本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种生态有机磷肥及其制备方法。
背景技术：
在制糖生产过程中，由于混合汁所含的蛋白质、果胶质、有机酸等非糖分有机物质对煮糖结晶不利，因此，须对混合汁进行澄清处理。即向混合汁加入氢氧化钙、二氧化硫、磷酸等物质，使蛋白质、果胶质、有机酸等非糖分有机物沉淀下来，沉淀物通过压滤机或真空吸滤机或离心分离设备而得到的滤渣，称为滤泥，它是甘蔗制糖的大宗副产品之一。亚硫酸法滤泥因加灰量少，滤泥不含大量的钙盐，干物中有机物总量可达80％左右，主要为类脂物(蔗蜡和蔗脂)5-14％，纤维15～30％，糖分5～15％，粗蛋白5～15％，总灰分9～20％，其中富含甘蔗生长所需的各种矿质营养，pH6.0左右。滤泥虽然含有较高的有机营养成分，但由于含水量高达60～70％，很难直接处理利用。滤泥是糖厂“三废”之一，排放量大，处理难度高，处理不当很容易造成环境污染。
我国年压榨甘蔗产生的湿滤泥约300万吨。滤泥除了用作工业原料外，通过农业应用可以将其充分变废为宝，对发展甘蔗糖业循环经济，促进蔗糖业可持续发展，实现蔗糖业经济效益和环境效益最大化，提高蔗糖业的竞争力都具有重要的现实意义。如用滤泥制作肥料，既克服上述弊端，又节约农业成本，增加了作物产量。滤泥一般做基肥用，农户直接堆放在地头、路边，自然发酵，发酵效果不好，不但容易产生病虫害，肥效不高，且易污染环境。只有部分经发酵处理后，制作有机肥原料或生物肥。但是制成的有机肥原料或生物肥的肥料效果有限，并不能起到很好的作用，所以，目前的滤泥利用率不高。
技术实现要素：
针对以上技术问题，本发明公开了一种生态有机磷肥及其制备方法，综合了滤泥和磷矿粉的性能，并使其发生协同作用，提高了滤泥和磷矿粉的利用率，并具有较好市场潜力及产品收益。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种生态有机磷肥，其包含的组分及其重量份数为：蔗糖滤泥100～140份、磷矿粉30～40份、米糠1.0～1.25份、尿素0.5～0.75份，菌剂0.2～0.3份。
磷矿粉有灰色或褐色两种，主要成分为氟—磷灰石，全磷(五氧化二磷)含量中3-5％的磷溶于弱酸，可被作物吸收利用，其它大部分作物难于直接吸收利用，属于难溶性磷肥。磷矿粉施入土壤以后，主要依靠土壤中的酸度、土壤微生物、作物根系分泌的弱酸等的作用进行转化，才能被作物吸收利用，其肥效很慢而且持久。施用一次，肥效可维持几年。磷矿粉价格低廉，货源广，30～40％磷矿粉目前批发价为500元/吨，而12％的过磷酸钙和14％的钙镁磷肥批发价为550元/吨。若开发利用好，磷矿粉潜力大。
滤泥可作为一种优良的有机质肥源，由于滤泥其肥粒细小，养分好，松软、水分适宜并含一定的糖分等营养物质，又是生物固氮菌、磷细菌、钾细菌等作物增产的适宜载体。若利用滤泥和磷矿粉发酵开发生产生态有机磷肥，产品既含有有机质(有机质含量大于20％)，又含有磷(有效磷含量大于12％)，可提高滤泥和磷矿粉的利用价值，增加产品附加值。经投资与收益可行性综合分析，1吨生态有机磷肥生产综合成本为420元，若最低批发价550元/吨算，利润率达23％，与同等磷含量的过磷酸钙或钙镁磷肥相比，有一定的竞争优势。
采用本发明的技术方案，综合滤泥和磷矿粉的性能，采用特定配比，并辅以助剂，使两者能发生协同作用，提高了磷矿粉施入土壤以后的作物对磷的吸收率，快速发生肥效，提高了滤泥和磷矿粉的利用率，并具有较好市场潜力及产品收益。
