CN103626610A - 一种竹炭生物有机肥及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹炭生物有机肥，包括：竹炭粉10-30重量份、竹粉15-30重量份、豆粕料8-15重量份、酵母有机料30-50重量份、生物菌种0.2-1重量份；所述竹炭生物有机肥呈粉状或颗粒状。本发明还提供了该生物有机肥的生产方法，将竹炭粉、竹粉、豆粕料、酵母有机料、生物菌种按照生产配比计量，采用搅拌机充分混合得到粉状竹炭生物有机肥，或在上述成分中加入粘结剂，经造粒机造粒得到颗粒状竹炭生物有机肥。本发明为竹制品加工中产生的下脚料处理提供了环保的解决途径，得到的竹炭生物有机肥具有营养元素齐全、无化学残留、吸附土壤重金属和农药残留、改良土壤环境、防止土壤板结、增强抗病、改善作物品质等效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物有机肥及其生产方法，尤其涉及一种以竹炭为原料的生物有机肥及其生产方法。
背景技术
土壤由矿物质、有机质和土壤微生物等构成。微生物是土壤的发生和发育中起到重要的作用，如分解有机质和矿物质、固定氮素等。微生物在土壤中的生命活动，以土壤有机质为基础，转化土壤养分、提高土壤肥力、提供植物生长发育的营养成分。反过来土壤肥力的提高又可以促进微生物的繁殖。长期以来，随着化肥的大量施用，虽然一定时间和程度上能够提高作物的产量，但是却引起了如土壤有机质和有益微生物急剧减少、土壤酸化、板结、肥力下降、地下水硝酸盐含量超标、水体富营养化等一系列生态环境问题。
随着人们对化肥的缺点的认识不断加深以及环保意识的增强，具有改良土壤、提高肥料利用率、增产增收、改善品质和环保等优点的生物有机肥迎来巨大的发展机遇。现有生物有机肥主要以畜禽粪便或农作物秸秆等作为原材料，同时也包括一些发酵工业的下脚料、生活垃圾，通过发酵腐熟，再添加功能菌群制备而成。其中畜禽粪便中含有大量的有害病菌和重金属超标等问题，长期施用畜禽粪便生产的生物有机肥会增加土壤病虫害的发生率和土壤中重金属的不断积累。
与此同时，在我国，耕地面积正在不断的萎缩。更严重的是，全中国40%的耕地已经被侵蚀、盐碱化或酸化，近20%被工业废水、污水、农药超标或采矿径流等污染。近年来，越来越多的食品安全问题被报道，土壤内的有毒元素流入食品链源头是一个主要因素之一。目前，伴随着耕地土壤重金属污染面积扩大，工业企业场地和矿区及周边土壤重金属污染日益加剧，土壤中新型重金属污染渐现，土壤重金属污染流域性态势凸显等，我国土壤重金属污染问题日益严重。此外，化肥和农药也是造成土壤重金属污染源之一。一些磷肥和复合肥中镉含量超标，能够使土壤和作物吸收到不易被移除的镉。此外，农药、抗生素和病原菌等也成为土壤污染的来源。
面对当前我国的土壤污染国情和农业的可持续发展战略要求，寻找一条切实可行的解决方法和途径成为当务之急。
我国竹林资源丰富，素有“竹子王国”之美誉。大量的竹制品加工企业孕育而生，竹制品加工过程中产生了大量的下脚料，这些下脚料通过粉碎成竹粉或烧制成竹炭使得资源得到充分的利用。其中，竹炭是生物炭之一，已在工业领域得到广泛的应用，而在农业领域的应用方兴未艾。考古学家在巴西亚马逊河流域考古时发现，拥有生物炭的土壤比临近没有生物炭的土壤具有更高的土壤肥力，并且发现生物炭能长时间存在于土壤中，有的已有1000多年历史。这一发现激起了国内外科学家研究生物炭在修复环境污染、提高土壤肥力和减缓大气温室气体浓度升高等方面的极大兴趣。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种含有竹炭的、营养丰富的生物有机肥。
本发明的技术方案是，一种竹炭生物有机肥，包括下列原料：竹炭粉10-30重量份、竹粉15-30重量份、豆粕料8-15重量份、酵母有机料30-50重量份、生物菌种0.2-1重量份；所述竹炭生物有机肥呈粉状或颗粒状。
根据本发明的竹炭生物有机肥，优选的是，所述生物菌种为枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、EM菌、胶质芽孢杆菌中的一种或两种以上。
进一步地，所述生物菌种优选为0.2-0.4重量份。
更优选的是，所述生物菌种为枯草芽孢杆菌和侧孢芽孢杆菌的混合菌，所述混合菌中两种菌的混合比例为1～2：1。
EM菌为市售的EM菌产品。
优选的是，所述竹炭生物有机肥还包括粘结剂3-8重量份。粘结剂是用于造粒时起粘连作用，在颗粒状肥料生产时可以添加。
优选的是，所述粘结剂为凹凸棒粉，淀粉中的一种。
根据本发明的竹炭生物有机肥，优选的是，所述豆粕料来源于豆粕与乳酸菌的堆积发酵。
所述酵母有机料来源于米糠与酵母发酵废液的堆积发酵。米糠是稻谷种皮和胚加工制成的，是稻谷加工的主要副产品。所述酵母发酵废液来源于酵母生产发酵的过程。
优选的是，所述竹炭生物有机肥中有效活菌数≥0.20亿个/克；所述竹炭有机肥中的有机质≥40.0%。更优选的是，所述竹炭生物有机肥中有效活菌数≥0.60亿个/克；所述竹炭有机肥中的有机质≥55.0%.
