CN114933510A - 利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，粉碎后的烟梗直径0.5‑3cm，将粉碎好的烟梗原料和水共同投入反应釜中，其中粉碎好的烟梗原料和水的料液比1:3‑1:7，釜体到达目标温度，目标温度为160℃‑300℃，维持温度进行反应，反应结束后采用水冷法降温，把获得的产物放入固液分离装置中进行固液分离，将分离出的液体组分收集，分离出的液体组分中加入无机可溶性氮磷钾肥，制备出烟草专用烟梗有机‑无机复混液体肥；本发明以废烟梗为原料，原料来源丰富且稳定废弃烟梗含有烟碱等生物碱类物质具有杀虫灭菌的功能，对于土壤中的虫卵及病原微生物具有抑制其生长的作用，此外烟梗中含有的绿原酸、槲皮素类特殊物质可以提高植物抗逆性的特殊功效。
Description
技术领域
本发明涉及烟草专用液体有机肥加工技术领域，尤其涉及利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法。
背景技术
传统化肥的使用，会造成植烟土壤板结，微生物活性降低，物质难以转化及降解，养分失调，硝酸盐累积，酸化加剧，pH变化太大，烟叶质量下降等问题，液体肥料，简称液肥，是指无一定形状呈流动态的肥料，包括清液型、悬浮型，中国主要生产清液型液肥，如用液氨与磷酸、过磷酸、聚磷酸中和生产的不同浓度的磷铵溶液，就是一种常用的液肥，如以适当比例溶进其他氮肥、氯化钾及中、微量元素等，即可生产多元液体复合肥料，有时还可以在液肥中加入除草剂、杀虫剂、杀菌剂等，制成多功能液肥。
新型肥料的发展是现代化农业发展的必然趋势，新型肥料包括：复合微生物肥料；植物促生菌剂；秸秆、垃圾腐熟剂；特殊功能微生物制剂；控、缓释新型肥料、生物有机肥料、有机无机复合肥、植物稳态营养肥料等。新肥料的作用是：直接或间接地为作物提供必要的养分，调节土壤pH值，改善土壤结构，改善土壤理化特性和微生态环境；调节或改善作物生长机制；提高肥料的品质和性能可以提高肥料的利用率。新型肥料的发展趋势与农业的发展趋势密切相关。随着人口的增长，人类对粮食和农产品的需求增加。只有加快新型肥料的发展速度，才能保证农业生产向高产、优质、低耗、高效方向发展。
我国烟叶生产量近五年平均为每年4800万担，按照25％含梗率计算，每年产生1200万担烟梗。对烟梗的处理，主要是焚烧销毁或者送到发电厂焚烧，产生浓烟和污水，污染环境。且要求运出厂区之前需要改变形态颜色等性状，增加成本。
发明内容
本发明解决的问题在于提供利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，处理过程中，在保证绿色、环保、低能及可持续的原则下，调节合适的反应料液比，选择合适的反应条件以及肥料配比和施肥方法，最终生产出具有良好应用效果烟草专用液体有机-无机复混肥，不仅能够消耗废弃的烟梗生物质，提高产品价值，而且这种方法不会污染环境，耗能少，真正的做到绿色环保。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，该方法的具体操作步骤如下：
步骤一：将烟梗进行粉碎，粉碎后的烟梗直径0.5-3cm；
步骤二：将粉碎好的烟梗原料和水共同投入反应釜中，其中粉碎好的烟梗原料和水的料液比1:3-1:7，釜体到达目标温度，目标温度为160℃-300℃，维持温度进行反应，反应时间为10-100min，反应结束后采用水冷法降温；
步骤三：把步骤二获得的产物放入固液分离装置中进行固液分离，将分离出的液体组分收集；
步骤四：分离出的液体组分中加入无机可溶性氮磷钾肥，制备出烟草专用烟梗有机-无机复混液体肥。
