CN104557162A - 一种秸秆自腐熟复合肥料的制备方法及制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将秸秆腐熟剂与培养料混合后腐熟，制得腐熟培育料；将秸秆粉末、秸秆纤维与腐熟培育料混合、造粒，制得团粒状秸秆自腐熟复合肥料。本发明还公开了该方法制备的复合肥料，其由如下组分经培育、混合、造粒制备成的团粒结构，平均直径为2-6厘米：秸秆粉50-70份,秸秆纤维30-40份，多孔颗粒载体6-16份，秸秆腐熟剂3-5份，腐熟培植混合粉剂20-30份；水适量，团粒含水率50-65％。本发明还公开了该肥料的施肥方法。发明主要采用植物秸秆，通过快速制粒后即可播撒在土壤中，由其自行腐熟，无残留，无污染，直接改良土壤结构，具有废物利用，具有较大的绿色环保的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及生物质肥料高效制备技术，具体涉及一种秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、制品及施肥方法，属于植物秸秆资源化利用技术领域。
背景技术
目前，全球正面临着人口增多、环境恶化和粮食安全等严峻问题，人们对于粮食等农产品的需求量及安全性的要求越来越高，但是目前农业生产中无机肥料的大量使用，却使得环境恶化、粮食安全等更加严重。
现在农业生产中，无机肥料占据着绝大部分市场。这种无机肥料的大量使用，其不足之处主要有：破坏土壤，导致土壤有机质含量下降，各类养分比例失调，土壤开始酸化、板结，土壤的理化性状及土壤微生物区系受到严重破坏，导致其保水、保肥、透气性差，难以满足农作物的实际生长需要；农作物对化肥农药的依赖性较强，必须逐年增加期使用量，否则，农作物生长缓慢，病虫害严重，造成减产；农业生态环境恶化，化肥施入农田后，实际利用率平均只有30％，大部分随农田排水流入江河湖泊或残留于土壤和植株及农作物体内，不仅带来环境污染而且危及人类和生命的安全和健康，这些都成为农业可持续性发展的障碍。
以上这些问题，均可以通过大量施用有机肥料进行改善，但是国内许多品种的有机肥料良莠不齐，有的在肥料中添加了大量的化肥，有的干脆就用畜类粪便来加工，还有的施用量极少，不能作为主施肥，且功效单一，售价高。
目前，各类植物秸秆，特别是农作物的秸秆利用率不高，浪费严重，秸秆简单粉碎后直接还田等的利用方式，因为其自然降解速度缓慢，并不能更好的使土壤获得较高的肥效和肥力，也不能较好的改良土壤结构。
因此，研究一种能够就地、直接利用秸秆的有机复合肥料，使土地长效增产、改良土壤，抑制土传病害，且制造成本低，工艺简单，使用方便，并且无残留，无污染，且具有废物利用、绿色环保的社会效益，就变得较为迫切。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种秸秆自腐熟复合肥料、制备方法及施肥方法，其主要采用植物秸秆，通过快速制粒后即可播撒在土壤中，由其自行腐熟，无残留，无污染，直接改良土壤结构，具有废物利用，便于推广，具有巨大的社会效益和经济效益。
本发明提供的制备方法及施肥方法便捷、高效，无需对植物秸秆等原料进行长途运输，原材料多数是就地获取，在农村或田间地头即可直接加工，大幅降低了有机肥的制造、使用成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将秸秆腐熟剂与培养料混合后腐熟，制得腐熟培育料；将秸秆粉末、秸秆纤维与腐熟培育料混合、造粒，制得团粒状秸秆自腐熟复合肥料。
其具体包括如下步骤：
1)制备秸秆粉：将植物秸秆干燥后直接粉碎；
2)制备秸秆纤维：切段，将植物秸秆干燥后切为3-5厘米长的切段，然后用纤维打散机打散为分散的秸秆纤维；
3)制备多孔颗粒载体；
4)制备秸秆腐熟剂与腐熟培植混合粉剂；
5)先加水稀释秸秆腐熟剂，再将所述的秸秆腐熟剂与腐熟培植混合粉剂及多孔颗粒载体混合，在含水率50-60％、30-50℃下，密闭、堆积发酵培育1-2天，制得腐熟培育料；
6)将秸秆粉、秸秆纤维与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，平均粒径为2-3毫米，制得团粒状秸秆自腐熟复合肥料；
