一种含有有机碳源的颗粒有机肥及其制备方法与流程

本发明涉及农业肥料技术领域，更具体地，涉及一种含有有机碳源的颗粒有机肥及其制备方法。

背景技术：

有机肥是以有机物为载体为植物提供养分、增强土壤肥力的一种肥料。截止目前，世界上的有机肥品种极其众多，性质各异。从氮素释放角度出发，有机肥可分为三大类：早期快速释放型(如豆饼类、鸡粪类肥料)、后期有效释放型(如腐熟猪粪肥)和速率低缓稳定型(如腐熟牛粪肥)。

植物对氮的需求就是植物从土壤中吸收氮，用于满足植物生长和同化合成新组织所需求的氮量。氮需求量主要受植株地上部生物量的调节，因此一般在植物生长初期需氮量较少，中后期需氮量较大。目前，单一类型的有机肥氮素释放不能满足植物不同生长阶段的需求。现有技术一般是将各种不同释放型的肥料相互掺混进行施用或是在植物生长中后期加施肥料。但是将各种不同释放型的肥料相互掺混进行施用只能在一定程度上改变氮素释放的时间进程，改变效果较小，且不稳定。而在植物生长中后期加施肥料既增加成本又对环境有影响。

因此，亟待研发一种能有效调控氮素转化进程的有机肥。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种含有有机碳源的颗粒有机肥，由包括腐熟有机肥和有机碳源的原料混合造粒制得，使适宜比例的不同生化组分建立紧密的物理接触，相互影响来调控氮素的转化过程，进而实现颗粒有机肥氮素供应的调控，最终更好地满足植物生长不同阶段对氮的需求。

本发明还提供上述颗粒有机肥的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种含有有机碳源的颗粒有机肥，由包括腐熟有机肥和有机碳源的原料混合造粒制得，所述腐熟有机肥的含氮量与所述有机碳源中的易利用有机碳和中等可利用有机碳的比例为0.1-7:0.4-2.5:2.1-7.2，所述易利用有机碳为所述有机碳源中水溶性碳水化合物中的有机碳，所述中等可利用有机碳为所述有机碳源中纤维素与半纤维素数量之和的50％-70％。

上述技术方案中，将一定配比的有机碳源与腐熟有机肥混合造粒，使有机物料中比例适宜的各生化组分充分接触，利用不同生化组分降解速率的差异，为氮素的异养微生物固持矿化周转提供差异性能量供应，进而改变颗粒有机肥整体的供氮速率，实现对有机肥供氮进程的调控。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、2-12份A类有机碳源和4-10份B类有机碳源，所述A类有机碳源包含10％-15％的所述易利用有机碳和30％-40％的所述中等可利用有机碳，所述B类有机碳源包含3％-5％的所述易利用有机碳和20％-30％的所述中等可利用有机碳。

上述技术方案中，易利用有机碳比例为原料中水溶性碳水化合物的有机碳含量与原料干重的百分比，即在100℃下，原料(干重)与蒸馏水质量比为1/3、煮沸30分钟得到的水溶性有机碳占原料干重的百分比；中等可利用有机碳比例为原料中纤维素与半纤维素数量之和的70％(A类)或50％(B类)与原料干重的百分比。

优选地，所述A类有机碳源为青储玉米秸秆、青储高粱秸秆、青储甜高粱秸秆中的一种或多种。

所述B类有机碳源为成熟玉米秸秆、成熟高粱秸秆、成熟甜高粱秸秆中的一种或多种。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、2-3份A类有机碳源和8-10份B类有机碳源，所述腐熟有机肥的干基含氮量小于2％。

上述技术方案中，当所述腐熟有机肥的干基含氮量小于2％时，在作物生长初期基本上不能为作物提供氮营养，中、后期氮素的缓慢释放也无法满足作物快速生长的需求，故加入有机碳源，使土壤中异养微生物在有机碳源的诱导下，转化、吸收有机肥中的稳定态有机氮，形成微生物体氮，待微生物体死亡后，再转变为土壤无机氮，增强对作物生长中后期的供氮能力。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、2-3份青储玉米秸秆和8-10份成熟玉米秸秆，所述腐熟有机肥的干基含氮量小于2％。

上述技术方案中，所述颗粒有机肥的组合是最常见的，因为大多数腐熟有机肥的含氮量小于2％，而青储玉米秸秆和成熟玉米秸秆是非常容易获得的有机碳源。实验证明，当所用有机肥含氮量小于2％时，其在土壤中的分解特征为缓慢、持续、低量，供氮强度远远小于作物生长最大期对氮素的需求。而加入2-3份青储玉米秸秆和8-10份成熟玉米秸秆后，其中的易利用有机碳比例和中等可利用有机碳比例比较适中，可以提高施肥后中短期(50-80天)土壤的供氮水平。但由于总体上腐熟有机肥中的氮含量小，活性低，这样的配合比例对施肥后中短期(50-80天)土壤的供氮水平提高有限。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、6-8份A类有机碳源和4-5份B类有机碳源，所述腐熟有机肥的干基含氮量为2％-5％。

