CN112552127A - 一种边修复边增产的功能有机肥 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种边修复边增产的功能有机肥，包括：由酵母菌和嗜酸乳杆菌发酵改性沸石、改性坡缕石和有机质得到的发酵产物和复合菌粉，其中，改性沸石、改性坡缕石和有机质的质量比为20～50∶30～60∶50～80；复合菌粉占发酵产物的1～10wt％；所述改性沸石选自聚丙烯酰胺改性的沸石；所述改性坡缕石选自硫酸镁改性的坡缕石；所述复合菌粉包括质量比为5～8∶5～8∶1～3∶5～8∶1～3的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。本发明提供的功能有机肥料不仅能够修复土壤，去除土壤中的镉、铬等重金属污染，还能够促进农作物生长，提高农作物产量。

Description

一种边修复边增产的功能有机肥
技术领域
本发明涉及农作物种植技术领域，尤其涉及一种边修复边增产的功能有机肥。
背景技术
农耕土壤是人类赖以生存的物质基础，尤其是在我国人多地少的农业大国，更关乎我国人民生存和发展的命脉。我国人均耕地面积逐年下降，不足世界平均水平的40％，同时有大约2亿亩耕地存在重金属及有机农药污染、土壤养分流失、肥力下降、土壤盐渍化等问题。长期滥用化肥和农药是产生土壤问题的原因之一，农耕土壤生态环境的破坏会进一步引发粮食短缺、粮食安全问题。因此，修复农耕土壤、寻求化肥替代品是发展绿色农业的现实需要，更是经济社会可持续发展的必然要求。
目前，适用于农耕土壤修复的主要有化学-生物和植物-生物联合修复技术，但现有技术具有自身局限性：技术产品功能单一、经济适用性不高、降低农作物产量，不利于大规模生产应用和推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种边修复边增产的功能有机肥，本发明提供的功能有机肥不仅能够修复土壤，而且能够提高农作物产量，适合于大规模生产应用和推广。
本发明提供了一种边修复边增产的功能有机肥，包括：由酵母菌和嗜酸乳杆菌发酵改性沸石、改性坡缕石和有机质得到的发酵产物和复合菌粉，其中，改性沸石、改性坡缕石和有机质的质量比为20～50∶30～60∶50～80；复合菌粉占发酵产物的1～10wt％；
所述改性沸石选自聚丙烯酰胺改性的沸石；
所述改性坡缕石选自硫酸镁改性的坡缕石；
所述复合菌粉包括质量比为5～8∶5～8∶1～3∶5～8∶1～3的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
在一个实施例中，所述改性沸石按照以下方法制备：
将沸石干燥、粉碎、研磨后在酸液中活化，过滤、洗涤至中性后得到活化的沸石；
将活化后的沸石、表面活性剂和聚丙烯酰胺混合，30～50℃下反应，得到改性沸石。
在一个实施例中，所述活化后的沸石、表面活性剂和聚丙烯酰胺的质量比1∶0.01～0.1∶0.1～0.5。
在一个实施例中，所述表面活性剂选自聚乙烯醇。
在一个实施例中，研磨后所述沸石的粒径为10～200μm。
在一个实施例中，所述改性坡缕石按照以下方法制备：
将坡缕石干燥、粉碎、研磨后在硫酸镁溶液中搅拌，并逐滴加入氨水，过滤、洗涤后在500～600℃的马弗炉中煅烧，最后冷却、过筛，得到改性坡缕石；
在一个实施例中，所述坡缕石、硫酸镁和氨水的固液比1∶0.48～0.72∶2.4～4.8。
在一个实施例中，所述复合菌粉包括质量比为6∶7∶2∶7∶2的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
在一个实施例中，所述有机质选择植物秸秆、豆粕、中药药渣和畜禽粪便中的一种或多种。
本发明还提供了一种功能有机肥的制备方法，包括以下步骤：
采用酵母菌和嗜酸乳杆菌发酵改性沸石、改性坡缕石和有机质，得到发酵产物；
将所述发酵产物与复合菌粉混合，得到功能有机肥；
其中，改性沸石、改性坡缕石和有机质的质量比为20～50∶30～60∶50～80；
复合菌粉占发酵产物的1～10wt％；
所述改性沸石选自聚丙烯酰胺改性的沸石；
所述改性坡缕石选自硫酸镁改性的坡缕石；
所述复合菌粉包括质量比为5～8∶5～8∶1～3∶5～8∶1～3的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
在一个实施例中，所述发酵温度为25～35℃，发酵时间为36～72h。
在一个实施例中，所述酵母菌和嗜酸乳杆菌的质量比为1～2∶3～4。
