一种玉米芯有机肥及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于有机肥技术领域，涉及一种玉米芯有机肥及其制备方法与应用。

背景技术

化肥是指用化学方法制造或开采矿石，经过加工制成的肥料，也称无机肥料，具有以下一些共同特点：成分单纯，养分含量高；肥效快。而有机肥则是经生物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，例如多种有机酸、肽类以及氮、磷、钾等丰富的营养元素。有机肥不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分。

施用化肥能够有效促进作物增产，但我国目前存在着明显的化肥施用过度问题，农业生产过多依赖化肥，而有机肥的使用量较少。连续多年施用普通化肥容易造成土壤板结、养分淋溶损失等问题，进而影响作物的品质及产量，也不利于农业和环境的可持续发展。

我国有机肥资源十分丰富，所含养分量相当于化肥的137％，但目前仅利用了41％。而未被利用的有机废物，进入生物圈循环既造成恶臭及氨的危害，又对土壤、水体等生态环境造成不良影响，并通过食物链对生态环境产生毒害作用，难以处理。

有机肥的原料丰富，生产方法有多种，但目前的有机肥多采用一种原料生产而成，导致有机肥的成分较为单一，效果也各有优劣。例如：沼肥肥力强，效果持久，但沼肥成分简单，没有根据土地承载力、植被对有机物吸收能力进行制备与配置，针对性差，效果不稳定；菌肥效果稳定，能缓慢地增强，但浇菌肥的经济增长较沼肥少，各项指标居中。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米芯有机肥及其制备方法与应用。本发明将猪粪、玉米芯及复合菌剂进行复合，最终制得的有机肥呈玉米芯状，大小、重量可控，方便种植过程中使用，有利于提高种植机械化，并缓解了猪场猪粪排放造成面源污染以及玉米芯燃烧污染大气的问题，实现了粪污资源化及玉米芯资源化利用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种玉米芯有机肥的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将玉米芯先置于猪场处理后废水中浸泡，之后进行高压蒸煮；

2)将高压蒸煮后的玉米芯产物取出，经降温后与猪粪(猪粪仅经过固液分离，未经其他处理，含水量约30％-50％)混合，并加入复合菌剂，得到发酵混合物，进行一次发酵；

3)步骤2)中的发酵混合物接种白腐菌菌剂后进行二次发酵，充分发酵腐熟后即得到所述的玉米芯有机肥。

进一步地，步骤1)中，所述的猪场处理后废水为猪场废水经二级生化处理后得到的废水。猪场废水先进行固液分离，之后经常规二级生化处理，此时的废水已去除大量有害元素，而植物生长所需微量元素依旧丰富。将玉米芯置于猪场处理后废水中浸泡，由于玉米芯具有一定的富集能力，可以吸附废水中的这些元素，提高有机肥的养分。此外，使用猪场处理后废水，还能够节省大量清洁水源，实现资源循环利用。

进一步地，步骤1)中，所述的玉米芯在猪场处理后废水中浸泡的时间为0.5-1.5h；高压蒸煮过程中，温度为110-130℃，压力为200-220kPa，时间为0.3-0.7h。

进一步地，步骤2)中，采用200目孔径的筛网将高压蒸煮后的玉米芯及碎渣取出。高压蒸煮后的玉米已经不像初始状态那样坚硬，用筛网取玉米芯时应尽量不破坏玉米芯形状。

进一步地，步骤2)中，将高压蒸煮后的玉米芯产物取出后，经通风降温至常温，之后与猪粪及复合菌剂混合；所述的复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母中的一种或更多种。

进一步地，步骤2)中，发酵混合物的碳氮比为(20-30):1，含水率为50％-65％。

进一步地，步骤2)中，一次发酵的温度为60-65℃，时间不少于5天。当温度超过70℃时需要及时翻堆降温。

进一步地，步骤3)中，在一次发酵的降温阶段，当温度低于40℃时接种白腐菌菌剂，进行二次发酵。接种白腐菌菌剂后进行翻堆搅拌混匀，混匀后建立高堆腐熟发酵，定期翻堆。

优选地，步骤3)中，二次发酵采用常温堆放发酵，定期翻堆。发酵时长视含水率而定，待其含水率至30wt％以内即可。

优选地，复合菌剂的添加量为蒸煮后的玉米芯产物与猪粪混合物的0.01wt％-2wt％，白腐菌菌剂的接种量为蒸煮后的玉米芯产物与猪粪混合物的0.5wt％-5wt％。

由于发酵后的玉米芯具有许多空洞，可以容纳吸附许多发酵后的粉状有机肥。此时可以取60目孔径的筛网，将吸附了大量有机肥的玉米芯筛出，剩余的有机肥可继续与一次发酵混合物搅拌发酵，也可与一次发酵产物混合发酵，也可直接作为粉状有机肥包装出售。

