得到所述有机无机生物炭复合配方肥料。
本发明中，所述化肥为普通市场上的化肥，包括但不限于尿素、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢氨、磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙、硝酸铵、过磷酸钙、磷矿粉等所有市场销售单种或者复合化肥。
上述的制备方法中，所述有机无机生物炭复合配方肥料中，有机质含量可为1％～60％，具体可为40％；氮、磷和钾的质量比可为1：(0.1～10)：(0.2～10)，具体可为1：(0.13～2.5)：(0.33～2.5)、1：(0.13～2.5)：(0.33～2.5)、1：(0.13～2.5)：(0.33～0.5)、1：(0.13～2.5)：(0.5～2.5)、1：(0.13～0.2)：(0.33～2.5)、1：(0.2～2.5)：(0.33～2.5)、1：(0.13～0.2)：(0.33～0.5)、1：(0.2～2.5)：(0.5～2.5)、1：2.5：2.5、1：0.2：0.5或7.5：1：2.5(1：0.13:0.33)。
由上述的制备方法制备得到的有机无机生物炭复合配方肥料，也在本发明的保护范围内。根据氮磷钾的比例可制成适合作物不同时期生长的一段、二段、三段有机无机配方肥料。三段配方有机肥可以连续使用，也可以根据作物生长需要，分别使用。
一段适合基肥的投入，氮磷钾比例为1:2.5:2.5，氮肥比例相对较小，磷钾肥比例较大，适合幼苗的吸肥量较小的特点，同时增加的有机肥和磷钾肥部分的营养可以供后续生长需要，同时也改良了土壤。一段有机肥的建议用肥量为：景观园林每10年投入一次，每次每公顷200吨；农业：牧场3吨/公顷/年，耕地15吨/公顷/年；食品生产6.6-15吨/公顷/年；农业折合N投入150-250kg/公顷/年；农业折合P2O5投入22-80kg/公顷/年；轮作撂荒地20吨/公顷/年。
二段增加了氮肥比例，减少了磷钾肥的相对比例，氮磷钾比例为5:1:2.5，适合作物中期需肥的特点，可作为作物中期追肥使用；
三段配方肥料适合作物旺盛吸肥期，再次增加了氮肥的比例，氮磷钾比例为7.5:1:2.5，可以作为追肥可以满足作物生长旺盛时期大量需要氮肥的特点，可作为短期追肥使用。
本发明复合配方肥料中的重金属含量应不高于下列标准的上限(mg/kg干重)：Zn100-400；Cu 50-100；Ni 10-50；Cd 0.5-1.5；Pb 50-120；Hg 0.1-1；Cr 10-100。有机肥外包装应标明各营养元素和重金属含量。特别是在已经有重金属污染风险的地区，有机肥应参照上述标准的下限生产。对于由于原料问题，一旦高于这一下限时，应当减少施肥量，以确保施用本有机肥不造成土壤的重金属积累。
本发明首次提出在植物源和动物源有机质进行无害化处理，烧结形成生物炭，避免了抗生素、农药残留的危害，降低了重金属活性，形成清洁的有机肥原料。并提出不同来源和处理方式的有机质按比例混合。可以最大程度地减少普通有机肥堆制过程的氮素损失，通常在有机肥自然堆制过程中，高达30％的氮素营养以铵态氮的形式流失，本方法的氮素流失率不高于5％，还减少NH3和其他危害环境的气体(如NOx强温室效应气体)的排放。本发明方法避免了秸秆焚烧和实际操作性较差的传统秸秆还田技术，而采用工业化的低温、低氧燃烧过程来替代秸秆还田的自然腐解过程，采用生物炭还田技术替代目前的秸秆直接还田技术。
本发明有机无机配方复合肥料能有效提高营养元素利用率的原因在于：1、有机物稳定性更强，同时能够更缓慢地从有机改良剂中释放，这是由于(1)营养元素被物理地固定在非结晶炭合物的适宜的孔隙中；(2)缓慢的生物氧化产生羧基，结合到生物炭结构上缩合的芳香族主链的末端，从而提高阳离子交换能力(CEC)；2、生物炭比其他任何形式的有机改良剂更稳定。而利用生物炭提高土壤肥力、同时增加土壤内C的固定量和植物的养分可利用量。
本发明具有如下有益效果：
1)将植物源、动物源有机质混合发酵，并将原料进行无害化处理，形成生物炭，发挥其吸附作用，生产出清洁的有机肥；
