CN108101714A

CN108101714A - 一种谷子专用生物炭基有机肥及其制备方法

Info

Publication number: CN108101714A
Application number: CN201810144508.7A
Authority: CN
Inventors: 陈国双; 鲁新蕊; 李秀军
Original assignee: Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Current assignee: Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Priority date: 2018-02-11
Filing date: 2018-02-11
Publication date: 2018-06-01

Abstract

一种谷子专用生物炭基有机肥及其制备方法，它涉及一种生物炭基有机肥及其制备方法。本发明是要解决现有的谷子施肥方式会导致谷子的生长速度缓慢，过量的施用化肥还会造成环境污染和谷物食用品质下降的技术问题。本发明是由羊粪、草炭土、秸秆、腐殖酸、生物炭和微生物发酵菌剂组成。本发明的制备方法如下：一、发酵；二、混合；三、造粒；四、烘干；五、冷却；六、筛选；七、包装。该谷子专用生物炭基有机肥达到了抗旱、养地、增产、提升营养和食味品质的效果，是谷子有机栽培的优选肥源；本发明需要的有机物料为有机废弃物，易获得且成本低廉、工艺先进，可规模化生产。

Description

一种谷子专用生物炭基有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种生物炭基有机肥及其制备方法。

背景技术

谷子学名为粟，脱壳称为小米，是我国重要的农作物。它富含多种维生素，蛋白质含量在11.2～13.4％之间，脂肪含量均高于大米和面粉。此外含有人体所需的氨基酸且比例协调，粗纤维含量又是粮食作物中最低的。根据《神农本草经》记载，小米具有养肾气、除胃热、止消渴(糖尿病)、利小便等功效。为了提高谷子的产量，种植户投入大量的化学肥料与农药，这些化学产品的使用给农业生产带来严重的后果，农田土壤有机质含量低、物理结构差、肥力低、土壤有益微生物数量降低、谷物增产不明显、谷物品质下降等，同时化学肥料的使用对人畜也存在安全隐患，易导致谷物产生病虫害抗性，不利于农业可持续发展。

传统有机肥又称农家肥，如人粪尿、牧畜粪尿和厩肥、绿肥、堆肥和沤肥等，是指含有大量生物物质、动植物残体、排泄物、生物废物等的缓效肥料。目前，有机肥主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经腐熟的有机物料复配而成的一种肥料。传统有机肥需经发酵作用即微生物分解才能释放出各种养分供植物吸收。有机肥主要成分是有机质，但也含动植物残体释放出的N、P、K等肥料元素。有机肥具有减少或代替部分化肥、农药的施用，修复微生态、改良土壤、恢复肥力、改良作物品质等优势。大量研究表明，施用适量有机肥后，可明显增加土壤有机质的含量，有效改善土壤结构性质、水力学性质及其化学性质，由此带来的容重降低，孔隙度、团聚体稳定度以及持水量和导水性的增加，对农业生产可起积极的作用。

目前在我国秸秆利用率仅为80％，东北地区仅为66.6％，其余的秸秆均被遗弃或焚烧掉。秸秆焚烧或废弃既浪费了资源，又污染了环境。因此，如何利用农作物秸秆是我国农业生产亟待解决的问题之一。秸秆气化干馏制碳等技术是解决秸秆的主要方法之一，秸-炭-肥还田改土模式已被农业部推荐为秸秆十大利用模式之一。生物炭作为土壤改良剂对土壤理化性状的改良研究已有较多报道，但将生物炭与其他有机肥料制成生物炭基有机肥的研究与报道较少。生物炭作为绿色环保材料，不仅可以起到土壤改良的作用，还能吸附肥料养分，减少土壤养分流失，同时赋予了肥料缓释和固碳的功能。随着农业结构调整及生态农业的发展，对炭基肥的研究逐渐成为植物营养与肥料领域研究的一个热点，是实现肥料高效利用、土地生产可持续发展的重要途径。生物炭是秸秆干馏等技术的副产物，生物炭基有机肥是以生物炭为基质与其他有机肥料复合而成的新型有机肥，能有效提高土壤的肥力和透气能力，同时具有对肥料的缓释作用等。

随着人们绿色环保意识的增强，以及国家对有机肥业的支持，各种专用性有机肥日益增多。通过合理的组分配比，制备出既能为作物提供营养成分促进作物的生长，又能提高作物品质的产品是当前肥料开发的研究重点。关于有机肥的现行国家和行业标准主要有以下几个：有机肥料(NY525-2012)、生物有机肥(NY884-2012)及有机-无机复混肥料(GB18877-2009)。

谷子是一种重要的粮食作物，常规的施肥方式是通过单一或几种化学肥料根据经验进行施肥，这种施肥方法常常导致谷子的生长速度缓慢，过量的施用化肥还会造成环境污染和谷物食用品质下降，因此常规施肥已不能满足人们现实的需求。

因此，开发一种达到国家或行业标准、能够提升地力、提高谷物营养品质和食用品质的专用生物炭基有机肥将具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明是要解决现有的谷子施肥方式会导致谷子的生长速度缓慢，过量的施用化肥还会造成环境污染和谷物食用品质下降的技术问题，而提供一种谷子专用生物炭基有机肥及其制备方法。

