一种全营养生物有机肥及其制备方法与应用与流程

本发明涉及新型功能性肥料技术领域，尤其涉及一种全营养生物有机肥及其制备方法与应用。

背景技术：

土壤是地球表面生物与环境间物质循环和能量交换的主要场所，对人类的生存和发展有着重要意义。近几十年来，采矿业和制造业的快速增长、城市化带来的生活方式的变化、农药和化肥的大量使用以及固体废物、废水及废气的不合理排放等人为活动造成了重金属在部分土壤中的积累。重金属是一类生物毒性较强的金属元素污染源，可通过植物根系的吸收在土壤－植物系统中迁移、转化，进而通过食物链对人体健康带来威胁。由于工业污染、“三废”排放和不合理的农业活动，我国土壤中重金属污染日益严重。

重金属污染土壤的物理化学及生物修复技术根据重金属形态变化的过程可分为2类：一是活化，通过使用淋洗剂，依靠溶解、解吸、络合、吸收等作用机制提高重金属的水溶性、迁移性及生物有效性，将重金属从污染土壤中转移出去，永久性地减少土壤重金属的含量，化学淋洗和超积累植物修复都是通过活化途径来修复土壤的例子；二是固定或钝化，虽不减少土壤重金属的总量，但通过吸附、络合、沉淀、晶格包裹等作用机制改变了重金属的形态，降低了重金属的溶解性、化学活性、迁移性，达到降低重金属生物毒性的目的；但是这两种方式容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力下降，且成本较高、工艺繁琐，容易造成二次污染。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种(用于土壤修复的)全营养生物有机肥；采用天然生物质为原料，且原料来源广、成本低，实现地区资源的再生利用，不会造成二次污染；养分均衡、功能全面，适于重金属污染土壤的修复与多种作物的种植。

具体而言，所述的全营养生物有机肥包括如下重量份的原料：生物质炭25～35份，无机肥料22～37份，有机肥料20～33份，农用益生菌剂3～8份，植物免疫诱抗剂4～10份；所述的农用益生菌剂选自放线菌、酵母菌中的一种或两种，所述植物免疫诱抗剂选自海藻寡糖、壳寡糖中的一种或两种。

优选地，所述的无机肥料包括16～55％的钙肥。

优选地，所述的有机肥料包括腐殖酸。

优选地，本发明所述的全营养生物有机肥包括如下重量份的原料：生物质炭25～35份，氮磷钾肥16～25份，钙肥6～12份，腐殖酸20～33份，农用益生菌剂3～8份，植物免疫诱抗剂4～10份。

优选地，所述的生物质炭的制备方法如下：将果树生物质原料经粉碎、烘干处理后，进行高温限氧煅烧处理；优选将所述果树生物质原料粉碎至20～60目；更优选所述果树生物质原料选自果树枝条、叶片、根系、树皮中的一种或几种。

本发明充分发挥实施单位当地果树种植区域优势和海洋资源优势，将以果树生物质类、海藻虾蟹壳等材料为基础制备得到的生物质炭、寡糖等作为目标产品中的关键原料，同时添加农用益生菌、腐植酸以及植物生长所需的营养元素成分为辅助原料，最后通过挤压造粒工艺制备而成。

优选地，所述的高温限氧煅烧处理采取三段式升温：升温速度为5℃/min，待温度达到200～260℃保持3～5min，待温度达到300～360℃保持5～10min，待温度达到400～450℃保持10～15min。

优选地，所述氮磷钾肥选自尿素、磷酸氢铵、钙镁磷肥、磷灰石、硫酸钾、氯化钾中的一种或几种；

和/或，所述钙肥选自过磷酸钙、edta螯合钙中的一种或两种。

本发明同时提供所述全营养生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将生物质炭、无机肥料、有机肥料、农用益生菌剂粉碎并充分混合均匀，得混合物料；

(2)将植物免疫诱抗剂经水溶解稀释后作为产品造粒工艺辅助添加剂，与步骤(1)所得的混合物料共同加入挤压造粒设备中造粒。

优选地，所述植物免疫诱抗剂和水的质量比为1:0.5～1.2。

利用上述方法制备得到的全营养生物有机肥产品颗粒的粒径为2～5mm。

本发明所述全营养生物有机肥的制备方法，制备工艺简便、操作性强，过程无污染、无残留，适于大规模生产与推广。

本发明同时提供所述的全营养生物有机肥在小麦种植中的应用。

本发明的有益效果：

本发明所述的全营养生物有机肥包括特定比例的生物质炭、无机肥料、有机肥料、农用益生菌和植物免疫诱抗剂；

其中，植物免疫诱抗剂是以丰富的天然海洋生物资源为原料通过生物酶解得到的提取物，无污染、无残留；可以改变土壤微生物区系，促进有益微生物菌群的生长；可诱导植物的抗病性，对多种有害菌和病毒产生免疫作用；具有调节植物细胞生理活性及改善作物品质的功效，起着增长因子的作用。