本发明的技术方案之二提供了一种玉米芯有机肥，该玉米芯有机肥采用所述的方法制备而成。制备完成后可根据需求筛分成不同粒径进行分级，根据不同功能添加不同功能菌剂进行包装可制成生物有机肥。

本发明的技术方案之三提供了一种玉米芯有机肥在制备植物生长促进剂中的应用。将玉米芯有机肥发酵腐熟后水分控制在30wt％以下，使用时直接将玉米芯有机肥丢入土坑中即可。

目前，由于秸秆相比玉米芯更柔软、细碎，故而秸秆是常见的有机肥发酵辅料。但实际上，相比秸秆，玉米芯的生物能储存更多，发酵过程中产生的益生菌和益生元更多。而每年都有大量玉米芯被浪费，造成污染。本发明采用玉米芯作为有机肥发酵辅料，不仅可以降低成本、提高玉米芯利用率，还可以提高有机肥品质。

本发明的原理为：高压蒸煮后玉米芯变柔软，并且析出大量木质素，造成内部大量微小空洞；加入复合菌剂发酵后，玉米芯内部大量微小空洞被分解，造成更多空洞，原有空隙也变大，同时将玉米芯分解成更有利于植物生长的有机肥；固液分离后的猪粪，在第一次腐熟发酵时，温度最高可达70℃，可杀死各种病原菌，降温后加入复合菌及玉米芯有助于加快发酵；大量复合菌及其代谢产物存在于有机肥中，可以帮助植物抵抗病菌。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)采用玉米芯与猪粪进行混合发酵，使得有机肥形态固定、质量可控、施肥操作简便、经济耐用；

2)复合菌分解玉米芯及猪粪后，产生大量有助于植物生长的有机质，且木质素被白腐菌分解后，玉米芯更加容易腐熟，使玉米芯有了二次利用，提高了经济效益；

3)大量枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母及其代谢产物等存在于有机肥中，可以帮助植物抵抗病菌。

4)解决猪场猪粪排放对水体造成污染以及玉米芯燃烧污染大气的问题，实现了粪污资源化及玉米芯资源化的利用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中，枯草芽孢杆菌由秦皇岛拓邦生物科技有限公司提供。酿酒酵母由江苏奕农生物股份有限公司提供，酵母菌含量≥1×10

其余如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。

实施例1：

一种玉米芯有机肥，其制备方法包括以下步骤：

1)将玉米芯先置于猪场处理后废水中浸泡，之后进行高压蒸煮；

2)将高压蒸煮后的玉米芯取出，经降温后与猪粪和复合菌剂混合，得到发酵混合物，进行一次发酵；

3)发酵混合物在高温好氧发酵的降温阶段，温度低于40℃时接种白腐菌菌剂并进行二次发酵，充分发酵腐熟后即得到所述的玉米芯有机肥。

步骤1)中，猪场处理后废水为猪场废水经二级生化处理后得到的废水。玉米芯在猪场处理后废水中浸泡的时间为0.5h；高压蒸煮过程中，温度为130℃，压力为200kPa，时间为0.7h。

步骤2)中，采用200目孔径的筛网将高压蒸煮后的玉米芯及碎渣取出。取出后经通风降温至常温，之后与猪粪混合后加入复合菌剂得到发酵混合物；复合菌剂由质量比为1:1:1的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及酿酒酵母组成，复合菌的添加量为蒸煮后的玉米芯和猪粪混合物的0.05wt％。一次发酵前的发酵混合物碳氮比在25：1之间，含水率在50％-65％，发酵温度为60-65℃区间，时间为5天，温度超过70℃时需要及时翻堆降温。

步骤3)中，白腐菌菌剂接种量为0.5wt％，接种白腐菌菌剂后进行翻堆搅拌混匀，混匀后建立高堆腐熟发酵，二次发酵常温堆放发酵即可，发酵时长视含水率而定，待其含水率至30wt％以内即可。定期翻堆。

