一种防止土壤板结的生物有机复合肥及其制备方法与流程

文档序号:25544072发布日期:2021-06-18 20:42
本发明涉及有机复合肥的
技术领域
,尤其涉及一种防止土壤板结的生物有机复合肥及其制备方法。
背景技术
:土壤板结是指土壤表层因缺乏有机质,结构不良,在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散,而干燥后受内聚力作用使土面变硬的现象。目前,造成土壤板结最主要的原因是:为了追求高产、高收益,而长期单一的施用无机肥。这种不良的施肥方式,造成无机肥在土壤中沉积,同时土壤有机质不能得到及时补充,腐殖质含量下降,从而形成了无机肥施用量逐年增加,土地产量逐年下降、土壤结构破坏加剧的恶性循环。最终导致土壤团粒结构被破坏,吸水、吸氧和营养物质的吸附能力下降,形成土壤板结,影响作物的生长发育。人们在意识到土壤板结的原因和危害后,主要通过在土壤中施加有机肥和微生物菌剂的方式加以改善。例如:完全使用有机肥为土壤提供肥力,或有机肥、无机肥混合使用,或在施用有机肥的基础上添加微生物菌剂。但有机物分解慢、养分供应不及时,不足以支持当季作物的生长,因此,即使完全或部分施用有机肥,也不能达到增加土壤有机质的目的。此外,微生物虽然在实验室条件下对有机物具有很强的分解能力,但是在实际使用过程中,添加的微生物往往因为土壤环境恶劣而无法生长繁殖,更不要说能否起到分解作用了。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种防止土壤板结的生物有机复合肥,用于提高微生物的生长繁殖能力和利用微生物分解有机物的能力,从而进一步提高有机物的分解效率,增加土壤有机质,预防和改善土壤板结。为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:本发明提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥的制备方法,包括如下步骤:(1)在有机肥原料中接种菌剂后,制成颗粒;(2)在所述颗粒表面包覆包埋剂,得到包埋颗粒;(3)在所述包埋颗粒表面再包覆无机肥,得到生物有机复合肥。优选的,所述有机肥原料由畜禽粪便和作物秸秆按照2~3:7~8的质量比混合得到。优选的,所述有机肥原料的含水量为5~8%。优选的,所述菌剂的接种量为1×109~5×109cfu/g。优选的,所述颗粒的直径为2~3mm。优选的,所述包埋剂在颗粒表面形成包埋层,包埋层的厚度为0.3~0.5mm。本发明还提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥。优选的,所述生物有机复合肥的直径为4~5mm。本发明将有机肥原料和菌剂包埋起来,提高了微生物的存活率和有机物的分解效率;本发明在包埋颗粒的外层包覆无机肥,一方面,对包埋颗粒具有保温的作用,有利于菌剂的生长繁殖和分解代谢,从而提高微生物菌株的存活率和有机肥原料的分解效率;另一方面,能够提高无机肥的吸收利用率,减少无机肥的沉积。本发明提供的生物有机复合肥能够加快有机肥原料的腐熟,提高菌剂的存活率,减少无机肥的沉积,对预防和改善土壤板结具有显著作用。具体实施方式本发明提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥的制备方法,包括如下步骤:(1)在有机肥原料中接种菌剂后,制成颗粒;(2)在所述颗粒表面包覆包埋剂,得到包埋颗粒;(3)在所述包埋颗粒表面再包覆无机肥,得到生物有机复合肥。本发明在制备生物有机复合肥时,为了保证有机物的分解效率和微生物的存活率,选择将有机肥原料接种菌剂后,制成颗粒。在本发明中,所述有机肥原料优选由畜禽粪便和作物秸秆混合得到,混合的质量比优选为2~3:7~8,进一步优选为2:8、3:7、2:7、3:8,再进一步优选为2:8。