CN104788209A

CN104788209A - 一种炭基生物活性生态肥及其制作方法

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Publication number: CN104788209A
Application number: CN201510193502.5A
Authority: CN
Inventors: 樊连雪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-07-22

Abstract

本申请一种炭基生物活性生态肥及其制作方法，该生态肥以微生物质炭基质载体，加入土壤有益微生物及有机质和微量元素作为核心活性肥源，其特征在于：该生态肥的物质比例为：生物质炭以重量计占40％-45％，苦土石灰占8％-12％，干燥无霉菌牛粪占7％-14.5％，骨粉占8％-13％，膨润土占7％-11％，木醋酸液占2％-5％，微量元素占2％-4％，活性因子占0.1％-0.5％，有机菌剂占0.5％-1％。该生态肥可提高土壤有机质、增加土壤的空隙度、降低土壤的容重，同时提高土壤保水保肥的能力并改良盐碱地，补充土壤中的养料，净化土壤中的致病菌，提高农作物的抗病性，同时还能分解土壤化学农药及化肥的残留物质。

Description

一种炭基生物活性生态肥及其制作方法

技术领域

本发明属于肥料领域，涉及一种炭基生物活性生态肥及其制作方法。

背景技术

在我国，随着人民生活水平不断提高，温饱问题基本解决后，高产优质农产品和卫生健康食品已成为当前社会和农业生产中的迫切需求。为此，农业部于2000年召开了有机食品工作会议，以推动有机食品的开发生产。这次会议在我国农业和食品加工业中掀起了一场绿色革命。国务院关于开发有机食品的文件指出：“开发有机食品对于保护生态环境，提高农产品质量，促进食品工业发展，增进人体健康，增加农产品出口创汇都具有深远影响”。国务院在我国生态环境保护的十大对策中明确提出要推广“生态农业”。为了发展生态农业，开发生产无污染“有机食品”，农业生产中的施肥技术必须进行改革，即合理施用化肥，走有机无机配合施用的发展之路，而生物肥料更应大力提倡和发展。随着我国加入“世界贸易组织”，和下一个五年规划对我国环境资源保护和人民生活健康水平等方面提出的更高要求。一个减少化肥、农药的污染使用，大力发展生物有机肥的时代已经来临，目前，在西方国家的农业发展中，化肥正被生物肥、生物有机肥等新型高效的无公害、无污染绿色肥料所取代。在当前的“世界贸易一体化”进程中，我国农业产品，要与西方国家和世界其它国家农产品进行竞争，其首要前提，就是要推广实施“绿色无公害”肥料，将农作物的“粮食”——绿色无公害肥料，进行大张旗鼓的推广、实施。这不但是我国农业的发展方向，也是我国加入“世贸”以后，农业生产所面临的一个最大、最迫切的问题。农业污染的主要来源则是化肥、农药和水源污染。整治农业污染已是摆在各级政府面前的一个迫在眉睫的现实任务。

目前，世界各国都在借助高科技手段，寻求新的肥源，其中炭基生物生态肥料是研究的重点。随着微生物领域科学技术的进步，各国农业科学家普遍认为，肥料要向高效、复合的方向发展，即应寻求一种新型炭基生物生态肥，不仅将氮、磷、钾及微量元素配合使用，而且要将活性炭与微生物肥和有机肥结合起来，发挥整体优势，以建立良性农田生态循环体系和作物营养综合体系，充分利用土壤潜力，达到使作物增产增收最佳效果。

土壤由矿物质、有机质和微生物三大部分组成，是农作物生长发育的基础。土壤矿物质是土壤物质组成的主体，既是植物生长的基质，又是植物无机营养的主要来源。有机质是土壤供肥、保肥的重要物质基础，又是形成土壤团粒结构和防止土壤板结的必要成份。微生物是土壤中活的有机体，是转化土壤肥力不可缺少的活性物质。土壤微生物直接参与土壤物质和能量的转化，腐殖质的形成和分解，养分释放，氮素固定等土壤肥力形成和发育过程。因此，向土壤中增加有益微生物数量，能够增强土壤微生物活性，从而提高了土壤的肥力。特别是农作物根际土壤微生态区系的微生物活性对植物根部营养更为重要。