农用益生菌放线菌、酵母菌等会在细胞壁及周围区域形成大量颗粒状重金属沉积物，在菌体表面形成附着的沉淀物，这种胞内外沉积作用是对重金属抗性和富集作用的重要途径，从而减少土壤中可溶态重金属含量；同时放线菌是天然抗生素等生物活性物质的主要生产菌，能够在一定程度上对作物病害进行抑制，促进作物生长。

有机肥料中包括腐殖酸，腐植酸中丰富的活性官能团(如羧基，酚羟基)可与多种重金属离子形成稳定的络合物；生物质炭多孔疏松的孔隙性结构使得其具有较大的比表面积，因此具有高度稳定性和较强的吸附特性，通过吸附钝化重金属元素降低其有效性。

无机肥料中包括一定比例的钙肥，钙肥中ca²⁺通过与重金属离子竞争络合的方式，优先占据植物体蛋白质与氨基酸的有效吸附点位，从而对重金属离子产生拮抗作用，降低植物对土壤中重金属离子的吸收、转运，从而达到抑制植物对重金属吸收的目的。

生物质炭主要来源于农田废弃物等生物质能源，因此其含有生物质本身所有的养分元素，如氮、磷、钾、钙、镁、铁等；同时生物质炭与植物免疫诱抗剂、腐植酸、农用益生菌剂、钙肥复配得到的全营养生物有机肥，含有微量元素、有机质、有效活菌数等多种营养元素，同时具有土壤修复功能，且适用范围广。

附图说明

图1为全营养生物有机肥的制备流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

本实施例提供一种全营养生物有机肥，所述全营养生物有机肥的制备流程图如图1所示，制备方法如下：

(1)将果树枝条、叶片粉碎至20目，烘箱中烘干，将其置于马弗炉中，设置马弗炉升温程序，升温速度为5℃/min，待温度达到200℃保持4min，待温度达到300℃保持7min，待温度达到400℃保持10min，得到生物质炭；

(2)将生物质炭25份、尿素6份、磷灰石6份、硫酸钾5份、过磷酸钙8份、腐植酸30份、放线菌菌剂5份粉碎并充分混合均匀，得混合物料；

(3)将植物免疫诱抗剂7份(海藻寡糖、壳寡糖等质量比)与水6份混合溶解稀释后作为产品造粒工艺辅助添加剂，与步骤(2)所得的混合物料共同加入挤压造粒设备中造粒，后经定量、包装工艺后，即得颗粒粒径为2～5mm的全营养生物有机肥。

所述全营养生物有机肥技术指标满足：有效活菌数≥5.0亿/g、有机质≥50％。

实施例2

本实施例提供一种全营养生物有机肥，所述全营养生物有机肥的制备方法如下：

(1)将果树枝条、树皮粉碎至20目，烘箱中烘干，将其置于马弗炉中，设置马弗炉升温程序，升温速度为5℃/min，待温度达到220℃保持5min，待温度达到310℃保持8min，待温度达到420℃保持12min，得到生物质炭；

(2)将生物质炭28份、磷酸氢铵8份、磷灰石7份、硫酸钾5份、过磷酸钙9份、腐植酸32份、放线菌菌剂7份粉碎并充分混合均匀，得混合物料；

(3)将植物免疫诱抗剂8份(海藻寡糖、壳寡糖等质量比)与水8份混合溶解稀释后作为产品造粒工艺辅助添加剂，与步骤(2)所得的混合物料共同加入挤压造粒设备中造粒，后经定量、包装工艺后，即得颗粒粒径为2～5mm的全营养生物有机肥。

所述全营养生物有机肥技术指标满足：有效活菌数≥5.0亿/g、有机质≥50％。

实施例3

本实施例提供一种全营养生物有机肥，所述全营养生物有机肥的制备方法如下：

(1)将果树叶片粉碎至60目，烘箱中烘干，将其置于马弗炉中，设置马弗炉升温程序，升温速度为5℃/min，待温度达到230℃保持5min，待温度达到350℃保持8min，待温度达到450℃保持15min，得到生物质炭；

(2)将生物质炭30份、尿素6份、钙镁磷肥8份、硫酸钾4份、edta螯合钙7份、腐植酸27份、放线酵母混合菌剂6份粉碎并充分混合均匀，得混合物料；

(3)将植物免疫诱抗剂5份(海藻寡糖)与水5份混合溶解稀释后作为产品造粒工艺辅助添加剂，与步骤(2)所得的混合物料共同加入挤压造粒设备中造粒，后经定量、包装工艺后，即得颗粒粒径为2～5mm的全营养生物有机肥。

