专利名称:利用低品味含钾岩石生产的生物钾肥及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种钾肥及其生产方法，特别是涉及一种利用低品位含钾岩石生产的 生物钾肥及其生产方法。
背景技术：
我国是一个可溶性钾矿资源极为缺乏的国家，钾盐储量4. 57亿吨，仅占世界的 2. 6%，可溶性钾资源的缺乏导致我国缺钾耕地面积已占耕地总面积的56%，70 80%的 耕地钾养分不足，农业投入的钾养分也仅为发达国家的43% (张晓卫，2006)。在钾肥供需 方面，对外依存度达70%以上，预测到2010年，我国钾肥需求量1262万吨，供需缺口非常 大。目前，钾肥的缺乏和国外钾肥生产企业的价格垄断，不仅使得我国的钾肥供需矛盾越发 突出，增加了农业生产的成本，同时对我国粮食生产安全也造成了一定的冲击。为了缓解我 国钾肥匮乏和充分利用该类资源，我国自50年代就开始探索利用含钾岩石制取钾肥的工 艺。虽然曾先后采用不同的方法(主要是热法和湿化学法)进行钾肥开发，但由于工艺过 程存在能耗大、物耗大、产品含钾量低、引起土壤酸化、环境污染和破坏等问题而形成工业 化生产的技术不多，已经投产的项目也被陆续关闭(陈履安，1996)。
随着微生物技术的发展，微生物技术在处理低品位含钾岩石，提高其生物有效性 方面的应用越来越受瞩目，目前在基础研究方面已取得丰硕成果，主要集中在菌种筛选、有 效性试验、机理和菌剂应用等方面(Monib，et al. 1984 ；Avakyan, 1984 ；Rozanova, 1986 ； Groudev,et al. ,1987 ；Malinovskaya, 1988 ；Malinoskaya,1990 ；Mel'nikova,et al,1990 ； Friedrich, 1991 ；连宾，1998 ；Welch, 1999 ；连宾等，2002)。在真菌解钾方面的研究也有进 展(Ling Yuan et al. ,2004 ；Wallander & Tonie,1999 ;Glowa, et al. ,2003 ；Lian, et al.，2008)。
本发明申请人在2007年7月3号申请了公开号为CN101100400的发明专禾I』，采用 固态发酵和生物浸出结合的方法生产生物钾肥，可以有效的提高低品位含钾岩石中钾的转 化率，取得了非常满意的效果，这种方法虽然能够有效地提高钾的转化率，但还是利用微生 物进行分解处理的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用低品位含钾岩石生产的生物钾肥及 其生产方法，克服现有技术只是利用微生物进行解钾的缺陷，提供一种在微生物解钾的基 础上增加生物转化步骤来生产生物钾肥的方法。
本发明解决上述技术问题的思路土壤中生存的某些生物使得土地本身具有恢复 肥力的能力，例如蚯蚓等。蚯蚓吞食泥土和腐殖质，其排泄物是非常好的有机肥料，受此启 发，本申请对利用低品位含钾岩石生产钾肥的方法进行了改进。
为了解决上述技术问题，基于上述的思路，本发明采用如下的技术方案
按照重量份计算，利用低品味含钾岩石生产的生物钾肥是用低品味含钾岩石4
36份、农副加工废料3 5份和发酵辅料0. 5 1. 5份加入水10 13份，然后接入0. 1 0. 3%的蚯蚓和5 15%的复合菌剂制备而成。蚯蚓以泥土和有机物为食物源，并同时摄取 及破碎无机物质。蚯蚓吞进的矿物颗粒及有机物经消化后所排泄出来的呈颗粒状的粪便含 有一些类似蚓激酶那样对于土地恢复肥力有效的物质，是极佳的有机肥料。蚯蚓本身又是 很有价值的药材原料。因此用蚯蚓将废料转化为有机矿物肥，这种处理方法实现了资源合 理化利用，适合我国国情。