微生物类肥料的优点在于：

1、在根际施用微生物类肥料，可增加根层土壤中有益菌类的数量和活性。在根际施用有机肥料能有效促进农作物根际土壤微生态区系内有益菌类的活性，从而提高土壤肥力。微生物肥料中的微生物在其发酵和土壤内的生命活动过程中会产生大量的赤霉素和细胞激动素类物质，这些物质在与植物根系接触后，会刺激作物生长，调节作物新陈代谢，从而产生增产效果。微生物肥料中的微生物在植物根部大量生长、繁殖，形成优势菌，抑制和减少了病原菌的繁殖机会，有的还具有拮抗病原菌的作用，起到了减轻作物病害的功效。从而减少农药的使用，降低生产成本。

2、在根际施用有机质类肥料，由于有机肥料中含有丰富的有机质、一定量的速效氮、磷、钾和微量元素，养分比较全面。其中的有机质通过微生物活动后，可不断释放出植物生长所需的营养元素，因而肥效持久。丰富的有机质还可以改善土壤物理性状，增加土壤团粒结构，从而使土壤疏松，减少土壤板结，有利于保水、保肥、通气和促进根系发展，为农作物提供舒适的生长环境。

在根际施用生物质炭类肥料，由于生物质炭基肥料中的生物质炭是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质。生物质炭的元素组成主要包括碳(一般高达60％以上)、氢、氧等，其次是灰分(包括钾、钙、钠、镁、硅等)。生物质炭孔隙结构发达、比表面积巨大，同时还具有大量的表面负电荷以及高电荷密度的特性，能吸附固定水、土壤或沉积物中的无机离子(如Cu₂+、Zn₂+、Pb₂+、Hg₂+和NO₃-等)及极性或非极性有机化合物。生物质炭作为可持续土壤管理的一个有效的辅助手段，主要通过以下三种方式改善土壤理化性质以及生物学性质来提高作物的产量：

1、生物质炭的吸附性特别强，它如同海绵一样，在土壤中起到保持水分、空气和溶液的作用[20]。研究发现，土壤中的生物质炭通过提高土壤的阳离子交换量来增强对阳离子的吸附，这主要是因为其表面可部分被轻度氧化形成羰基、酚基和醌基，研究结果表明往土壤中添加2％(w/w)的生物炭，67天后发现土壤的pH值、有机碳含量以及Ca、K、Mn、P的含量明显升高，说明生物炭对一些元素(如Ca、K、Mn、P)具有很强的吸附性。生物质炭还可以吸附NO₃-、NH₃，减少土壤的氨挥发，提高土壤的保肥能力。生物质炭的加入还会增强豆科植物的生物固氮能力，有研究表明施加生物质炭可以增加土壤对NH₃和NH₄+的吸收，减少N₂O的排放以及NO₃-的流失，从而影响氮循环。在自然环境下，生物质炭作为一种非完全燃烧的剩余物加入森林土壤中，土壤环境会得到改善。

2、生物质炭疏松多孔的结构以及巨大的表面积为特殊类群的微生物的生长提供了温床，从而促进土壤营养元素的循环。研究表明生物质炭的弱碱性、多孔性以及能够保持水分和空气的特点为微生物的聚集提供了条件。研究发现有些微生物可以把黑色碳作为生存的唯一碳源，说明土壤在加入生物质炭以后会促进某一类群微生物的生长，从而可以长期地提高土壤肥力。生物质炭的添加通常能促进菌根真菌对植物根部的侵染，增加菌根真菌的丰度。

3、生物质炭不仅是土壤的改良剂，而且可以起到有机肥的作用。

4、施用生物质炭不仅能够改善土壤理化性质、提高土壤肥力，还能够吸附重金属(如镉、砷等)，减少植物对污染物的吸收，在一定程度上达到环境修复的效果。通过研究棉秆炭对镉污染土壤的修复效果以及镉污染土壤上小白菜对镉吸收，其结果表明棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低生物对土壤中镉有效利用；在轻度镉污染时，棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快，随着镉污染程度的增加，吸附速率逐渐慢，吸附量逐渐增加；棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量，可食部镉质量分数降低49.43％～68.29％，根部降低64.14％～77.66％，说明棉秆炭具有修复土壤镉污染，降低蔬菜中镉含量的作用，因此也提高了蔬菜品质。另外，用牛粪制成的生物质炭对水溶液中铅的吸收率可达到100％。污泥炭对Hg有较好的吸附效果，吸附机理主要包括物理吸附、化学吸附、化学反应以及三者相结合的共同作用。生物质炭本身呈弱碱性，土壤添加生物质炭后pH值升高，引起土壤负电荷增加，导致土壤对重金属的吸附也增加，进而降低了重金属的生物利用度。此外，由于生物质炭本身含有氮、磷、钾等养分元素，一方面，这些元素的存在与重金属形成竞争，另一方面也促进了植物生长。同时添加生物质炭后的土壤也表现出对农药残留的吸收，从而减少对地下水的污染。

