CN118637960A - 一种以林业废弃物为原料的肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及肥料领域，具体涉及一种以林业废弃物为原料的肥料及其制备方法，肥料按照重量份数计算，包括：100份林业废弃物、11‑22份营养缓释微球、3‑8份废弃物降解菌和0.1‑1份pH调节剂；其中，所述废弃物降解菌为木质素降解菌和纤维素降解菌的混合物；木质素降解菌、纤维素降解菌、半纤维素降解菌的质量比例是1‑5:2‑6。本发明制备了一种以林业废弃物为原料的肥料，该肥料中主要原料为林业废弃物，而本发明通过加入废弃物降解菌对其进行降解再利用，还加入了营养缓释微球以逐渐缓释的状态下补充所需的营养成分。本发明所制备的肥料不仅时林业废弃物得到废物回收再利用，而且增肥效果好，能够增加农作物的产量。

Description

一种以林业废弃物为原料的肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料领域，具体涉及一种以林业废弃物为原料的肥料及其制备方法。

背景技术

由于化肥的利用率低，为了追求农作物高产，大量的施用化肥，不仅增加了经济负担，而且对土壤造成污染，使土壤出现盐碱、贫瘠、板结等现象，破坏土壤生态环境，影响农作物的生长，同时化肥的流失会对水体造成有机污染，对农业的可持续发展以及人类的生存环境构成了严重威胁。因此，如何提高肥料肥效和减少肥料流失，改善土壤环境，已成为农业可持续发展的重大问题。

目前现有的肥料增效剂，大多采用脲酶抑制剂和硝化抑制剂作为肥料增效剂的主要成分，通过抑制土壤中的脲酶菌来延长复混肥料的肥效时间。但由于尿酶抑制剂和硝化抑制剂极易污染水体，不宜长期施用，且肥效延长期短，对磷肥和钾肥的增效效果不显著，难以提高复合肥的综合利用率。因此需要研究开发一种制备简单，使用方便，能全面提高氮、磷、钾肥效利用率、减少使用量与施肥次数、减少环境污染、提高农作物品质等优点的增效剂。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种以林业废弃物为原料的肥料及其制备方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种以林业废弃物为原料的肥料，按照重量份数计算，包括：

100份林业废弃物、11-22份营养缓释微球、3-8份废弃物降解菌和0.1-1份pH调节剂。

优选地，所述林业废弃物为废旧木材、树皮、木屑、树枝、秸秆中的一种或多种混合物。

优选地，所述废弃物降解菌为木质素降解菌和纤维素降解菌的混合物；木质素降解菌、纤维素降解菌、半纤维素降解菌的质量比例是1-5:2-6。

更优选地，所述木质素降解菌为黄孢原毛平革菌，纤维素降解菌为纤维单胞菌或枯草芽孢杆菌中的一种。

优选地，所述pH调节剂为柠檬酸钾和/或柠檬酸。

优选地，所述营养缓释微球的制备方法包括：

S1、称取腐殖酸和硝基磷酸铵分别置于烘箱内，干燥处理后，置于混合机内混合均匀，然后将混合物压制形成球状颗粒，即内芯微球；

S2、将醋酸纤维素和乙基纤维素混合在丙酮内，充分搅拌至溶解均匀，得到第一溶液；将内芯微球缓慢地投入至第一溶液内，浸泡处理后，取出颗粒并干燥处理，得到第一包覆微球；