优选的，它是用低品味含钾岩石6份、农副加工废料4份和发酵辅料1份加入水 10 13份，然后接入0.2%的蚯蚓和10%的复合菌剂制备而成。
前面所述的低品味含钾岩石中钾含量以K2O计为8 12%。农副加工废料为酒糟、 废糖蜜、豆饼粉、食用菌栽培废菌渣、麸皮、米糠、玉米芯粉、甘蔗渣粉中的两种或多种。发酵 辅料为重量比=2 1的废糖蜜和豆饼粉。复合菌剂为等量的胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆 菌和EM制剂。使用农副加工废料为生产原料，很好的利用了资源，提高了其价值，实现了农 业生态系统的良性循环。
在前述利用低品味含钾岩石生产的生物钾肥中，蚯蚓可以用蝇蛆代替。蝇蛆在其 生长发育过程中，会产生大量的代谢产物和分泌物，这些代谢产物和分泌物中具有能够刺 激作物生长的有益生长调节剂，以及具有驱避害虫作用的物质，重金属含量低、不含病原生 物，对提高土地的肥力有非常好的效果。蛆在发育成苍蝇的过程中会脱壳，所脱的壳中含 有丰富的甲壳素，甲壳素在增加土地肥力方面具有很好的效果，它可以促进植物组织器官 发育，具有促进根系生长、膨大果实的作用；甲壳素可以大大提高作物抗霜冻抗高温的作 用，相对延长作物的生长周期和采收期；还可以提高肥料利用率，它能提高氮、磷、钾的利用 率，能把土壤中固化的磷、钾元素重新激活，且二次被作物吸收，阻止氮元素流失，从而大大 减少化肥用量，节约成本；甲壳素既能够改良土壤，培肥地力，使土壤疏松不板结，抗重茬， 又能把土壤中被固定的养分释放出来供作物吸收，还能够改善土壤品质，并提高果树及葱、 姜、蒜等农作物的抗逆性；甲壳素还具有抗病杀虫作用，能抑制并杀灭根线虫和蠕虫，对根 腐、枯萎、疫病、灰霉、霜霉、姜瘟、炭疽等疾病具有明显抑制作用。而且蝇蛆的尸体也可以为 农作物的生长提供大量的营养物质。
本发明还提供了一种生产前述利用低品味含钾岩石生产的生物钾肥的优选方法， 将低品位含钾矿粉、农副加工废料和发酵辅料混合，加水拌勻，采用堆制发酵法进行固态发 酵处理，然后转入生物浸出池，加入复合菌剂进行生物浸出，浸出液浓缩得多元液体钾肥， 固体部分干燥造粒，即得固体生物复合肥，其特征在于在固态发酵处理结束后，转入生物 浸出池进行生物浸出前，接种蚯蚓进行生物转化。
上述生物转化为将固态发酵产物平铺于地，接入0. 1 0. 3%的蚯蚓或蝇蛆，在 湿度60 80%、室温条件下进行生物转化。
具体地，利用低品位含钾岩石生产钾肥的方法(1)固态发酵将含钾岩石粉碎至 200 400目的矿粉，农副加工废料打散、暴晒，然后将含钾岩石矿粉、农副加工废料和发酵 辅料混合，加入水，按6% 8%的接种量向配制好的发酵底料中接入EM制剂，搅拌均勻后 堆制发酵，发酵温度40 70°C，湿度70 80%，发酵时间15天，前6天每2天翻堆通气1 次，此后每天翻堆通气1次，每次通气0. 1 0. 3h ； (2)生物转化固态发酵结束后，将发酵 产物平铺于地，厚度为8 12cm，接入0. 1 0. 3%的蚯蚓或蝇蛆，在湿度70%、室温条件
