一种兼顾改良土壤的有机肥及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种兼顾改良土壤的有机肥及其制备方法。


背景技术：

2.随着世界各国对农业可持续发展的日益重视，对土壤生产能力的可持续性提出了更高的要求。特别在我国人口多、耕地少、面临粮食安全的严峻形势下，如何保障土壤的可持续生产能力尤为重要。
3.目前我国生产的复合肥主要是由氮、磷、钾等化学肥料复混而成，长期使用后，不仅会使农作物的病虫害的状况加剧，还会造成杂草横生、环境污染严重，使栽培农作物的土壤生态失调，造成土壤退化现象，形成恶性循环。土壤板结是土壤退化重要表现之一，特别是亚表层土壤板结，限制植物根系向地下生长，在植物生长中后期如遇到降雨少和蒸发大的情况下土壤板结严重影响植物对水分的吸收，导致土壤无法种植植物。
4.目前，针对土壤退化的主要解决措施包括：物理技术、化学技术以及生物修复技术等，这些方法虽然在一定程度上可以缓解土壤退化问题，但是仍各自存在以下缺点：物理修复技术不能从本质上改善土壤肥力，而且相关设备价格昂贵、处理成本过高；化学修复法只能在短时间改变退化土壤性质，而且一般化学修复技术都需要用水，所以修复场地要求靠近水源，同时因需要处理废水而增加成本；生物修复法可增加有机质含量、减少盐碱土壤的盐度和碱度，但是其修复周期较长，监控和管理较为困难，而且修复后土地一般只能作为绿化带。
5.目前由于农业生产施肥不合理，无法有效地改良土壤，从而导致欠收甚至绝收。如何制备一种有机肥用来替代化学肥料，同时能兼顾改良土壤，具有极好的前景。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种兼顾改良土壤的有机肥及其制备方法。
7.一种兼顾改良土壤的有机肥，其原料包括：发酵原料、竹粉、丙烯酸、聚乙二醇800、马来酸酐、过硫酸钾、复合菌、硅藻土、风化煤、海泡石粉；发酵原料、竹粉、丙烯酸、聚乙二醇800、马来酸酐、过硫酸钾、复合菌、硅藻土、风化煤、海泡石粉的质量比为45-90：10-20：1-3：1-2：0.1-1：0.1-0.12：0.1-0.2：2-6：1-3：1-2。
8.优选地，发酵原料为畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟中至少一种。
9.优选地，畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟的质量比为20-40：20-30：5-15：1-5：1-5：2-10。
10.优选地，复合菌包括：地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌。地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1-2
×
109个/g、8-8.8
×
108个/g、5-7
×
107个/g。
11.上述兼顾改良土壤的有机肥制备方法，包括如下步骤：
12.s1、将竹粉干燥后，氮气保护下升温至200-300℃，保温1-2h，继续升温至400-450℃，预炭化10-20min，空冷至室温，粉碎，加入水中超声分散10-20min，加入丙烯酸、聚乙二醇800进行搅拌得到预炭化竹粉复合物；
13.s2、氮气保护下，向预炭化竹粉复合物加入马来酸酐、过硫酸钾，70-90℃搅拌1-2h，抽滤，洗涤，干燥，粉碎，然后置于空气氛中，200-250℃氧化5-10h，再在氮气保护下升温至800-850℃，炭化10-20min，空冷至室温得到竹粉炭化复合物；
14.s3、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、水搅拌均匀，接入复合菌发酵12-20天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，造粒并热风干燥，得到呈颗粒状的有机肥坯料；继续冷却至30-35℃，筛分，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到兼顾改良土壤的有机肥。
15.优选地，s1的升温过程中，升温速度为1-2℃/min。
16.优选地，s2中，氮气保护下升温速度为2-5℃/min。
17.优选地，s3中，发酵温度为30-35℃。
18.优选地，s3中，热风干燥的温度为70-80℃。
19.本发明的技术效果如下所示：
20.(1)本发明将竹粉进行炭化，球形结构表面产生大量的孔道，然后在其表面接枝并经过氧化处理，使其表面的羟基、羧基等结合并形成深度交联结构，球形结构的完整性极高；而先通过400-450℃低温预炭化，在形成炭微球的同时，有效减少炭微球表面大裂纹的产生，避免部分脆化破裂，经过预氧化在炭微球表面形成深度交联结构后，再进行800-850℃高温炭化，在有效保证炭化完全的前提下，竹粉炭化复合物的破球率极低，孔隙结构更容易保持，竹粉炭化复合物具有更好的孔隙度、机械强度；
21.(2)本发明采用畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟作为主料，成本低廉，并在发酵过程中加入竹粉炭化复合物，发酵后形成的小分子物质可进入竹粉炭化复合物中，既可保证有机肥发酵后不过分供肥，避免造成的烧苗现象，又保证后期不脱肥，营养物质缓释效果优异，保证作物稳产增产；