S3、将聚乳酸混合于二氯甲烷内，充分搅拌直至全部溶解后，得到第二溶液；将第一包覆微球浸泡至第二溶液内，浸泡处理后，取出并干燥，得到第二包覆微球；

S4、将微晶蜡升温至熔融后，将第二包覆微球浸入其中，然后取出微球并降温至室温，即得到营养缓释微球。

优选地，所述S1中，腐植酸(HA)的纯度≥99%，黄腐酸含量≥90%，分子量为8-12kDa。

优选地，所述S1中，腐殖酸和硝基磷酸铵的质量比是1:0.2-0.8。

优选地，所述S1中，内芯微球的粒径为100-300μm。

优选地，所述S2的第一溶液中，醋酸纤维素的分子量为30000-40000，乙基纤维素的分子量为10000-20000。

优选地，所述S2的第一溶液中，醋酸纤维素、乙基纤维素和丙酮的质量体积比为（2-5）g:1g:（50-100）mL。

优选地，所述S2中，内芯微球和第一溶液的质量体积比为1g:（50-100）mL；浸泡处理的时间是10-30min。

优选地，所述S3中，聚乳酸的密度为1.24-1.28g/cm³，熔融指数为8.3-12.2g/10min（190℃，2.16kg）。

更优选地，所述S3中，聚乳酸的密度为1.252g/cm³，熔融指数为9.5g/10min（190℃，2.16kg）。

优选地，所述S3的第二溶液中，聚乳酸和二氯甲烷的质量体积比为1g:（20-40）mL。

优选地，所述S3中，第一包覆微球和第二溶液的质量体积比为1g:（50-100）mL；浸泡处理的时间是10-30min。

优选地，所述S4中，微晶蜡为70#微晶蜡或80#微晶蜡，第二包覆微球浸入熔融后的微晶蜡的时间为5-10s。

第二方面，本发明提供一种以林业废弃物为原料的肥料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将林业废弃物使用破碎机进行混合并粉碎处理，使得颗粒直径小于10mm，加入pH调节剂，使得pH保持在5-6，并控制水分含量为45-65%；

（2）将粉碎后的林业废弃物、废弃物降解菌、营养缓释微球在搅拌机内混合均匀，然后在温度为45-55℃的条件下进行堆肥处理3-7天，期间每隔12h翻一次肥料；

（3）将堆肥处理后的产物进行干燥至含水量低于30%，然后再经过造粒以及包装，制备得到肥料。

本发明的有益效果为：

1、本发明制备了一种以林业废弃物为原料的肥料，该肥料中主要原料为林业废弃物，而本发明通过加入废弃物降解菌对其进行降解再利用，还加入了营养缓释微球以逐渐缓释的状态下补充所需的营养成分。本发明所制备的肥料不仅时林业废弃物得到废物回收再利用，而且增肥效果好，能够增加农作物的产量。

2、本发明肥料中所选用的废弃物降解菌包括有木质素降解菌、纤维素降解菌的混合物，能够实现木质素和纤维素成分的同时降解，还能够使肥料的制备成型速度加快，减少了制备的工艺流程，节约了时间。

3、本发明肥料中还加入的营养缓释微球为生物可降解型缓释微球，该微球的内芯成分为腐殖酸和硝基磷酸铵，富含有机质、氮、磷、钾等多种元素，两种成分在水量充足的时候能够发生反应，腐殖酸能够促进硝基磷酸铵的溶解，从而促进了有效成分的应用。微球的外包覆材料有三层，微球的最内保护层是醋酸纤维素和乙基纤维素的混合物，两者均有很好的成膜性且能够在水分充足的条件下逐渐降解，使微球内芯成分释放；微球的中间保护层是疏水性的聚乳酸，能够起到一定的保护性，避免内部的有效成分短期接触水分后快速释放，但是随着时间的推移，聚乳酸逐渐被微生物降解，而逐渐缓释内部成分；微球的最外保护层为微晶蜡，微晶蜡对整体的微球起到隔绝保护作用，避免在运输过程中产生磕碰而使内部成分流失。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

为了更好的理解上述技术方案，下面更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种以林业废弃物为原料的肥料，按照重量份数计算，包括：

100份林业废弃物、18份营养缓释微球、5份废弃物降解菌和0.3份pH调节剂。

其中，林业废弃物为树皮、木屑、树枝、秸秆的混合物；树皮、木屑、树枝来自杉木、松木、桦木、柳木、杨木，秸秆来自水稻和小麦。

其中，废弃物降解菌为黄孢原毛平革菌ATCC 24725、枯草芽孢杆菌ATCC 6633的质量比例是3:5。

其中，pH调节剂为柠檬酸钾和/或柠檬酸。

其中，营养缓释微球的制备方法包括：

S1、称取腐殖酸（黄腐酸含量≥90%，分子量为10kDa）和硝基磷酸铵分别置于烘箱内，干燥处理后，置于混合机内混合均匀，腐殖酸和硝基磷酸铵的质量比是1:0.5，然后将混合物压制形成粒径为200±20μm的球状颗粒，即内芯微球；