其中，所述的步骤1)-4)不分先后顺序。
在所述的步骤6)之前，还包括步骤7)制备粘结料：将次粉、玉米粉、红薯粉其中之一或其任意混合料，加水，加热，制得可流动粘性粘结料；
所述的步骤6)是将所述的秸秆粉、秸秆纤维、粘结料与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得团粒状秸秆自腐熟复合肥料。
在所述的步骤6)之前，还包括步骤8)制备填充料：将煤矸石粉、磷矿粉、钾矿粉、黄腐酸钾、EDTA混合后，制得填充料；
所述的步骤6)，是将所述的秸秆粉、秸秆纤维、粘结料、填充料与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得秸秆自腐熟复合肥料。
所述的填充料还包括黄磷炉渣。
步骤3)所述的多孔颗粒载体，是以改性淀粉颗粒为主料制成的淀粉基吸附载体材料，或是木炭、煤灰渣等无机多孔结构材料。
步骤4)所述的秸秆腐熟剂，其活性成分是发酵复合菌，该复合菌为枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和长枝木霉组成的混合菌。
步骤4)所述的腐熟培育料，为次粉、大豆粕、红薯粉、煤矸石粉、稻壳粉等的混合物。
一种实施权利要求上述方法制备的秸秆自腐熟复合肥料，其特征在于，按照重量份数比例，其由如下组分，经培育、混合、造粒制备成的团粒结构，平均直径为2-6厘米：
秸秆粉50-70份,秸秆纤维30-40份，多孔颗粒载体6-16份，秸秆腐熟剂3-5份，腐熟培植混合粉剂20-30份；水适量，团粒含水率50-65％。
其还包括粘结料80-100份，所述的粘结料为含水率为95％的可流动粘性粘结料。
其还包括填充料70-120份。
所述的秸秆纤维为3-5厘米长；所述的多孔颗粒载体，为淀粉基吸附载体材料。
进一步的，所述多孔颗粒载体的颗粒直径为30～50nm。
进一步的，所述多孔颗粒载体为改性淀粉制备的水溶性粉末状聚合物，孔内可容置大量的小颗粒，并且混合有微溶性粘稠物质。
进一步的，所述多孔颗粒载体的小孔分布密度为6～8个/cm3。
所述秸秆自腐熟复合肥料的施肥方法，其特征在于，将所述的秸秆自腐熟复合肥料颗粒，播撒到20-40厘米深的土壤中，由其在土壤中自行发酵、腐熟。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的自腐熟式秸秆复合有机肥料及制备、施肥方法，采用多孔颗粒载体吸附腐熟培育料，造粒后成型为团粒状结构，可持续的为秸秆腐熟剂中的微生物提供合适的生长微环境，使制粒后的复合肥料颗粒中的秸秆等有机成分，播撒到土壤中之后再进行腐熟，大大降低了传统腐熟或沤制的时间及空间成本，降低了综合成本，适合大规模机械化加工，适合于规模化制造和推广应用。
(2)本发明提供的秸秆复合有机肥料为颗粒状，是平均粒径2-3毫米的水稳性团粒结构，其可以使秸秆腐熟剂成分被吸附在多孔颗粒内，播撒到土壤中、使用后，通过其所吸附微生物的持续且较慢的发酵、分解作用，持续且较慢的在土壤内将秸秆分解为各种养分，进而持续的向农作物提供多种营养元素，还可向农作物提供大量的而且是其生长所必需的生物素氨基酸、维生素、生长激素和抗生素等多种生理活性物质。通常情况下，经过实验，本肥料颗粒在三个月内可分解有机物总质量的60％，其余的40％约在半年内分解完成，相比传统秸秆的自然降解2-3年的时间，显著提高了肥效和肥力。
(3)本发明提供的肥料，是理想的水稳性土壤团粒结构，施肥后，其单粒间可形成小孔隙、团聚体间形成大孔隙。小孔隙能保持水分，大孔隙则保持通气，本发明废料形成的团粒结构土壤，能保证植物根的良好生长，适于土壤改良和作物栽培。
(4)本肥料播撒在20-40厘米深的土壤中，可使土壤土质疏松，透气性能好，有机无机养分充足，有益菌易于存活和繁殖。并且保肥保水能力强。和其它结构的土壤相比，它最有利于植物的根系和植株的生长。具体的，施肥后可使土壤容重在1.0-1.2，总孔隙度和通气孔隙度分别保持在50-55％和15-22％，使原来板结的土壤，呈协调的水稳性团粒结构。
