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一种黑土地用的秸秆腐熟肥料

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28



技术领域

本发明属于肥料技术领域,具体涉及一种黑土地用的秸秆腐熟肥料。

背景技术

农作物秸秆是籽实收获后剩留的含纤维成分很高的作物残留物,我国作为农业大国,每年产生大量玉米秸秆,但对秸秆的利用效率非常低,大部分秸秆被直接焚烧,造成严重的环境污染和资源浪费。当前秸秆的综合利用主要包括肥料化、饲料化、基料化、燃料化、原料化等,其中肥料化利用主要有直接粉碎还田和堆沤还田两种方式。

然而,秸秆直接粉碎还田方式存在秸秆还田量过大,造成成苗率低、分蘖数降低,与作物争夺养分,土壤碳氮比失调,影响下茬作物的产量。而且长期实施秸秆直接还田,会使一些常见病虫害加重,土传、种传病害的发生呈逐年加重趋势,直接影响到农业生产,增加了农药等的用量。堆沤还田方式则存在发酵时间长、受温度影响大、产量少的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种黑土地用的秸秆腐熟肥料。

为实现上述目的,本发明提出如下技术方案:

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,包括以下质量份数的原料:作物秸秆50-80份,动物粪便20-30份,改性煤矸石3-5份,复合生物菌剂0.1-0.8份,羧甲基纤维素钠2-4份,水5-10份。

进一步地,所述作物秸秆可以选自玉米秸秆、高粱秸秆或水稻秸秆。

进一步地,所述作物秸秆粒径为1-3cm,含水率为10-15%;所述动物粪便含水率为10-15%。

进一步地,所述改性煤矸石的制备方法为:将煤矸石粉碎,在300-450℃下低温处理20-30min,然后在650-900℃下高温煅烧25-35min。

进一步地,所述复合生物菌剂包括:枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌。

进一步地,所述复合生物菌剂的有效活菌数为10

进一步地,所述枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌的质量比为(1-3):(4-6):(2-3):(0.8-1.5):(3-7)。

本发明提供的黑土地用的秸秆腐熟肥料含水率小于15%,pH为7-8,碳氮比为(20-25):1。

本发明还提供一种秸秆腐熟肥料的制备方法,包括以下步骤:

将复合生物菌剂培养活化为发酵菌液,将作物秸秆和动物粪便粉碎后加入到发酵菌液中混合均匀,在50-60℃下发酵5-8天,得到发酵物;

将发酵物与改性煤矸石混合,加热处理,然后加入羧甲基纤维素钠和水,制粒,烘干,即得秸秆腐熟肥料。

进一步地,发酵过程中,保持体系湿度为60-65%。

进一步地,所述加热处理温度为30-40℃,时间为15-28min。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:

本发明以作物秸秆为主要原料,将枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌进行复配,利用不同菌种间的作用,使其产生协同作用,发挥更大的效果,从而有效缩短发酵周期,更好的激发出作物秸秆以及动物粪便中的营养成分。

本发明以煤矸石作为原料进行改性,在低温处理阶段,煤矸石次外层的薄膜被打通,提高其比表面积和孔隙率,然后进行高温处理,使主要成分氧化铝被活化,硅酸盐、硅铝酸盐发生脱水,导致其中含有的碳体积发生膨胀,呈现蜂窝状的表面,微孔增多,孔隙率提高;然后与发酵物混合后,发酵物中的液体填充至改性煤矸石孔隙中,在加热条件下稳定的固载在孔隙内,最后羧甲基纤维素钠遇水成膜,将煤矸石孔隙包覆,形成一个包覆结构,使得最终产品具有缓释性,在应用于土壤中时,可持续释放营养物质,提高作物产量,并提高防病虫效率。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时,以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。