22.(3)本发明所得有机肥可有效增大原土层的孔隙，改善土壤板结的同时，也方便后续翻耕，同时竹粉炭化复合物的机械强度高，受力过程中不易破碎，降低土壤再次板结的几率；
23.(4)本发明通过不同肥料组成与竹粉炭化复合物结合使二者起到协同增效的作用，实现免追肥的同时，改良土壤的作用，节省劳动投入，并且能够快速提升土壤有机质含量和生物肥力，具有保水功能，起到增产增效的作用。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
25.实施例1
26.一种兼顾改良土壤的有机肥，其原料包括：发酵原料45kg，竹粉20kg，丙烯酸1kg，聚乙二醇800 2kg，马来酸酐0.1kg，过硫酸钾0.12kg，复合菌0.1kg，硅藻土6kg，风化煤1kg，海泡石粉2kg。
27.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为20：30：5：5：1：10组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1
×
109个/g、8
×
108个/g、5
×
107个/g。
28.上述兼顾改良土壤的有机肥制备方法，包括如下步骤：
29.s1、将竹粉干燥后，加入至炭化炉中，氮气保护下，以2℃/min的速度升温至200℃，保温2h，继续升温至400℃，保温20min，空冷至室温，粉碎，加入至40kg水中，超声分散20min，加入丙烯酸、聚乙二醇800，高速搅拌10min，搅拌速度为2000r/min，得到预炭化竹粉复合物；
30.s2、氮气保护下，向预炭化竹粉复合物加入马来酸酐、过硫酸钾，70℃搅拌2h，抽滤，洗涤，干燥，粉碎，然后置于鼓风烘箱中，空气氛中，200℃氧化10h，再次置于炭化炉中，氮气保护下，以2℃/min的速度升温至850℃，保温10min，空冷至室温，得到竹粉炭化复合物；
31.s3、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、50kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为30℃，发酵20天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入70℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至35℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到兼顾改良土壤的有机肥。
32.实施例2
33.一种兼顾改良土壤的有机肥，其原料包括：发酵原料90kg，竹粉10kg，丙烯酸3kg，聚乙二醇800 1kg，马来酸酐1kg，过硫酸钾0.1kg，复合菌0.2kg，硅藻土2kg，风化煤3kg，海泡石粉1kg。
34.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为40：20：15：1：5：2组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为2
×
109个/g、8.8
×
108个/g、7
×
107个/g。
35.上述兼顾改良土壤的有机肥制备方法，包括如下步骤：
36.s1、将竹粉干燥后，加入至炭化炉中，氮气保护下，以1℃/min的速度升温至300℃，保温1h，继续升温至450℃，保温10min，空冷至室温，粉碎，加入至60kg水中，超声分散10min，加入丙烯酸、聚乙二醇800，高速搅拌20min，搅拌速度为1000r/min，得到预炭化竹粉复合物；
37.s2、氮气保护下，向预炭化竹粉复合物加入马来酸酐、过硫酸钾，90℃搅拌1h，抽滤，洗涤，干燥，粉碎，然后置于鼓风烘箱中，空气氛中，250℃氧化5h，再次置于炭化炉中，氮气保护下，以5℃/min的速度升温至800℃，保温20min，空冷至室温，得到竹粉炭化复合物；
38.s3、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、30kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为35℃，发酵12天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入80℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至30℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到兼顾改良土壤的有机肥。
39.实施例3
40.一种兼顾改良土壤的有机肥，其原料包括：发酵原料55kg，竹粉17kg，丙烯酸
1.5kg，聚乙二醇800 1.7kg，马来酸酐0.2kg，过硫酸钾0.115kg，复合菌0.12kg，硅藻土5kg，风化煤1.5kg，海泡石粉1.7kg。
41.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为25：28：8：4：2：8组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1.3
×
109个/g、8.5
×
108个/g、5.5
×
107个/g。
42.上述兼顾改良土壤的有机肥制备方法，包括如下步骤：