2)肥料成品中添加了水解蛋白酶，催化有机质降解和矿化过程，在施入土壤后仍具备之一活性，提高了复合肥料中有机质的矿化效率和土壤磷的降解；
3)按照不同来源有机质进行氮磷钾肥平衡合理配方，达到肥效的最大化；
4)按照作物生育期不同吸收肥量不同，量身定做设计了三段肥料的优化配方。比例更加合理，复合作物吸肥规律：其中：一段适合基肥的投入，氮磷钾比例为1:2.5:2.5，氮肥比例相对较小，磷钾肥比例较大，适合幼苗的吸肥量较小的特点，同时增加的有机肥和磷钾肥部分的营养可以供后续生长需要，同时也改良了土壤。二段增加了氮肥比例，减少了磷钾肥比例，氮磷钾比例为5:1:2.5，适合作物中期需肥的特点；三段配方肥料适合作物旺盛吸肥期，再次增加了氮肥的比例，氮磷钾比例为7.5:1:2.5，可以作为追肥可以满足作物生长旺盛时期大量需要氮肥的特点。
5)本发明生产的复合肥料将化肥利用效率提高20-30％，同时满足土壤肥力的恢复和作物营养的需求。该有机无机配方复合肥料的使用提高了氮素使用效率，同时减少淋熔等各类损耗，可以大幅度减少氮肥、磷肥、和钾肥等化肥的使用量。
6)本发明避免了传统有机肥的抗生素、重金属、农药残留的风险，以及化肥利用效率低的缺点，是清洁高效的复合肥料。
7)本发明产品具有良好的物理结构，良好的透气性，满足植物根系生长的需要，保水和保肥能力为土壤的10-15倍；2、植物营养元素的速效供应，避免了传统有机肥肥效缓慢的缺点；3、极大地提高了化肥的利用效率；4、操作简易、没有异味、性状相对稳定；4、无病虫害源、杂草种子、污染物；5、适合植物生长，符合供货商向消费者对产品的描述。
8)本产品符合感官质量：1、原料来源清洁；2、卫生的、稳定的、腐熟的；3、褐色至黑色，并具有土壤气息；4、散碎，不干不湿，没有灰尘；5、容重低，为0.6-0.8g/ml。
9)本发明将普遍采用焚烧方式处理的农业废弃物秸秆，转化为具有巨大利益价值的生物炭，极大地保护了环境，并为土壤肥力恢复和化肥利用效率提供了有效途径；与此同时，避免堆制过程的温室效应气体排放和氮素损失，同时解决秸秆焚烧和土壤肥力退化两个问题。
10)本发明产品可补充由农产品产出而带出田间的氮、磷、钾等营养元素；避免传统有机肥的重金属污染风险。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中制备生物炭的原料为含有重金属和/或有机农药污染的植物源有机质，具体为来自河北省曲周试验站田间残留玉米秸秆，生物炭的制备步骤具体如下：
1)秸秆粉碎和压缩：将需无害化处理的秸秆粉碎。
2)烧制：将上述粉碎后的秸秆运到烧制车间，装入密闭容器中，使密闭容器的含氧量为5％，其中，密闭容器可以是砖混或者泥土结构的窑，也可以是高温炉。烧制通常采用明火点燃，并保留通气口和出烟口，出烟口应当配备过滤设备，保障排放不造成空气污染。烧制过程要根据燃烧情况控制通气口的大小，避免有氧燃烧，可在含氧量为5％，于400℃下燃烧30min。
3)出炉：烧制完成后，待温度降到常温，从出烟口往炭堆适当喷水，以避免生物炭出炉时排放黑色烟尘。
下述实施例中的枯草芽孢杆菌隶属芽孢杆菌科(Bacillaceae)芽孢杆菌属(Bacillus)的细菌B.subtilis。在文献“Nakamura et al，1999”中公开过，公众可从沧州旺发生物技术研究所有限公司购买得到，产品名称为“枯草芽孢杆菌”。
乳酸菌LacticAcidBacteria，为沧州旺发生物技术研究所有限公司生产的产品，产品名称为“植物乳酸菌”。
酿酒酵母Saccharomycescerevisiae，为沧州旺发生物技术研究所有限公司生产的产品，产品名称为“高活性饲料酵母”。
植物蛋白水解酶，为东恒华道生物科技有限责任公司生产的产品，产品名称为植物蛋白水解酶，产品目录号为I5032423。
实施例1、制备一段有机无机生物炭复合配方肥料
(1)将动物源有机质牛粪、鸡粪和猪粪等厩肥中的大块打碎，过5cm的大孔筛，然后与生物炭混合，得到预混料；其中生物炭的质量为预混料的总质量的20％。
(2)对步骤(1)中的预混料进行堆制发酵；
堆制发酵之前还包括如下步骤：
