CN107522575A - 一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥及其制备方法 - Google Patents

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孙九胜
杨金钰
单娜娜
杨蓉
王金鑫
刘瑞红
王斌
乔小燕
董刚山
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
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Abstract

本发明公开一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥及其制备方法，以高原地区农业废弃物及生物质碳和腐植酸钾为原料，通过生物发酵添加多种辅料得出适合高原地区种植玛咖的生物有机肥，该生物有机肥具有对于种植玛咖中具有显著保水、保肥的特点，能稳定提供丰富有机质，使用高原地区玛咖专用生物有机肥处理后的A、B、C组的玛咖干根重均高于常规对照组D，增幅为5.61%、45.66%和67.98%，干物质量和产量随着玛咖专用生物有机肥施肥量的增加而增加，同时玛咖根茎中的碳水化合物、总生物碱和总氨基酸含量均随着增施专用生物有机肥的量增加而增加。

Description

一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料加工技术领域，具体的，本发明涉及一种玛咖专用生物有机肥及其制备的技术领域。
技术背景
玛咖是一种生长在高海拔的草本植物，其含有多种均衡合理的营养成份以及多种具有生物活性的次生代谢产物，玛咖的根茎中含有丰富的蛋白质、糖类、脂肪、生物碱等营养保健成分。研究显示，玛咖在抗疲劳、提高生育力、抗癌、抗白血病、治疗更年期综合症等方面具有独特的功效。玛咖适宜在高原的气候生长，对土壤湿润肥沃程度要求较高，但长期栽种模式下的高原地区土壤多瘠薄，导致有机质含量低，该土壤条件下种植会直接影响玛咖的生长及产量。
化学肥料是指用化学方法制造或者开采矿石，经过加工制成的肥料，也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等，化肥成分单纯，养分含量高，肥效快，肥劲猛，一般不含有机质，无改土培肥的作用。
生物有机肥是农业用途很广的有机肥料。常规的生物有机肥不但培肥地力，同时也有改良土壤及提高作物品质的作用，在粮食、经济等作物上得到广泛应用。但是现有的生物有机肥受堆肥原料、发酵条件等影响，在堆肥发酵过程中有机质大量损失，高温时灭活大量有益微生物，从而使生物有机肥失去应有的肥效，无法工业化生产和应用。因此，需要在现有有机肥制备技术的基础上，提供一种能够改土培肥且适用于高原地区种植玛咖专用的生物有机肥。
发明内容
针对高原地区土壤瘠薄、积温低且尚未发现适用于高原地区玛咖种植的生物有机肥的技术现状，本发明旨在于提供一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥及其制备方法，采用以高原地区农业废弃物及生物质碳和腐植酸钾为原料，通过生物发酵添加多种辅料得出适合高原地区玛咖作物的专用生物有机肥，该生物有机肥具有对于种植玛咖中具有显著保水、保肥的特点，能稳定提供丰富有机质，对于肥料加工技术领域中如何适用于高原地区土壤瘠薄、积温低适合种植玛咖具有广泛的实用性。
本发明提供一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥，按照重量份计，包括苦豆子秸秆150-300份，畜禽粪便300-450份，硫酸铵50-80份，腐植酸钾50-80份，生物质碳50-100份，有机物料腐熟剂10-50份，硫酸锌2-5份，硫酸亚铁2-5份，水10-50份。
更优选的，本发明提供一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥，按照重量份计，包括苦豆子秸秆250份，畜禽粪便350份，硫酸铵60份，腐植酸钾60份，生物质碳70份，有机物料腐熟剂20份，硫酸锌3份，硫酸亚铁5份，水30份。
本发明为实现以上技术目的，具体提供一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥的制备方法，具体步骤如下：
将苦豆子秸秆粉碎后与畜禽粪便、硫酸铵按照比例搅拌均匀，添加水和有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分含量在50％-55％，水分含量的标准为物料手握成团，松开即散，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵20天—30天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与腐植酸钾、生物质碳、硫酸锌、硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎至物料大小为2mm—5mm，得到适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
本发明中，采用的苦豆子秸秆为采收苦豆子种子后的剩余部分。
本发明中，采用的生物质碳由棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条在缺氧状态下高温分解得到，温度控制在350℃-500℃之间，优选温度为430℃，其中棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条的重量比为3:2:1:1。
本发明中，采用的有机物料腐熟剂中至少包括放线菌、酵母菌和光合菌三种菌株中的一种，优选包含酵母菌和放线菌两种菌株的有机物料腐熟剂。