本发明还提供了一种竹炭生物有机肥的生产方法，包括竹炭粉和竹粉的制备工序，该方法按以下步骤进行：
(1)竹炭粉的制备：选取合适的竹材或竹废料破碎切断，自然或人工干燥后，经高温炭化，冷却后再经粉碎机粉碎；
(2)竹粉的制备：选取合适的竹材或竹废料破碎切断，自然或人工干燥后，粉碎；
(3)将上述竹炭粉、竹粉、豆粕料、酵母有机料、生物菌种按照生产配比进行计量，采用搅拌机充分混合后，制备得到粉状竹炭生物有机肥；或者，将上述竹炭粉、竹粉、豆粕料、酵母有机料、生物菌种和粘结剂按照生产配比进行计量，采用搅拌机充分混合后，经造粒机造粒，得到颗粒状竹炭生物有机肥。
根据本发明所述的竹炭生物有机肥的生产方法，优选的是，步骤（1）所述粉碎的细度为80-100目，所述干燥后竹炭的含水量小于等于9%。
根据本发明所述的竹炭生物有机肥的生产方法，优选的是，步骤（2）所述粉碎的细度为80-100目，所述干燥后竹粉的含水量小于等于6%。
在本发明的方法中，生物菌种，豆粕料和酵母有机料的选择如同上述。即所述生物菌种优选为枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、EM菌、胶质芽孢杆菌中的一种或两种以上。所述豆粕料来源于豆粕与乳酸菌的堆积发酵。所述酵母有机料来源于米糠与酵母发酵废液的堆积发酵。米糠是稻谷种皮和胚加工制成的，是稻谷加工的主要副产品。所述酵母发酵废液来源于酵母生产发酵的过程。
本发明的原理是，竹炭是一种多孔性的物质，具有发达的、大小不同的孔隙结构，同时其表面具有羰基、羧基等丰富的官能团。因此，竹炭具有很强的吸附作用。除此之外，竹炭中含有磷、钾、钙、镁等多种元素。所以竹炭不仅具有改善土壤结构、防止土壤板结，调节土壤温度，保水保肥的功能，还能释放所含的矿质元素，平衡养分的供给，同时还能吸附土壤中的农药、重金属及化肥的残留。竹粉中具有多种矿物质和大量的纤维素，能促进有益微生物的生长繁殖，同时也具有改善土壤结构、防止土壤板结等作用。酵母有机料和豆粕料均含有丰富的有机质、氨基酸和蛋白质等活性物质，此外，还含有氮、磷、钾、钙、镁等营养元素，可以为作物和微生物生长所需养分，补充作物营养需求和促进有益微生物在土壤中的快速繁殖，在促进作物生长的同时，也能改善土壤的团粒结构，使土壤透气、保水保肥，有效提高作物产量。所以在选用竹炭为原料的基础上，通过添加优质的有机质（竹粉、酵母有机料、豆粕料），在修复土壤、改善土壤结构和恢复土壤活力的同时，还能为作物生长提供全面、均衡的营养。
本发明的竹炭生物有机肥首次将竹炭和有机质、生物菌结合在一起来作为生物有机肥，在竹炭的基础上，通过添加其他的营养物质和有益菌，达到其他生物有机肥不具有的功能。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、为竹制品加工过程中产生的下脚料处理提供了新的、环保的解决途径，同时也为生物有机肥的生产提供了新的原料。
2、与传统的肥料（化肥、畜禽粪便生产的有机肥）相比，本发明具有以下优势：
(1)纯天然无异味、以竹炭为原料；
竹材是一种天然生长的有机体，竹材在特殊条件下形成竹炭。用它作为有机肥原料，是对环境的一种保护和资源的合理利用，也是一种发展循环农业的有效途径。
(2)改善土壤污染、减少化肥用量；
竹炭所具有多孔性微细结构和较大的比表面积，同时其表面具有羰基、羧基等丰富的官能团，赋予其具有吸附土壤中的重金属、农药和化肥残留等特殊作用，同时还能降低养分的流失，起到保肥、降低化肥用量的作用。
(3)改良土壤环境、防止土壤板结；
竹炭因其多孔性的微细结构，还能改善土壤通气性、保水性。竹炭的比表面积大，能为土壤中的微生物提供栖息和繁衍的场所，使得有机质充分分解，营养成分增加，进而改善土壤环境，能有效防止板结。