本发明以聚丙烯酰胺改性的沸石、硫酸镁改性的坡缕石与有机质由酵母菌和嗜酸乳杆菌发酵后，再与包括质量比为5～8∶5～8∶1～3∶5～8∶1～3的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌的复合菌粉混合得到功能有机肥，该肥料不仅能够修复土壤，去除土壤中的镉、铬等重金属污染，还能够促进农作物生长，提高农作物产量。
具体实施方式
以下实施例中，酿酒酵母购自安琪酵母；嗜酸乳杆菌购自江苏绿科生物；枯草芽孢杆菌购自山东益吴生物科技；哈茨木霉菌购自山东长泰生物科技；淡紫拟青霉菌购自山东长泰生物科技；侧孢芽孢杆菌山东益吴生物科技；蜡状芽孢杆菌购自江苏绿科生物。
沸石产自河南，主要成分包括：75.1％的SiO2；0.15％的Fe2O3；5.23％的CaO；8.62％的Al2O3；2.13％的MgO；0.08％的Na2O；5.36％的K2O；余量的其他。
阳离子聚丙烯酰胺购自山东德蓝化工有限公司。
坡缕石产自甘肃，主要成分包括：25％的SiO2；8.81％的Fe2O3；2.25％的CaO；2.73％的Al2O3；1.72％的MgO；0.78％的Na2O；2.13％的K2O；余量的其他。
硫酸镁和氨水购自天津市光复精细化工研究所。
实施例1
将沸石干燥、粉碎、研磨至150μm后在1mol/L盐酸中浸泡24h，过滤、洗涤至中性后得到活化的沸石，沸石与盐酸的质量体积比为1g∶15mL；
将质量比为1∶0.05∶0.4活化后的沸石、表面活性剂聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺在水溶液中混合，40℃下反应5h，抽滤、烘干后得到改性沸石。
将5g坡缕石干燥、粉碎、研磨至150μm后分散于30mLMgSO4(100g/L)的200mL去离子水溶液中，连续搅拌30min后，逐滴加入18mL氨水，继续搅拌60min。过滤、充分洗涤后在550℃的马弗炉中煅烧2h，升温速率为8℃/min，最后冷却、过200目筛，得到改性坡缕石。
将质量比为50∶60∶70的改性沸石、改性坡缕石和玉米秸秆混合，接入占混合物3wt％、质量比为2∶3的酿酒酵母和嗜酸乳杆菌进行发酵，发酵72h后向发酵产物中加入占发酵产物5wt％的复合菌粉，得到功能有机肥，所述复合菌粉包括质量比为6∶7∶2∶7∶2的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
实施例2
将沸石干燥、粉碎、研磨至150μm后在1mol/L盐酸中浸泡24h，过滤、洗涤至中性后得到活化的沸石，沸石与盐酸的质量体积比为1g∶15mL；
将质量比为1∶0.4活化后的沸石和阳离子聚丙烯酰胺在水溶液中混合，40℃下反应5h，抽滤、烘干后得到改性沸石。
将5g坡缕石干燥、粉碎、研磨至150μm后分散于30mLMgSO4(100g/L)的200mL去离子水溶液中，连续搅拌30min后，逐滴加入18mL氨水，继续搅拌60min。过滤、充分洗涤后在550℃的马弗炉中煅烧2h，升温速率为8℃/min，最后冷却、过200目筛，得到改性坡缕石。
将质量比为50∶60∶70的改性沸石、改性坡缕石和玉米秸秆混合，接入占混合物3wt％、质量比为2∶3的酿酒酵母和嗜酸乳杆菌进行发酵，发酵72h后向发酵产物中加入占发酵产物5wt％的复合菌粉，得到功能有机肥，所述复合菌粉包括质量比为6∶7∶2∶7∶2的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
实施例3
将沸石干燥、粉碎、研磨至150μm后在1mol/L盐酸中浸泡24h，过滤、洗涤至中性后得到活化的沸石，沸石与盐酸的质量体积比为1g∶15mL；
将质量比为1∶0.1∶0.2活化后的沸石、表面活性剂聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺在水溶液中混合，40℃下反应5h，抽滤、烘干后得到改性沸石。
将5g坡缕石干燥、粉碎、研磨至150μm后分散于30mLMgSO4(100g/L)的200mL去离子水溶液中，连续搅拌30min后，逐滴加入18mL氨水，继续搅拌60min。过滤、充分洗涤后在550℃的马弗炉中煅烧2h，升温速率为8℃/min，最后冷却、过200目筛，得到改性坡缕石。