通过实施本发明具体的发明内容，可以达到以下效果:
(1)本发明以高原地区农业废弃物及生物质碳和腐植酸钾为原料，通过生物发酵添加多种辅料得出适合高原地区种植玛咖的生物有机肥，该生物有机肥对于种植玛咖中具有显著保水、保肥的特点，能稳定提供丰富有机质，对于肥料加工技术领域中如何适用于高原地区土壤瘠薄、积温低适合种植玛咖具有广泛的实用性。
(3)将本发明制备的适用高原地区玛咖的专用生物有机肥应用到玛咖中，结果显示，使用适合高原地区玛咖的专用生物有机肥处理后的A、B、C组的玛咖干根重均高于常规对照组D，增幅为5.61％、45.66％和67.98％，干物质量和产量随着玛咖专用生物有机肥施肥量的增加而增加，同时玛咖根茎中的碳水化合物、总生物碱和总氨基酸含量均随着增施专用生物有机肥的量增加而增加，不同处理均高于对照常规施肥，且移栽后45天至60天均无发现白粉病病株。采用本发明制备的适用高原地区玛咖的专用生物有机肥具有成本低廉、效益高的特点。
附图说明
无。
具体实施方式
下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
本发明中使用的原料和试剂:硫酸铵，腐植酸钾(宁夏天鑫源生物化工有限公司)，有机物料腐熟剂(青岛根源生物技术集团有限公司)，硫酸锌，硫酸亚铁、黑玛咖均可从市场购买获得。
本发明中使用的仪器:有机肥粉碎机(河南通达重工科技有限公司)。
另外，在下述的说明中，如无特别说明，％皆指m/m质量百分比，本发明中选用的所有试剂、原料和仪器都为本领域熟知选用的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。
实施例一：
一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥，按照重量计，包括苦豆子秸秆250kg，畜禽粪便350kg，硫酸铵60kg，腐植酸钾60kg，生物质碳70kg，有机物料腐熟剂20kg，硫酸锌3kg，硫酸亚铁5kg，水30kg。其中苦豆子秸秆为采收苦豆子种子后的剩余部分，生物质碳由棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条在495℃缺氧状态下高温分解得到，其中有机物料腐熟剂中包含放线菌、酵母菌和光合菌三种菌株。
实施例二：
先将棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条以3:2:1:1的重量比混合，在450℃缺氧状态下高温分解，得到生物质碳，再购买包含酵母菌和光合菌两种菌株的有机物料腐熟剂，备用。将150kg苦豆子秸秆粉碎后与300kg畜禽粪便、50kg硫酸铵按照比例搅拌均匀，加入10kg的水、10kg有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分在50％，水分含量的标准为物料手握成团，松开即散，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵20天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与50kg腐植酸钾、50kg生物质碳、2kg硫酸锌、2kg硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎干燥至物料大小为2mm，得到一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
实施例三：
先将棉花秸秆和玉米秸秆以2:1的重量比混合，在430℃缺氧状态下高温分解得到生物质碳，再购买包含放线菌、酵母菌和光合菌的有机物料腐熟剂，备用。将250kg苦豆子秸秆粉碎后与350kg畜禽粪便、60kg硫酸铵按照比例搅拌均匀，加入30kg的水、20kg有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分在51％，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵28天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与60kg腐植酸钾、70kg生物质碳、3kg硫酸锌、5kg硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎干燥至物料大小为3mm，得到一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
实施例四：
先将玉米秸秆和小麦秸秆以4:3的重量比混合，在500℃缺氧状态下高温分解得到生物质碳，再购买包含放线菌和光合菌的有机物料腐熟剂，而后将280kg苦豆子秸秆粉碎后与330kg畜禽粪便、80kg硫酸铵按照比例搅拌均匀，加入40kg的水、40kg有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分在53％，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵24天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与80kg腐植酸钾、80kg生物质碳、4kg硫酸锌、2kg硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎干燥至物料大小为5mm，得到一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
实施例五：