(4)营养元素齐全、无化学残留；
竹炭具有多种矿质元素，其中钾的含量较高。酵母有机料和豆粕料含有丰富的有机质、氨基酸、蛋白质、腐植酸以及磷、钾、钙、镁等营养元素。故三者的有机结合能为作物提供全面的营养元素。
(5)增强抗病驱虫、改善作物品质；
竹炭生物有机肥所含有益菌群能占据作物根系的营养位点和分泌一些抗生素类物质，能有效抑菌和杀菌，也能抑制作物根部害虫的侵蚀，提高作物品质。
(6)土壤肥力持久、作物增产增收；
竹炭生物有机肥具有肥效高、缓释等特点。竹炭生物有机肥含有丰富的有机质以及大量多种的营养元素等。同时，竹炭是一个营养元素的储存库，能储存未被利用的养分，达到养分的均衡供给，从而实现作物的增产增收。
附图说明
图1：竹炭生物有机肥生产工艺流程图。
具体实施方式
以下的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的说明。但是范围不仅限于以下的实施例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明保护的范围。
实施例1
将所选取合适的竹材或竹废料切断，自然或人工干燥后，经高温炭化，冷却后再经粉碎机粉碎，获得细度为80-100目的竹炭粉，含水量小于等于9%。将所选取合适的竹材或竹废料破碎切断，自然或人工干燥后，经粉碎机初步粉碎，再经研磨机研磨成粉，获得细度为80-100目的竹粉，含水量小于等于6%。所述生物菌种为枯草芽孢杆菌。
将获得的竹炭粉和竹粉与豆粕料、酵母有机料、生物菌种以及粘结剂按照表1的原料配比进行准确配料。经搅拌机搅拌充分混合，采用造粒机造粒，制备得到颗粒状竹炭生物有机肥。
表1竹炭生物有机肥的生产配方
| 原料 | 竹炭粉 | 竹粉 | 豆粕料 | 酵母有机料 | 生物菌种 | 凹凸棒粉 |
| 配比（公斤） | 150 | 250 | 100 | 457 | 3 | 40 |
实施例2
将所选取合适的竹材或竹废料切断，自然或人工干燥后，经高温炭化，冷却后再经粉碎机粉碎，获得细度为80-100目的竹炭粉，含水量小于等于9%。将所选取合适的竹材或竹废料破碎切断，自然或人工干燥后，经粉碎机初步粉碎，再经研磨机研磨成粉，获得细度为80-100目的竹粉，含水量小于等于6%。所述生物菌种为侧孢芽孢杆菌。
将获得的竹炭粉和竹粉与豆粕料、酵母有机料、生物菌种按照表2的原料配比进行准确配料。经搅拌机搅拌充分混合，制备得到粉状竹炭生物有机肥。
表2竹炭生物有机肥的生产配方
| 原料 | 竹炭粉 | 竹粉 | 豆粕料 | 酵母有机料 | 生物菌种 |
| 配比（公斤） | 150 | 250 | 100 | 497 | 3 |
实施例3
除了下述工艺外，其他如同实施例1。所述生物菌种为EM菌。
将实施例1获得的竹炭粉和竹粉与豆粕料、酵母有机料、生物菌种以及粘结剂按照表3的原料配比进行准确配料。经搅拌机搅拌充分混合，采用造粒机造粒，制备得到颗粒状竹炭生物有机肥。
表3竹炭生物有机肥的生产配方
| 原料 | 竹炭粉 | 竹粉 | 豆粕料 | 酵母有机料 | 生物菌种 | 凹凸棒粉 |
| 配比（公斤） | 200 | 200 | 140 | 427 | 3 | 30 |
实施例4
除了下述工艺外，其他如同实施例2。
将实施例1获得的竹炭粉和竹粉与豆粕料、酵母有机料、生物菌种按照表4的原料配比进行准确配料。表4中的生物菌种为胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌按1：2质量比混合菌种。经搅拌机搅拌充分混合，制备得到粉状竹炭生物有机肥。
表4竹炭生物有机肥的生产配方
| 原料 | 竹炭粉 | 竹粉 | 豆粕料 | 酵母有机料 | 生物菌种 |
| 配比（公斤） | 200 | 220 | 140 | 457 | 3 |