畜禽粪便和作物秸秆虽然都属于有机物,但是二者在成分组成、腐熟程度等方面还存在较大差异。畜禽粪便是经过动物胃肠道消化和发酵后的产物,包括有机质、氮、磷、钾、脂肪类、有机酸、纤维素、半纤维素、无机盐等,营养丰富,更容易被微生物分解利用。与之相比,作物秸秆含有大量不易分解的纤维素、木质素,营养单一。因此,本发明将二者搭配使用,不仅营养种类丰富,而且有利于作物秸秆的分解腐熟,提高肥力。在本发明中,所述畜禽粪便优选包括猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪。在本发明中,所述作物秸秆优选为小麦秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆。在本发明中,所述畜禽粪便和作物秸秆均优选经粉碎处理,粉碎处理后均优选过10~35目筛,进一步优选为过10目、12目、14目、16目、18目、20目、24目、30目、35目,再进一步优选为20目。在本发明中,优选控制所述有机肥原料的含水量为5~8%,进一步优选为5%、6%、7%、8%,进一步优选为6%。适宜的含水量是微生物菌剂生存繁殖的基础。在本发明中,所述菌剂优选包括环状芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、侧芽孢杆菌、黄孢原毛平革菌;进一步优选为蜡状芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌。本发明选择的菌株对纤维素、木质素、蛋白质等有机物具有较强的降解作用,能够有效分解有机物。此外,本发明的菌剂并不限于上述几种,现有技术中已有的对有机物具有降解能力的微生物也可以作为本发明的菌剂使用。在本发明中,所述菌剂中微生物的接种量优选为1×109~5×109cfu/g,进一步优选为1×109cfu/g、2×109cfu/g、2.5×109cfu/g、3×109cfu/g、4×109cfu/g、5×109cfu/g,再进一步优选为2.5×109cfu/g。在本发明中,优选采用湿法制粒技术将接种了菌剂的有机肥原料制成颗粒。在本发明中,所述颗粒的直径优选为2~3mm,进一步优选为2mm、2.5mm、3mm,再进一步优选为3mm。制得上述颗粒后,本发明将所述颗粒表面用包埋剂进行包覆,得到包埋颗粒。在本发明中,所述颗粒经所述包埋剂包覆后,形成一层包埋层。发明人在长期的试验研究中发现,将有机物和菌剂包埋起来,更有利于菌株的存活和有机物的分解。这主要是因为将有机物和菌剂包埋起来,形成了有利于微生物生长繁殖的微环境,本发明中的每一个包埋颗粒都是一个微环境。本发明的包埋层避免了施肥时菌株直接与土壤接触,并以包埋颗粒内的有机肥原料为缓冲基质,给予菌株一个适应土壤的缓冲期,增强了菌株对土壤的适应性,从而极大的增强了菌株在土壤中的存活能力。菌株的生长繁殖得到了保障,必然能够提高有机物的分解效率。从而解决了菌株施用土壤后生存率低,有机物分解不及时、不彻底的问题。在本发明中,所述包埋剂优选为20%的明胶溶液和/或1.875%的海藻酸钠,进一步优选为20%的明胶溶液。在本发明中,所述包埋层的厚度优选为0.2~0.5mm,进一步优选为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm,再进一步优选为0.4mm。发明人在实际操作中发现,包埋层的厚度会显著影响菌株的存活率。当包埋层的厚度较薄时,包埋层很容易因为微生物的活动而破裂,导致菌株还未充分适应就被释放到土壤中,达不到提高菌株存活率的目的,且此时有机物分解程度不够,释放到土壤后也不能得到很好的分解利用;当包埋层的厚度较厚时,菌株在包埋颗粒中的繁殖数量达到饱和后,若不能得到及时释放,就会产生代谢物毒害,势必造成微生物的大量死亡,即使再被释放,菌株的存活数量也会非常低。