将棉花秸秆和葡萄枝条以3:2的重量比混合，在480℃缺氧状态下高温分解得到生物质碳，再购买包含酵母菌的有机物料腐熟剂，而后将180kg苦豆子秸秆粉碎后与320kg畜禽粪便、70kg硫酸铵按照比例搅拌均匀，加入30kg的水、20kg有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分在54％，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵25天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与60kg腐植酸钾、90kg生物质碳、3kg硫酸锌、4kg硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎干燥至物料大小为4mm，得到一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
实施例六：
将玉米秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条以4:2：1的重量比混合，在360℃缺氧状态下高温分解得到生物质碳，再购买包含酵母菌和放线菌的有机物料腐熟剂，而后将250kg苦豆子秸秆粉碎后与350kg畜禽粪便、70kg硫酸铵按照比例搅拌均匀，加入30kg的水、20kg有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分在55％，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵25天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与60kg腐植酸钾、70kg生物质碳、3kg硫酸锌、5kg硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎干燥至物料大小为3mm，得到一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
实施例七：
将棉花秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条以2:2：1的重量比混合，在350℃缺氧状态下高温分解得到生物质碳，再购买包含放线菌和光合菌的有机物料腐熟剂，而后将300kg苦豆子秸秆粉碎后与450kg畜禽粪便、80kg硫酸铵按照比例搅拌均匀，加入50kg的水、50kg有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分在55％，水分含量的标准为物料手握成团，松开即散，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵30天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与80kg腐植酸钾、100kg生物质碳、5kg硫酸锌、5kg硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎干燥至物料大小为5mm，得到一种适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
实施例八：适合高原地区玛咖的专用生物有机肥配方优化实验
在上述系列实施例试验基础上进行本实验，通过设计单因素实验分别探究A苦豆子秸秆添加量、B畜禽粪便添加量、C腐植酸钾添加量、D生物质碳添加量对适合高原地区玛咖的专用生物有机肥的折合亩产量(鲜根)的影响。在单因素实验的基础上进行三因素三水平正交实验，正交试验因素与水平见表1。正交优化适合高原地区玛咖的专用生物有机肥配方试验结果及分析见表2。
表1：正交试验因素与水平表
表2：正交试验结果及分析
由表2可知，影响适合高原地区玛咖的专用生物有机肥的折合亩产量(鲜根)的因素顺序为：A苦豆子秸秆添加量＞D生物质碳添加量＞B畜禽粪便添加量＞C腐植酸钾添加量。结合上述实施例三，通过优化可以得到配方最优组合为：A2B2C1D3，即苦豆子秸秆添加量250份，畜禽粪便添加量350份，腐植酸钾添加量60份，生物质碳添加量70份；同时筛选确定其它组分为：硫酸铵60份，有机物料腐熟剂20份，硫酸锌3份，硫酸亚铁5份，水30份，最终得到制备适合高原地区玛咖的专用生物有机肥的最优配方。
实施例九：适合高原地区玛咖的专用生物有机肥的效果验证试验
将实施例一至实施例七制备的不同的适合高原地区玛咖的专用生物有机肥应用田间中，验证本发明制备的适合高原地区玛咖的专用生物有机肥不同的施肥量对玛咖作物产量、品质及白粉病的影响。
1.试验时间和地点：2016年4月至11月，地点：塔什库尔干县塔什库尔干乡一村。
2.供试作物及品种：玛咖，品种为黑玛咖。
3.供试肥料：上述实施例制备的适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
4.试验地基本情况：试验地土壤类型为壤土，0-20厘米土壤有机质为5.59g/kg，速效氮36.5mg/kg,速效磷3.8mg/kg,速效钾205mg/kg，pH值为8.72，属低等肥力水平。
5.试验设计：
(1)试验处理
试验共设A、B、C、D四个处理，处理A：每亩500千克专用生物有机肥处理；处理B：每亩1000千克专用生物有机肥处理；处理C：每亩1500千克专用生物有机肥处理；处理D：对照。采用随机区组设计，重复三次，共个12小区：每个小区面积为36㎡。整个试验地四周设置保护行。
(2)肥料用量和施用方法
处理A：基肥：每亩施重过磷酸钙20千克、500千克专用生物有机肥处理，追肥：整个生育期喷施叶面肥3次。处理B：每亩施重过磷酸钙20千克、1000千克玛咖专用生物有机肥，追肥：整个生育期喷施叶面肥3次。处理C：每亩施重过磷酸钙20千克、1500千克玛咖专用生物有机肥，追肥：整个生育期喷施叶面肥3次。处理D:每亩施重过磷酸钙20千克，追肥：整个生育期喷施叶面肥3次，分3次追施尿素，每亩用量30公斤。
