CN114933503A - 一种提高营养元素利用率的复合肥及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高营养元素利用率的复合肥及制备方法，包括中心部，包裹在中心部上的夹层以及包裹在夹层上的外层；中心部包括肥料有效成分；夹层包括清除土壤重金属污染物的生物菌；外层包括疏松土壤及复合肥增效的增效剂；在中心部和夹层之间设置有包埋层A，在夹层和外层之间设置有包埋层B，在外层的外部设置有包埋层C；夹层、外层、包埋层A、包埋层B和包埋层C上开有有连通中心部与外环境的若干通孔。夹层的生物菌通过通孔以及包埋层B被逐渐破坏的状态下缓慢释放，土壤被外层逐渐修复，起到相互协同的作用，中心部的肥料有效成分在通孔以及外部环境的作用下，逐渐释放到土壤中，使复合肥达到缓释的作用，作用时间更久。

Description

一种提高营养元素利用率的复合肥及制备方法
技术领域
本发明涉及肥料制造技术领域，具体为一种提高营养元素利用率的复合肥及制备方法。
背景技术
在农业生产中(包括粮食作物、经济作物、水果蔬菜)，需使用化学肥料和化学农药，化学肥料的长期使用后会造成土壤板结、重金属污染、污染环境、肥料利用率低。而一般的化学肥料在连续使用一定时期后，施加在土壤中的肥料往往易因水分(或雨水)长期冲刷而流失，造成河海水体富营养化，使得土壤日益贫瘠、劣化，肥料利用率低。
土壤的物理、化学和生物性质对农作物的生长至关重要，土壤结构、土壤的盐碱化、土壤的PH值、土壤中有益微生物种类和数量等对肥料的吸收利用率影响很大，作用于土壤的肥料增效剂促进土壤团粒的形成,改良土壤结构，提高透气性，改善根系发育，促进微生物活动并提高土壤中养分的转化，提高保水保肥能力，间接提高肥料利用率。通过畜禽粪便、糖类、脂肪酸类物质，虾蟹壳、牡蛎壳或秸秆等这些废弃物处理以后是土壤增效剂或称土壤改良剂的主体；肥料的缓释、控释、稳定的同时又能促进植物自身主动吸收，并且给肥料赋予促生、抗逆、抗病、促进开花坐果、提高品质等若干功能，因而通过改良复合肥的结构，从而改良土壤，促进植物提高对肥效的吸收尤为重要。
随着城镇化规模的逐渐扩大，人们的生产活动也逐渐增加。当前产生重金属污染土壤的因素具有多样性，在农业生产过程中，农户为了获得更高的收益，在农作物生长的环节中，施用重金属含量较高的化肥，重金属化肥长时间堆积在土壤中不易挥发，一定程度上对当地的土壤造成严重破坏。特别是2021年以前，大量采用城市污泥、淤泥作为发酵物直接制作复合肥，污泥或淤泥中具有大量的重金属和有害细菌，在重金属不能被清除的同时，直接作为复合肥原料施加于土壤，对土壤造成了不可逆的损害，2021年国家限制了城市污泥、淤泥使用于复合肥，对重金属污染的土壤进行修复关乎国计民生，格外重要。同时，随着社会竞争压力的增加，在工业生产过程中，由于部分地区对工业生产过程中冶炼排放的监管力度较弱，导致经常出现冶炼排放超标的情况，对环境造成污染。随着农业、工业生产规模的逐渐扩大，我国土壤重金属污染面积也在逐渐扩大，降低了粮食产量，不利于社会经济的健康发展。重金属对土壤的污染具有多样性，当重金属长时间存在于该地区的土壤中，会降低该地区的土壤质量。由于重金属中的汞、铅含量较高，会影响农作物的正常生长，当牲畜接触到重金属时会影响牲畜的健康成长。
土壤中的重金属超标对于植物的危害，会引起植物的主根长度、叶面面积等生理特征发生变化，主要污染原理是植物在吸收了土壤中的重金属后，会在其体内产生某种对酶和代谢具有毒害作用的物质。在重金属元素的影响下，还会使植物的大置必需营养物质缺失，使酶的有效性降低，而且浓度较高的重金属还会降低植物对Ca、Mg等矿物元素的吸收转运能力。总的来说，土壤重金属污染对植物的影响主要是对其生理生态过程、植物的产量和质置方面，如果污染过于严重的话，就会直接导致植物根系坏死，植物得不到应有的土壤营养，生长寿命大大缩减，甚至于直接死掉。
土壤是各种生物、微生物以及动物的重要生存场所，如果土壤中各种重金属含量严重超标的话，就会对生物的生存繁衍造成严重的威胁。土壤中的各种生物可以对土壤的活性能力、营养物质、土壤密度等方面起到很好的调节作用，而且很多的生物属于微群体，具有多样性的特点。在重金属的超标作用下，会对土壤生物群的多样性指数、均匀性指数以及密度类群指数造成严重的减少，例如，对于土壤中蚯蚓、线虫等无脊椎生物的影响，土壤的湿度和营养物质大大缩减，使它们的数量日益减少，使土壤的肥力逐渐丧失。
土壤酶的作用是对土壤肥力、活性等方面状况的综合反映，它属于生物催化剂的范畴。因为土壤酶的活性受到土壤物理性质、化学性质以及生物活性的影响较为明显，外界环境的污染对土壤酶的活性影响较大，它可以在很大程度上反映出土壤的实际环境状况。重金属元素Hg对土壤中脲酶的抑制作用相对来说是较为敏感的，土壤中Hg超标时，那么土壤中的脲酶就会明显的减少。