4下进行生物转化，转化时间为15 20天；(3)生物浸出生物转化结束后，将转化产物转移 至生物浸出池，加入水和复合菌剂，在搅拌的同时进行生物浸出，搅拌速率IOrpm，浸出时间 10天，每8h通气一次，每次lh，每次通气量为0. 30m3/m3min ；每5天进水一次，同时排出浸 出液，排出浸出液前Ih停止通气并停止搅拌，使物料沉积；(4)后续处理生物浸出结束后， 进行固液分离，浸出液浓缩得多元液体钾肥，固体部分在小于40°C的条件下干燥造粒，即得 固体生物钾肥。
发明人在探索本发明的技术方案时，做了大量的工作，曾在固态发酵时接种蚯蚓， 发现这样做蚯蚓不易繁殖，容易死亡，所得效果不好，后来探索出在固态发酵结束后接种蚯 蚓进行生物转化效果很好，这是因为(1)蚯蚓喜欢以吞食腐殖化的植物性有机质或发酵 过的动物粪便，在固体发酵过程中，微生物分解有机质时其中的碳素一部分被化为微生物 体，还有一部分挥发，减低了碳氮比，而多量的微生物个体及经软化的纤维素正是蚯蚓的最 佳食料；(2)有机物分解时常产生高热量、甲烷、氢气等，这些将影响蚯蚓的呼吸作用，且发 酵时产生的有机酸中间产物亦常使蚯蚓中毒，因此若事先经发酵可减轻这些危害，提高蚯 蚓的成活率；(3)发酵过程所产生的高温可将很多病原菌虫卵肃清，可以减轻蚯蚓培养时 的困难；(4)堆肥经堆积发酵处理后，可溶性的养分增多，蚯蚓吞食较为容易，提高了繁殖 生长速度。
本发明中蚯蚓的接种量是发明人经过大量的实验筛选出来的，当蚯蚓的接种量高 于0.3%时，不够经济实用，而当蚯蚓的接种量小于0. 时，对低品味含钾岩石固态发酵 产物的转化率过低，达不到所述的效果，所以，经过实验的筛选，本发明技术方案所选择的 蚯蚓的接种量为0. 1 0. 3%，当蚯蚓的接种量为0. 2 0. 3%时，所得效果最好。
经实验证明，本发明方法与公开号为CN101100400所述的方法相比，提高了低品 味含钾岩石中钾的转化率，所得的生物钾肥中有效钾和微量元素的含量均高于两步法所生 产的生物钾肥。
与现有技术相比，本发明在两步转化法(固态发酵和生物浸出)生产生物钾肥的 基础上增加了生物转化步骤，在固态发酵后接种具有生物转化功能的生物，例如蚯蚓或蝇 蛆，提高低品位含钾岩石中钾的转化率，使含钾岩石矿粉和农业废弃物经生物转化后成为 很好的有机肥料，提高所得钾肥中其它微量元素的含量。本发明所提供的方法利用蚯蚓等 生物可以吞食矿粉和农业废弃物，蚯蚓等又是土壤中存在的常见的生物，在生产过程中无 需加入其它的营养成分和制剂，蚯蚓等可以通过自身的生存能力进行繁殖和转化，在经济 实用的同时又能获得具有很好肥力的钾肥，具有非常好的市场推广前景。
具体实施方式
复合菌剂的制备胶质芽孢杆菌(Bacillusmucilaginosus, ASl. 231 ；ACCC 10012)在斜面试管培养基(培养基组成蔗糖5. Og^Na2HPO4 2. 0g、MgS04 ·7Η20 0. 5g、CaC03 0. lg、FeCl3 · 6H20 5mg、琼脂 18. 0 20. 0g、蒸馏水 1L，pH 值 7. 0 7. 3)中活化 4-5 天， 然后转接入发酵培养基(培养基组成蔗糖log、酵母膏0. 5g、(NH4)2SO4 0. 5g、MgS04 0. lg、 KC10. lg、Na2HP04 0. IgXaCO3 1. 0g、蒸馏水 lL，pH值 6. 8 7. 2)中，摇瓶培养 5-6 天。巨大 芽孢杆菌(Bacillus megaterium,ASl. 459 ；ACCC 10008)在斜面试管培养基(培养基组成 蛋白胨5g、牛肉膏3g、琼脂粉15 18g、蒸馏水1L，pH值6. 8 7. 2)中活化2天，然后转