6.田间管理：3月10日左右开始播种育苗，5月中旬移栽，移栽前确保地块平整，带土移栽，株行距为20cm×20cm,亩保苗1.6万株左右，移栽时候苗心需露出地面，浇透定根水及田间干透后浇水。全生育期中耕松土2次，10月30日前采收完毕，小区采样测产并进行晾干。
7.结果与分析
(1)玛咖专用生物有机肥不同施肥量对玛咖作物产量的影响
表3：不同处理玛咖鲜根及干根产量结果表
单位：千克
从表3可以看出，处理B和C玛咖鲜根重较对照D都有增产，分别增产12.8千克和32.90千克，增幅4.04％和10.39％，处理A较对照D鲜根重有所减少，减幅30.03千克，减幅为9.48％；而玛咖干根重处理A、B和C均高于对照D，增幅为5.61％、45.66％和67.98％。说明本发明制备的适合高原地区玛咖的专用生物有机肥较常规化肥处理能提高玛咖干物质重量和产量，干物质量和产量随着玛咖专用生物有机肥施肥量的增加而增加。
(2)玛咖专用生物有机肥不同施肥量对玛咖作物品质的影响
表4:玛咖专用生物有机肥不同处理玛咖根茎品质表
项目 处理A 处理B 处理C 处理D
水分 5.83 5.68 5.76 5.61
蛋白 18.71 18.98 19.03 18.85
碳水化合物 46.68 46.68 46.97 45.44
总生物碱 0.402 0.461 0.486 0.386
氨基酸总量 16.98 18.66 19.12 16.66
从表4可知，玛咖根茎中的碳水化合物、总生物碱和总氨基酸含量均随着增施专用生物有机肥的量增加而增加，不同处理均高于对照常规施肥。
(3)玛咖专用生物有机肥不同施肥量对玛咖白粉病的影响
表5：不同时期玛咖白粉病调查结果
项目 处理A 处理B 处理C 处理D
移栽后15天 无 无 无 无
移栽后30天 无 无 无 无
移栽后45天 无 无 无 轻度
移栽后60天 无 无 无 中度
收获前5天 轻度 轻度 轻度 中度
从表5可知，通过对移栽后不同时期玛咖植株白粉病调查可知，移栽后30天各处理均无白粉病发生，移栽后45天后处理D均有白粉病发生，而移栽后45天至60天处理A、B和C均无发现白粉病病株。
(4)肥效评价
表6：肥料投入一览表
表7：经济效益分析一览表
从表6和表7可知，尿素1.65元/千克，重过磷酸钙3.2元/千克，生物有机肥料肥料0.45元/千克，叶面肥为0.15元/毫升，采用本发明制备的适合高原地区玛咖的专用生物有机肥具有成本低廉、效益高的特点。
综上所述，本发明以高原地区农业废弃物及生物质碳和腐植酸钾为原料，通过生物发酵添加多种辅料得出适合高原地区种植玛咖作物的生物有机肥料，结合上述实施例一至实施例七，使用适合高原地区玛咖的专用生物有机肥处理后的A、B、C组的玛咖干根重均高于常规对照组D，增幅为5.61％、45.66％和67.98％，干物质量和产量随着玛咖专用生物有机肥施肥量的增加而增加，同时玛咖根茎中的碳水化合物、总生物碱和总氨基酸含量均随着增施专用生物有机肥的量增加而增加，不同处理均高于对照常规施肥，移栽后45天至60天均无发现白粉病病株。该生物有机肥料具有保水、保肥、成本低廉、效益高的特点，对于肥料加工技术领域具有广泛的实用性。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥的制备方法，其特征在于，具体方法步骤如下，将苦豆子秸秆粉碎后与畜禽粪便、硫酸铵按照比例搅拌均匀，添加水和有机物料腐熟剂，搅拌混合均匀，控制物料水分含量在50%-55%，水分含量的标准为物料手握成团，松开即散，将混合后的物料放入好氧发酵池发酵20天—30天，发酵温度控制在55℃以下，发酵温度高于55℃时，进行翻堆降温，发酵完成后将发酵腐熟的物料与腐植酸钾、生物质碳、硫酸锌、硫酸亚铁混合均匀后，用有机肥粉碎机粉碎至物料大小为2mm—5mm，得到适合高原地区玛咖的专用生物有机肥。
2.如权利要求1所述的一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述的生物质碳由棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、葡萄枝条以3:2:1:1的重量比混合后，在 350℃-500 ℃的缺氧状态下高温分解得到。
3.如权利要求1所述的一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述的有机物料腐熟剂中至少包括放线菌、酵母菌和光合菌三种菌株中的一种。
4.一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥，其特征在于，按照重量份计，包括苦豆子秸秆150-300份，畜禽粪便300-450份，硫酸铵50-80份，腐植酸钾50-80份，生物质碳50-100份，有机物料腐熟剂10-50份，硫酸锌2-5份，硫酸亚铁2-5份，水10-50份。
5.一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥，其特征在于，按照重量份计，包括苦豆子秸秆250份，畜禽粪便350份，硫酸铵60份，腐植酸钾60份，生物质碳70份，有机物料腐熟剂20份，硫酸锌3份，硫酸亚铁5份，水30份。
6.如权利要求4或5任意一项所述的一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥，其特征在于，所述的生物质碳由棉花秸秆和玉米秸秆以2:1的重量比混合后在 430℃的缺氧条件下高温分解得到。
7.如权利要求4或5任意一项所述的一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥，其特征在于，所述的由玉米秸秆和小麦秸秆以4:3的重量比混合后在 430℃的缺氧条件下高温分解得到。
8.如权利要求4或5任意一项所述的一种适合高原地区的玛咖专用生物有机肥，其特征在于，所述的有机物料腐熟剂包含酵母菌和放线菌两种菌株。
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