S2、将醋酸纤维素（分子量为35000）和乙基纤维素（分子量为15000）混合在丙酮内，醋酸纤维素、乙基纤维素和丙酮的质量体积比为3g:1g:80mL，充分搅拌至溶解均匀，得到第一溶液；将内芯微球缓慢地投入至第一溶液内，内芯微球和第一溶液的质量体积比为1g:80mL，浸泡处理20min后，取出颗粒并干燥处理，得到第一包覆微球；

S3、将聚乳酸（密度为1.252g/cm³，熔融指数为9.5g/10min（190℃，2.16kg））混合于二氯甲烷内，聚乳酸和二氯甲烷的质量体积比为1g:30mL，充分搅拌直至全部溶解后，得到第二溶液；将第一包覆微球浸泡至第二溶液内，第一包覆微球和第二溶液的质量体积比为1g:80mL，浸泡处理20min后，取出并干燥，得到第二包覆微球；

S4、将70#微晶蜡升温至熔融后，将第二包覆微球浸入其中5-6s，然后取出微球并降温至室温，即得到营养缓释微球。

上述以林业废弃物为原料的肥料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将林业废弃物使用破碎机进行混合并粉碎处理，使得颗粒直径小于10mm，加入pH调节剂，使得pH保持在5-6，并控制水分含量为55%；

（2）将粉碎后的林业废弃物、废弃物降解菌、营养缓释微球在搅拌机内混合均匀，然后在温度为50℃的条件下进行堆肥处理5天，期间每隔12h翻一次肥料；

（3）将堆肥处理后的产物进行干燥至含水量低于30%，然后再经过造粒以及包装，制备得到肥料。

实施例2

一种以林业废弃物为原料的肥料，按照重量份数计算，包括：

100份林业废弃物、11份营养缓释微球、3份废弃物降解菌和0.2份pH调节剂。

其中，林业废弃物为树皮、木屑、树枝、秸秆的混合物；树皮、木屑、树枝来自杉木、松木、桦木、柳木、杨木，秸秆来自水稻和小麦。

其中，废弃物降解菌为黄孢原毛平革菌ATCC 24725、粪碱纤维单胞菌ATCC 15724的质量比例是1:2。

pH调节剂为柠檬酸钾和/或柠檬酸。

营养缓释微球的制备方法包括：

S1、称取腐殖酸（黄腐酸含量≥90%，分子量为10kDa）和硝基磷酸铵分别置于烘箱内，干燥处理后，置于混合机内混合均匀，腐殖酸和硝基磷酸铵的质量比是1:0.2，然后将混合物压制形成粒径为100±10μm的球状颗粒，即内芯微球；

S2、将醋酸纤维素（分子量为35000）和乙基纤维素（分子量为15000）混合在丙酮内，醋酸纤维素、乙基纤维素和丙酮的质量体积比为2g:1g:50mL，充分搅拌至溶解均匀，得到第一溶液；将内芯微球缓慢地投入至第一溶液内，内芯微球和第一溶液的质量体积比为1g:50mL，浸泡处理10min后，取出颗粒并干燥处理，得到第一包覆微球；

S3、将聚乳酸（密度为1.252g/cm³，熔融指数为9.5g/10min（190℃，2.16kg））混合于二氯甲烷内，聚乳酸和二氯甲烷的质量体积比为1g:20mL，充分搅拌直至全部溶解后，得到第二溶液；将第一包覆微球浸泡至第二溶液内，第一包覆微球和第二溶液的质量体积比为1g:50mL，浸泡处理10min后，取出并干燥，得到第二包覆微球；

S4、将70#微晶蜡升温至熔融后，将第二包覆微球浸入其中5s，然后取出微球并降温至室温，即得到营养缓释微球。

上述以林业废弃物为原料的肥料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将林业废弃物使用破碎机进行混合并粉碎处理，使得颗粒直径小于10mm，加入pH调节剂，使得pH保持在5-6，并控制水分含量为45%；

