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一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料及其制备方法

阅读:1007发布:2020-07-03

专利汇可以提供一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于减少菜田 土壤 氮磷渗漏的中草药渣有机复合 肥料 及其制备方法,所述的菜田为灰沙田或灰泥田,该有机 复合肥 分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣 有机肥 ,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm。采用二步法高温恒温堆肥工艺生产中草药渣有机肥, 污泥 、中草药渣的配比在15:5(w/w)时,腐熟时间7天、翻料次数5次,GI(%)、H2O(%)就达到81、29;并在这 基础 上生产灰沙田和灰泥田土壤类型的菜田专用降污复合肥。该复合肥可增产,以及控制氮磷面源污染。,下面是一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料,其特征在于,所述的菜田为灰沙田或灰泥田,该有机复合肥分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm,按重量比包括:
追肥复合肥料100份:其中N 10份,K2O 7.0-13.0份,有机质含量为30-35%;基肥复合肥料100份:其中P2O5 3-5份,有机质含量为30-35%。
2.一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料,其特征在于,所述的菜田为灰沙田,该有机复合肥分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm,按重量比包括:
所述有机复合肥料作为灰沙田结球甘蓝菜专用肥,基肥或追肥的有机质含量都为
35%,灰沙田结球甘蓝菜追肥复合肥料100份:其中N 10份,K2O 13.0份;灰沙田结球甘蓝菜基肥复合肥料100份:其中P2O53份。
3.一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料,其特征在于,所述的菜田为灰泥田,该有机复合肥分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm,按重量比包括:
所述有机复合肥料作为灰泥田空心菜专用肥,基肥或追肥的有机质含量都为30%,灰泥田空心菜追肥复合肥料100份:其中N 10份,K2O 7.0份;灰泥田空心菜基肥复合肥料
100份:其中P2O5 5.0份。
4.一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料的制备方法,包括如下步骤:
1)将污泥、中草药渣配成15:3-7(w/w)、含率55-65%、pH7-8的原料,加入5-10%(w/w)纳豆芽孢杆菌堆肥调理剂;
2)采用槽池式静态翻料通气堆肥方式,高温恒温堆肥,其中,在0h至48-60h时间段循环进行吹、适时热风和停吹风,使物料平均温度在51-54℃;在48-60h后适时将物料完全翻料,在60h至240h时间段循环吹风、适时热风和停吹风,使底物平均温度在56-59℃;根据物料腐熟过程有机质变化、温度波动幅度、种子发芽率指数确定其翻料次数和堆肥时间;
3)采用圆盘造粒机造粒,造粒条件为:原料预热时间为10~30min,温度控制范围为
3
40~60℃,流量650-750㎏/h,风量控制1200-1400m/h;将肥料制为颗粒状,分为内层和外层结构,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm;其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成。
5.根据权利要求4所述的一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料的制备方法,其特征在于:所述污泥包括畜牧污泥、城市生活污泥中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料的制备方法,其特征在于:所述中草药渣包括中国南方中药材、北方中药材经提取有效成份后的药渣。
7.根据权利要求4所述的一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料的制备方法,其特征在于:步骤1)中,将污泥、中草药渣配成15:5(w/w),含水率55-65%、pH7-8的原料。

说明书全文

一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料

及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及农用肥料领域,具体涉及一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料及其制备方法

背景技术

[0002] 中草药是我国的传统药材和保健品,需求量越来越大,产生的药渣因没有合适的用途而被填埋。虽然有学者用传统的堆肥工艺来利用药渣,但堆肥时间长达30-50天,成本高,药渣仍得不到实际利用。
[0003] 另一方面,蔬菜种植对土壤和施肥要求较高,而目前,对过量施用单质化学肥导致土壤品质降低和流域富营养化的问题仍然缺少能起到防控作用的物化产品。中草药渣有机复合肥具备提高土壤有机质、促进蔬菜吸收单质化学肥料等功能,因此,我们在中草药渣有机复合肥减少菜田土壤氮磷渗漏、促进氮磷养分吸收等方面作了多年的研究。
[0004] 在我国农业生产中蔬菜种植具有举足轻重的地位;福建省年种植面积达到70万2
hm以上,广泛分布于全省各地,土壤类型复杂多样,但灰沙田和灰泥田是分布面积最大的两种土壤类型。灰沙田土壤含沙量较大,质地较粗,土壤保肥能较差,氮磷容易随流失;
灰泥田土壤粘粒含量较高,质地较细,对氮、磷养分具有较好的保肥能力。菜田氮磷过度积累是由于不合理的栽培制度和过量施肥引起的。农田最佳养分管理要求肥料和水分供给与作物需求同步,但是我国大部分地区的排灌系统还不配套,影响了该法的普遍应用和效果。
在工程措施上,由于我国人多地少,耕地资源紧缺,难以腾出足够耕地面积建设农田缓冲带或留出足够面积建设湿地,来容纳盈余的氮磷养分。有关专家分析指出,我国目前既使在农业面源污染已成为水体污染主要原因的流域,仍以河口、河道地带等末端控制工程建设为主。由于没有遵循农业面源污染控制的基本原则,结果使流域治污造成更大难度。因此,根据农业面源污染控制的基本原则,即实行肥料源头控制原则,研究提出适合土壤条件和不影响菜农经济效益前提下的简便和易于操作的降污肥料产品,对普遍降低菜田土壤类型的氮磷积累和流失浓度,促进蔬菜产业可持续发展和农业环境保护,具有重要的科学价值。