所述全营养生物有机肥技术指标满足：有效活菌数≥5.0亿/g、有机质≥50％。

实施例4

本实施例提供一种全营养生物有机肥，所述全营养生物有机肥的制备方法如下：

(1)将果树叶片、根系粉碎至60目，烘箱中烘干，将其置于马弗炉中，设置马弗炉升温程序，升温速度为5℃/min，待温度达到250℃保持4min，待温度达到360℃保持5min，待温度达到430℃保持10min，得到生物质炭；

(2)将生物质炭30份、尿素5份、磷灰石7份、硫酸钾8份、edta螯合钙10份、腐植酸28份、酵母菌菌剂8份粉碎并充分混合均匀，得混合物料；

(3)将植物免疫诱抗剂9份(壳寡糖)与水8份混合溶解稀释后作为产品造粒工艺辅助添加剂，与步骤(2)所得的混合物料共同加入挤压造粒设备中造粒，后经定量、包装工艺后，即得颗粒粒径为2～5mm的全营养生物有机肥。

所述全营养生物有机肥技术指标满足：有效活菌数≥5.0亿/g、有机质≥50％。

实施例5

本实施例提供一种全营养生物有机肥，所述全营养生物有机肥的制备方法如下：

(1)将果树枝条、根系、树皮粉碎至20目，烘箱中烘干，将其置于马弗炉中，设置马弗炉升温程序，升温速度为5℃/min，待温度达到260℃保持5min，待温度达到340℃保持10min，待温度达到450℃保持12min，得到生物质炭；

(2)将生物质炭35份、磷酸氢铵7份、钙镁磷肥7份、氯化钾6份、edta螯合钙10份、腐植酸29份、放线菌菌剂7份粉碎并充分混合均匀，得混合物料；

(3)将植物免疫诱抗剂8份(壳寡糖)与水7份混合溶解稀释后作为产品造粒工艺辅助添加剂，与步骤(2)所得的混合物料共同加入挤压造粒设备中造粒，后经定量、包装工艺后，即得颗粒粒径为2～5mm的全营养生物有机肥。

所述全营养生物有机肥技术指标满足：有效活菌数≥5.0亿/g、有机质≥50％。

对比例1

本对比例提供一种肥料，与实施例1的区别仅在于：步骤(2)中将尿素15份、磷灰石14份、硫酸钾13份、过磷酸钙8份、腐植酸30份、放线菌菌剂5份粉碎并充分混合均匀，得混合物料。

对比例2

本对比例提供一种肥料，与实施例1的区别仅在于：步骤(3)中直接将步骤(2)所得混合物料加入挤压造粒设备中造粒。

试验例1

本试验例将实施例1～5的全营养生物有机肥、对比例1～2的肥料用于土壤修复；选取7块受到轻微重金属污染的试验田，其中2块使用对比例1～2的肥料作为对照组，另5块分别使用实施例1～5的全营养生物有机肥作为实验组。

经检测，施用肥料前该轻微污染地块土壤中有效砷平均含量72.6mg/kg，有效镉平均含量16.4mg/kg；肥料施用试验结束后，重新采集各地块土壤样品进行有效砷和有效镉的测定分析，结果如表1所示；

表1实施例1～5的全营养生物有机肥、对比例1～2的肥料对土壤中有害指标的影响

由表1可知，实施例1～5的全营养生物有机肥对土壤中有效砷的吸附脱除率达到83.5％以上、有效镉的吸附脱除率达到80％以上。

试验例2

本试验例研究了实施例1～5的全营养生物有机肥在小麦种植中的应用；

选取6块地力均一的试验田，其中1块施用常规肥料(有效活菌数≥0.2亿/g、有机质≥40％)作为对照组，其余5块施用实施例1～5的全营养生物有机肥作为试验组；所有试验田除施肥品种不同外，其余灌溉、管理措施等均与当地农民习惯一致。小麦收获时，通过称重测定单位面积小麦籽粒产量，通过测力计辅助测定小麦茎秆抗倒伏指数(茎秆抗倒伏指数＝茎秆机械强度/茎秆重心高度)，结果如表2所示；

表2实施例1～5的全营养生物有机肥对小麦产量和茎秆抗倒伏指数的影响

由表2可知，实施例1～5的全营养生物有机肥较对照组在处理小麦种植上有显著的增产效果，且增产率达到27.1％以上；在改善小麦形态特征(茎秆抗倒伏指数)方面，实施例1～5的全营养生物有机肥可有效增强作物免疫力、提高茎秆强度，较对照组的小麦茎秆抗倒伏指数提高15.2％以上。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。