(5)本发明提供的肥料配比合适，选用的原料主要为植物性废料，且可以在农村就地取材，且原料来源广泛，价格便宜，制作成本低，具有较大的市场价值，值得大规模生产，对减少化肥使用、提供土壤肥力、改良土壤结构，促进粮食生产和食品安全，都具有重要的意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。除特别说明外，各组分均采用重量份比例。
实施例1：
一种秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其包括如下步骤：将秸秆腐熟剂与培养料混合后腐熟，制得腐熟培育料；将秸秆粉末、秸秆纤维与腐熟培育料混合、造粒，制得秸秆自腐熟复合肥料。
本实施例中，其具体包括如下步骤：
1)制备秸秆粉：将植物秸秆干燥后直接粉碎，可采用锤式粉碎机粉碎为50-100目的秸秆粉末，秸秆含水率一般小于15％；
2)制备秸秆纤维：切段，将植物秸秆干燥后切为3-5厘米长的切段，然后用纤维打散机打散为分散的秸秆纤维，秸秆含水率不小于30％；
多孔颗粒载体的颗粒直径为30-50nm；多孔颗粒载体的小孔分布密度为6-8个/cm3；
3)制备秸秆腐熟剂与腐熟培植混合粉剂；可选用市售的秸秆腐熟剂，也可以根据秸秆的类型进行特别配置；腐熟培植混合粉剂的原料主要为有机物，也包括少量无机物；
4)先加水稀释秸秆腐熟剂，加水的体积比例为1:150-300；再将所述的秸秆腐熟剂与腐熟培植混合粉剂及多孔颗粒载体混合，在含水率50-60％、30-50℃下，密闭、堆积发酵培育1-2天；或常温下培养3-5天，制得腐熟培育料，此腐熟培养料为半发酵状态，或中温发酵状态；按照重量比，将秸秆腐熟剂稀释液：腐熟培植混合粉剂：多孔颗粒载体＝60：60：10-20均匀混合，堆积发酵1-2天/30-50℃下,或常温下培养3-5天，使其处于半发酵状态，或中温发酵状态；
5)将秸秆粉、秸秆纤维与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，可设定平均粒径为2-3毫米，制得秸秆自腐熟复合肥料，其为理想的水稳性、缓释团粒结构。具体的粒径，也可以根据实际需要，在2-6毫米之间选择。
所述的步骤1)-4)不分先后顺序，可根据实际情况安排先后。
步骤3)中所述的多孔颗粒载体，是以改性淀粉颗粒为主料制成的淀粉基吸附载体材料，具体制备方法请参见：中国发明专利申请号：200910194346.9公开的《一种淀粉基吸附载体材料的制备方法》，当然也可以采用乳液聚合法等，进行制备。其他实施例中还可以是其他的有机或无机材料制成的多孔吸附性材料。
步骤4)所述的秸秆腐熟剂，其活性成分是发酵复合菌，该复合菌为枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和长枝木霉组成的混合菌。可以是市售的，或自行配置的。具体组分及配比，可根据现有技术选择。
步骤4)所述的腐熟培育料，为次粉、大豆粕、红薯粉、煤矸石粉、稻壳粉等的混合物，其具体配比可以根据实际需要选择。也可以是其他的淀粉类产品与其他无机物的混合物，均可以达到本发明技术效果，具体成分可根据实际需要选择。
一种实施上述方法制备的秸秆自腐熟复合肥料，按照重量份数比例，其由如下组分，经培育、混合、造粒制备成的团粒结构，平均直径为2-6厘米：
秸秆粉50-70份,秸秆纤维30-40份，多孔颗粒载体6-16份，秸秆腐熟剂3-5份，腐熟培植混合粉剂20-30份；水适量，团粒含水率50-65％。
所述的粘结料为含水率为95％的可流动粘性粘结料，本实施例中为熟制的淀粉水溶胶体，其中淀粉等干物质的质量为5％，余量为水。
所述的秸秆纤维为3-5厘米长；所述的多孔颗粒载体，为淀粉基吸附载体材料。
造粒后形成的肥料团粒平均直径为2-6毫米。
所述多孔颗粒载体的颗粒直径为30～50nm。
所述秸秆自腐熟复合肥料的施肥方法，其包括如下步骤：将所述的秸秆自腐熟复合肥料颗粒，播撒到20-40厘米深的土壤中，由其在土壤中自行发酵、腐熟。
实施例2：
本发明提供的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、肥料及施肥方法，其与实施例1基本相同，其不同之处在于：
在所述的步骤6)之前，还包括步骤7)制备粘结料：将次粉、玉米粉、红薯粉其中之一或其任意混合料，加水，加热，制得可流动粘性粘结料；