实施例5
除了下述工艺外，其他如同实施例1。
将实施例1获得的竹炭粉和竹粉与豆粕料、酵母有机料、生物菌种以及粘结剂按照表3的原料配比进行准确配料。表5中的生物菌种为枯草芽孢杆菌和侧孢芽孢杆菌按2：1质量比混合菌种。经搅拌机搅拌充分混合，采用造粒机造粒，制备得到颗粒状竹炭生物有机肥。
表5竹炭生物有机肥的生产配方
| 原料 | 竹炭粉 | 竹粉 | 豆粕料 | 酵母有机料 | 生物菌种 | 淀粉 |
| 配比（公斤） | 280 | 200 | 150 | 312 | 8 | 50 |
将实施例1-5的竹炭生物有机肥根据《生物有机肥》行业标准（NY884-2012）的要求和检测方法对进行检测，检测结果如表6和表7所示。
表6竹炭生物有机肥的检测结果
| 项目 | 有效活菌数（亿/g） | 有机质（%） | 水分（%） | 杂菌（%） | 酸碱度（pH） |
| 含量 | 0.6-1.0 | 55-63 | 15-30 | ≤5 | 6.0-6.5 |
表7竹炭生物有机肥的重金属的检测结果
| 项目 | 砷（mg/kg） | 铬（mg/kg） | 镉（mg/kg） | 铅（mg/kg） | 汞（mg/kg） |
| 含量 | ＜5 | 11 | 1 | 5 | ＜1 |
从表6和表7的检测结果可以看出，以上实施例的竹炭生物有机肥达到农业部《生物有机肥》行业标准（NY884-2012）标准，有效活菌数≥0.20亿个/克，有机质≥40.0%，水分≤30.0%，pH值为5.5～8.5。产品中重金属含量也达到重金属限量技术要求。
试验例
西红柿田间试验效果
一、试验材料和方法
1、试验地点和时间
上海市孙桥现代农业园 2012年11月-2013年5月
2、供试土壤
沙壤土 pH:：5.8 肥力中等
耕作层养分为：有机质108.2g/kg 有效氮112.6mg/kg
速效磷（P2O5）24.9mg/kg 速效钾（K2O）15.8mg/kg
3、供试作物及种类
作物：西红柿 品种：浦粉98-8
4、供试肥料
时科竹炭生物有机肥 农家自制堆肥（鸡畜粪便等）
5、试验设计
本试验设三个处理，随机排列，重复三次，每个小区面积20m2(2m×10m)。
A：基肥：自制堆肥120kg/亩
B：基肥：竹炭生物有机肥120kg/亩（实施例1中颗粒状竹炭生物有机肥）
C：无基肥
6、田间栽培管理方法
本测试11月中旬育苗，次年2月份定植于大棚中，按照试验设计要求，基肥在整地前均匀撒施在土壤中，后期及管理与习惯施肥相同。采收期对每个处理进行观察，统计项目为：株高，茎粗，成熟期，采收周期，单果重进行统计，产量每次分别称重汇总统计。
二、试验结果与分析
1、对西红柿生长发育的影响
在西红柿生长发育的中后期，我们对三个处理分别进行观察和统计，结果如表6所示：
表6不同处理间西红柿植株的生长和成熟情况
| 处理 | 株高（cm） | 茎粗（cm） | 成熟期（天） | 采收周期（天） |
| A | 135 | 2.3 | 117 | 57 |
| B | 138 | 2.6 | 114 | 61 |
| C | 131 | 2.1 | 120 | 53 |
由表6可以看出，B处理的西红柿株高比A处理的高3cm，比C处理高7cm。B处理的西红柿茎粗比A处理的粗0.3cm，比C处理粗0.5cm。B处理的成熟期比A处理、C处理都要提前，同时采收期也比A处理、C处理的采收期长。说明施用竹炭生物有机肥比自制堆肥能促进西红柿植株的生长、果实的早熟和延长采收周期。
2、对西红柿品质和产量影响
对采摘后的西红柿品质和产量进行统计分析，结果如表7所示。
表7不同处理间西红柿品质和产量的统计分析