土壤中的重金属对人体的伤害是非常严重的，特别是表层土壤中的重金属，如果人的身体吸入过量的Cd，就会对各个器官形成直接的伤害，会引起一系列的病变，像较为常见的以骨矿密度降低和骨折发生机率增大为特征的骨效应等；Pb元素还可能导致人类生殖功能下降，免疫力低下等现象；长期的吸入Ni还可以引发鼻癌、肺癌等疾病，并且根据相关研究资料表明，很多癌症的发生大都与重金属Sn的质量分数有关，当前土壤重金属污染情况较为严重，污染土壤中的易挥发重金属元素通常通过呼吸道进行人体内，也可通过富集的方式进入人体内，对人的新陈代谢功能造成一定的影响，从而引发一系列的疾病。
在此基础上，包覆型肥料应运而生，其用高分子材料将固体肥料有效体从外边包起来，利用空隙缓慢的释放出来，避免了光解，挥发氧化，酸碱中和反应降解等，从而减少肥料的使用量，延长持效期。但是，现有的包覆型肥料依然存在诸多问题，同一种肥料需要持续作用时，包覆型肥料的持续时间往往不足，需要多次施肥；现有复合肥往往不具备土壤修复、重金属清理、防土壤坂结、提高肥效利用率、肥效缓释等综合作用，基于此如何设计一种新型复合肥解决以上问题现今格外重要，针对上述问题，发明人提出一种提高营养元素利用率的复合肥及制备方法用于解决上述问题。
发明内容
为了解决现有的包覆型肥料依然存在诸多问题，同一种肥料需要持续作用时，包覆型肥料的持续时间往往不足，需要多次施肥；现有复合肥往往不具备土壤修复、重金属清理、防土壤坂结、提高肥效利用率、肥效缓释等综合作用的问题；本发明的目的在于提供一种提高营养元素利用率的复合肥及制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种提高营养元素利用率的复合肥，包括中心部，还包括包裹在中心部上的夹层以及包裹在夹层上的外层；
所述中心部包括肥料有效成分；
所述夹层包括清除土壤重金属污染物的生物菌；
所述外层包括疏松土壤及复合肥增效的增效剂；
在中心部和夹层之间设置有包埋层A，在夹层和外层之间设置有包埋层B，在外层的外部设置有包埋层C；
所述夹层、外层、包埋层A、包埋层B和包埋层C上开有有连通中心部与外环境的若干通孔。
优选的一种实施案例，所述中心部内的肥料有效成分包含氮元素、磷元素和钾元素以及中量元素和微量元素；
所述夹层的生物菌至少包括硫酸还原菌、蓝细菌、革兰氏阳性菌、假单胞菌、链霉菌或黑曲霉中的一种或多种；
所述增效剂包括纤维素和螯合剂；所述螯合剂为聚琥珀酰亚胺、乙二胺四乙酸及其二钠盐、二乙三胺五乙酸、乙二胺二羟基苯乙酸、亚氨基二琥珀酸、腐殖酸、氨基酸或柠檬酸中的一种或几种；
所述包埋层A、包埋层B和包埋层C的包埋物均采用壳聚糖、抗性淀粉、果胶、海藻胶或凝胶中的一种。
一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，包括如下步骤：
S1、将水果果皮或果渣粉碎并与按重量比1:1-3水混合形成浆液，加入果胶酶和纤维素酶搅拌6-12h促使果胶和纤维素的分解以及浆液的均匀分散，果胶酶和纤维素酶为浆液重量的1-2％，后加入氨水，调节酶解后的浆液ph为6-7，形成混合溶液；
S2、将植物秸秆粉碎至1-3mm，加入步骤S1中的混合溶液，为秸秆重量的60％-70％，同时加入秸秆和混合溶液总重量的1-3％的液体微生物发酵菌剂，混合均匀形成初始发酵物料；初始发酵物料堆积并盖草帘发酵，中心温度至50-60℃时翻堆散热，重复翻堆1-2次，完成初步发酵；继而向发酵物料中均匀加入1-2％的液体微生物菌剂，混合均匀，堆积并盖草料进行堆肥腐熟，中心温度至60-75℃时翻堆散热，重复翻堆3-5次，完成堆肥腐熟；最后室温下摊凉，其中2/3的堆肥含水量控制在20-30％，剩余1/3的堆肥含水量控制在40-50％；
S3、向含水量为20-30％的堆肥按照氮磷钾比例添加氮肥、磷肥和钾肥以及中量元素和微量元素，混合均匀后造粒形成复合肥中心部；
S4、将中心部表面均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层A；
S5、将生物菌稀释后均匀喷洒在包埋层A上并干燥后形成夹层，并在夹层上均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层B；
S6、向含水量为40-50％的堆肥中按比例添加增效剂并混匀构成外层的包埋材料，将该包埋材料均匀包埋粘附在包埋层B上并干燥后形成外层，再在外层上均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层C；
S7、将步骤S6形成的复合肥颗粒穿孔，在复合肥上形成连接中心部和外部环境的若干通孔即可。优选的一种实施案例，步骤S3中液体微生物菌剂由黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液组成；
所述黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液菌体浓度均为8.0x1010-9.0x1010个/mL；
所述黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液混合的质量比为 5-10:1-3:0.1-0.5。