肥料是农作物的粮食，是农业生产中必不可少的基本生产资料。然而，我国多数地区因长期施用化学肥料已使土壤生态环境、土壤理化性状以及土壤微生物区系受到了不同程度的破坏，尤其是过多施用单质化学肥料，已使土壤中营养元素比例严重失调，肥力供给能力下降，土壤板结加剧，根际土壤微生物优势种群大量减少，并在一定程度上对农产品品质造成了污染，使产品难以达到无公害食品的要求。随着生物质能源领域以及微生物领域科学技术的进步，各国科学家普遍认为，肥料要向高效、复合的方向发展，即应当寻求一种能将生物质炭与有机质和微生物肥料整体优势集于一体的新型肥料。

发明内容

本发明的目的是提供一种以生物质炭为基质的生物活性生态肥，可有效的解决土壤中重金属污染对作物的影响、土壤板结、土壤肥力降低的问题，同时还可改善土壤酸碱度，尤其对北方酸性土壤的改良大有益处，真正做到无污染，同时还能降低CO₂以及N₂O的排放量。

本发明所采用的技术方案是：以土壤有益微生物(包括有固氮、解磷、解钾作用和刺激作物生长抗病功能的菌类)及有机质和微量元素为核心活性肥源，以为生物质炭基质载体组成生物活性肥料。

一种炭基生物活性生态肥，以微生物质炭基质载体，加入土壤有益微生物及有机质和微量元素作为核心活性肥源，其特征在于：该生态肥的物质比例为：生物质炭以重量计占40％-45％，苦土石灰占8％-12％，干燥无霉菌牛粪占7％-14.5％，骨粉占8％-13％，膨润土占7％-11％，木醋酸液占2％-5％，微量元素占2％-4％，活性因子占0.1％-0.5％，有机菌剂占0.5％-1％。

其中微生物核心部分和基质载体可根据不同地区，不同土壤肥力条件因地制宜组配。例如：我国土壤普遍缺氮，即以固氮菌为核心，缺磷、缺钾地区配加磷细菌、钾细菌，有土壤病菌为害的地区可加入抗病固氮菌等制成多种剂型的专用肥。

有机物质部分可因地制宜选用不同原料。长年施用化肥的土壤板结地区，可选用富含有机质的泥炭土(草炭土)、塘泥、河泥、垃圾污泥、农副产品废弃物等有机质质，高温杀菌后加入微生物菌剂、除臭剂、促进剂、稳定剂、增效剂等，依据科学原理进行配方，经发酵增殖后制成肥料。

生物炭基质载体部分亦可根据当地土壤重金属污染情况选用不同原料。例如：土壤中主要为镉污染的可选用棉秆炭，棉秆炭具有修复土壤镉污染，降低蔬菜中镉含量的作用，因此也提高了蔬菜品质。土壤中主要为铅污染的可选用牛粪炭，用牛粪制成的生物质炭对水溶液中铅的吸收率可达到100％。土壤中主要为汞污染的可选用稻壳炭和污泥炭，其中稻壳炭可有效除去废水中Hg离子，对Hg的吸附效果比例适当时效率可达到95％，污泥炭对Hg有较好的吸附效果，吸附机理主要包括物理吸附、化学吸附、化学反应以及三者相结合的共同作用。

炭基生物活性生态肥除生物质炭、有机质和微生物外，还可根据不同土壤肥力条件配加少量微量元素。如针对缺锌、钼等微量元素的土壤的加入相应微量元素。加入生物肥料的微量元素，由于和有机肥源及微生物配合发酵，不会造成化肥残留公害，此种肥料不仅适合于一般农田施肥，更适合“生态食品”生产用生态肥料。