5接入发酵培养基(培养基组成葡萄糖10g、(NH4)2SO4 0. 5g、MgS04 ·7Η20 0. 3g、NaCl 0. 3g、 KCl 0. 3g、FeS04 ·7Η20 0. 03g、MnS04 ·7Η20 0. 03g、Ca3 (PO4) 25g、蒸馏水 1L，pH 值 7. 0 7. 3)
中，摇瓶培养3-4天。将以上两种细菌培养液以及市售EM制剂按体积比等量混合即得复合 菌剂。
实施例1
固态发酵将低品位含钾岩石粉碎至300目的矿粉(钾含量以K2O计为10%)，酒 糟打散、曝晒，含钾矿粉、酒糟和发酵辅料以5 4 1的重量比混合，其中发酵辅料为重量 比=2 1的废糖蜜和豆饼粉，然后按1 1.1的料水比加水拌勻，按8%的接种量向配制 好的发酵底料中接入EM制剂，搅拌均勻后堆制发酵，发酵温度60°C，湿度70%，发酵时间15 天，前6天每2天翻堆通气1次，此后每天翻堆通气1次，每次通气0. 1 0. 3h ；
生物转化固态发酵结束后，将发酵产物平铺于地，厚度为10cm，接入发酵产物重 量0. 2%的蚯蚓，在湿度70%、室温条件下进行生物转化，转化时间为18天；
生物浸出生物转化结束后，将产物转入生物浸出池，加入10%的复合菌剂和水 (水面高出物料表面3 5cm)进行生物浸出，每隔8h搅拌0. 5小时，搅拌速率IOrpm ；浸出 时间10天，通过浸出池底部的通气管网进行通气，每8h通气一次，每次lh，每次通气量为 0. 30m3/m3min ；每5天进水一次，同时排出浸出液，排出浸出液前3h停止通气及搅拌，使物料 沉积，有利于浸出液顺利排出；每次进水须保证浸出池中水面高出物料表面3 5cm。
后续加工浸出液浓缩至其中速效钾含量为10g/L，即得多元液体钾肥，回收水通 入浸出池循环利用；浸出10天后，当浸出池中的物料被作用后将其进行固液分离，液体部 分浓缩至其中速效钾含量为10g/L，得多元液体钾肥，可视情况配入其他无机元素制成强化 多元液体钾肥；固体部分在< 40°C的条件下干燥造粒，即得固体生物复合肥。所得固体生 物复合肥可视情况或具体要求配入无机肥制成有机无机复混肥。
实施例2
固态发酵将低品位含钾岩石粉碎至200目的矿粉(钾含量以K2O计为8%)，麸皮 与米糠混合、打散、曝晒，含钾矿粉、麸皮与米糠的混合物和发酵辅料以6 3 1的重量比 混合，其中发酵辅料为重量比=2 1的废糖蜜和豆饼粉，然后按1 1的料水比加水拌勻， 按6%的接种量向配制好的发酵底料中接入EM制剂，搅拌均勻后堆制发酵，发酵温度40°C， 湿度80%，发酵时间15天，前6天每2天翻堆通气1次，此后每天翻堆通气1次，每次通气 0. 3h ；
生物转化固态发酵结束后，将发酵产物平铺于地，厚度为8cm，接入发酵产物重 量0. 的蚯蚓，在湿度60%、室温条件下进行生物转化，转化时间为20天；
生物浸出生物转化结束后，将产物转入生物浸出池，加入产物重量10%的复合 菌剂和水(水面高出物料表面3 5cm)进行生物浸出，每隔8h搅拌0.5小时，搅拌速率 IOrpm ；浸出时间10天，通过浸出池底部的通气管网进行通气，每8h通气一次，每次lh，每 次通气量为0. 30m3/m3min ；每5天进水一次，同时排出浸出液，排出浸出液前3h停止通气 及搅拌，使物料沉积，有利于浸出液顺利排出；每次进水须保证浸出池中水面高出物料表面 3 5cm0
后续加工浸出液浓缩至其中速效钾含量为10g/L，即得多元液体钾肥，回收水通 入浸出池循环利用；浸出10天后，当浸出池中的物料被作用后将其进行固液分离，液体部分浓缩至其中速效钾含量为10g/L，得多元液体钾肥，可视情况配入其他无机元素制成强化 多元液体钾肥；固体部分在< 40°C的条件下干燥造粒，即得固体生物复合肥。所得固体生 物复合肥可视情况或需求配入无机肥制成有机无机复混肥。