本发明的一种谷子专用生物炭基有机肥按重量份数是由羊粪60份～70份、草炭土10份～15份、秸秆15份～20份、腐殖酸5份～10份、生物炭15份～20份和微生物发酵菌剂0.1份～1份组成。

本发明的一种谷子专用生物炭基有机肥的制备方法如下：

一、发酵：按重量份数称取羊粪60份～70份、草炭土10份～15份、秸秆15份～20份、腐殖酸5份～10份、生物炭15份～20份和微生物发酵菌剂0.1份～1份；

将称取的60份～70份羊粪、10份～15份草炭土和15份～20份秸秆混匀后堆入深为1.5米的发酵池中，加入0.1份～1份的微生物发酵菌剂，然后加入水使发酵池中的混合物料中水的质量份数为60％～70％，建堆进行封闭发酵2～3天，当发酵池中的混合物料的温度升高至50℃时，用翻堆机进行第一次翻堆，然后喷洒水分使发酵池中的混合物料中水的质量份数为60％～70％，搅拌均匀，建堆进行封闭发酵2～3天，当发酵池中的混合物料的温度升高至65℃时，用翻堆机进行第二次翻堆，用鼓风机通过发酵池的通风管道向发酵池中通入空气，并喷洒水分使发酵池中的混合物料中水的质量份数为50％～60％，再次建堆并覆盖塑料膜保温使发酵池中的混合物料温度控制在65℃～70℃且持续2天～3天，以后每天使用翻堆机翻堆1次～2次进行降温降湿，待发酵堆的温度降至30℃以下，水的质量分数在30％以下，且发酵堆的颜色变成咖啡色或黑色时结束发酵；将发酵好的混合物料烘干、破碎、过20目～100目筛，得发酵物；

二、混合：将步骤一得到的发酵物与步骤一称取的5份～10份腐殖酸和15份～20份的生物炭一起置于搅拌机中进行搅拌，混合均匀，得到有机物料；

三、造粒：将混合均匀的有机物料通过输送带输入造粒机中进行造粒；

四、烘干：将成粒后的有机肥料经输送带输入烘干机中进行烘干；

五、冷却：将烘干后的有机肥料输入冷却设备进行冷却至室温；

六、筛选：将冷却后的有机肥料输入筛选机中筛选出颗粒和粉末两种形态的有机肥产品并分开保留；

七、包装：将两种形态的有机肥经过打包机打包成有机肥料产品。

本发明的微生物发酵菌剂是以腐化和分解功能的真菌、细菌、放线菌、酵母菌等多种菌株及相关酶类相互协同复配而形成的发酵菌剂，不限于具体产品，以发酵2～3天后，温度升高50℃以上的微生物发酵菌剂为宜。

所述的生物炭是秸秆气化干馏产物。

所述的腐殖酸为内蒙古煤矿开采过程中产生的副产品，有机质含量60％，能够降低土壤中CO₃ ^-2和HCO₃ ^-的含量，降低土壤的酸碱性。

本发明的谷子专用生物有机肥工艺简单，原料丰富，成本低廉；颗粒成型好，具有促进谷子生长、提升地力的功效，改善谷子品质和小米食用品质，并解决了畜禽粪便、农业废弃物养分流失及对周边环境的污染，变废为宝。

本发明的专用生物炭基有机肥的有益效果在于：

1、该谷子专用生物炭基有机肥采用现代生物发酵工程技术，生成工艺流程简单，易操作，生产周期短，成本低廉，产品附加值高，利用了农作物秸秆，减少了其对周边环境的污染，变废为宝；

2、该谷子专用生物炭基有机肥以天然草炭土、内蒙新鲜羊粪、农作物秸秆、腐殖酸及生物炭为原料，有机质和腐殖酸含量较高，疏松多孔，通气透水性好，比表面积大，吸附和螯合能力强，有较强的离子交换能力和盐分平衡能力；施用该谷子专用生物炭基有机肥后，能够降低土壤CO₃ ^-2和HCO₃ ^-的含量5％～8％，降低土壤的盐碱性，增加和更新了土壤中的有机质，改良土壤的结构和孔性，增加了土壤的水肥库容，有助于旱田保水，防止谷物因孕穗和灌浆期缺水造成减产；同时生物炭基能提高地温，克服北方地区早春气候冷凉，地温较低的不利影响，提高出苗率8％～15％，促进谷物早快生发；

3、该谷子专用生物炭基有机肥能改善谷物的根际环境，提高土壤的酶活性，促进作物根际有益微生物的繁衍，根系生长健壮，谷物抗倒伏、抗病虫害的能力显著增强；

4、该谷子专用生物炭基有机肥能活化土壤中的养分，促进土壤营养元素的释放；生物炭添加到有机肥料中，能固定畜禽粪便中的氮素，使该有机肥缓慢释放养分供给谷物持续吸收利用；