因此,适宜厚度的包埋层,对菌株的存活和有机物的分解利用至关重要。本发明制得包埋颗粒后,在所述包埋颗粒表面再包覆无机肥,即得到生物有机复合肥。本发明在包埋颗粒的外层包覆无机肥,一方面,对包埋颗粒具有保温的作用,包埋颗粒内部温度升高,有利于菌剂的生长繁殖和分解代谢,从而提高微生物菌株的存活率,并提高有机肥原料的分解效率。另一方面,与传统的无机肥颗粒相比,在无机肥质量相同的情况下,本发明的无机肥包覆层,具有与土壤和作物根系更大的表面积,从而提高了无机肥的吸收利用率,减少了无机肥的沉积,有利于防止土壤板结。此外,本发明提供的有机肥、无机肥的夹心结构,无机肥在外部,有机肥在内部,该结构为有机肥原料的分解腐熟提供了适宜的场所,有利于有机肥的充分分解腐熟;而外部的无机肥能够及时、有效的供应作物生长所需的养分,二者在时间上先后释放,能够为作物提供持续的肥力供给。在本发明中,所述无机肥优选包括尿素、磷酸一铵、碳酸氢铵、氯化钾、硫酸铵、钙镁磷肥、草木灰。本发明中的无机肥成分不限于上述几种,还可以根据作物需要从现有技术中已有的无机肥中进行添加或删减。在本发明中,所述无机肥中还包括无机盐,所述无机盐优选为硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸锌。本发明的无机盐种类不限于上述几种,还可以根据作物的需要从现有技术中已有的无机盐中进行添加或删减。本发明还提供了一种按照上述制备方法制备的防止土壤板结的生物有机复合肥。在本发明中,所述生物有机复合肥的颗粒直径优选为4~5mm,进一步优选为4mm、4.5mm、5mm,进一步优选为4mm。下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1本实施例提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥,所用有机肥原料为鸡粪200斤和玉米秸秆800斤,分别粉碎,过20目筛,121℃高温灭菌20min,混合并调整含水量为6%,备用;所用菌剂为蜡状芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌按照2:3的浓度比混合得到;包埋所用包埋剂为20%的明胶溶液;所用无机肥包括尿素、磷酸一铵、碳酸氢铵、氯化钾,将4种无机肥分别粉碎,过20目筛,然后按照质量比3:2:1:6混合均匀,备用。按照2.5×109cfu/g的接种量在有机肥原料中接入菌剂,混合均匀,采用湿法制粒技术制成3mm的颗粒;将20%的明胶溶液以喷雾的形式均匀的喷洒在颗粒的表面,喷雾的同时使颗粒滚动起来,以保证包埋层厚度的均匀性,反复喷雾2次,晾干后过筛,取粒径为3.3±0.02mm的包埋颗粒;将晾干的包埋颗粒表面用水润湿,然后与无机肥混合,使包埋颗粒的表面均匀的粘附上无机肥,然后以水为粘合剂,将颗粒的表面喷水润湿,自然干燥后,无机肥即稳定的粘附在包埋颗粒的表面,过筛,取粒径为4±0.25mm的颗粒,即为具有夹心结构的生物有机复合肥。实施例2本实施例提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥,所用有机肥原料为猪粪200斤和小麦秸秆700斤,分别粉碎,过10目筛,121℃高温灭菌20min,混合并调整含水量为8%,备用;所用菌剂为蜡状芽孢杆菌和环状芽孢杆菌按照1:1的浓度比混合得到;包埋所用包埋剂为1.875%的海藻酸钠溶液;所用无机肥包括尿素、磷酸一铵、氯化钾,将3种无机肥分别粉碎,过20目筛,然后按照质量比1:0.3:1.5混合均匀,备用。