作为本发明的进一步改进，其包含的组分及其重量份数为：蔗糖滤泥100～135份、磷矿粉30～35份、米糠1.0～1.2份、尿素0.5～0.6份，菌剂0.2～0.25份。
作为本发明的进一步改进，其中，所述磷矿粉的P2O5质量百分比含量为30～40％。
作为本发明的进一步改进，所述菌剂为市购的沃宝生物秸秆腐熟剂、百惠生物秸秆腐熟剂或多多生物秸秆腐熟剂中的至少一种。
本发明公开了一种如上任意一项所述的生态有机磷肥的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S1：将菌剂与米糠、尿素混合均匀，得到母料备用；
步骤S2：滤泥、磷矿粉与步骤S1制得的母料充分搅拌混匀得到混合物，然后将混合物堆成垛体，发酵升温维持5～7天后，再进行翻堆，每隔7天翻堆一次，连续3～5次，待温度降至常温，物料疏松，堆内产生白色菌丝，即得腐熟的生态有机磷肥。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述垛体为长方梯形垛体。
作为本发明的进一步改进，所述长方梯形垛体的宽为90～110cm、高80～100cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，采用本发明的技术方案，将蔗糖滤泥和磷矿粉快速发酵成腐熟生态有机磷肥，可使用于各种作物。不仅能为作物提供养分，除了磷外，还有少量氮、钾等肥料元素、有机质(含量≥20％)及芽孢杆菌等有益菌，且能改良土壤，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤通透性，提高土壤保水保肥能力；另外，有机质经生物菌分解后产生的腐植酸、氨基酸、维生素和各种酶，不仅直接被作物吸收利用，而且改善了作物根系营养环境，促进作物根系及地上部分的生长发育，提高作物对养分的吸取能力，特别是磷的吸取能力；有机质分解产生的有机酸还可将土壤中的难溶的含磷物质分解或溶解，并能提高土壤中微量元素的有效性，促进农作物产量及产品品质。
第二，本发明的工艺简单，成本低；发酵耗能低、时间短；产品与磷含量相同的过磷酸钙和钙镁磷肥相比，使用效果好，按同等价格销售，有一定竞争优势；对发展循环经济，保护生态环境有重要意义。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
实施例1
(1)按下列质量的组分进行备料：含水量70％(质量百分比)蔗糖鲜滤泥10000kg、P2O5质量百分比含量为30％的磷矿粉4000kg、米糠100kg、尿素50kg，菌剂沃宝生物秸秆腐熟剂20kg；
(2)将步骤(1)所备料进行下列操作：将菌剂与米糠、尿素混合均匀，得到母料备用；
(3)将步骤(1)的滤泥、磷矿粉与母料充分搅拌混匀得到混合物，然后将混合物堆成宽为110cm，高为95cm的长方梯形垛体；发酵升温维持5～7天后，再进行翻堆，每隔7天翻堆一次，连续3～5次，待温度降至常温，物料疏松，无物料原臭味，稍有氨味，堆内产生白色菌丝，即得腐熟的生态有机磷肥，得到的生态有机磷肥的含水量≤30％，磷含量≥12％，有机质≥20％。
(4)生态有机磷肥的成本预算及利润分析(元/吨)
上述制备得到的生态有机磷肥的成本预算及利润分析如表1所示。
表1实施例1的生态有机磷肥的成本预算及利润分析表(单位：元/吨)