优选的一种实施案例，步骤S2中，植物秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆或谷壳中的一种或多种；
步骤S3中中心部采用造粒机造粒，步骤S6中外层的包埋粘附过程采用粘附摇床，步骤 S7中复合肥颗粒穿孔采用自动扎孔机。
优选的一种实施案例，所述粘附摇床包括固定架，所述固定架内滑动卡接有滑动框，所述滑动框的两侧外壁均固定安装有导向杆，所述导向杆滑动贯穿固定架的外壁，所述滑动框和固定框的外壁间安装有摆动组件，所述滑动框的内壁间固定安装多个隔板，所述固定架的两端分别固定安装有进料槽和出料槽，所述出料槽的底板上固定内嵌安装有过滤网，所述出料槽的底部固定安装有导流槽，所述导流槽连接粉碎机的入口，所述粉碎机的出口连通储料箱，所述储料箱的一侧固定安装有螺旋输送机，且螺旋输送机的入口连通储料箱的底部，所述螺旋输送机的出口端位于靠近进料槽处的滑动框上方。
优选的一种实施案例，所述滑动框的内腔底部为倾斜结构，且出料槽处的滑动框内腔底部高度小于进料槽处的滑动框内腔底部高度，所述隔板均倾斜设置，且相邻两个隔板相远离的一侧分别固定连接滑动框的两侧内壁，所述过滤网的孔径小于外层的直径且大于包埋物的粒径。
优选的一种实施案例，所述摆动组件包括推板和固定板，所述推板的一端固定连接滑动框的一侧外壁，所述推板滑动贯穿固定架，所述固定架的外壁固定安装有固定板，所述推板上开有连接腔，所述连接腔的两侧内壁均固定安装有齿条，所述固定板上固定安装有电机，所述电机的输出轴固定套接有半齿轮，所述半齿轮位于连接腔内并与齿条相适配。
优选的一种实施案例，所述自动扎孔机包括针刺箱，所述针刺箱的内腔转动设有多对辊筒，所述辊筒的外壁上均固定安装多个插针，相邻两对所述辊筒间的针刺箱内壁间固定安装有导向板；每对所述辊筒相对向两辊筒中部转动，且每对辊筒中部均向下转动。
优选的一种实施案例，所述针刺箱的顶部和底部分别设有进料口和出料口，所述导向板和针刺箱的内腔底部均为倾斜结构，所述导向板和针刺箱的内腔底部均固定安装有刷毛。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、通过设置外层增效剂，增效剂用螯合剂，与植物必需的中微量元素(硼和钼除外)在土壤中结合，不易被固定，易溶于水，又不离解，能很好地被植物吸收利用。也可与其他固态或液态肥料混合施用而不发生化学反应，不降低任何肥料的肥效，从而提高土壤中中微量元素的利用，从而为复合肥增效。土壤的物理、化学和生物性质对农作物的生长至关重要，土壤结构、土壤的盐碱化、土壤的PH值、土壤中有益微生物种类和数量等对肥料的吸收利用率影响很大，作用于土壤的肥料增效剂主要是指改善土壤结构，一般包括腐殖酸类、纤维素类、沼渣等，来促进土壤团粒的形成,改良土壤结构，提高透气性，改善根系发育，促进微生物活动并提高土壤中养分的转化，提高保水保肥能力，间接提高肥料利用率。增效剂附着在以下腐熟的堆肥当中，堆肥中含有大量的纤维素、腐殖酸、氨基酸等，从而可有效改善土壤的结构，还能起到防坂结作用，在促进吸收土壤中中微量元素的同时，改善土壤条件；
2、通过设置夹层生物菌可通过微生物修复有效清除土壤重金属污染，节能环保。微生物修复主要是以微生物新陈代谢为主，在新陈代谢的环节中，对重金属污染土壤进行氧化还原处理，可以有效提升重金属污染土壤修复效果，可以使用硫酸还原菌、蓝细菌、革兰氏阳性菌等。同时外层的生物菌在土壤结构更加优化的情况下，更有利于有益的生物菌对重金属的清除，生物菌一般在干燥状态下处于休眠状态，在合适有水、温度等条件下，恢复生长；
3、通过设置包埋层A、包埋层B、包埋层C和若干通孔，以及外层设置堆肥，纤维素等物质可将中心部包裹起来，通过通孔设置，在外层的作用于土壤的增效剂，通过土壤中的水以及微生物作用下逐渐破坏包埋层C，促进植物吸收土壤中微量元素，同时夹层的生物菌通过通孔以及包埋层B被逐渐破坏的状态下缓慢释放，且缓慢释放的同时，土壤被外层逐渐修复，起到相互协同的作用，中心部的肥料有效成分在通孔以及外部环境的作用下，逐渐释放到土壤中，通过复合肥结构上的改进，使复合肥达到缓释的作用，作用时间更久。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的复合肥结构示意图。
图2为本发明实施例的粘附摇床结构示意图。
图3为本发明图2中A处放大结构示意图。
图4为本发明实施例的自动扎孔机的剖面结构示意图。
图5为本发明图4中B处放大结构示意图。