活性因子是一种植物细胞赋活剂，可以增加叶面角质层的透性，提高营养元素的渗透速率和叶面施肥的利用率，可以增加叶片的呼吸，扩大气孔，使肥料进入气孔更多、更快，提高肥效，可以促进植物叶片变展、变大、变厚，增加叶片对营养元素的接触面，接触面越大，叶片对营养元素的可收率就愈高。宗旨，活性因子与肥料复配以后，植物对营养元素吸收好，见效快，同时能解除拮抗作用、厌无机症、调节营养平衡，肥效倍增。可使作物根系发达，叶片肥厚浓绿油亮、茎粗杆壮、果实膨大、速度快、色泽鲜艳、提早上市。

有益菌剂含有大量有益微生物，有益菌群与土壤中放线菌等共生共殖，形成良好的作物生长环境，提高土壤肥质，彻底改良土壤性质，能分解有机残体，形成土壤腐殖质，改善土壤结构和理化性状，可将植物不能吸收的物质转化为有效养分，供植物吸收利用。改良土壤结构，提高土壤肥力，逐年减少化肥、农药使用量。我国有关科研单位试验表明：与化肥相比，EM有益微生物+粪使土壤中速效钾提高5％，速效磷提高31.2％，全氮提高15.5％，而且土壤越种越肥沃，有益小动物(蚯蚓等)倍增，渗水、保水、透气能力增强，促进团粒化。连用三、五年，土壤生态、物理、化学性能彻底改良后，可以实现免耕种植。

苦土石灰是含镁的石灰质肥料，酸性土壤的长效改良剂。碱性成分含量60％以上，可溶性苦土含量30％以上。为镁含量少的土壤补充镁含量；中和酸性土壤，有助于团粒化的形成；有利于果实的生长，提高产量，另外，可收获色香味美的作物；由于帮助磷酸吸收，使植物花、叶的颜色都很鲜艳；分解土壤中的有机物，促进氮的无机化，增进土壤活力。

干燥无霉菌牛粪中含有粗蛋白10％--20％，粗脂肪1％--3％，无氮浸出物20％--30％，粗纤维15％--30％，因此具有很高的养分。研究发现干牛粪经过发酵后肥效好，使用安全方便，不会造成烧根烧苗现象，还能培肥地力，提高化肥利用率等，可以成为优质的有机肥产品。它还具有能蓬松土壤，改善土地板结情况，螯合土地里的微量元素等作用。

骨粉中富含氮、磷、钾，它们的百分比为4∶22.5∶0.2，另骨粉中含有24％钙，混入堆肥或厩肥中发酵后施用，可提高肥效，是良好的作物肥料。

膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术***有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性。

木醋酸液是从生物质材料中提取出的天然精髓，内含酸类、醇类、酚类、酮类等200多种有机物质，是一种组份复杂、功能多样和相对稳定的***物质。由于木醋液中众多微量物质活性因子的天然综合平衡作用机理，在实际应用中表现出不可思议的效能：木醋液具有杀菌、治虫、抗病、提高水和土壤有益微生物活性、促进作物生长等作用，作为绿色无公害农药、微肥使用，可提高作物产量和品质。

生产工艺：本发明生产程序同普通肥料一样，包括拌和、破碎、搅拌、造粒、烘干、筛选等步骤，工艺简单、节省投资、应用范围广、产品强度大，易于包装运输。

本发明的有益效果是：可提高土壤有机质、增加土壤的空隙度、降低土壤的容重，同时提高土壤保水保肥的能力并改良盐碱地，补充土壤中的养料，净化土壤中的致病菌，提高农作物的抗病性，同时还能分解土壤化学农药及化肥的残留物质。可吸收土壤中的重金属(汞、铬、镉、铅和类金属砷)，达到零污染零排放，净化作物生长环境，环保。促进作物生长，提高产量、提高含糖量，改善产品品质等功效。是当前发展自然农业、绿色农业、有机农业，合理利用自然资源、节约能源、净化环境和生产绿色无公害食品等具有重要的作用，是我国农业发展的新途径。