注：滤泥按运到场地的费用，30—40％磷矿粉按550元/吨。
实施例2
(1)按下列质量的组分进行备料：含水量65％(质量百分比)蔗糖鲜滤泥10154kg、35％磷矿粉3400kg、米糠110kg、尿素60kg，菌剂沃宝生物秸秆腐熟剂25kg；
(2)将步骤(1)所备料进行下列操作：将菌剂与米糠、尿素混合均匀，得到母料备用；
(3)将步骤(1)的滤泥、磷矿粉与母料充分搅拌混匀得到混合物，然后将混合物堆成宽为100cm，高为90cm的长方梯形垛体；发酵升温维持5～7天后，再进行翻堆，每隔7天翻堆一次，连续3～5次，待温度降至常温，物料疏松，无物料原臭味，稍有氨味，堆内产生白色菌丝，即得腐熟的生态有机磷肥，得到的生态有机磷肥的含水量≤30％，磷含量≥12％，有机质≥20％。
(4)生态有机磷肥的成本预算及利润分析(元/吨)
上述制备得到的生态有机磷肥的成本预算及利润分析如表2所示。
表2实施例2的生态有机磷肥的成本预算及利润分析表(单位：元/吨)
注：30—40％磷矿粉按550元/吨。
实施例3
(1)按下列质量的组分进行备料：蔗糖鲜滤泥(含水量65％)14000kg、40％磷矿粉3000kg、米糠125kg、尿素75kg，菌剂沃宝生物秸秆腐熟剂30kg；
(2)将步骤(1)所备料进行下列操作：将菌剂与米糠、尿素混合均匀，得到母料备用；
(3)将步骤(1)的滤泥、磷矿粉与母料充分搅拌混匀得到混合物，然后将混合物堆成宽为105cm，高为100cm的长方梯形垛体；发酵升温维持5～7天后，再进行翻堆，每隔7天翻堆一次，连续3～5次，待温度降至常温，物料疏松，无物料原臭味，稍有氨味，堆内产生白色菌丝，即得腐熟的生态有机磷肥，得到的生态有机磷肥的含水量≤15％，磷含量≥12％，有机质≥20％。
(4)生态有机磷肥的成本预算及利润分析(元/吨)
上述制备得到的生态有机磷肥的成本预算及利润分析如表3所示。
表3实施例3的生态有机磷肥的成本预算及利润分析表(单位：元/吨)
注：30—40％磷矿粉按550元/吨。
实施例4
以下为生态有机磷肥的对比试验。
为了明确该肥料在甘蔗田的使用效果及使用方式，我们就该肥与不同类型磷肥进行肥效对比试验。现将2年从一年宿根二年新植来试验情况总结如下：
1、对比试验实施
供试材料：
将实施例1的生态有机磷肥、有效磷质量含量≥12％的过磷酸钙、以及有效磷质量含量≥14％的钙镁磷肥进行对比实验。
试验剂量：
A：实施例1的生态有机磷肥1500千克/公顷；
B过磷酸钙1500千克/公顷；
C：钙镁磷肥1500千克/公顷；
D：空白对照(不施磷肥)。
其中，B和C为市场上常用的，作物的磷吸收率好的磷肥。
供试作物：
甘蔗，新台糖22号，此为当地常见栽培品种。
试验方法：
分别在崇左市江州区太平镇卜寨村(壤土)和罗白乡岜萌屯(砖红壤土)两个点，按随机区组设计，重复3次，每个小区5行，行长7米；行宽1米。
施肥方法：以上A、B、C、D四种剂量的磷肥、氯化钾600千克/公顷和尿素150千克/公顷作基肥，尿素分两次结合中耕除草分别于分蘖期施150千克/公顷和伸长期施300千克/公顷。
下种量：90000芽/公顷。
施肥盖土后喷施芽前除草剂。
调查项目：包括萌芽率、分蘖率、伸长期株高、月长速、有效茎数、收获期株高、茎径、田间锤度、蔗糖分及实收产量等均按常规方法进行调查。结果如表4、表5所示。
2、试验结果：
(1)不同施磷处理的出苗、分蘖、发株率及伸长期月长速情况