图中：1、中心部；2、夹层；3、外层；4、包埋层A；5、包埋层B；6、包埋层C；7、通孔；8、固定架；9、导向杆；10、滑动框；11、隔板；12、进料槽；13、出料槽；14、过滤网；15、导流槽；16、粉碎机；17、储料箱；18、螺旋输送机；19、推板；20、连接腔； 21、齿条；22、半齿轮；23、固定板；24、电机；25、针刺箱；26、辊筒；27、插针；28、导向板；29、刷毛。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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：如图1-5所示，本发明提供了一种提高营养元素利用率的复合肥，包括中心部 1，还包括包裹在中心部1上的夹层2以及包裹在夹层2上的外层3；中心部1包括肥料有效成分；夹层2包括清除土壤重金属污染物的生物菌；外层3包括疏松土壤及复合肥增效的增效剂；在中心部1和夹层2之间设置有包埋层A4，在夹层2和外层3之间设置有包埋层B5，在外层3的外部设置有包埋层C6；夹层2、外层3、包埋层A4、包埋层B5和包埋层C6上开有有连通中心部1与外环境的若干通孔7。
优选的，中心部1内的肥料有效成分包含氮元素、磷元素和钾元素以及中量元素和微量元素；夹层2的生物菌至少包括硫酸还原菌、蓝细菌、革兰氏阳性菌、假单胞菌、链霉菌或/ 和黑曲霉；增效剂包括纤维素和螯合剂；螯合剂为聚琥珀酰亚胺；包埋层A4、包埋层B5和包埋层C6的包埋物均采用壳聚糖。
进一步，增效剂占外层质量的5-7％。增效剂的比例可根据具体土壤情况酌情增减，同时也可酌情增减中心部肥料的有效成分。
进一步，所述中心部的氮元素，磷元素和钾元素由尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾、磷酸二氢钾、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、过磷酸钙、重过磷酸钙、氯化钾或磷铵等原料配比而成。中心部氮元素，磷元素和钾元素可根据不同地域土壤情况酌情配比，以达到最佳施肥状态。
进一步，所述复合肥粒径在3-6mm。
通过设置外层3增效剂，增效剂用螯合剂，与植物必需的中微量元素(硼和钼除外)在土壤中结合，不易被固定，易溶于水，又不离解，能很好地被植物吸收利用。也可与其他固态或液态肥料混合施用而不发生化学反应，不降低任何肥料的肥效，从而提高土壤中中微量元素的利用，从而为复合肥增效。土壤的物理、化学和生物性质对农作物的生长至关重要，土壤结构、土壤的盐碱化、土壤的PH值、土壤中有益微生物种类和数量等对肥料的吸收利用率影响很大，作用于土壤的肥料增效剂主要是指改善土壤结构，一般包括腐殖酸类、纤维素类、沼渣等，来促进土壤团粒的形成,改良土壤结构，提高透气性，改善根系发育，促进微生物活动并提高土壤中养分的转化，提高保水保肥能力，间接提高肥料利用率。增效剂附着在以下腐熟的堆肥当中，堆肥中含有大量的纤维素、腐殖酸、氨基酸等，从而可有效改善土壤的结构，还能起到防坂结作用，在促进吸收土壤中中微量元素的同时，改善土壤条件。
通过设置夹层2内的生物菌可通过微生物修复有效清除土壤重金属污染，节能环保。微生物修复主要是以微生物新陈代谢为主，在新陈代谢的环节中，对重金属污染土壤进行氧化还原处理，可以有效提升重金属污染土壤修复效果，可以使用硫酸还原菌、蓝细菌、革兰氏阳性菌等。同时外层的生物菌在土壤结构更加优化的情况下，更有利于有益的生物菌对重金属的清除，生物菌一般在干燥状态下处于休眠状态，在合适有水、温度等条件下，恢复生长。同时生物菌被包埋层A4和包埋层B5包埋其间，在复合肥未使用状态下，处于休眠状态。
中心部1的肥料有效成分可根据实际情况，配成具有氮磷钾以及中微量元素的有效成分，也可配成含有两种主要元素和其他中微量元素的结合的有效成分，一般根据植物所需以及土壤情况决定。同时通过外层3和夹层2的配合使用，中心部1的肥料有效成分，可根据实际情况减量，降低有效成分的施用，可降低成本。通过设置包埋层A4、包埋层B5、包埋层C6 和若干通孔7，以及外层3设置堆肥，纤维素等物质可将中心部1包裹起来，通过通孔7设置，在外层3的作用于土壤的增效剂，通过土壤中的水以及微生物作用下逐渐破坏包埋层C6，促进植物吸收土壤中微量元素，同时夹层2的生物菌通过通孔7以及包埋层B6被逐渐破坏的状态下缓慢释放，且缓慢释放的同时，土壤被外层3逐渐修复，起到相互协同的作用，中心部1的肥料有效成分在通孔7以及外部环境的作用下，逐渐释放到土壤中，通过复合肥结构上的改进，使复合肥达到缓释的作用，同时可从而使外层3、夹层2和中心部1有效协同作用，通过使用秸秆作为原料，取材方便，便于加工，降低了成本。
一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，包括如下步骤：
S1、将水果果皮或果渣粉碎并与按重量比1:2水混合形成浆液，加入果胶酶和纤维素酶搅拌12h促使果胶和纤维素的分解以及浆液的均匀分散，果胶酶和纤维素酶为浆液重量的 1-2％，后加入氨水，调节酶解后的浆液ph为6-7，形成混合溶液；
S2、将植物秸秆粉碎至1-3mm，加入步骤S1中的混合溶液，为秸秆重量的60％-70％，同时加入秸秆和混合溶液总重量的1-3％的液体微生物发酵菌剂，混合均匀形成初始发酵物料；初始发酵物料堆积并盖草帘发酵，中心温度至50-60℃时翻堆散热，重复翻堆1-2次，完成初步发酵；继而向发酵物料中均匀加入1-2％的液体微生物菌剂，混合均匀，堆积并盖草料进行堆肥腐熟，中心温度至60-75℃时翻堆散热，重复翻堆3-5次，完成堆肥腐熟；最后室温下摊凉，其中2/3的堆肥含水量控制在20-30％，剩余1/3的堆肥含水量控制在40-50％；