将质量比为50∶70∶80的改性沸石、改性坡缕石和玉米秸秆混合，接入占混合物3wt％、质量比为2∶3的酿酒酵母和嗜酸乳杆菌进行发酵，发酵72h后向发酵产物中加入占发酵产物3wt％的复合菌粉，得到功能有机肥，所述复合菌粉包括质量比为6∶7∶2∶7∶2的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
比较例1
将质量比为50∶60∶70的沸石、坡缕石和玉米秸秆混合，接入占混合物3wt％、质量比为2∶3的酿酒酵母和嗜酸乳杆菌进行发酵，发酵72h后向发酵产物中加入占发酵产物5wt％的复合菌粉，得到有机肥，所述复合菌粉包括质量比为6∶7∶2∶7∶2的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
比较例2
将沸石干燥、粉碎、研磨至150μm后在1mol/L盐酸中浸泡24h，过滤、洗涤至中性后得到活化的沸石，沸石与盐酸的质量体积比为1g∶15mL；
将质量比为1∶0.05∶0.4活化后的沸石、表面活性剂聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺在水溶液中混合，40℃下反应5h，抽滤、烘干后得到改性沸石。
将5g坡缕石干燥、粉碎、研磨至150μm后分散于30mLMgSO4(100g/L)的200mL去离子水溶液中，连续搅拌30min后，逐滴加入18mL氨水，继续搅拌60min。过滤、充分洗涤后在550℃的马弗炉中煅烧2h，升温速率为8℃/min，最后冷却、过200目筛，得到改性坡缕石。
将质量比为50∶60∶70的改性沸石、改性坡缕石和玉米秸秆混合，接入占混合物3wt％、质量比为2∶3的酿酒酵母和嗜酸乳杆菌进行发酵，发酵72h后得到有机肥。
比较例3
在玉米秸秆中接入占玉米秸秆3wt％、质量比为2∶3的酿酒酵母和嗜酸乳杆菌进行发酵，发酵72h后得到有机肥。
应用例1
实验在安徽铜陵两个地区的镉污染土壤中进行，分别记为实验区1和实验区2，其土壤基础理化性质如表1所示：
表1安徽铜陵镉污染土壤基础理化性质
Figure BDA0002827914890000051
Figure BDA0002827914890000061
将上述实验区分别分为实验1组、实验2组、实验3组、对照1组、对照2组和对照3组，采用相同的肥水模式、管理模式种植水稻，区别在于：
实验1组以实施例1制备的功能肥作为底肥，在水稻种植前施用，80kg/亩；
实验2组以实施例2制备的功能肥作为底肥，在水稻种植前施用，，80kg/亩；
实验3组以实施例3制备的功能肥作为底肥，在水稻种植前施用，80kg/亩；
对照1组以比较例1制备的有机肥作为底肥，在水稻种植前施用，80kg/亩；
对照2组以对比例2制备的有机肥作为底肥，在水稻种植前施用，80kg/亩；
对照3组以石灰作为修复剂，以比较例3制备的有机肥作为底肥，在水稻种植前施用80kg/亩，石灰的施用量为50kg/亩。
水稻收获后，土壤理化性质及水稻产量见表2。
表2铜陵地区修复后土壤理化性质及水稻产量
Figure BDA0002827914890000062
Figure BDA0002827914890000071
应用例2
实验在河北沧州盐碱地中进行，分为实验1组、实验2组、实验3组、对照1组、对照2组和对照3组，采用相同的肥水模式、管理模式种植郑单958品种的玉米，区别在于：
实验1组以实施例1制备的功能肥作为底肥，在玉米种植前施用，60kg/亩；
实验2组以实施例2制备的功能肥作为底肥，在玉米种植前施用，60kg/亩；
实验3组以实施例3制备的功能肥作为底肥，在玉米种植前施用，60kg/亩；
对照1组以比较例1制备的有机肥作为底肥，在玉米种植前施用，60kg/亩；
对照2组以对比例2制备的有机肥作为底肥，在玉米种植前施用，60kg/亩；
对照3组以比较例3制备的有机肥作为底肥，在玉米种植前施用，60kg/亩。
玉米收获后，玉米产量如表3所示：
表3本发明应用例2中玉米产量
实验1组 实验2组 实验3组 对照1组 对照2组 对照3组
产量(kg/亩) 525.4 482.7 508.6 378.4 386.5 364.7
由表3可知，本发明提供的功能肥能够显著提高玉米在盐碱地中的产量，提高率可达44％。
应用例3
兰州中川机场盐碱地土壤呈中重度盐碱化，土地利用率低，将其分为实验1组、实验2组、实验3组、对照1组、对照2组和对照3组，采用上述有机肥进行处理，区别在于：
实验1组施用实施例1制备的功能肥，70kg/亩；
实验2组施用实施例2制备的功能肥，70kg/亩；
实验3组施用实施例3制备的功能肥，70kg/亩；
对照1组施用比较例1制备的有机肥，70kg/亩；