2-1)在步骤1)中得到的预混料中添加水，控制混合物的含水量为25％。
2-2)在经上述2-1)处理的预混料中添加有机质降解酶(植物蛋白水解酶)，添加量为预混料的质量的1％(即300万IU/kg预混料)。
2-3)在上述2-2)中得到的混合料中添加生物降解剂：蚯蚓和发酵微生物(芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌按照ufc比为1:1:1的比例混合)，其中，蚯蚓添加量为1kg/M3预混料；发酵微生物添加量为10亿ufc/M3预混料。
堆制发酵的步骤如下：
将步骤2-3)中的混合物制成肥堆(堆制高度为150cm)后，在肥堆表面覆盖稻草和塑料薄膜，以保持湿度，而稻草的目的是防治生物炭被风吹、流失，并再次吸附铵态氮，避免臭气和温室效应气体的排放。在70℃下堆制10天，如果堆制时气温较低，达不到60℃的要求，可以适当延长堆制时间，或者搭建塑料拱棚加温。堆制车间温度维持在15-28℃，避光。经过一个高温堆制周期后，有机质得以充分发酵腐熟，回到常温一段时间(2个月)，就可以将堆制好的腐熟的有机肥过筛，过2mm的细筛，过筛后的腐熟有机肥(内含生物炭)疏松散碎、富含腐殖质、有益微生物。经检测无污染、无有害物质。
(3)步骤(2)中堆制发酵后的产物经检测无污染、无有害物质后添加人工合成化肥，即可得到有机无机生物炭复合配方肥料。其中，有机质的质量百分含量为制得的有机无机生物炭复合配方肥料的40％，化肥的添加量控制在制得的有机无机生物炭复合配方肥料中氮磷钾的质量比为2：5：5，即一段有机无机生物炭复合配方肥料成品。
感官质量：1、原料来源清洁；2、卫生的、稳定的、腐熟的；3、褐色至黑色，并具有土壤气息；4、散碎，不干不湿，没有灰尘；5、容重低，为0.6-0.8g/ml。
成品包装上市，可用于各种农业生产用的优质有机无机混合的复合肥料。每亩建议用肥量500～1000公斤。
实施例2、制备二段有机无机生物炭复合配方肥料
(1)将动物源有机质牛粪、鸡粪和猪粪等厩肥中的大块打碎，过5cm的大孔筛，然后与生物炭混合，得到预混料；其中生物炭的质量为预混料的总质量的20％。
(2)对步骤(1)中的预混料进行堆制发酵；
堆制发酵之前还包括如下步骤：
2-1)在步骤1)中得到的预混料中添加水，控制混合物的含水量为25％。
2-2)在经上述2-1)处理的预混料中添加有机质降解酶(植物蛋白水解酶)，添加量为预混料的质量的1％(即300万IU/kg预混料)。
2-3)在上述2-2)中得到的混合料中添加生物降解剂：蚯蚓和发酵微生物(芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌按照ufc比为1:1:1的比例混合)，其中，蚯蚓添加量为1kg/M3预混料；发酵微生物添加量为10亿ufc/M3预混料。
堆制发酵的步骤如下：
将步骤2-3)中的混合物制成肥堆(堆制高度为150cm)后，在肥堆表面覆盖稻草和塑料薄膜，以保持湿度，而稻草的目的是防治生物炭被风吹、流失，并再次吸附铵态氮，避免臭气和温室效应气体的排放。在70℃下堆制10天，如果堆制时气温较低，达不到60℃的要求，可以适当延长堆制时间，或者搭建塑料拱棚加温。堆制车间温度维持在15-28℃，避光。经过一个高温堆制周期后，有机质得以充分发酵腐熟，回到常温一段时间(2个月)，就可以将堆制好的腐熟的有机肥过筛，过2mm的细筛，过筛后的腐熟有机肥(内含生物炭)疏松散碎、富含腐殖质、有益微生物。经检测无污染、无有害物质。
(3)步骤(2)中堆制发酵后的产物经检测无污染、无有害物质后添加人工合成化肥，即可得到有机无机生物炭复合配方肥料。其中，有机质的质量百分含量为制得的有机无机生物炭复合配方肥料的40％，化肥的添加量控制在制得的有机无机生物炭复合配方肥料中氮磷钾的质量比为10：2：5，即二段有机无机生物炭复合配方肥料成品。
感官质量：1、原料来源清洁；2、卫生的、稳定的、腐熟的；3、褐色至黑色，并具有土壤气息；4、散碎，不干不湿，没有灰尘；5、容重低，为0.6-0.8g/ml。
成品包装上市，可用于各种农业生产用的优质有机无机混合的复合肥料。每亩建议用肥量10～50公斤。