从表4可以看出，萌芽率从大到小依次为A>C>B>D，在52.1％～62.5％之间变化，A分别比B、C、D高8.7％、8.1％和10.4％；分蘖率为：A>C>B>D，在71.9％～36.9％之间变化，A分别比B、C、D高21.1％、20.3％和35.0％，差异显著；发株率从大到小依次为A>C>B>D，在38.1％～55.2％之间变化，A分别比B、C、D高17.1％、9.9％和8.4％。月平均长速，新植蔗在51.2～60.0厘米之间变化，差异不很显著，宿根蔗在44.8～54.5厘米之间变化，差异也不很显著。
通过以上分析，说明采用本实施例1的生态有机磷肥，对作物的萌芽率、分蘖率、发株率与其他磷肥相比，具有较大的提高。
(2)不同施磷处理对产量性状的影响
从表4可以看出，新植蔗株高以A处理为最高达到332厘米，分别比B、C、D高11厘米、7厘米、37厘米，A的效果最好；宿根蔗株高A处理分别比B、C、D高11厘米、9厘米、33厘米，A的效果最好；新植蔗和宿根蔗各处理间茎径差异不大，在2.55～2.67厘米之间变化。公倾有效茎数：新植蔗处理A分别比B、C、D多5034条、4657条和9123条，A与B、C相比有较大的提高，和D相比性能提高更显著。宿根蔗处理A分别比B、C、D多5530条、5045条和18162条，A与B、C相比有较大的提高，和D相比性能提高更显著。
这说明不施磷肥对新台糖22号的株高和有效茎数均会造成一些不利影响，但对茎径影响不大；施用生态有机磷肥1500公斤/公顷和施用等量的过磷酸钙及钙镁磷肥所产生的效果，采用本实施例1的生态磷肥的效果最好。
表4不同施磷处理对新台糖22号出苗率、分蘖率、长速及产量性状的影响
(3)不同施磷处理对新台糖22号蔗茎产量及蔗糖分的影响
表5不同施磷处理对新台糖22号蔗茎产量及蔗糖分的影响
从表5可以看出，实产验收结果表明：新植蔗A处理公顷产蔗量为112857公斤,分别比处理B、C、D增产13.8％、10.％、143.1％，A的效果最好。经方差分析和新复极差测验，四个处理间的产量差异均到显著水平。故有理由认为：不施磷肥对新台糖22号的产量构成可能会有不利影响。从田间锤度来看，各处理差异不明显，各处理的锤度在20.47～21.02Bx之间变化。收获期各处理蔗糖分差异不大，在15.12％～15.83％之间；折公倾含糖量，从高到低依次为A>C>B>D，新植蔗A处理分别比B、C、D增产2547公斤、1984公斤和5863公斤；宿根蔗A处理分别比B、C、D增产1206公斤、754公斤和5490公斤，A与B、C相比有较大的提高，和D相比性能提高更显著。
3、试验小结
生态有机磷肥是一种利用糖厂滤泥和磷矿粉经腐熟生物菌发酵生产的一种新型有机磷肥，除了含有甘蔗生长所需的P外，还有少量N、K及有机质含量≥20％。通过2年来的跟踪试验，发现它不仅可以提供作物所需的各类营养物质，而且能改良土壤，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤通透性，提高土壤保水保肥能力。另外，有机质经生物菌分解后产生的腐植酸、氨基酸、维生素和各种酶，不仅直接被作物吸收利用，而且改善了作物根系营养环境，促进作物根系及地上部分的生长发育，提高作物对养分的吸取能力，有机质分解产生的有机酸还能提高土壤中微量元素的有效性。因此，生态有机磷肥比其它磷肥对甘蔗的生长及增产增糖更有效果。
4、经济效益分析