（2）将粉碎后的林业废弃物、废弃物降解菌、营养缓释微球在搅拌机内混合均匀，然后在温度为55℃的条件下进行堆肥处理3天，期间每隔12h翻一次肥料；

（3）将堆肥处理后的产物进行干燥至含水量低于30%，然后再经过造粒以及包装，制备得到肥料。

实施例3

一种以林业废弃物为原料的肥料，按照重量份数计算，包括：

100份林业废弃物、22份营养缓释微球、8份废弃物降解菌和0.6份pH调节剂。

其中，林业废弃物为树皮、木屑、树枝、秸秆的混合物；树皮、木屑、树枝来自杉木、松木、桦木、柳木、杨木，秸秆来自水稻和小麦。

其中，废弃物降解菌为黄孢原毛平革菌ATCC 24725、枯草芽孢杆菌ATCC 6633的质量比例是5:6。

pH调节剂为柠檬酸钾和/或柠檬酸。

营养缓释微球的制备方法包括：

S1、称取腐殖酸（黄腐酸含量≥90%，分子量为10kDa）和硝基磷酸铵分别置于烘箱内，干燥处理后，置于混合机内混合均匀，腐殖酸和硝基磷酸铵的质量比是1:0.8，然后将混合物压制形成粒径为300±30μm的球状颗粒，即内芯微球；

S2、将醋酸纤维素（分子量为35000）和乙基纤维素（分子量为15000）混合在丙酮内，醋酸纤维素、乙基纤维素和丙酮的质量体积比为5g:1g:100mL，充分搅拌至溶解均匀，得到第一溶液；将内芯微球缓慢地投入至第一溶液内，内芯微球和第一溶液的质量体积比为1g:100mL，浸泡处理30min后，取出颗粒并干燥处理，得到第一包覆微球；

S3、将聚乳酸（密度为1.252g/cm³，熔融指数为9.5g/10min（190℃，2.16kg））混合于二氯甲烷内，聚乳酸和二氯甲烷的质量体积比为1g:40mL，充分搅拌直至全部溶解后，得到第二溶液；将第一包覆微球浸泡至第二溶液内，第一包覆微球和第二溶液的质量体积比为1g:100mL，浸泡处理30min后，取出并干燥，得到第二包覆微球；

S4、将70#微晶蜡或80#微晶蜡升温至熔融后，将第二包覆微球浸入其中8s，然后取出微球并降温至室温，即得到营养缓释微球。

上述以林业废弃物为原料的肥料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将林业废弃物使用破碎机进行混合并粉碎处理，使得颗粒直径小于10mm，加入pH调节剂，使得pH保持在5-6，并控制水分含量为65%；