本发明中所述的“份”如无特别说明,均按质量份计。

本发明实施例使用的枯草芽孢杆菌(购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC:NO.20824)、疏棉状嗜热霉(购买自上海抚生实业有限公司)、高温放线菌剂(购自中国普通微生物保藏中心,保藏编号:CGMCC1.1865)、根霉菌(购自北京科威拜沃生物技术有限公司)和固氮菌(购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCCNo.10821)。

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,包括以下质量份数的原料:作物秸秆50-80份,动物粪便20-30份,改性煤矸石3-5份,复合生物菌剂0.1-0.8份,羧甲基纤维素钠2-4份,水5-10份。

在一些优选实施例中,所述黑土地用的秸秆腐熟肥料,包括以下质量份数的原料:作物秸秆55-75份,动物粪便22-28份,改性煤矸石3.5-4份,复合生物菌剂0.5-0.7份,羧甲基纤维素钠2-3份,水5-7份。更优选为作物秸秆60份,动物粪便25份,改性煤矸石3.8份,复合生物菌剂0.6份,羧甲基纤维素钠2.5份,水6份。

在一些优选实施例中,所述作物秸秆可以选自玉米秸秆、高粱秸秆或水稻秸秆。优选为玉米秸秆。

在一些优选实施例中,所述作物秸秆平均粒径为1-3cm,含水率为10-15%,优选为12%;所述动物粪便含水率为10-15%,优选为12%。

在一些优选实施例中,所述改性煤矸石的制备方法为:将煤矸石粉碎,在300-450℃下低温处理20-30min,然后在650-900℃下高温煅烧25-35min。

在以下实施例中,改性煤矸石的制备方法为:将煤矸石粉碎至粒径为200μm,在400℃下低温处理25min,然后在800℃下高温煅烧30min,即得到改性煤矸石。

在一些优选实施例中,所述复合生物菌剂包括:枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌。

在一些优选实施例中,所述复合生物菌剂的有效活菌数为10

在一些优选实施例中,所述枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌的质量比为(1-3):(4-6):(2-3):(0.8-1.5):(3-7)。优选为2:5:2.5:1.2:5。

本发明还提供一种秸秆腐熟肥料的制备方法,包括以下步骤:

将复合生物菌剂培养活化为发酵菌液,将作物秸秆和动物粪便粉碎后加入到发酵菌液中混合均匀,在50-60℃下密封发酵5-8天,得到发酵物;

将发酵物与改性煤矸石混合,加热处理,然后加入羧甲基纤维素钠和水,制粒,烘干,即得秸秆腐熟肥料。其中加入水的量以能够使干物质粘结在一起不松散为宜,具体可以根据干物质的量调整,加入的水可以为自来水,加水量是本领域技术人员均能明确判断和操作的,在此不做赘述。

在一些优选实施例中,发酵过程中,保持体系湿度为60-65%。发酵过程中,通过翻堆的方式保持发酵体系温度和湿度。

在一些优选实施例中,所述加热处理温度为30-40℃,时间为15-28min。

本发明提供的黑土地用的秸秆腐熟肥料含水率小于15%,pH为7-8,碳氮比为(20-25):1,粒径为600-800μm。

本发明以具体实施例对制备的产品进一步进行说明。

实施例1

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,由以下质量份数的原料组成:

含水率为12%的玉米秸秆60份,含水率为12%的动物粪便25份,改性煤矸石3.8份,复合生物菌剂0.6份,羧甲基纤维素钠2.5份,水6份。

复合生物菌剂由质量比为2:5:2.5:1.2:5的枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌混合而成。

黑土地用的秸秆腐熟肥料制备方法为:

1)将复合生物菌剂培养活化为有效活菌数为6×10

2)将发酵物与改性煤矸石混合,在35℃下加热22min,然后加入羧甲基纤维素钠和水,制粒,烘干,即得秸秆腐熟肥料。

实施例2

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,由以下质量份数的原料组成:

含水率为15%的玉米秸秆75份,含水率为10%的动物粪便22份,改性煤矸石4份,复合生物菌剂0.7份,羧甲基纤维素钠0.8份,水10份。

复合生物菌剂由质量比为1:4:2:1.5:3的枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌混合而成。

制备方法同实施例1。

实施例3

黑土地用的秸秆腐熟肥料组成同实施例1。

黑土地用的秸秆腐熟肥料制备方法为:

1)将复合生物菌剂培养活化为有效活菌数为8.2×10

2)将发酵物与改性煤矸石混合,在40℃下加热15min,然后加入羧甲基纤维素钠和水,制粒,烘干,即得秸秆腐熟肥料。

实施例4

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,由以下质量份数的原料组成:

含水率为10%的玉米秸秆50份,含水率为15%的动物粪便30份,改性煤矸石3份,复合生物菌剂0.1份,羧甲基纤维素钠2份,水5份。

复合生物菌剂由质量比为3:6:2:1.5:7的枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌混合而成。

黑土地用的秸秆腐熟肥料制备方法为:

1)将复合生物菌剂培养活化为有效活菌数为7.6×10

2)将发酵物与改性煤矸石混合,在30℃下加热28min,然后加入羧甲基纤维素钠和水,制粒,烘干,即得秸秆腐熟肥料。

对比例1

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,由以下质量份数的原料组成:

含水率为12%的玉米秸秆60份,含水率为12%的动物粪便25份,改性煤矸石3.8份,枯草芽孢杆菌0.6份,羧甲基纤维素钠2.5份,水6份。

制备方法同实施例1。

对比例2

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,由以下质量份数的原料组成:

含水率为12%的玉米秸秆60份,含水率为12%的动物粪便25份,复合生物菌剂0.6份,羧甲基纤维素钠2.5份,水6份。

复合生物菌剂由质量比为2:5:2.5:1.2:5的枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌混合而成。

制备方法同实施例1。

对比例3

一种黑土地用的秸秆腐熟肥料,由以下质量份数的原料组成:

含水率为12%的玉米秸秆60份,含水率为12%的动物粪便25份,改性煤矸石3.8份,复合生物菌剂0.6份。

复合生物菌剂由质量比为2:5:2.5:1.2:5的枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌混合而成。

制备方法同实施例1。

对比例4

原料:玉米秸秆。

制备方法:

将玉米秸秆粉碎至150μm,在55℃下密封发酵30天,发酵过程中,通过翻堆的方式保持体系湿度为60%,得到发酵物,制粒,烘干,即得秸秆腐熟肥料。

对比例5

同实施例1,区别在于,复合生物菌剂由质量比为1:1:1:1:1的枯草芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉、高温放线菌剂、根霉菌和固氮菌混合而成。

试验例1

对实施例1-4以及对比例1-5制备的黑土地用的秸秆腐熟肥料进行养分含量测定,其中,总养分含量是指氮、磷、钾含量之和,结果如表1所示。

表1

从表1中可以看出,本发明实施例制备的黑土地用的秸秆腐熟肥料养分含量高,最高可达12.48%,远远超过现有技术中堆肥方式的指标。

应用例1

以黑龙江省五大连池市农业技术推广中心科技园区作为试验基地种植花生(鲁花9号),随机设置试验区,每组试验田面积30m

施肥方式:作为基肥,在播种前一次性实施。实验组施用实施例1-4、对比例4制备的黑土地用的秸秆腐熟肥料,对照组施用常规氮磷钾复合肥,施用量均为200kg/亩,期间正常田间管理。平均结果如表2所示。

表2

从表2中可以看出,利用本发明实施例制备的肥料用于农作物的种植时,可以提高农作物产量,防病率高;将单一玉米秸秆进行发酵得到的肥料也可以起到一定的作用,但是效果远差于实施例(本发明中所指的病是指花生中常见的根腐病、白绢病、疮痂病和褐斑病,表2中为以上病种的综合防治效果)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

技术分类

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