按生态有机磷肥商品定价与过磷酸钙、钙镁磷肥相同计算。而新植宿根蔗公顷平均产量分别比施用过磷酸钙和钙镁磷肥增产10.143吨和7.143吨,若按450元/吨原料蔗收购价算,分别多增收4564.35元和3214.35元。而对增糖方面也很可观，新植宿根蔗公顷平均产糖量分别比施用过磷酸钙和钙镁磷肥增产1.876吨和1.369吨,若按5500元/吨出厂算,分别多增收10318元和7529.5元。可见，推广生态有机磷肥对蔗农和糖厂都十分有利。
实施例5
以下为生态有机磷肥的示范对比试验。
2014年，在崇左市各糖厂蔗区安排30个示范点，每个蔗区可灵活安排，示范田0.2公顷以上且连片，无需重复及保护行。采用实施例2的生态有机磷肥(含水量≤30％，磷含量≥12％，有机质≥20％，其中的％均为质量含量)1500千克/公顷和钙镁磷肥(有效磷质量含量≥14％)1500千克/公顷进行简单示范对比种植。其它的田间管理与常规方法一样。
根据各糖厂蔗区示范区田间观测与测产记录结果表明，示范区采用生态有机磷肥的甘蔗普遍表现为萌芽率高、分蘖多，有效茎多，成茎率高，蔗茎较高，平均亩产达6.5吨以上，个别示范点最高亩产达7.6吨，比使用钙镁磷肥的平均增产8.7％，平均糖分提高0.5％以上。增产显著，糖分提高，农户和糖厂都满意。
实施例6
以下为生态有机磷肥的甘蔗盘栽试验。
通过2013至2015年连续3年的甘蔗盘栽试验，发现生态有机磷肥不同施用量与施化肥和不施肥对比，均可显著增加甘蔗根系25.4～57.7％；增加土壤保水能力，甘蔗生育期平均含水量分别比施化肥和不施肥高4.9～15.1％和8.1～19.3％；土壤中大团聚体的比例增加5.7～7.5％，改良土壤中团聚体的结构，增加了土壤的孔隙度，生态有机磷肥处理的孔隙度分别是化肥处理和不施肥处理的1.42～1.57和1.23～1.39倍；降低土壤容重，分别比施化肥和不施肥降低4.7～12.1％和3.1～11.3％；增加土壤供肥容量，加快腐殖酸对土壤养分的活化速度，提高土壤养分含量，土壤有机质提高幅度从5.2～7.9g/kg提升到13.8～17.3g/kg,土壤中的碱解氮随着有机磷肥的施入相应的增加,碱解氮增加的幅度最大,增幅为26.5～38.5％，有效磷从25.2～32.9g/kg提高到41.8～48.3g/kg,有效钾含量增加了12.8～22.1％，保持速效养分供应平衡，改良和培肥地力效果明显。
研究表明，长期生态有机磷肥对土壤的主要影响和机理如下：
(1)土壤物理性状：降低土壤容重，增加总孔隙度，增加土壤团聚体数量和稳定性，增强土壤保水保肥的能力，缓解土壤酸化等。
(2)土壤养分：提高土壤供肥容量，加快腐殖酸对土壤养分的活化速度，提高与养分转化有关的微生物和酶的活性；保持速效养分供应平衡，提高肥料利用效率；增加微量元素的有效性。
(3)土壤微生物：增加有机质和土壤肥力，为土壤微生物和酶提供碳源、氮源、能量和结合位点；改善土壤微生态环境,促进微生物生长和繁殖。
(4)土壤重金属：自身携带较高的重金属；通过改变pH、SOM、Eh等土壤理化性状而影响重金属有效性；重金属有效性取决于吸附和解吸过程。
(5)土壤温室气体：通过增加土壤有机质和总孔隙度以及土壤呼吸而释放更多的CO2；提供丰富的产甲烷基质和适宜的产甲烷菌生长环境而释放更多的CH4；通过改变土壤C/N，进而影响硝化、反硝化反应产物N2O的生成与排放。
本文中，如无特殊说明，其中的％均为质量百分比。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。