S3、向含水量为20-30％的堆肥按照氮磷钾比例添加氮肥、磷肥和钾肥以及中量元素和微量元素，混合均匀后造粒形成复合肥中心部1；
S4、将中心部1表面均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层A4；
S5、将生物菌稀释后均匀喷洒在包埋层A4上并干燥后形成夹层2，并在夹层2上均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层B5；
S6、向含水量为40-50％的堆肥中按比例添加增效剂并混匀构成外层3的包埋材料，将该包埋材料均匀包埋粘附在包埋层B5上并干燥后形成外层3，再在外层3上均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层C6；
S7、将步骤S6形成的复合肥颗粒穿孔，在复合肥上形成连接中心部1和外部环境的若干通孔7即可。步骤S1中通过将水果果皮或果渣通过果胶酶和纤维素酶进行分解，可形成糖类物质和酸类物质等，同时通过果胶酶可使果皮或果渣形成的浆液中的纤维素相分离，便于酶解。为了后续发酵以及加入液体微生物菌剂，在不影响微生物的生长环境下，加入氨水以调节ph，且氨水形成铵离子，也是植物生长所需。将步骤S1中制得的混合溶液，混合溶液中具有微生物发酵的糖类物质，且具有果胶酶和纤维素酶，纤维素酶可再次分解秸秆纤维，便于液体微生物进行发酵形成初始发酵物料，在此加入微生物菌剂时，在物生物大量生长以及糖类不断消耗状态下再次加入液体微生物菌剂对堆肥进行腐熟，可将秸秆中的各种矿物质、中微量元素形成一定的盐类物质，同时可形成植物所需的各种氨基酸、腐殖酸等有益物质。通过果皮或果渣与秸秆的使用，可将工业或农业废料重新利用，且通过液体微生物菌剂进行发酵，使复合肥的生产以及使用更加的绿色环保，将传统化工方式加工复合肥和生物废料进行有机结合，形成更加贴合环境的复合肥。步骤S3中通过将含水量为20-30％的堆肥与氮肥、磷肥和钾肥以及中量元素和微量元素混合，可以将堆肥作为载体进行造粒，该载体当中本含有纤维素，可团结成粒状，且可进行缓慢释放，减少了硅藻土或其他粘结剂的利用，降低了造粒成本且有易于土壤疏松以及土壤环境的改善。步骤S5中的生物菌通过包埋层A4和包埋层B5隔绝开来，防止其他物质对生物菌造成影响，当生物菌使用时，在土壤内在水和氧气等其他物质存在状态下，可再次恢复生长。步骤S6中将堆肥含水量控制在40-50％，便于堆肥粘结在包埋层B5上，因堆肥中含有大量的纤维素，且水分含量较高，便于粘结在包埋层B5 上，再通过包埋层C6对外层进行包埋，即可形成复合肥。
进一步的，步骤S3中液体微生物菌剂由黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液组成；黑曲霉为CGMCCNO.7927、枯草芽孢杆菌为CGMCCNO.7926，黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液菌体浓度均为8.0x1010-9.0x1010个/mL；
黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液混合的质量比为5-10:1-3:0.1-0.5。
液体微生物菌剂的制备
(一)黑曲霉CGMCCNO.7927扩培发酵液的制备
将保存完好的黑曲霉CGMCCNO.7927的斜面菌种经菌种活化和一级、二级、三级液体种子及种子罐逐级扩大培养得到液体种子，以6％接种量接入发酵罐，培养温度30℃，搅拌速度 400rpm，通风量(V/V)1:2,培养时间12h；然后以2℃/h降温速率缓慢降温至12℃，恒温培养18h；继续以2℃/h降温速率缓慢降温至3℃，此时，将液体种子以4％接种量追加接入发酵罐，恒温培养24h；最后以2℃/h升温速率缓慢升温至12℃，恒温培养18h；继续以2℃/h升温速率缓慢升温至30℃，恒温培养18h即得扩培发酵液；
斜面培养基组成为：干酪素4g，磷酸氢二钾2g，氯化镁0.6g，氯化钾0.8g，硫酸亚铁0.02g，葡萄糖20g，琼脂20g，蒸馏水l000mL，pH值5.8，121℃灭菌20min。
一级、二级、三级种子培养基组成为：磷酸氢二钾2g，氯化镁0.6g，氯化钾0.8g，硫酸亚铁0.02g，葡萄糖20g，海藻糖20g,蒸馏水l000mL，pH值5.5，121℃灭菌20min。
种子罐培养基组成为：玉米粉55g，豆粉20g，麸皮12g，鱼粉12g，氯化钙8g，氯化铵2g，磷酸氢二钠2g，海藻糖20g，纯净水l000mL，pH值6，121℃灭菌20min。
成发酵培养基组成为：玉米粉55g，豆粉20g，麸皮12g，鱼粉12g，氯化钙8g，氯化铵2g，磷酸氢二钠2g，海藻糖30g，纯净水l000mL，pH值6，121℃灭菌20min。
发酵液菌体浓度为9.0x1010个/mL。
(二)枯草芽孢杆菌CGMCCNO.7926扩培发酵液的制备