实施例3、制备三段有机无机生物炭复合配方肥料
(1)将动物源有机质牛粪、鸡粪和猪粪等厩肥中的大块打碎，过5cm的大孔筛，然后与生物炭混合，得到预混料；其中生物炭的质量为预混料的总质量的30％。
(2)对步骤(1)中的预混料进行堆制发酵；
堆制发酵之前还包括如下步骤：
2-1)在步骤1)中得到的预混料中添加水，控制混合物的含水量为25％。
2-2)在经上述2-1)处理的预混料中添加有机质降解酶(植物蛋白水解酶)，添加量为预混料的质量的1％(即300万IU/kg预混料)。
2-3)在上述2-2)中得到的混合料中添加生物降解剂：蚯蚓和发酵微生物(芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌按照ufc比为1:1:1的比例混合)，其中，蚯蚓添加量为1kg/M3预混料；发酵微生物添加量为10亿ufc/M3预混料。
堆制发酵的步骤如下：
将步骤2-3)中的混合物制成肥堆(堆制高度为150cm)后，在肥堆表面覆盖稻草和塑料薄膜，以保持湿度，而稻草的目的是防治生物炭被风吹、流失，并再次吸附铵态氮，避免臭气和温室效应气体的排放。在70℃下堆制10天，如果堆制时气温较低，达不到60℃的要求，可以适当延长堆制时间，或者搭建塑料拱棚加温。堆制车间温度维持在15-28℃，避光。经过一个高温堆制周期后，有机质得以充分发酵腐熟，回到常温一段时间(2个月)，就可以将堆制好的腐熟的有机肥过筛，过2mm的细筛，过筛后的腐熟有机肥(内含生物炭)疏松散碎、富含腐殖质、有益微生物。经检测无污染、无有害物质。
(3)步骤(2)中堆制发酵后的产物经检测无污染、无有害物质后添加人工合成化肥，即可得到有机无机生物炭复合配方肥料。其中，有机质的质量百分含量为制得的有机无机生物炭复合配方肥料的40％，化肥的添加量控制在制得的有机无机生物炭复合配方肥料中氮磷钾的质量比为15：2：5，即三段有机无机生物炭复合配方肥料成品。
感官质量：1、原料来源清洁；2、卫生的、稳定的、腐熟的；3、褐色至黑色，并具有土壤气息；4、散碎，不干不湿，没有灰尘；5、容重低，为0.6-0.8g/ml。
成品包装上市，可用于各种农业生产用的优质有机无机混合的复合肥料。建议每亩使用量10-50公斤，整个生育期可根据作物长势使用1-3次。
实施例4、肥效试验
一、生物炭复合肥和化肥对植株磷钾含量及吸收量的影响
肥效试验分为三组，第一组为对照组1，为传统的普通施肥方式,每100株植株施用N 960mg/100株，P 480mg/100株，K 2040mg/100株，采用含氮16％，磷8％，钾34％的可溶性复合化肥；第二组为对照组2，为单独使用化肥；第三组为试验组，为按照实例1，2，3生产的1段、2段，3段复合肥料按照顺序依次施入，比例为3∶2∶1，随有机肥施肥加入的营养为N340mg/100株，P140mg/100株，K 612mg/100株。供试材料为大白菜，生长期分别为10周和4周，观察其生长状况和产量。计算氮肥、钾肥利用效率。
试验于2015年8-10月在小汤山试验基地和中国农业大学实验室进行。对照1(CK)采用传统的施肥方式，即按每立方水分别加1、2、3千克肥料的比例，分别按照0.1％、0.2％、0.3％的灌溉液，灌溉3次，总施肥量为N 960mg/100株，P 480mg/100株，K 2040mg/100株。对照2(Fer)的施肥方式如下：每100株植株施用N 1300mg/100株，P 624mg/100株，K 2652mg/100株，采用含氮16％，磷8％，钾34％的可溶性复合化肥，分别按照0.1％、0.2％、0.3％的灌溉液，灌溉3次。试验组(Bio)施肥方式为化肥总施肥量N 960mg/100株，P 480mg/100株，K2040mg/100株，在添加总体积1％的生物有机肥，为按照顺序依次施入的实例1，2，3生产的1段、2段，3段复合肥料，各占总施肥量的50％，30％和20％。
植物样氮含量测定采用H2SO4-H2O2法消煮，凯氏定氮仪测量总N含量。磷含量测定方法为，采用磷酸盐与钼酸铵和酒石酸锑钾，抗坏血酸还原，分光光度法测定吸光度蓝色络合物。消煮后的植物样品待测液采用ICP分析，测量K含量。