所述的步骤6)是将所述的秸秆粉、秸秆纤维、粘结料与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得秸秆自腐熟复合肥料。
所述多孔颗粒载体为改性淀粉制备的水溶性粉末状聚合物，孔内可容置大量的小颗粒，并且混合有微溶性粘稠物质；所述多孔颗粒载体的小孔分布密度为6～8个/cm3。
所述粘结料干物质的具体组分及配比为：
次粉15-30份、红薯粉10-15份；还可以再适当增加5-10份的其他淀粉类物质。
实施例3：
本发明提供的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、肥料及施肥方法，其与实施例1或2均基本相同，其不同之处在于：
在所述的步骤6)之前，还包括步骤8)制备填充料：将煤矸石粉、磷矿粉、钾矿粉、黄腐酸钾、EDTA、黄磷炉渣混合后，制得填充料；
所述的步骤6)，是将所述的秸秆粉、秸秆纤维、粘结料、填充料与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得秸秆自腐熟复合肥料。
所述的秸秆自腐熟复合肥料，还包括70-120份填充料。
所述填充料的具体组成为：煤矸石15-30份、磷矿粉15-20份、钾矿粉10-15份、EDTA13-18份、黄腐酸钾15-25份、黄磷炉渣2-6份，余量为杂质。
本实施例采用的多孔颗粒载体为木炭、煤渣或蛭石等无机多孔结构吸附材料之一。
本实施例中，所述的秸秆自腐熟复合肥料，由如下组分制备而成：
秸秆粉50-70份,秸秆纤维30-40份，多孔颗粒载体6-16份，秸秆腐熟剂3-5份，腐熟培植混合粉剂20-30份，粘结料80-100份；填充料70-120份。
实施例4：
本发明提供的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、肥料及施肥方法，其与实施例1-3均基本相同，其不同之处在于：
所述的秸秆自腐熟复合肥料，由如下组分制备而成：
秸秆粉50-70份,秸秆纤维30-40份，多孔颗粒载体6-16份，秸秆腐熟剂3-5份，腐熟培植混合粉剂20-30份，粘结料80-100份；填充料70-120份；
其中：腐熟培育料，即腐熟培植混合粉剂的组成为：
次粉15-30份、大豆粕12-20份、红薯粉10-15份、煤矸石粉15-30份、稻壳粉12-14。
填充料的组成为：
煤矸石15-30份、磷矿粉15-20份、钾矿粉10-15份、EDTA13-18份、黄腐酸钾15-25份、黄磷炉渣2-6份，余量为杂质。
实施例5：
本发明提供的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、肥料及施肥方法，其与实施例1-3均基本相同，其不同之处在于：
所述的秸秆自腐熟复合肥料，由如下组分制备而成：
秸秆粉50份,秸秆纤维35份，多孔颗粒载体8份，秸秆腐熟剂3份，腐熟培植混合粉剂20份，粘结料80份；填充料70份；
其中：腐熟培育料，即腐熟培植混合粉剂的组成为：
次粉15份、大豆粕12份、红薯粉13份、煤矸石粉20份、稻壳粉13。
填充料的组成为：
煤矸石15份、磷矿粉18份、钾矿粉12份、EDTA 13份、黄腐酸钾15份、黄磷炉渣4份。
实施例6：
本发明提供的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、肥料及施肥方法，其与实施例1-5均基本相同，其不同之处在于：
所述的秸秆自腐熟复合肥料，由如下组分制备而成：
秸秆粉60份,秸秆纤维30份，多孔颗粒载体16份，秸秆腐熟剂5份，腐熟培植混合粉剂25份，粘结料90份；填充料100份；
其中：腐熟培育料，即腐熟培植混合粉剂的组成为：
次粉20份、大豆粕15份、红薯粉10份、煤矸石粉15份、稻壳粉14。
填充料的组成为：
煤矸石20份、磷矿粉15份、钾矿粉15份、EDTA13-18份、黄腐酸钾20份、黄磷炉渣6份。
实施例7：
本发明提供的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法、肥料及施肥方法，其与实施例1-6均基本相同，其不同之处在于：
所述的秸秆自腐熟复合肥料，由如下组分制备而成：