上述技术方案中，当所述腐熟有机肥的干基含氮量为2％-5％时，由于氮含量较高，含有可分解氮比例大，无机氮释放迅速，短期对土壤的供氮量较大，而后期供氮量较少，这与作物生长过程需氮动态不符，故加入有机碳源，可以先对有机肥中释放出来的无机氮进行微生物固持，形成微生物体氮，到了作物生长后期这部分微生物体氮死亡后再矿化出土壤无机氮，从而实现降低作物生长初期的供氮并增强作物生长中后期的供氮。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、6-8份青储玉米秸秆和4-5份成熟玉米秸秆，所述腐熟有机肥的干基含氮量为2％-5％。

上述技术方案中，实验证明，当所用有机肥含氮量为2％-5％时，通常情况下将增加施肥后初期(20天内)土壤的供氮水平，而降低中后期(40-80天)土壤的供氮水平。通过加入6-8份青储玉米秸秆，可以利用其中的易利用有机碳对初期的无机氮进行快速固定，而加入4-5份成熟玉米秸秆可维持这种固定，故可在较长时间维持土壤的低氮水平，而提高施肥后中长期(60-90天)土壤的供氮水平。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、10-12份A类有机碳源和6-8份B类有机碳源，所述腐熟有机肥的干基含氮量大于5％。

上述技术方案中，当所述腐熟有机肥的干基含氮量大于5％时，由于氮含量高，可分解氮的比例大，无机氮释放迅速，短期对土壤的供氮量很大，而后期供氮量相对减少，这与作物生长过程需氮动态不符，故加入有机碳源，利用微生物对无机氮固持作用，降低前期土壤无机氮的数量，将其转化为微生物体氮，待经过一段时间后，这部分微生物死亡，其中的氮再转化为土壤无机氮，从而实现降低作物生长初期供氮并促进作物生长中后期供氮的功能。

优选地，以质量份计，所述颗粒有机肥包括100份含水量为30％的腐熟有机肥、10-12份青储玉米秸秆和6-8份成熟高粱秸秆，所述腐熟有机肥的干基含氮量大于5％。

上述技术方案中，实验证明，当所用有机肥含氮量大于5％时，通常情况下将大幅增加施肥后初期(30天内)土壤的供氮水平，而到了中后期(50-100天)土壤的供氮水平将明显下降。通过加入10-12份青储玉米秸秆，利用其中较大比例的易利用有机碳对初期的大量无机氮进行快速固持，再利用6-8份成熟高粱秸秆维持这种固定，故可在较长时间维持土壤的低氮水平，而提高施肥后中长期(60-90天)土壤的供氮水平。

上述技术方案中的颗粒有机肥的制备方法，包括以下步骤：先将各种有机碳源粉碎，再将所述腐熟有机肥粉碎并调整含水量为30％，然后按照质量配比将各种有机碳源与所述腐熟有机肥进行混合，造粒。

上述制备方法操作简单，运行成本低，通过造粒将所述有机碳源与所述腐熟有机肥构成紧密接触的物理统一体，进而有机碳源可以调控颗粒内部氮素的微生物转化过程，进而实现对颗粒有机肥供氮过程的调控。

本发明相对于现有技术具有的有益效果：

本发明的颗粒有机肥可以准确地调控其中氮素的转化释放过程，满足作物不同生长时期对氮的需求；提高有机肥施用的生产效率，减少对环境的不良影响；实现一次施用有机肥底肥，满足作物整个生长期的需求，降低肥料及人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中颗粒有机肥的供氮动态；

图2为本发明实施例2中颗粒有机肥的供氮动态；

图3为本发明实施例3中颗粒有机肥的供氮动态。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，并不用来限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种含有有机碳源的颗粒有机肥，以质量份计，包括含水量为30％的腐熟牛粪有机肥(干基含氮量为1.3％)100份、青储玉米秸秆(易利用有机碳含量为12％，中等可利用有机碳含量为30％)2份和成熟玉米秸秆(易利用有机碳含量为4％，中等可利用有机碳含量为24％)10份。

本实施例还提供了上述颗粒有机肥的制备方法，包括以下步骤：先将青储玉米秸秆和成熟玉米秸秆分别风干后粉碎至1mm，再将腐熟牛粪有机肥粉碎至1mm并调节含水量为30％，然后将2份青储玉米秸秆、10份成熟玉米秸秆与100份腐熟牛粪有机肥充分混合，得到混合物料，最后用圆盘造粒机对混合物料进行造粒，造粒密度为1.5g/cm³，最终得到粒径大小为6-8mm的颗粒有机肥。