实施例3
固态发酵将低品位含钾岩石粉碎至400目的矿粉(钾含量以K2O计为12%)，豆 饼粉打散、曝晒，含钾矿粉、麸皮与米糠的混合物和发酵辅料以5 4 1的重量比混合，其 中发酵辅料为重量比=2 1的废糖蜜和豆饼粉，然后按1 1.3的料水比加水拌勻，堆成 5. OmX 2. OmXO. 5m的堆状，排成多行平行的堆垛，上面覆盖稻草或塑料薄膜，以保持堆制物 料的温度；发酵温度40 70°C，湿度70 80%，发酵时间15天，第1 6天每2天翻堆通 气1次，每次0. 1 0. 3h ；第7 15天每天翻堆通气1次，每次0. 1 0. 3h。
生物转化固态发酵结束后，将发酵产物平铺于地，厚度为12cm，接入发酵产物重 量0. 3%的蚯蚓，在湿度80%、室温条件下进行生物转化，转化时间为15天；
生物浸出生物转化结束后，将产物转入生物浸出池，加入产物重量10%的复合 菌剂和水(水面高出物料表面3 5cm)进行生物浸出，每隔8h搅拌0.5小时，搅拌速率 IOrpm ；浸出时间10天，通过浸出池底部的通气管网进行通气，每8h通气一次，每次lh，每 次通气量为0. 30m3/m3min ；每5天进水一次，同时排出浸出液，排出浸出液前3h停止通气 及搅拌，使物料沉积，有利于浸出液顺利排出；每次进水须保证浸出池中水面高出物料表面 3 5cm0
后续加工浸出液浓缩至其中速效钾含量为10g/L，即得多元液体钾肥，回收水通 入浸出池循环利用；浸出10天后，当浸出池中的物料被作用后将其进行固液分离，液体部 分浓缩至其中速效钾含量为10g/L，得多元液体钾肥，可视情况配入其他无机元素制成强化 多元液体钾肥；固体部分在< 40°C的条件下干燥造粒，即得固体生物复合肥。所得固体生 物复合肥可视情况或需求配入无机肥制成有机无机复混肥。
实施例4
固态发酵将低品位含钾岩石粉碎至200 400目的矿粉，食用菌栽培废菌渣打 散、曝晒，含钾矿粉、食用菌栽培废菌渣和发酵辅料以4 5 1的重量比混合，其中发酵辅 料为重量比=2 1的废糖蜜和豆饼粉，然后按1 1.2的料水比加水拌勻，堆制发酵，发 酵温度40 70°C，湿度70 80%，发酵时间15天，前6天每2天翻堆通气1次，此后每天 翻堆通气1次，每次0. 1 0. 3h。
生物转化固态发酵结束后，将发酵产物平铺于地，厚度IOcm左右，接入产物重量 0. 2%的蝇蛆，在湿度70%、室温条件下进行蝇蛆的生物转化，转化时间为20天。
生物浸出生物转化结束后，将产物转入生物浸出池，加入10%的复合菌剂和水 进行生物浸出，每隔8h搅拌0. 5小时，搅拌速率IOrpm ；浸出时间10天，每8h通气1次，每 次lh，每次通气量为0. 30m3/m3min ；每5天进水一次，同时排出浸出液，排出浸出液前3h停 止通气和搅拌，使物料沉积，有利于浸出液顺利排出。
后续加工浸出液浓缩至其中速效钾含量为10g/L，即得多元液体钾肥，回收水通 入浸出池循环利用；浸出10天后，当浸出池中的物料被作用后将其进行固液分离，液体部 分浓缩至其中速效钾含量为10g/L，得多元液体钾肥，可视情况配入其他无机元素制成强化 多元液体钾肥；固体部分在< 40°C的条件下干燥造粒，即得固体生物复合肥。所得固体生
7物复合肥可视情况或需求配入无机肥制成有机无机复混肥。
权利要求