实施例2：

一种玉米芯有机肥，其制备方法包括以下步骤：

1)将玉米芯先置于猪场处理后废水中浸泡，之后进行高压蒸煮；

2)将高压蒸煮后的玉米芯取出，经降温后与猪粪和复合菌剂混合，得到发酵混合物，进行一次发酵；

3)发酵混合物在高温好氧发酵的降温阶段，温度低于40℃时接种白腐菌菌剂并进行二次发酵，充分发酵腐熟后即得到所述的玉米芯有机肥。

步骤1)中，猪场处理后废水为猪场废水经二级生化处理后得到的废水。玉米芯在猪场处理后废水中浸泡的时间为1.5h；高压蒸煮过程中，温度为110℃，压力为220kPa，时间为0.3h。

步骤2)中，采用200目孔径的筛网将高压蒸煮后的玉米芯及碎渣取出。取出后经通风降温至常温，之后与猪粪混合后加入复合菌剂得到发酵混合物；复合菌剂包括质量比为1:1:1的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及酿酒酵母，复合菌的添加量为蒸煮后玉米芯和猪粪混合物的0.1wt％。一次发酵前的发酵混合物碳氮比在25：1之间，含水率在50％-65％，发酵温度为60-65℃，时间为5天，温度超过70℃时需要及时翻堆降温。

步骤3)中，白腐菌菌剂接种量为1wt％，接种白腐菌菌剂后进行翻堆搅拌混匀，混匀后建立高堆腐熟发酵，二次发酵常温堆放发酵即可，发酵时长视含水率而定，待其含水率至30wt％以内即可。定期翻堆。

实施例3：

一种玉米芯有机肥，其制备方法包括以下步骤：

1)将玉米芯先置于猪场处理后废水中浸泡，之后进行高压蒸煮；

2)将高压蒸煮后的玉米芯取出，经降温后与猪粪和复合菌混合，并进行一次发酵，得到发酵混合物，进行一次发酵；

3)发酵混合物在高温好氧发酵的降温阶段，温度低于40℃时接种白腐菌菌剂并进行二次发酵，充分发酵腐熟后即得到所述的玉米芯有机肥。

步骤1)中，猪场处理后废水为猪场废水经二级生化处理后得到的废水。玉米芯在猪场处理后废水中浸泡的时间为1h；高压蒸煮过程中，温度为120℃，压力为210kPa，时间为0.5h。

步骤2)中，采用200目孔径的筛网将高压蒸煮后的玉米芯及碎渣取出。取出后经通风降温至常温，之后与猪粪混合后加入复合菌剂得到发酵混合物；复合菌剂包括质量比为1:1:1的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及酿酒酵母，复合菌的添加量为蒸煮后的玉米芯和猪粪混合物的0.05wt％。一次发酵前的发酵混合物碳氮比在25：1之间，含水率为50％-65％，发酵温度为60-65℃，时间为5天，温度超过70℃时需要及时翻堆降温。

步骤3)中，白腐菌菌剂接种量为5wt％，接种白腐菌菌剂后进行翻堆搅拌混匀，混匀后建立高堆腐熟发酵，二次发酵常温堆放发酵即可，发酵时长视含水率而定，待其含水率至30wt％以内即可，定期翻堆。

应用例：

试验分为4组，分别为玉米芯有机肥组、发酵玉米芯组、腐熟猪粪组、空白对照组。其中，玉米芯有机肥组采用实施例3中制备得到的玉米芯有机肥；发酵玉米芯组采用玉米芯与四种菌剂(枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母、白腐菌)混合发酵后制成的有机肥(此处的发酵玉米芯组中除了未加入猪粪外，其余与前面玉米芯有机肥组一致，即采用玉米芯替代等量猪粪)；腐熟猪粪组采用猪粪自然堆肥发酵制成的有机肥；空白对照组不加入肥料。

于福建省东南沿海猪场外围选取一块日照充足的菜地，测试土壤基本肥力性状：有机质含量30.17g/kg、全氮含量1632mg/kg。一次性投入6.75t/hm

在移栽后第5、10、15、20天分别测定大白菜株高、叶宽。记载白菜收获后产量，测定鲜重、干重、可溶性糖、VC、测定白菜生长期病情指数。结果如表1、表2、表3所示。

表1各试验组的大白菜株高

表2各试验组的大白菜叶宽

由表1和表2可以看出，移栽后各有机肥处理下大白菜的株高及叶宽均优于CK，且T1处理的大白菜株高最高，叶宽最大。

表3各试验组的大白菜采后指标

由表3可以看出，T1处理的白菜综合指标情况较好，鲜重、干重、可溶性糖、产量均高于其他组别，病情指数则低于其他组别，可见本发明效果较好，具有良好应用前景。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。