施用效果

将实施例1中的颗粒有机肥按3吨/亩用量施入土壤，在实验室内进行25℃好氧培养，观察氮素释放的进程。同时以单一的腐熟牛粪有机肥(干基含氮量为1.3％)为对照，进行施用效果验证，结果如图1所示，单一的腐熟牛粪有机肥施入土壤后，由于氮含量低和可利用有机碳含量低，整个过程中氮素释放十分缓慢，对土壤的供氮量很小。而本实施例的颗粒有机肥施入土壤后，从第50天开始，其与对照肥料相比对土壤的供氮量逐渐增加，到第80天时供氮量已经接近对照肥料的2倍。由此可见，本实施例提供的颗粒有机肥可以增强普通牛粪肥对作物生长中后期的供氮能力。

实施例2

本实施例提供了一种含有有机碳源的颗粒有机肥，以质量份计，包括含水量为30％的加强牛粪有机肥(干基含氮量为3.5％)100份、青储玉米秸秆(易利用有机碳含量为15％，中等可利用有机碳含量为35％)6份和成熟玉米秸秆(易利用有机碳含量为3％，中等可利用有机碳含量为28％)4份。

本实施例还提供了上述颗粒有机肥的制备方法，包括以下步骤：先将青储玉米秸秆和成熟玉米秸秆风干后分别粉碎至2mm，再将加强牛粪有机肥粉碎至1mm并调节含水量为30％，然后将6份青储玉米秸秆、4份成熟玉米秸秆与100份加强牛粪有机肥充分混合，得到混合物料，最后用圆盘造粒机对混合物料进行造粒，造粒密度为1.6g/cm³，最终得到粒径大小为11-13mm的颗粒有机肥。

施用效果

将实施例2中的颗粒有机肥按1.5吨/亩用量施入土壤，在实验室内进行25℃好氧培养，观察氮素释放的进程。同时以单一的加强牛粪肥(干基含氮量为3.5％)为对照，进行施用效果验证，结果如图2所示，单一的加强牛粪有机肥施入土壤后，由于氮含量高，无机氮释放十分迅速，短期内对土壤的供氮量很大，中后期的供氮量却较小。而本实施例的颗粒有机肥施入土壤后，一开始就对氮素进行了固持过程，导致土壤中无机氮含量大幅降低，直至50天左右。从50天开始，这种肥料对土壤的供氮量才逐渐增加，直至90天。由此可见，本实施例提供的颗粒有机肥可以降低高氮有机肥早期的供氮量，而增加肥料对作物生长中后期的供氮能力。

实施例3

本实施例提供了一种含有有机碳源的颗粒有机肥，以质量份计，包括含水量为30％的豆饼肥(干基含氮量为5.5％)100份、青储玉米秸秆(易利用有机碳含量为14％，中等可利用有机碳含量为36％)10份和成熟高梁秸秆(易利用有机碳含量为5％，中等可利用有机碳含量为20％)8份。

本实施例还提供了上述颗粒有机肥的制备方法，包括以下步骤：先将青储玉米秸秆和成熟高梁秸秆风干后分别粉碎至2mm，再将豆饼肥粉碎至1mm并调节含水量为30％，然后将10份青储玉米秸秆、8份成熟高梁秸秆与100份豆饼肥充分混合，得到混合物料，最后用圆盘造粒机对混合物料进行造粒，造粒密度为1.4g/cm³，最终得到粒径大小为10-15mm的颗粒有机肥。

施用效果

将实施例3中的颗粒有机肥按1.5吨/亩用量施入土壤，在实验室内进行25℃好氧培养，观察氮素释放的进程。同时以单一的豆饼肥(干基含氮量为5.5％)为对照，进行施用效果验证，结果如图3所示，单一的豆饼肥施入土壤后，由于氮含量高，无机氮释放十分迅速，短期内对土壤的供氮量很大，中后期的供氮量却不足。而本实施例的颗粒有机肥施入土壤后，一开始就对氮素进行了固持过程，导致土壤中无机氮含量大幅降低，直至60天左右。从60天开始，这种肥料对土壤的供氮量才逐渐增加，直至90天。由此可见，本实施例提供的颗粒有机肥可以降低高氮有机肥早期的供氮量，而增加肥料对作物生长中后期的供氮能力。

对比例1

其余与实施例1相同，不同的是成熟玉米秸秆为20份。

对比例2

其余与实施例2相同，不同的是成熟玉米秸秆为11份。

对比例3

其余与实施例3相同，不同的是最后不进行造粒，而是将豆饼、青储玉米秸秆和成熟高粱秸秆混合得到的混合粉末，均匀撒入土壤。

将实施例1-3以及对比例1-3的肥料分别施入土壤，在同样的环境下，观察氮素释放进程，结果如表1所示。

表1土壤中速效氮含量(mg/kg)的变化

结合表1与图1-3，可以证明，上述实施例均在一定程度上改变了有机肥中氮的供应时间进程，有利于对作物中、后期的供氮。

另外，要说明的是上述验证只是示意性说明，意在说明不同的配比对土壤供氮水平在时间上的调控作用，其中具体数值与所用土壤、培养温度和土壤含水量有关，不具有通用性。

最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。