由表7可以看出，B处理的西红柿畸形果数比A处理、C处理都低，仅为1.6%。糖酸比方面，B处理的西红柿也是最高。B处理的西红柿单果均重达255g，比A处理单果均重重27g，比C处理单果均重重48g。于此同时，B处理的西红柿亩产量比A处理增产15.98%。
3、对西红柿根腐病的影响
由于大棚连年种植西红柿，据2012年统计，西红柿根腐病发病率达到30%。在西红柿定植后，对各个处理西红柿根腐病的发病情况进行统计分析，结果如表8所示。
表8不同处理的西红柿根腐病发病情况统计分析
由表8可以看出，A处理与C处理西红柿根腐病的发病率分别达到32.8%、28.3%。而B处理西红柿的发病率仅为14.9%。
三、试验结论
经过竹炭生物有机肥和自制堆肥的施用结果分析知：施用竹炭生物有机肥的西红柿茎干比较粗壮，成熟期提前3天，采摘周期延长了4天，单果均重增加了48g，产量提高了15.98%，达到了明显增产效果。在品质上，施用竹炭生物有机肥的畸形果率仅1.6%，自制堆肥施用区的畸形果率为3.2%，施用竹炭生物有机肥的酸糖比为2.35%，自制堆肥施用区的酸糖比为2.13%。与此同时，竹炭生物有机肥对西红柿根腐病表现出良好的防治效果，发病率由原来的30%左右降到14.9%。
综上所述，竹炭生物有机肥能显著促进作物的生长，增加产量的同时，可以减轻环境的污染、提高肥料利用率、减少农药和化肥用量、提高农产品的品质等作用。
Claims (10)
1.一种竹炭生物有机肥，其特征在于：包括下列原料：竹炭粉10-30重量份、竹粉15-30重量份、豆粕料8-15重量份、酵母有机料30-50重量份、生物菌种0.2-1重量份；所述竹炭生物有机肥呈粉状或颗粒状。
2.根据权利要求1所述的竹炭生物有机肥，其特征在于，所述生物菌种为枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、EM菌、胶质芽孢杆菌中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的竹炭生物有机肥，其特征在于，所述生物菌种为0.2-0.4重量份。
4.根据权利要求1所述的竹炭生物有机肥，其特征在于，所述竹炭生物有机肥中还含有粘结剂3-8重量份。
5.根据权利要求4所述的竹炭生物有机肥，其特征在于，所述粘结剂为凹凸棒粉，淀粉中的一种。
6.根据权利要求1所述的竹炭生物有机肥，其特征在于，所述豆粕料来源于豆粕与乳酸菌的堆积发酵；所述酵母有机料来源于米糠与酵母发酵废液的堆积发酵。
7.根据权利要求1所述的竹炭生物有机肥，其特征在于，所述竹炭生物有机肥中有效活菌数≥0.20亿个/克；所述竹炭有机肥中的有机质≥40.0%。
8.权利要求1所述的竹炭生物有机肥的生产方法，包括竹炭粉和竹粉的制备工序，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
(1)竹炭粉的制备：选取合适的竹材或竹废料破碎切断，自然或人工干燥后，经高温炭化，冷却后再经粉碎机粉碎；
(2)竹粉的制备：选取合适的竹材或竹废料破碎切断，自然或人工干燥后，粉碎；
(3)将上述竹炭粉、竹粉、豆粕料、酵母有机料、生物菌种按照生产配比进行计量，采用搅拌机充分混合后，制备得到粉状竹炭生物有机肥；或者，将上述竹炭粉、竹粉、豆粕料、酵母有机料、生物菌种和粘结剂按照生产配比进行计量，采用搅拌机充分混合后，经造粒机造粒，得到颗粒状竹炭生物有机肥。
9.根据权利要求8所述的竹炭生物有机肥的生产方法，其特征在于，步骤（1）所述粉碎的细度为80-100目，所述干燥后竹炭的含水量小于等于9%。
10.根据权利要求8所述的竹炭生物有机肥的生产方法，其特征在于，步骤（2）所述粉碎的细度为80-100目，所述干燥后竹粉的含水量小于等于6%。
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