5、该谷子专用生物炭基有机肥遵循绿色食品生产中的有机肥标准生产，主要原料来源于动植物，有害化学物质含量低，无污染，无残毒；与施用化学肥料相比，谷物增产10％～20％，谷物籽粒粗蛋白质和粗脂肪含量分别增加0.2％～2.5％和1.3％～4.5％，提升了谷物的营养品质；支链淀粉含量增加0.5％～1.5％、碱消指数增加0.3～0.5、胶稠度延长0.2cm左右，提升了谷物的食用品质，从而提高了谷物的商品品质；

总之，该谷子专用生物炭基有机肥达到了抗旱、养地、增产、提升营养和食味品质的效果，是谷子有机栽培的优选肥源；本发明需要的有机物料为有机废弃物，易获得且成本低廉、工艺先进，可规模化生产。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种谷子专用生物炭基有机肥，其按重量份数是由羊粪60份～70份、草炭土10份～15份、秸秆15份～20份、腐殖酸5份～10份、生物炭15份～20份和微生物发酵菌剂0.1份～1份组成。

具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一中谷子专用生物炭基有机肥的制备方法，具体步骤如下：

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中所述的微生物发酵菌剂为HB腐熟剂。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中所述的秸秆为玉米秸秆、谷秆、花生壳、稻秆和谷糠中的一种或几种的混合物用粉碎机粉碎而成。其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中所述的草炭土的有机质含量为70％～80％，N+P₂O₅+K₂O为2％～3％。其他与具体实施方式二相同。

用以下试验对本发明进行验证：

试验一：本试验为一种谷子专用生物炭基有机肥的制备方法，具体步骤如下：

一、发酵：按重量份数称取羊粪65份、草炭土10份、秸秆15份、腐殖酸5份、生物炭15份和微生物发酵菌剂0.2份；

将称取的65份羊粪、10份草炭土和15份秸秆混匀后堆入深为1.5米的发酵池中，加入0.2份的微生物发酵菌剂，然后加入水使发酵池中的混合物料中水的质量份数为60％～70％，建堆进行封闭发酵3天，当发酵池中的混合物料的温度升高至50℃时，用翻堆机进行第一次翻堆，然后喷洒水分使发酵池中的混合物料中水的质量份数为60％～70％，搅拌均匀，建堆进行封闭发酵3天，当发酵池中的混合物料的温度升高至65℃时，用翻堆机进行第二次翻堆，用鼓风机通过发酵池的通风管道向发酵池中通入空气，并喷洒水分使发酵池中的混合物料中水的质量份数为50％～60％，再次建堆并覆盖塑料膜保温使发酵池中的混合物料温度控制在65℃～70℃且持续3天，以后每天使用翻堆机翻堆1次～2次进行降温降湿，待发酵堆的温度降至30℃以下，水的质量分数在30％以下，且发酵堆的颜色变成咖啡色时结束发酵；将发酵好的混合物料烘干、破碎、过100目筛，得发酵物；

二、混合：将步骤一得到的发酵物与步骤一称取的5份腐殖酸和15份的生物炭一起置于搅拌机中进行搅拌，混合均匀，得到有机物料；

七、包装：将两种形态的有机肥经过打包机打包成有机肥料产品；

步骤一中所述的微生物发酵菌剂为HB腐熟剂；步骤一中所述的秸秆为谷秆和谷糠的混合物用粉碎机粉碎而成，所述的谷秆和谷糠的重量比为1:1；步骤一中所述的草炭土的有机质含量为70％～80％，N+P₂O₅+K₂O为2％～3％。

该谷子专用生物炭基有机肥遵循绿色食品生产中的有机肥标准生产，主要原料来源于动植物，有害化学物质含量低，无污染，无残毒；与施用化学肥料相比，谷物增产10％～20％，谷物籽粒粗蛋白质和粗脂肪含量分别增加0.2％～2.5％和1.3％～4.5％，提升了谷物的营养品质；支链淀粉含量增加0.5％～1.5％、碱消指数增加0.3～0.5、胶稠度延长0.2cm左右，提升了谷物的食用品质，从而提高了谷物的商品品质。

Claims

1.一种谷子专用生物炭基有机肥，其特征在于谷子专用生物炭基有机肥按重量份数是由羊粪60份～70份、草炭土10份～15份、秸秆15份～20份、腐殖酸5份～10份、生物炭15份～20份和微生物发酵菌剂0.1份～1份组成。

2.如权利要求1所述的一种谷子专用生物炭基有机肥的制备方法，其特征在于谷子专用生物炭基有机肥的制备方法的步骤如下：

3.根据权利要求1所述的一种谷子专用生物炭基有机肥的制备方法，其特征在于步骤一中所述的微生物发酵菌剂为HB腐熟剂。

4.根据权利要求1所述的一种谷子专用生物炭基有机肥的制备方法，其特征在于步骤一中所述的秸秆为玉米秸秆、谷秆、花生壳、稻秆和谷糠中的一种或几种的混合物用粉碎机粉碎而成。

5.根据权利要求1所述的一种谷子专用生物炭基有机肥的制备方法，其特征在于步骤一中所述的草炭土的有机质含量为70％～80％，N+P₂O₅+K₂O为2％～3％。