（2）将粉碎后的林业废弃物、废弃物降解菌、营养缓释微球在搅拌机内混合均匀，然后在温度为45℃的条件下进行堆肥处理7天，期间每隔12h翻一次肥料；

（3）将堆肥处理后的产物进行干燥至含水量低于30%，然后再经过造粒以及包装，制备得到肥料。

对比例1

一种以林业废弃物为原料的肥料，与实施例1的区别在于，营养缓释微球替换为腐殖酸和硝基磷酸铵的混合物，腐殖酸和硝基磷酸铵的质量比是1:0.5。

对比例2

一种以林业废弃物为原料的肥料，与实施例1的区别在于，营养缓释微球替换为腐殖酸微球，腐殖酸微球的制备方法与实施例1的营养缓释微球的区别仅仅在于S1步骤。

具体地：

S1、称取腐殖酸（黄腐酸含量≥90%，分子量为10kDa）置于烘箱内，干燥处理，然后压制形成粒径为100±10μm的球状颗粒，即内芯微球；

S2-S4与实施例1相同。

对比例3

一种以林业废弃物为原料的肥料，与实施例1的区别在于，营养缓释微球替换为硝基磷酸铵微球，硝基磷酸铵微球的制备方法与实施例1的营养缓释微球的区别仅仅在于S1步骤。

具体地：

S1、称取硝基磷酸铵置于烘箱内，干燥处理，然后压制形成粒径为100±10μm的球状颗粒，即内芯微球；

S2-S4与实施例1相同。

对比例4

一种以林业废弃物为原料的肥料，与实施例1的区别在于，营养缓释微球的制备方法不同，制备过程省去了醋酸纤维素/乙基纤维素包覆层，直接进行聚乳酸和微晶蜡包覆。

对比例5

一种以林业废弃物为原料的肥料，与实施例1的区别在于，营养缓释微球的制备方法不同，制备过程省去了聚乳酸包覆层，直接进行醋酸纤维素/乙基纤维素和微晶蜡包覆。

将实施例1、对比例1-5得到的肥料分别进行实验检测，实验时间为6月初至9月底（100天），实验使用的作物为夏玉米（延科288），施肥方式是一次性机器施肥，施肥量为100kg/亩，施肥期间是作物正常喷洒农药除草除虫，区别仅仅为使用的肥料不相同。等到9月底收获时，根据出苗率和产量来判断肥料的优劣，实验结果如下：

从上面结果能够看出的是，本发明实施例1制备的肥料出苗率能够达到99.1%，产品达到627.8kg/亩，比其他对比例具有不同程度的提升，说明使用不同方式制备的肥料对于农作物的产量有较大影响，而本发明实施例1的肥料对于玉米作物的产量提升有更加正向的效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，按照重量份数计算，包括：

100份林业废弃物、11-22份营养缓释微球、3-8份废弃物降解菌和0.1-1份pH调节剂；

其中，所述废弃物降解菌为木质素降解菌和纤维素降解菌的混合物；木质素降解菌、纤维素降解菌、半纤维素降解菌的质量比例是1-5:2-6；

所述营养缓释微球的制备方法包括：

S1、称取腐殖酸和硝基磷酸铵分别置于烘箱内，干燥处理后，置于混合机内混合均匀，然后将混合物压制形成球状颗粒，即内芯微球；

S2、将醋酸纤维素和乙基纤维素混合在丙酮内，充分搅拌至溶解均匀，得到第一溶液；将内芯微球缓慢地投入至第一溶液内，浸泡处理后，取出颗粒并干燥处理，得到第一包覆微球；

S3、将聚乳酸混合于二氯甲烷内，充分搅拌直至全部溶解后，得到第二溶液；将第一包覆微球浸泡至第二溶液内，浸泡处理后，取出并干燥，得到第二包覆微球；

S4、将微晶蜡升温至熔融后，将第二包覆微球浸入其中，然后取出微球并降温至室温，即得到营养缓释微球。

2.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述林业废弃物为废旧木材、树皮、木屑、树枝、秸秆中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述木质素降解菌为黄孢原毛平革菌，纤维素降解菌为纤维单胞菌或枯草芽孢杆菌。

4.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述pH调节剂为柠檬酸钾和/或柠檬酸。

5.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述S1中，腐殖酸和硝基磷酸铵的质量比是1:0.2-0.8；内芯微球的粒径为100-300μm。

6.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述S2中，醋酸纤维素、乙基纤维素和丙酮的质量体积比为（2-5）g:1g:（50-100）mL；内芯微球和第一溶液的质量体积比为1g:（50-100）mL；浸泡处理的时间是10-30min。

7.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述S3中，聚乳酸和二氯甲烷的质量体积比为1g:（20-40）mL；第一包覆微球和第二溶液的质量体积比为1g:（50-100）mL；浸泡处理的时间是10-30min。

8.根据权利要求1所述的一种以林业废弃物为原料的肥料，其特征在于，所述S4中，微晶蜡为70#微晶蜡或80#微晶蜡，第二包覆微球浸入熔融后的微晶蜡的时间为5-10s。

9.一种权利要求1所述的以林业废弃物为原料的肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将林业废弃物使用破碎机进行混合并粉碎处理，使得颗粒直径小于10mm，加入pH调节剂，使得pH保持在5-6，并控制水分含量为45-65%；

（2）将粉碎后的林业废弃物、废弃物降解菌、营养缓释微球在搅拌机内混合均匀，然后在温度为45-55℃的条件下进行堆肥处理3-7天，期间每隔12h翻一次肥料；

（3）将堆肥处理后的产物进行干燥至含水量低于30%，然后再经过造粒以及包装，制备得到肥料。