枯草芽孢杆菌CGMCCNO.7926经斜面菌种活化和一级、二级、三级液体种子及种子罐逐级扩大培养得到液体种子，将液体种子以6％接种量接入发酵罐，培养温度33℃，搅拌速度 500rpm，通风量(V/V)1:2,培养时间12h；然后以2℃/h降温速率缓慢降温至12℃，恒温培养18h；继续以2℃/h降温速率缓慢降温至3℃，此时，将液体种子以4％接种量追加接入发酵罐，恒温培养24h；最后以2℃/h升温速率缓慢升温至12℃，恒温培养18h；继续以2℃/h 升温速率缓慢升温至33℃，恒温培养18h即得扩培发酵液；
斜面培养基组成为：牛肉膏7g，氯化钠8g，蛋白胨15g，葡萄糖3g,(NH3)2SO44g，K2HPO47g， CaCl22g，琼脂18g，蒸馏水l000mL，pH值7.0，121℃灭菌20min；
一级、二级、三级种子培养基重量百分比组成为：
酵母粉0.4％，葡萄糖1％，蛋白胨0.4％，牛肉膏0.6％，磷酸氢二钾1.1％，海藻糖2％，硫酸钙0.1％,氯化镁0.2％,柠檬酸钠0.2％，不足部分纯净水补足，pH值7.0，121℃灭菌30min。
种子罐培养基重量百分比组成为：
麦芽糊精10％，酵母粉0.5％，海藻糖2％，蛋白胨0.3％，玉米浆0.3％，磷酸氢二钾1.1％，硫酸镁0.08％，柠檬酸钠0.3％，不足部分纯净水补足，pH值7.0，121℃灭菌30min。
发酵培养基组成为：麦芽糊精100g，玉米粉55g，豆饼粉20g，海藻糖35g，酵母粉6g，玉米浆3g，硫酸铵2g，磷酸氢二钾2g，磷酸二氢钾2g，柠檬酸钠3g，消泡剂0.5g,纯净水l000mL，pH值7.0，123℃灭菌20min；
发酵液菌体浓度为9.0x1010个/mL。
(三)植物乳杆菌CGMCCNO.7928扩培发酵液的制备
植物乳杆菌CGMCCNO.7928经斜面菌种活化和一级、二级、三级液体种子及种子罐逐级扩大培养得到液体种子，将液体种子以6％接种量接入发酵罐，培养温度33℃，搅拌速度500rpm，通风量(V/V)1:2,培养时间12h；然后以2℃/h降温速率缓慢降温至12℃，恒温培养18h；继续以2℃/h降温速率缓慢降温至3℃，此时，将液体种子以4％接种量追加接入发酵罐，恒温培养24h；最后以2℃/h升温速率缓慢升温至12℃，恒温培养18h；继续以2℃/h升温速率缓慢升温至33℃，恒温培养18h即得扩培发酵液；
斜面培养基组成为：牛肉膏7g，氯化钠8g，蛋白胨15g，葡萄糖3g,(NH3)2SO44g，K2HPO47g，CaCl22g，琼脂18g，蒸馏水l000mL，pH值7.0，121℃灭菌20min；
一级、二级、三级种子培养基重量百分比组成为：
酵母粉0.4％，葡萄糖1％，蛋白胨0.4％，牛肉膏0.6％，磷酸氢二钾1.1％，海藻糖2％，硫酸钙0.1％,氯化镁0.2％,柠檬酸钠0.2％，不足部分纯净水补足，pH值7.0，121℃灭菌30min。
种子罐培养基重量百分比组成为：
麦芽糊精10％，酵母粉0.5％，海藻糖2％，蛋白胨0.3％，玉米浆0.3％，磷酸氢二钾1.1％，硫酸镁0.08％，柠檬酸钠0.3％，不足部分纯净水补足，pH值7.0，121℃灭菌30min。
发酵培养基组成为：麦芽糊精100g，玉米粉55g，豆饼粉20g，海藻糖35g，酵母粉6g，玉米浆3g，硫酸铵2g，磷酸氢二钾2g，磷酸二氢钾2g，柠檬酸钠3g，消泡剂0.5g,纯净水l000mL，pH值7.0，123℃灭菌20min；
发酵液菌体浓度为9.0x1010个/mL。
将上述制备的黑曲霉CGMCCNO.7927、枯草芽孢杆菌CGMCCNO.7926和植物乳杆菌CGMCCNO.7928的扩培发酵液按质量比为5-10:1-3:0.1-0.5均匀混合即得液体微生物菌剂。进一步的，步骤S2中，植物秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆或谷壳中的一种或多种；水果果皮或果渣选自苹果或柑橘的果皮果渣；
步骤S3中还可添加一定的粘结剂，亦可不加，因堆肥当中含有大量的纤维素，再加之中心部通过造粒机进行造粒，纤维素具有的团结作用，便于造粒，可不添加其他粘结剂或载体，降低了成本。
步骤S3中中心部采用造粒机造粒，步骤S6中外层的包埋粘附过程采用粘附摇床，步骤 S7中复合肥颗粒穿孔采用自动扎孔机。
进一步的，粘附摇床包括固定架8，固定架8内滑动卡接有滑动框10，滑动框10的两侧外壁均固定安装有导向杆9，导向杆9滑动贯穿固定架8的外壁，滑动框10和固定框8的外壁间安装有摆动组件，滑动框10的内壁间固定安装多个隔板11，固定架8的两端分别固定安装有进料槽12和出料槽13，出料槽13的底板上固定内嵌安装有过滤网14，出料槽13的底部固定安装有导流槽15，导流槽15连接粉碎机16的入口，粉碎机16的出口连通储料箱 17，储料箱17的一侧固定安装有螺旋输送机18，且螺旋输送机18的入口连通储料箱17的底部，螺旋输送机18的出口端位于靠近进料槽12处的滑动框10上方，滑动框10的内腔底部为倾斜结构，且出料槽13处的滑动框10内腔底部高度小于进料槽12处的滑动框10内腔底部高度，隔板11均倾斜设置，且相邻两个隔板11相远离的一侧分别固定连接滑动框10的两侧内壁，过滤网14的孔径小于外层3的直径且大于包埋物的粒径，摆动组件包括推板19 和固定板23，推板19的一端固定连接滑动框10的一侧外壁，推板19滑动贯穿固定架8，固定架8的外壁固定安装有固定板23，推板19上开有连接腔20，连接腔20的两侧内壁均固定安装有齿条21，固定板23上固定安装有电机24，电机24的输出轴固定套接有半齿轮22，半齿轮22位于连接腔20内并与齿条21相适配。