试验结果如下表：
表1、生物炭复合肥和化肥对植株磷钾含量及吸收量的影响
处理 含磷量 磷吸收量 含钾量 钾吸收量
CK 0.219b 0.054a 0.973a 0.209a
Bio 0.222a 0.047a 1.327b 0.267a
Fer 0.219b 0.046a 2.322c 0.478b
注：处理组分别为对照(CK)、生物炭化肥复合肥(Bio)、化肥单独使用(Fer)。
二、生物炭复合肥、有机肥和化肥对植株氮磷钾效率的影响
表2、生物炭复合肥、有机肥和化肥对植株氮磷钾效率的影响
Figure BDA0003693284740000111
注：A为三段生物炭复合肥实施例1，2，3的产品、B为单独使用有机肥、C为单独使用化肥。
表1显示添加生物炭显著提高了植株磷含量，而且添加生物炭和化肥都极大提高了植株钾的吸收量。表2显示了有机肥和化肥混合使用有效提高了植株生长量和磷含量。两者结合有效地克服了单独使用化肥或者有机肥的缺陷。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种有机肥料的制备方法，包括如下步骤：(1)将有机质和生物炭混合，得到预混料；(2)控制所述预混料的含水量为10％～50％；(3)在经步骤(2)处理的预混料中添加有机质降解酶；(4)在步骤(3)中得到的混合料中添加生物降解剂；所述生物降解剂为蚯蚓和发酵微生物，所述发酵微生物为芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌；(5)对步骤(4)中得到的混合料进行堆制发酵，发酵完毕即可得到所述有机肥料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物炭占所述有机质和所述生物炭的混合物的质量的10％～90％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，所述有机质包括下述a)-c)中的任一种：a)植物源有机质；b)动物源有机质；c)质量比为10：(1～90)的植物源有机质和动物源有机质。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机质降解酶的添加量控制在酶活比为(150万～900万)IU/kg预混料。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述蚯蚓的添加量为0.5～2kg/M3预混料；所述发酵微生物的添加量为5～15亿ufc/M3预混料。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述堆制发酵时，所述堆制发酵的堆制高度为20～200cm。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述堆制发酵时，所述堆制发酵的温度为50～80℃，时间为10～50天。
8.一种有机无机生物炭复合配方肥料的制备方法，包括如下步骤：利用权利要求3～7任一项所述制备方法制备得到的有机肥料中添加化肥，即可得到所述有机无机生物炭复合配方肥料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述有机无机生物炭复合配方肥料中，有机质含量为1％～60％，氮、磷和钾的质量比为1：(0.1～10)：(0.2～10)。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述化肥包括尿素、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢氨、磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙、硝酸铵、过磷酸钙、磷矿粉中的一种或几种。
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