按照1×109cfu/g的接种量在有机肥原料中接入菌剂,混合均匀,采用湿法制粒技术制成2mm的颗粒;将1.875%的海藻酸钠溶液以喷雾的形式均匀的喷洒在颗粒的表面,喷雾的同时使颗粒滚动起来,以保证包埋层厚度的均匀性,反复喷雾2次,晾干后过筛,取粒径为2.5±0.01mm的包埋颗粒;将晾干的包埋颗粒表面用水润湿,然后与无机肥混合,使包埋颗粒的表面均匀的粘附上无机肥,然后以水为粘合剂,将颗粒的表面喷水润湿,自然干燥后,无机肥即稳定的粘附在包埋颗粒的表面,过筛,取粒径为4±0.12mm的颗粒,即为具有夹心结构的生物有机复合肥。实施例3本实施例提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥,所用有机肥原料为牛粪300斤和大豆秸秆700斤,分别粉碎,过35目筛,121℃高温灭菌20min,混合并调整含水量为7%,备用;所用菌剂为环状芽孢杆菌、侧芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌按照1:1:1的浓度比混合得到;包埋所用包埋剂为20%的明胶溶液;所用无机肥包括尿素、钙镁磷肥、氯化钾、草木灰,将4种无机肥分别粉碎,过20目筛,然后按照质量比2:1:1:2混合均匀,备用。按照3×109cfu/g的接种量在有机肥原料中接入菌剂,混合均匀,采用湿法制粒技术制成2.5mm的颗粒;将20%的明胶溶液以喷雾的形式均匀的喷洒在颗粒的表面,喷雾的同时使颗粒滚动起来,以保证包埋层厚度的均匀性,反复喷雾2次,晾干后过筛,取粒径为2.9±0.02mm的包埋颗粒;将晾干的包埋颗粒表面用水润湿,然后与无机肥混合,使包埋颗粒的表面均匀的粘附上无机肥,然后以水为粘合剂,将颗粒的表面喷水润湿,自然干燥后,无机肥即稳定的粘附在包埋颗粒的表面,过筛,取粒径为4.5±0.10mm的颗粒,即为具有夹心结构的生物有机复合肥。实施例4本实施例提供了一种防止土壤板结的生物有机复合肥,所用有机肥原料为鸡粪300斤和水稻秸秆800斤,分别粉碎,过14目筛,121℃高温灭菌20min,混合并调整含水量为5%,备用;所用菌剂为蜡状芽孢杆菌、黄孢原毛平革菌、环状芽孢杆菌和侧芽孢杆菌按照2:1:1:1的浓度比混合得到;包埋所用包埋剂为20%的明胶溶液和1.875%的海藻酸钠按照1:1的体积比混合得到;所用无机肥包括硫酸铵、碳酸氢铵、氯化钾、钙镁磷肥,将4种无机肥分别粉碎,过20目筛,然后按照质量比1:1:3:0.7混合均匀,备用。按照5×109cfu/g的接种量在有机肥原料中接入菌剂,混合均匀,采用湿法制粒技术制成3mm的颗粒;将包埋剂以喷雾的形式均匀的喷洒在颗粒的表面,喷雾的同时使颗粒滚动起来,以保证包埋层厚度的均匀性,反复喷雾2次,晾干后过筛,取粒径为3.2±0.04mm的包埋颗粒;将晾干的包埋颗粒表面用水润湿,然后与无机肥混合,使包埋颗粒的表面均匀的粘附上无机肥,然后以水为粘合剂,将颗粒的表面喷水润湿,自然干燥后,无机肥即稳定的粘附在包埋颗粒的表面,过筛,取粒径为5±0.21mm的颗粒,即为具有夹心结构的生物有机复合肥。对比例1按照实施例1配制有机肥原料、菌剂和无机肥,与实施例1的区别在于,本对比例的肥料没有实施例1的夹心结构,仅是在有机肥原料中接入菌剂后,再与无机肥进行混合,得到混合肥。实验例1本实验的实施地点在河北省唐山市滦县(种植前后对土壤情况进行检测,见表2),种植作物为玉米,试验田1面积为1000m2,将其均匀的划分为5块,以垄隔开,分别对应施用实施例1~4的生物有机复合肥和对比例1的混合肥。将实施例1~4和对比例1的肥料均作为基肥和追肥施入玉米地。分别在玉米播种(4月28日)时按照30kg/亩施基肥,在玉米的抽穗拔节期(6月25日)按照35kg/亩追肥,在玉米穗粒期(8月4日)按照25kg/亩施追肥。玉米成熟收获后统计产量,并取样测定试验田中土样残留纤维素含量和微生物数量。