43.s1、将竹粉干燥后，加入至炭化炉中，氮气保护下，以1.7℃/min的速度升温至220℃，保温1.7h，继续升温至410℃，保温16min，空冷至室温，粉碎，加入至45kg水中，超声分散17min，加入丙烯酸、聚乙二醇800，高速搅拌12min，搅拌速度为1800r/min，得到预炭化竹粉复合物；
44.s2、氮气保护下，向预炭化竹粉复合物加入马来酸酐、过硫酸钾，75℃搅拌1.7h，抽滤，洗涤，干燥，粉碎，然后置于鼓风烘箱中，空气氛中，220℃氧化8h，再次置于炭化炉中，氮气保护下，以3℃/min的速度升温至840℃，保温12min，空冷至室温，得到竹粉炭化复合物；
45.s3、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、45kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为32℃，发酵18天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入73℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至34℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到兼顾改良土壤的有机肥。
46.实施例4
47.一种兼顾改良土壤的有机肥，其原料包括：发酵原料80kg，竹粉13kg，丙烯酸2.5kg，聚乙二醇800 1.3kg，马来酸酐0.8kg，过硫酸钾0.105kg，复合菌0.18kg，硅藻土3kg，风化煤2.5kg，海泡石粉1.3kg。
48.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为35：22：12：2：4：4组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1.8
×
109个/g、8.3
×
108个/g、6.5
×
107个/g。
49.上述兼顾改良土壤的有机肥制备方法，包括如下步骤：
50.s1、将竹粉干燥后，加入至炭化炉中，氮气保护下，以1.3℃/min的速度升温至280℃，保温1.3h，继续升温至430℃，保温12min，空冷至室温，粉碎，加入至55kg水中，超声分散13min，加入丙烯酸、聚乙二醇800，高速搅拌18min，搅拌速度为1200r/min，得到预炭化竹粉复合物；
51.s2、氮气保护下，向预炭化竹粉复合物加入马来酸酐、过硫酸钾，85℃搅拌1.3h，抽滤，洗涤，干燥，粉碎，然后置于鼓风烘箱中，空气氛中，240℃氧化6h，再次置于炭化炉中，氮气保护下，以4℃/min的速度升温至820℃，保温18min，空冷至室温，得到竹粉炭化复合物；
52.s3、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、35kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为34℃，发酵14天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入77℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至32℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到兼顾改良土壤的有机肥。
53.实施例5
54.一种兼顾改良土壤的有机肥，其原料包括：发酵原料68kg，竹粉15kg，丙烯酸2kg，聚乙二醇800 1.4kg，马来酸酐0.6kg，过硫酸钾0.11kg，复合菌0.16kg，硅藻土4kg，风化煤2kg，海泡石粉1.4kg。
55.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为30：26：10：3：3：6组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1.5
×
109个/g、8.4
×
108个/g、6.2
×
107个/g。
56.上述兼顾改良土壤的有机肥制备方法，包括如下步骤：
57.s1、将竹粉干燥后，加入至炭化炉中，氮气保护下，以1.5℃/min的速度升温至260℃，保温1.5h，继续升温至420℃，保温14min，空冷至室温，粉碎，加入至50kg水中，超声分散15min，加入丙烯酸、聚乙二醇800，高速搅拌15min，搅拌速度为1500r/min，得到预炭化竹粉复合物；
58.s2、氮气保护下，向预炭化竹粉复合物加入马来酸酐、过硫酸钾，80℃搅拌1.5h，抽滤，洗涤，干燥，粉碎，然后置于鼓风烘箱中，空气氛中，230℃氧化7h，再次置于炭化炉中，氮气保护下，以3.5℃/min的速度升温至830℃，保温15min，空冷至室温，得到竹粉炭化复合物；
59.s3、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、40kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为33℃，发酵16天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入75℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至33℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到兼顾改良土壤的有机肥。