优选的，步骤二中的料液比为1：3，反应温度为180℃，反应时间为10min。
优选的，所述无机可溶性氮磷钾肥包括硝酸钾、磷酸二胺、磷酸氢二钾和重钙。
本发明的有益效果是：
本发明以废烟梗为原料，原料来源丰富，烟梗中含有大量的氮、钾、烟碱、多种中微量元素和有机物，由于烟碱的存在，这些物质不仅能提供肥力，还能抑制土壤中致病菌的生长，进一步增强土壤的抗性；
采用近临界水液化技术处理，在高温状态下能够有效的杀死病原物，所获得的烟草专用液体有机-无机复混肥的是生物安全的；
采用近临界水液化烟梗制备液体有机-无机复混肥，反应过程绿色环保，不产生废液废气，时间短，效率高，能耗低，产值大，促生效果明显。
附图说明
图1为本发明液体有机-无机复混肥理化性质图；
图2为本发明烤烟烟梗液体肥产率图；
图3为本发明液体有机-无机复混肥移栽期灌根试验处理图；
图4为本发明打顶后10天各处理农艺性状指标图；
图5为本发明烤后烟常规化学成分指标图；
图6为本发明不同处理组再生育期内病情指数统计图；
图7为本发明各处理感官质量评价图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面给出具体实施例。
实施例一
利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，该方法的具体操作步骤如下：
步骤一：将烟梗进行粉碎，粉碎后的烟梗直径0.5-3cm；
步骤二：将粉碎好的烟梗原料和水共同投入反应釜中，其中粉碎好的烟梗原料和水的料液比1:3-1:7，釜体到达目标温度，目标温度为160℃-300℃，维持温度进行反应，反应时间为10-100min，反应结束后采用水冷法降温，其中料液比为1：3，反应温度为180℃，反应时间为10min；
步骤三：把步骤二获得的产物放入固液分离装置中进行固液分离，将分离出的液体组分收集；
步骤四：分离出的液体组分中加入无机可溶性氮磷钾肥，无机可溶性氮磷钾肥包括硝酸钾、磷酸二胺、磷酸氢二钾和重钙，制备出烟草专用烟梗有机-无机复混液体肥。
实施例二
将烤烟烟梗粉碎2cm，称取40g的烘干的烤烟烟梗，放入250ml的反应釜后，加入120g去离子水，密闭反应釜进行升温，升温至180℃时，保持10min，待反应结束后，冷却体系温度到30℃以下，开启放气阀，使得反应釜中的气体尽数放出后打开反应釜，将反应釜中的固相和液相组分完全取出，进行过滤分液，得到基础液体有机肥，而后向液体有机肥中添加硝酸钾14.34g，磷酸二胺2.87g，磷酸氢二钾2.87g，制成有机-无机复混肥，液体复混肥相关理化性质如图1所示，各项物质产率如图2所示；
其中溶解率指烟梗溶解于水中的质量占烟梗投料量的百分比；残渣油产率是指，反应过程中产生了部分不易溶于水中的有机物，它们被吸附在残渣之中，吸附于残渣中的这部分有机物的质量占烟梗投料量的百分比即为残渣油产率；残渣率是指反应后的固体残渣除去残渣油后的质量与烟梗投料量的比值；损失率是在反应过程中烟梗转化为小分子气态有机物的质量与投料量的比值，这些小分子易挥发的气态有机物不易收集储藏，所以损失。
从图1所示数据可以看出，通过近临界水液化烟梗制备的有机-无机复混肥料的各种养分含量满足相关液体肥料的行业标准，有机质>150g/L，N+P2O5+K2O>110g/L，4<pH<8，可作为肥料应用。
实施例三
研究不同近临界水制备的有机-无机复混肥的施用量对烟株发病率、烟株农艺性状、产质量的影响。相关试验处理如图3所示；
有机-无机复混肥使用方法：每个处理1亩种植1000株烟，分别取对应浸提液原液5-20L，稀释到1吨水中充分混匀，移栽时，一株烟浇1L稀释后的复混肥料，近根使用。