秸秆粉70份,秸秆纤维40份，多孔颗粒载体6份，秸秆腐熟剂4份，腐熟培植混合粉剂30份，粘结料100份；填充料120份；
其中：腐熟培育料，即腐熟培植混合粉剂的组成为：
次粉30份、大豆粕20份、红薯粉15份、煤矸石粉30份、稻壳粉12。
填充料的组成为：
煤矸石30份、磷矿粉20份、钾矿粉10份、EDTA18份、黄腐酸钾25份、黄磷炉渣2份。
在上述实施例的基础上，还可以增加或调整各组成成分为与其功能相同或近似，均可达到本发明的技术效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将秸秆腐熟剂与培养料混合后腐熟，制得腐熟培育料；将秸秆粉末、秸秆纤维与腐熟培育料混合、造粒，制得团粒状秸秆自腐熟复合肥料。
2.根据权利要求1所述的秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：
1)制备秸秆粉：将植物秸秆干燥后直接粉碎；
2)制备秸秆纤维：切段，将植物秸秆干燥后切为3-5厘米长的切段，然后用纤维打散机打散为分散的秸秆纤维；
3)制备多孔颗粒载体；
4)制备秸秆腐熟剂与腐熟培植混合粉剂；
5)先加水稀释秸秆腐熟剂，再将所述的秸秆腐熟剂与腐熟培植混合粉剂及多孔颗粒载体混合，在含水率50-60％、30-50℃下，密闭、堆积发酵培育1-2天，制得腐熟培育料；
6)将秸秆粉、秸秆纤维与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得团粒状秸秆自腐熟复合肥料；
所述的步骤1)-4)不分先后顺序。
3.根据权利要求2所述秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其在所述的步骤6)之前，还包括步骤7)制备粘结料：将次粉、玉米粉、红薯粉、淀粉其中之一或其任意混合料，加水，加热，制得可流动粘性粘结料；
所述的步骤6)是将所述的秸秆粉、秸秆纤维、粘结料与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得秸秆自腐熟复合肥料。
4.根据权利要求2所述秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其在所述的步骤6)之前，还包括步骤8)制备填充料：将煤矸石粉、磷矿粉、钾矿粉、黄腐酸钾、EDTA混合后，制得填充料；
所述的步骤6)，是将所述的秸秆粉、秸秆纤维、粘结料、填充料与腐熟培育料混合后，用造粒机造粒，制得秸秆自腐熟复合肥料。
5.根据权利要求2所述秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其中，步骤3)所述的多孔颗粒载体，是淀粉基吸附载体材料，或是无机多孔结构材料。
6.根据权利要求2所述秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其中，步骤4)所述的秸秆腐熟剂，其活性成分是发酵复合菌，该复合菌为枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、黑曲霉和长枝木霉组成的混合菌。
7.根据权利要求1所述秸秆自腐熟复合肥料的制备方法，其特征在于，其中，步骤4)所述的腐熟培育料，为次粉、大豆粕、红薯粉、煤矸石粉的混合物。
8.一种实施权利要求1-7之一所述方法制备的秸秆自腐熟复合肥料，其特征在于，按照重量份数比例，其由如下组分，经培育、混合、造粒制备成的团粒结构：
秸秆粉50-70份,秸秆纤维30-40份，多孔颗粒载体6-16份，秸秆腐熟剂3-5份，腐熟培植混合粉剂20-30份；水适量，团粒含水率50-65％。
9.根据权利要求8所述方法制备的秸秆自腐熟复合肥料，其特征在于，其还包括粘结料80-100份，所述的粘结料为含水率为95％的可流动粘性粘结料；其还包括填充料70-120份。
10.如权利要求8或9所述秸秆自腐熟复合肥料的施肥方法，其特征在于，其包括如下步骤：将所述的秸秆自腐熟复合肥料颗粒，播撒到20-40厘米深的土壤中，由其在土壤中自行发酵、腐熟。
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