60.对比例1
61.一种有机肥，其原料包括：发酵原料68kg，复合菌0.16kg，硅藻土4kg，风化煤2kg，海泡石粉1.4kg。
62.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为30：26：10：3：3：6组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1.5
×
109个/g、8.4
×
108个/g、6.2
×
107个/g。
63.上述有机肥制备方法，包括如下步骤：将发酵原料送入发酵池内，加入40kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为33℃，发酵16天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入75℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至33℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到有机肥。
64.对比例2
65.一种有机肥，其原料包括：发酵原料68kg，竹粉15kg，复合菌0.16kg，硅藻土4kg，风化煤2kg，海泡石粉1.4kg。
66.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为30：26：10：3：3：6组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1.5
×
109个/g、8.4
×
108个/g、6.2
×
107个/g。
67.上述有机肥制备方法，包括如下步骤：将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉、40kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为33℃，发酵16天，再加入硅藻土、风化煤、海泡
石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入75℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至33℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到有机肥。
68.对比例3
69.一种有机肥，其原料包括：发酵原料68kg，竹粉15kg，复合菌0.16kg，硅藻土4kg，风化煤2kg，海泡石粉1.4kg。
70.发酵原料由畜禽粪便、鱼塘污泥、甘蔗渣、腐植酸、酱油渣、醋糟按质量比为30：26：10：3：3：6组成；复合菌由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌组成，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和乳酸杆菌的浓度依次为1.5
×
109个/g、8.4
×
108个/g、6.2
×
107个/g。
71.上述有机肥制备方法，包括如下步骤：
72.s1、将竹粉干燥后，加入至炭化炉中，氮气保护下，以1.5℃/min的速度升温至260℃，保温1.5h，继续升温至420℃，保温14min，空冷至室温，粉碎，再在氮气保护下，以3.5℃/min的速度升温至830℃，保温15min，空冷至室温，得到竹粉炭化复合物；
73.s2、将发酵原料送入发酵池内，加入竹粉炭化复合物、40kg水搅拌均匀，接入复合菌，调节发酵池温度为33℃，发酵16天，再加入硅藻土、风化煤、海泡石粉碎后混合均匀，放入滚筒式混合造粒机中造粒，并通入75℃热风干燥得到呈颗粒状的有机肥坯料，继续冷却至33℃，筛分，送至包裹机内，将油状抗结块剂均匀喷涂在有机肥坯料表面，得到有机肥。
74.在小麦-玉米轮作种植地区，玉米收获后将其秸秆粉碎均匀铺在地表，对土壤进行检测，其耕层厚度为13cm，0-20cm土层土壤有机质含量为1.3％，全氮含量≤0.08％，碱解氮含量68mg/kg，ph为8.5。分别均匀撒施实施例5和对比例1-3所得有机肥，其中实施例5所得有机肥施用量为313.8kg/亩，对比例1所得有机肥施用量为264.5kg/亩，对比例2所得有机肥施用量为316.9kg/亩，对比例3所得有机肥施用量为299.5kg/亩(尽量使各组发酵后有机质含量保存相近)；然后将土壤深翻，深度23cm，与0-23cm土壤充分混合，旋耕，旋耕深度13cm。开沟播种小麦，播种深度4cm，随即覆土镇压，后期不再追肥。各组种植过程中采用相同的田间操作及管理方法。
75.具体结果如下：
[0076][0077]
由上表可知：在冬小麦种植过程中，由于实施例5和对比例3所得有机肥养分缓慢释放，减少烧苗现象，使该两组出苗率略优于其他两组；本发明具有明显的保水作用和肥力提升作用，一方面提高土层含水率和有机质含量，促进冬小麦增产增收，另一方面能促进土壤中微生物的繁殖，而且可降低土壤容重，改善耕层物理结构，改良土壤。
[0078]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。