一种利用低品味含钾岩石生产生物钾肥的生产方法，将低品位含钾矿粉4～6份、农副加工废料3～5份和发酵辅料0.5～1.5份混合，加水10～13份拌匀，采用堆制发酵法进行固态发酵处理，然后转入生物浸出池，加入5～15％复合菌剂进行生物浸出，浸出液浓缩得多元液体钾肥，固体部分干燥造粒，即得固体生物复合肥，其特征在于在固态发酵处理结束后，将固态发酵产物平铺于地，接入0.1～0.3％的蚯蚓或蝇蛆，在湿度60～80％、室温条件下进行生物转化，生物转化后转入生物浸出池进行生物浸出，其中，所述农副加工废料为酒糟、废糖蜜、豆饼粉、食用菌栽培废菌渣、麸皮、米糠、玉米芯粉、甘蔗渣粉中的两种或多种；所述发酵辅料为重量比＝2∶1的废糖蜜和豆饼粉；所述复合菌剂为等量的胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和EM制剂。
2.按照权利要求
1所述利用低品味含钾岩石生产生物钾肥的方法，其特征在于按照 重量份计算，它是用低品味含钾岩石6份、农副加工废料4份和发酵辅料1份加入水10 13份，然后接入0. 2%的蚯蚓和10%的复合菌剂制备而成。
3.按照权利要求
1或2所述利用低品味含钾岩石生产生物钾肥的方法，其特征在于 所述低品味含钾岩石中钾含量以K2O计为8 12%。
4.按照权利要求
1或2所述利用低品位含钾岩石生产钾肥的方法，其特征在于(1)固 态发酵将含钾岩石粉碎至200 400目的矿粉，农副加工废料打散、暴晒，然后将含钾岩 石矿粉、农副加工废料和发酵辅料混合，加入水，按6% 8%的接种量向配制好的发酵底 料中接入EM制剂，搅拌均勻后堆制发酵，发酵温度40 70°C，湿度70 80%，发酵时间 15天，前6天每2天翻堆通气1次，此后每天翻堆通气1次，每次通气0. 1 0. 3h ； (2)生 物转化固态发酵结束后，将发酵产物平铺于地，厚度为8 12cm，接入0. 1 0. 3%的蚯 蚓或蝇蛆，在湿度70%、室温条件下进行生物转化，转化时间为15 20天；(3)生物浸出 生物转化结束后，将转化产物转移至生物浸出池，加入水和复合菌剂，在搅拌的同时进行生 物浸出，搅拌速率lOrpm，浸出时间10天，每8h通气一次，每次lh，每次通气量为0. 30m3/ m3 -min ；每5天进水一次，同时排出浸出液，排出浸出液前Ih停止通气并停止搅拌，使物料 沉积；(4)后续处理生物浸出结束后，进行固液分离，浸出液浓缩得多元液体钾肥，固体部 分在小于40°C的条件下干燥造粒，即得固体生物钾肥。
专利摘要
本发明提供了一种利用低品味含钾岩石生产的生物钾肥及其生产方法，生物钾肥是由低品味含钾岩石、农副加工废料、水、蚯蚓和复合菌剂经固态发酵处理、蚯蚓或蝇蛆作用下的生物转化以及生物浸出等步骤制备而成，本发明在两步转化法(固态发酵和生物浸出)生产生物钾肥的基础上增加了生物转化步骤，在固态发酵后接种具有生物转化功能的生物，提高低品位含钾岩石中钾的转化率，使含钾岩石矿粉和农业废弃物经生物多途径转化后成为很好的有机肥料，提高所得钾肥中其它微量元素的含量，在经济实用的同时又能获得具有很好肥力的钾肥，具有非常好的市场推广前景。
文档编号C05D1/04GKCN101229984 B发布类型授权 专利申请号CN 200810300315
公开日2011年3月16日 申请日期2008年2月1日
发明者连宾 申请人:中国科学院地球化学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (3), 非专利引用 (1),