通过上述技术方案，包覆好包埋层B5的半成品复合肥通过进料槽12进入滑动框10内，外层3的包埋材料存储在储料箱17内，通过螺旋输送机18螺旋输送落到滑动框10内，通过电机24带动半齿轮22连续转动，从而使得半齿轮22交替啮合连接腔20两侧的齿条21，从而使得推板19带动滑动框10往复滑动，在往复滑动过程中，使得包覆好包埋层B5的半成品复合肥以及外层3的包埋材料均匀落在滑动框10内，同时滑动框10往复摆动，使得半成品复合肥和包埋材料沿多个隔板11间隙逐渐流动，从而使得包埋材料充分的粘附在半成品复合肥上形成外层3，然后滑到出料槽13上，复合肥直接从过滤网14上滑出进行收集，多余包埋材料从过滤网14落到导流槽15上，从而滑入粉碎机16内进行再次粉碎，然后流入储料箱 17内收集，达到循环利用的目的，并通过粉碎机16粉碎，使得包埋材料保持破碎状态，避免结块，从而保证均匀包覆在包埋层B5上形成外层3。
进一步的，自动扎孔机包括针刺箱25，针刺箱25的内腔转动设有多对辊筒26，辊筒26 的外壁上均固定安装多个插针27，相邻两对辊筒26间的针刺箱25内壁间固定安装有导向板 28，针刺箱25的顶部和底部分别设有进料口和出料口，导向板28和针刺箱25的内腔底部均为倾斜结构，导向板28和针刺箱25的内腔底部均固定安装有刷毛29，包埋层C6包覆干燥结束后，将复合肥从针刺箱25进料口投入，在复合肥下落过程中，逐步被多个辊筒26上的插针27穿刺，形成多个通孔7。
进一步的，辊筒26的筒轴贯穿针刺箱25并连接有驱动电机，从而使得辊筒26转动进行针刺，通过导向板28使得复合肥下落时能够进入每对辊筒26间隙间，每对辊筒26均向两辊筒16的中间滚动，且每对辊筒26中部均向下转动，从而进行挤压穿刺并保证复合肥向下运动，并且通过刷毛29的设置，在复合肥穿在插针27上无法只有掉落时，插针27下移到刷毛 29处时，刷毛29被动刷落复合肥，保证复合肥正常流出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种提高营养元素利用率的复合肥，包括中心部(1)，其特征在于：还包括包裹在中心部(1)上的夹层(2)以及包裹在夹层(2)上的外层(3)；
所述中心部(1)包括肥料有效成分；
所述夹层(2)包括清除土壤重金属污染物的生物菌；
所述外层(3)包括疏松土壤及复合肥增效的增效剂；
在中心部(1)和夹层(2)之间设置有包埋层A(4)，在夹层(2)和外层(3)之间设置有包埋层B(5)，在外层(3)的外部设置有包埋层C(6)；
所述夹层(2)、外层(3)、包埋层A(4)、包埋层B(5)和包埋层C(6)上开有连通中心(1)部与外环境的若干通孔(7)。
2.如权利要求1所述的一种提高营养元素利用率的复合肥，其特征在于，所述中心部(1)内的肥料有效成分包含氮元素、磷元素和钾元素以及中量元素和微量元素；
所述夹层(2)的生物菌至少包括硫酸还原菌、蓝细菌、革兰氏阳性菌、假单胞菌、链霉菌或黑曲霉中的一种或多种；
所述增效剂包括纤维素和螯合剂；所述螯合剂为聚琥珀酰亚胺、乙二胺四乙酸及其二钠盐、二乙三胺五乙酸、乙二胺二羟基苯乙酸、亚氨基二琥珀酸、腐殖酸、氨基酸或柠檬酸中的一种或几种；
所述包埋层A(4)、包埋层B(5)和包埋层C(6)的包埋物均采用壳聚糖、抗性淀粉、果胶、海藻胶或凝胶中的一种。
3.一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将水果果皮或果渣粉碎并与按重量比1:1-3水混合形成浆液，加入果胶酶和纤维素酶搅拌6-12h促使果胶和纤维素的分解以及浆液的均匀分散，果胶酶和纤维素酶为浆液重量的1-2％，后加入氨水，调节酶解后的浆液ph为6-7，形成混合溶液；
S2、将植物秸秆粉碎至1-3mm，加入步骤S1中的混合溶液，为秸秆重量的60％-70％，同时加入秸秆和混合溶液总重量的1-3％的液体微生物发酵菌剂，混合均匀形成初始发酵物料；初始发酵物料堆积并盖草帘发酵，中心温度至50-60℃时翻堆散热，重复翻堆1-2次，完成初步发酵；继而向发酵物料中均匀加入1-2％的液体微生物菌剂，混合均匀，堆积并盖草料进行堆肥腐熟，中心温度至60-75℃时翻堆散热，重复翻堆3-5次，完成堆肥腐熟；最后室温下摊凉，其中2/3的堆肥含水量控制在20-30％，剩余1/3的堆肥含水量控制在40-50％；
S3、向含水量为20-30％的堆肥按照氮磷钾比例添加氮肥、磷肥和钾肥以及中量元素和微量元素，混合均匀后造粒形成复合肥中心部(1)；