具体实施方式

表1是我国有机肥料标准；

表2是生物有机肥产品技术指标要求。

表3是生物有机肥产品5种重金属限量技术要求单位：mg/kg

项目	限量指标
		总砷(As)(以干基计)	≤15
总镉(Cd)(以干基计)	≤3
		总铅(Pb)(以干基计)	≤50
总铬(Cr)(以干基计)	≤150
		总汞(Hg)(以干基计)	≤2

1.生物质炭和木醋酸液的制备：生物质秸秆炭是由生物质秸秆(包括玉米秸秆炭、棉秆炭、稻壳炭、牛粪炭、污泥炭等)通过我公司“利用生物质秸秆等(有机垃圾)进行油、气、炭、电、肥联产的升级综合利用项目”制备。

2.干燥无霉菌牛粪及骨粉的制备：牛粪在发酵时需加入微生物肥料发酵剂，同时加入骨粉一同发酵，一般3～7天即可完成牛粪的彻底脱臭、发酵腐熟、杀虫灭菌过程。

3.肥料生产：生物质炭(包括玉米秸秆炭、棉秆炭、稻壳炭、牛粪炭、污泥炭等)以重量计占40％-45％，苦土石灰占8％-12％，干燥无霉菌牛粪占7％-14.5％，骨粉占8％-13％，膨润土占7％-11％，木醋酸液占2％-5％，微量元素占2％-4％，活性因子占0.1％-0.5％，有机菌剂占0.5％-1％进行配料。

4.粉碎、筛分、混合：将配料经粉碎过60-80目筛后，再进行搅拌混合。

5.造粒、包装：造粒时，将配料中加入2％-5％的木醋酸液，加水分调和后，在105℃以下热风干燥，空气中冷却至28℃以下后包装。

Claims

1.一种炭基生物活性生态肥，以微生物质炭基质载体，加入土壤有益微生物及有机质和微量元素作为核心活性肥源，其特征在于：该生态肥的物质比例为：生物质炭以重量计占40％-45％，苦土石灰占8％-12％，干燥无霉菌牛粪占7％-14.5％，骨粉占8％-13％，膨润土占7％-11％，木醋酸液占2％-5％，微量元素占2％-4％，活性因子占0.1％-0.5％，有机菌剂占0.5％-1％。

2.如权利要求1所述的炭基生物活性生态肥，其特征在于：所述有益微生物可以为有固氮、解磷、解钾作用或刺激作物生长抗病功能的菌类。

3.如权利要求1所述的炭基生物活性生态肥，其特征在于：所述有机质可以为泥炭土、塘泥、河泥、垃圾污泥或农副产品废弃物经高温杀菌后加入微生物菌剂、除臭剂、促进剂、稳定剂、增效剂，再经发酵增殖后制成。

4.如权利要求1所述的炭基生物活性生态肥，其特征在于：针对主要为镉污染的土壤可选用棉秆炭作为主要的微生物质炭基质载体。

5.如权利要求1所述的炭基生物活性生态肥，其特征在于：针对主要为铅污染的土壤可选用牛粪炭作为主要的微生物质炭基质载体。

6.如权利要求1所述的炭基生物活性生态肥，其特征在于：针对主要为汞污染的土壤可选用稻壳炭和污泥炭作为主要的微生物质炭基质载体。

7.如权利要求1所述的炭基生物活性生态肥，其特征在于：该生态肥中还可以加入锌微量元素或钼微量元素。

8.一种制作如权利要求1-7任一项所述的炭基生物活性生态肥的方法：

(1)制备生物质炭；

(2)干燥无霉菌牛粪及骨粉的制备：牛粪在发酵时需加入微生物肥料发酵剂，同时加入骨粉一同发酵，需3～7天可完成牛粪的彻底脱臭、发酵腐熟、杀虫灭菌过程；

(3)肥料生产：生物质炭以重量计占40％-45％，苦土石灰占8％-12％，干燥无霉菌牛粪占7％-14.5％，骨粉占8％-13％，膨润土占7％-11％，木醋酸液占2％-5％，微量元素占2％-4％，活性因子占0.1％-0.5％，有机菌剂占0.5％-1％进行配料；

(4)粉碎、筛分、混合：将配料经粉碎过60-80目筛后，再进行搅拌混合；

(5)造粒、包装：造粒时，将配料中加入2％-5％的木醋酸液，加水分调和后，在105℃以下热风干燥，空气中冷却至28℃以下后包装。