结果如表1所示:表1试验田1产量、纤维残留量和微生物数量统计项目产量/kg/亩纤维素含量/%微生物数量/cfu/g实施例1800*4.2*1×1011*实施例2867*4.3*3×1012*实施例3733*5.4*8×1010*实施例4800*3.8*5×1011*对比例1600193×105注:纤维素含量采用硝酸-乙醇法测得;微生物数量采用平板计数法测得;*表示与对比例1组相比,p<0.05。由表1可知,使用本发明的生物有机复合肥能够显著提高玉米的产量,并且肥料中的有机物残留率更低,降解更彻底,微生物数量也显著高于对比例1。这应归功于本发明的生物有机复合肥所具有的“夹心结构”。表2施肥前、后土壤状况注:有机质测定为重铬酸钾氧化-容量法;碱解氮测定为碱解扩散法;速效磷测定为碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法(olsen法);速效钾测定为醋酸铵浸提-火焰光度计法;含水量为土层20cm处的含水量。有机质是土壤肥力的标志性物质,其含有丰富的植物所需的养分,调节土壤理化性质,是衡量土壤养分的重要指标。从表2可以看出,本发明提供的生物有机复合肥能够显著增加土壤中的有机质含量,改善土壤营养结构;此外,本发明的生物有机复合肥还能够降低土壤ph、提高土壤含水量和降低土壤容重。这对预防和改善土壤板结具有显著作用。实验例2在实际操作中发现,包埋层的厚度会显著影响菌株的存活率。本实验按照实施例1的方法还制备了具有0.1mm、0.8mm、1.0mm厚包埋层的生物有机复合肥。并在实验例1试验田1的附近设置试验田2与实验例1同时在同等条件下进行试验,实验结果见表3。表3试验田2产量、纤维残留量和微生物数量统计条件产量/kg/亩纤维素含量/%微生物数量/cfu/g0.1mm630#10#1×107#0.8mm8504.11×103#1.0mm8203.81×103#实施例18004.21×1011对比例1600#19#3×105#注:纤维素含量采用硝酸-乙醇法测得;微生物数量采用平板计数法测得;#表示与实施例1组相比,p<0.05。由表3可知,当包埋层为0.1mm厚时,相比于实施例1组,玉米减产,且纤维残留量升高,微生物数量也显著下降;而当包埋层为0.8mm和1.0mm时,玉米未减产,纤维素残留量也未升高,但微生物数量却大大降低,甚至低于对比例1组,这主要是因为包埋层厚度过厚,虽然可以对有机物充分分解,为玉米提供充足的养分,但是由于微生物在包埋层内受到自身代谢产物的毒害作用,因此,释放到土壤中的微生物数量大大减少。实验例3本发明的无机肥包覆层不仅能够为作物提供无机养分,而且还具有保温的作用,有利于微生物生长繁殖,更有利于有机肥原料的分解腐熟。按照实施例1的方法,本实验制备了未包覆无机肥的包埋颗粒与之进行对比,取试验田1的土壤两份于两个相同的花盆(直径×高×底径26×22×18)中,然后在土层5cm下的位置埋入实施例1制备的生物有机复合肥和本实验例制备的包埋颗粒,于室内培养,室内恒温10℃,每天16:00用红外测温仪测测定肥料的温度,连续测定两周,结果见表4。表4生物有机复合肥和包埋颗粒的温度变化时间/d1234567891011121314实施例1/℃1014253237394040382015101010包埋颗粒/℃1015202526181512101010101010注:土温为10℃。由表4可以看出,由于无机肥包覆层的存在,生物有机复合肥的发酵温度最高可以达到40℃,并且在11天之内均高于土温,而包埋颗粒在第5天就达到了最高温,随机开始下降,并且在第9天降为土温。这表明本发明在包埋颗粒外层包覆的无机肥对包埋颗粒中的菌剂具有显著的保温作用。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本
技术领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12
再多了解一些
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