实验结果：
打顶后10d调查各处理烟株农艺性状，结果图4所示，从图中可知：打顶后10d烟草株高在87.00-91.33cm之间，虽然在统计学上没有明显差异，但是3个实验组株高均低于对照组，T2组的株高较CK小了4.33cm，说明有机-无机复混肥不能增加打顶后10d烟草株高。
打顶后10d的茎围在9.00-9.83cm之间，虽然各处理间差异不显著，但是所有实验组的茎围均大于对照组，说明穴施复混肥肥料能够增加烟株茎围，茎围增加幅度是0.16cm-0.83cm。
中部叶最大叶长和叶宽在处理间差异达到显著水平，所有实验组的中部叶最大叶长和叶宽都要大于对照组，中部叶最大叶长增幅3.0cm-5.0cm之间，最大叶宽增幅在1.4cm-3.5cm之间。在实验组内，T3组的表现最好，相较于对照组的中部叶最大叶长和叶宽分别提高了7.21％和13.56％。
上部叶最大叶长在59.7-63.5之间，实验组均低于对照组，但是差异不显著，上部叶最大叶宽对照组和实验组差异显著，实验组明显低于对照组，T1、T2和T3分别降低了21.31％、20.54％、17.05％。
叶片是烟草收获对象，打顶后10d各处理叶片数在16.33-18.00片之间，T1组明显低于对照组和其他实验组，并存在显著差异，T2和T3组相较于对照组和T1组均分别增加了0.33和1.67片。
综上所述：穴施复混肥肥料对打顶后10d烟株株高、茎围和留叶数影响不大，各处理间差异不显著，表现出了降低株高，增加茎围、增加留叶数的倾向。穴施复混肥肥料可以明显增加打顶后10d烟草中部叶最大叶长和叶宽，中部叶最大叶长增幅3.0cm-5.0cm之间，最大叶宽增幅在1.4cm-3.5cm之间，随复混肥肥用量增加，增幅加大，每株烟穴施20g T2和30g T3复混肥肥料烟株农艺性状较好。
在上部叶中，各处理烟叶中总氮含量表现出：T2>CK>T1>T3，随着液体有机-无机复混肥施用量的增加，烟叶中总氮含量呈现先升高后降低的趋势。各部位烤后烟叶淀粉含量总体趋势上表现出上部叶>中部叶>下部叶，上部叶淀粉含量表现为：CK>T1>T2>T3，随着复混肥施用量的增加淀粉含量降低。施用复混肥能提高中部叶淀粉含量，表现为随着复混肥施用量的增加而增加，继续增加复混肥的施用量，淀粉含量降低，施用复混肥会降低下部叶的淀粉含量。
上部叶中T1处理总糖含量最高，CK总糖含量最低，中部叶T2总糖含量最高，CK含量最低，下部叶中T3总糖含量最高，CK总糖含量最低，综合来看，施用复混肥能提高烤后烟叶中总糖的含量，但施用有机-无机复混肥的处理间表现出的规律不明显，还原糖的变化趋势跟总糖的变化趋势类似，只是中部叶中T1处理还原糖含量最高，而下部叶中T2处理还原糖含量最高。
各处理上部叶中烟碱含量表现为：T1最高，CK高于T2，T3最低；中部叶烟碱含量表现为：CK>T1>T3>T2；下部叶烟碱含量表现为：T1>CK>T3>T2。
总体来说，少量施用复混肥能提高烟叶中烟碱的含量，过量使用复混肥会降低烟叶中烟碱的含量。施用复混肥对烟叶中钾含量影响比较明显。施用复混肥会小幅度的降低上部叶钾含量，施用复混肥的处理间烟叶中钾离子含量随着复混肥的施用量增加而有小幅度的增加，当复混肥的施用量达到5％时，继续增加复混肥的施用量时，烟叶中钾含量基本趋于稳定，变幅不大。下部叶和中部叶中钾含量随着复混肥的施用量增加呈现出先增加后降低的趋势，复混肥在10mL的施用范围内，随着施用量的增加烟叶中钾含量增加，继续增加复混肥的施用量达到20mL时，烟叶中钾含量降低，T3处理烟叶中钾含量低于CK处理，见图5。