S4、将中心部(1)表面均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层A(4)；
S5、将生物菌稀释后均匀喷洒在包埋层A(4)上并干燥后形成夹层(2)，并在夹层(2)上均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层B(5)；
S6、向含水量为40-50％的堆肥中按比例添加增效剂并混匀构成外层(3)的包埋材料，将该包埋材料均匀包埋粘附在包埋层B(5)上并干燥后形成外层(3)，再在外层(3)上均匀喷洒稀释后的包埋物并干燥，形成包埋层C(6)；
S7、将步骤S6形成的复合肥颗粒穿孔，在复合肥上形成连接中心部(1)和外部环境的若干通孔(7)即可。
4.如权利要求3所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，步骤S3中液体微生物菌剂由黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液组成；
所述黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液菌体浓度均为8.0x1010-9.0x1010个/mL；
所述黑曲霉、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌的扩培发酵液混合的质量比为5-10:1-3:0.1-0.5。
5.如权利要求3所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，步骤S2中，植物秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆或谷壳中的一种或多种；
步骤S3中中心部采用造粒机造粒，步骤S6中外层的包埋粘附过程采用粘附摇床，步骤S7中复合肥颗粒穿孔采用自动扎孔机。
6.如权利要求5所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，所述粘附摇床包括固定架(8)，所述固定架(8)内滑动卡接有滑动框(10)，所述滑动框(10)的两侧外壁均固定安装有导向杆(9)，所述导向杆(9)滑动贯穿固定架(8)的外壁，所述滑动框(10)和固定框(8)的外壁间安装有摆动组件，所述滑动框(10)的内壁间固定安装多个隔板(11)，所述固定架(8)的两端分别固定安装有进料槽(12)和出料槽(13)，所述出料槽(13)的底板上固定内嵌安装有过滤网(14)，所述出料槽(13)的底部固定安装有导流槽(15)，所述导流槽(15)连接粉碎机(16)的入口，所述粉碎机(16)的出口连通储料箱(17)，所述储料箱(17)的一侧固定安装有螺旋输送机(18)，且螺旋输送机(18)的入口连通储料箱(17)的底部，所述螺旋输送机(18)的出口端位于靠近进料槽(12)处的滑动框(10)上方。
7.如权利要求6所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，所述滑动框(10)的内腔底部为倾斜结构，且出料槽(13)处的滑动框(10)内腔底部高度小于进料槽(12)处的滑动框(10)内腔底部高度，所述隔板(11)均倾斜设置，且相邻两个隔板(11)相远离的一侧分别固定连接滑动框(10)的两侧内壁，所述过滤网(14)的孔径小于外层(3)的直径且大于包埋物的粒径。
8.如权利要求6所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，所述摆动组件包括推板(19)和固定板(23)，所述推板(19)的一端固定连接滑动框(10)的一侧外壁，所述推板(19)滑动贯穿固定架(8)，所述固定架(8)的外壁固定安装有固定板(23)，所述推板(19)上开有连接腔(20)，所述连接腔(20)的两侧内壁均固定安装有齿条(21)，所述固定板(23)上固定安装有电机(24)，所述电机(24)的输出轴固定套接有半齿轮(22)，所述半齿轮(22)位于连接腔(20)内并与齿条(21)相适配。
9.如权利要求5所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，所述自动扎孔机包括针刺箱(25)，所述针刺箱(25)的内腔转动设有多对辊筒(26)，所述辊筒(26)的外壁上均固定安装多个插针(27)，相邻两对所述辊筒(26)间的针刺箱(25)内壁间固定安装有导向板(28)；每对所述辊筒(26)相对向两辊筒(26)中部转动，且每对辊筒(26)中部均向下转动。
10.如权利要求9所述的一种提高营养元素利用率的复合肥的制备方法，其特征在于，所述针刺箱(25)的顶部和底部分别设有进料口和出料口，所述导向板(28)和针刺箱(25)的内腔底部均为倾斜结构，所述导向板(28)和针刺箱(25)的内腔底部均固定安装有刷毛(29)。
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