对照2组施用对比例2制备的有机肥，70kg/亩；
对照3组施用比较例3制备的有机肥，70kg/亩。
施用10天后，测量土地的盐碱度，结果见表4。
表4本发明应用例4修复前后土壤理化性质
Figure BDA0002827914890000081
由此可见，本发明提供的功能肥能够有效降低土壤含盐量，增加土壤团粒结构和含水率。
改良后的盐碱地用于种植薰衣草，长势旺盛，色泽鲜亮，芳香四溢。
应用例4
实验在山东枣庄进行，分为实验1组、实验2组、实验3组、对照1组、对照2组和对照3组，采用相同的肥水模式、管理模式，种植长豆角，区别在于：
实验1组以实施例1制备的功能肥作为底肥在长豆角种植前施用，60kg/亩；
实验2组以实施例2制备的功能肥作为底肥，在长豆角种植前施用，60kg/亩；
实验3组以实施例3制备的功能肥作为底肥，在长豆角种植前施用，60kg/亩；
对照1组以比较例1制备的有机肥作为底肥，在长豆角种植前施用，60kg/亩；
对照2组以对比例2制备的有机肥作为底肥，在长豆角种植前施用，60kg/亩；
对照3组以比较例3制备的有机肥作为底肥，在长豆角种植前施用，60kg/亩。
长豆角收获后，长豆角产量如表5所示：
表5本发明应用例4中长豆角产量
实验1组 实验2组 实验3组 对照1组 对照2组 对照3组
产量(kg/亩) 8512 8030 8327 4120 3865 3740
由表5可知，本发明提供的功能肥能够显著提高长豆角的产量，提高率可达127％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种边修复边增产的功能有机肥，包括：由酵母菌和嗜酸乳杆菌发酵改性沸石、改性坡缕石和有机质得到的发酵产物和复合菌粉，其中，改性沸石、改性坡缕石和有机质的质量比为20～50∶30～60∶50～80；复合菌粉占发酵产物的1～10wt％；
所述改性沸石选自聚丙烯酰胺改性的沸石；
所述改性坡缕石选自硫酸镁改性的坡缕石；
所述复合菌粉包括质量比为5～8∶5～8∶1～3∶5～8∶1～3的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
2.根据权利要求1所述的功能有机肥，其特征在于，所述改性沸石按照以下方法制备：
将沸石干燥、粉碎、研磨后在酸液中活化，过滤、洗涤至中性后得到活化的沸石；
将活化后的沸石、表面活性剂和聚丙烯酰胺混合，30～50℃下反应，得到改性沸石。
3.根据权利要求2所述的功能有机肥，其特征在于，所述活化后的沸石、表面活性剂和聚丙烯酰胺的质量比1∶0.01～0.1∶0.1～0.5；所述表面活性剂选自聚乙烯醇；研磨后所述沸石的粒径为10～200μm。
4.根据权利要求1所述的功能有机肥，其特征在于，所述改性坡缕石按照以下方法制备：
将坡缕石干燥、粉碎、研磨后在硫酸镁溶液中搅拌，并逐滴加入氨水，过滤、洗涤后在500～600℃的马弗炉中煅烧，最后冷却、过筛，得到改性坡缕石。
5.根据权利要求4所述的功能有机肥，其特征在于，所述坡缕石、硫酸镁和氨水的固液比1∶0.48～0.72∶2.4～4.8。
6.根据权利要求1所述的功能有机肥，其特征在于，所述复合菌粉包括质量比为6∶7∶2∶7∶2的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
7.根据权利要求1所述的功能有机肥，其特征在于，所述有机质选择植物秸秆、豆粕、中药药渣和畜禽粪便中的一种或多种。
8.一种功能有机肥的制备方法，包括以下步骤：
采用酵母菌和嗜酸乳杆菌发酵改性沸石、改性坡缕石和有机质，得到发酵产物；
将所述发酵产物与复合菌粉混合，得到功能有机肥；
其中，改性沸石、改性坡缕石和有机质的质量比为20～50∶30～60∶50～80；
复合菌粉占发酵产物的1～10wt％；
所述改性沸石选自聚丙烯酰胺改性的沸石；
所述改性坡缕石选自硫酸镁改性的坡缕石；
所述复合菌粉包括质量比为5～8∶5～8∶1～3∶5～8∶1～3的枯草芽孢杆菌、哈茨木霉菌、淡紫拟青霉菌、侧孢芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述发酵温度为25～35℃，发酵时间为36～72h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述酵母菌和嗜酸乳杆菌的质量比为1～2∶3～4。
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