通过对图6的观察可得，试验地主要病害是气候斑点病和花叶病，对照组的气候斑高于实验组，且存在显著性差异，实验组内无明显差异，说明再使用液体有机-无机复混肥的处理组能够有效降低气候斑的发病率；施用复混肥的实验组花叶病病害指数明显降低，T2和T3组的观察值基本为零，对照组的花叶病病害指数最高且与实验组存在显著性差异，说明施用复混肥能够有效抑制花叶病的发病率，且与穴施施用量存在正相关关系；对照组的虫害病情指数最高，达到了2.77，明显高于实验组，存在显著差异，实验组内T1组最低，但与其他实验组没有显著差异；青枯病的病情指数均为0。整体来看，T2和T3组的抗病害性最强。
从图7来看，施用肥后，烟叶感官质量指标差异较为明显，上部叶和中部叶烟叶质量特征得分总分均表现出：T3>T2>T1>CK，施用复混肥能提高靠后烟叶质量特征总分，且随着复混肥施用量的增加，提高效果越明显。施用复混肥上部叶香气质、香气量、余味、杂气劲头和燃烧性有不同程度的提高，但对浓度、柔细度和灰色没有影响。中部叶T3处理浓度和柔细度得分最高，T2处理香气量和刺激性得分最高。在香气质、余味、杂气和燃烧性上T3与T2处理得分相同都高于T1和CK处理。综合质量特征各指标和总的得分不难看出，单株烟施用20mL复混肥的T3处理烟叶吸食品质优良，综合评价较好，具有较好的感官品质。
综上所述，单株施用10-20ml近临界水制备的烟草专用有机-无机复混肥能够显著促进烟草植株的生长发育，降低烟草病害发生，提高烟草的产量和品质。
其中CK：不施肥；T1：单株烟5ml复混肥；T2：单株烟10ml复混肥；T3：单株烟20ml复混肥。
烟梗中富含纤维素、半纤维素、糖类物质、木质素、果胶、烟碱以及N、P、K、Ca等多种大众微量元素，是良好的生物质资源，碳含量高，因此烟梗是一种良好的制备有机肥料的原料。
近临界水是指温度在100～374℃之间的超高温水，保持压力使水仍然是液体。在超高温状态下，水从极性化合物变为非极性化合物，水的氧化作用和萃取能力增强，难以溶于水的各类化合物在近临界条件下都能够溶于水。
本发明以废烟梗为原料，原料来源丰富，烟梗中含有大量的氮、钾、烟碱、多种中微量元素和有机物，由于烟碱的存在，这些物质不仅能提供肥力，还能抑制土壤中致病菌的生长，进一步增强土壤的抗性；
采用近临界水液化技术处理，在高温状态下能够有效的杀死病原物，所获得的烟草专用液体有机-无机复混肥的是生物安全的；
采用近临界水液化烟梗制备液体有机-无机复混肥，反应过程绿色环保，不产生废液废气，时间短，效率高，能耗低，产值大，促生效果明显。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，该方法的具体操作步骤如下：
步骤一：将烟梗进行粉碎，粉碎后的烟梗直径0.5-3cm；
步骤二：将粉碎好的烟梗原料和水共同投入反应釜中，其中粉碎好的烟梗原料和水的料液比1:3-1:7，釜体到达目标温度，目标温度为160℃-300℃，维持温度进行反应，反应时间为10-100min，反应结束后采用水冷法降温；
步骤三：把步骤二获得的产物放入固液分离装置中进行固液分离，将分离出的液体组分收集；
步骤四：分离出的液体组分中加入无机可溶性氮磷钾肥，制备出烟草专用烟梗有机-无机复混液体肥。
2.根据权利要求1所述的利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，其特征在于，步骤二中的料液比为1：3，反应温度为180℃，反应时间为10min。
3.根据权利要求1所述的利用废弃烟梗制备烟草专用液体有机肥的方法，其特征在于，所述无机可溶性氮磷钾肥包括硝酸钾、磷酸二胺、磷酸氢二钾和重钙。
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