发明内容

[0005] 本发明的主要目的在于提供一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料及其制备方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] 一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料,其特征在于,所述的菜田为灰沙田或灰泥田,该有机复合肥分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm,按重量比包括:
[0008] 所述有机复合肥料作为灰沙田或灰泥田蔬菜专用肥,其中,基肥或追肥的有机质含量都为30-35%,追肥复合肥料100份:其中N 10份,K2O 7.0-13.0份;基肥复合肥料100份:其中P2O5 3-5份。
[0009] 一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料,其特征在于,所述的菜田为灰沙田,该有机复合肥分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm,按重量比包括:
[0010] 所述有机复合肥料作为灰沙田结球甘蓝菜专用肥,基肥或追肥的有机质含量都为35%,灰沙田结球甘蓝菜追肥复合肥料100份:其中N 10份,K2O 13.0份;灰沙田结球甘蓝菜基肥复合肥料100份:其中P2O5 3份。
[0011] 一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料,其特征在于,所述的菜田为灰泥田,该有机复合肥分为基肥和追肥两部分,各100份;基肥和追肥都为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm,按重量比包括:
[0012] 所述有机复合肥料作为灰泥田空心菜专用肥,基肥或追肥的有机质含量都为30%,灰泥田空心菜追肥复合肥料100份:其中N 10份,K2O 7.0份;灰泥田空心菜基肥复合肥料100份:其中P2O5 5.0份。
[0013] 位于内层的N、K2O或P2O5中,单质氮肥优选用硝酸铵,单质肥优选用氯化钾,磷肥优选为过磷酸
[0014] 一种用于减少菜田土壤氮磷渗漏的中草药渣有机复合肥料的制备方法,包括如下步骤:
[0015] 1)将污泥、中草药渣配成15:3-7(w/w)、含水率55-65%、pH7-8的原料,加入5-10%(w/w)纳豆芽孢杆菌堆肥调理剂;
[0016] 2)采用槽池式静态翻料通气堆肥方式,高温恒温堆肥,其中,在0h至48-60h时间段循环进行吹、适时热风和停吹风,使物料平均温度在51-54℃;在48-60h后适时将物料完全翻料,在60h至240h时间段循环吹风、适时热风和停吹风,使底物平均温度在56-59℃;根据物料腐熟过程有机质变化、温度波动幅度、种子发芽率指数确定其翻料次数和堆肥时间;
[0017] 3)采用圆盘造粒机造粒,造粒条件为:原料预热时间为10~30min,温度控制范围3
为40~60℃,流量650-750㎏/h,风量控制1200-1400m/h;将肥料制为颗粒状,分为内层和外层结构,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm;其中这些肥料外层都为有机肥,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成。
[0018] 其中,本发明所述污泥包括畜牧污泥、粪便、城市生活污泥(尤其是畜牧污水处理场污泥)等。
[0019] 其中,本发明所述中草药渣包括南、北药材,尤其是南方药材的中药药渣。在优选实施例中,药渣主要比例为熟地黄5-15%、生地5-15%、当归10-20%、牡丹皮15-25%、泽泻5-15%、侧柏叶5-15%、桑叶5-15%。
[0020] 在优选的实施例中,步骤1)将污泥、中草药渣配成15:5(w/w),含水率55-65%、pH7-8的原料。
[0021] 本发明所用的纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)目前已商品化,可以通过购买得到。它是枯草芽孢杆菌的一个亚种,纳豆菌是具有耐酸、耐热特性的有益菌,具有降解纤维蛋白质的功效,是动物的有益菌之一,广泛作为饲料生物添加剂。而本发明则将其应用于污泥堆肥中作为发酵剂,本发明利用其具有的强力的病原菌抑制能力,可以产酸,调节菌群,通过污泥发酵及纳豆菌的作用,使污泥无害化。本发明还利用纳豆菌生成多种蛋白酶(特别是性蛋白酶)、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶,降解植物性杂质某些复杂的水化合物,从而提高污泥的转化率。
[0022] 本发明的优点如下:
[0023] 本发明采用二步好堆肥法,配合调理剂的使用,可将传统的药渣的腐熟时间30—50天减少为最多240h(10天,在优选的实施例中,只需7天),缩短发酵周期,大大提高了堆肥效率,提高了污泥和药渣的处理能力,并且处理成本低。
[0024] 肥料采用内外层的结构,可以使内层的无机肥料被外层的有机肥包围,起到部分缓释的效果,减少流失,提高利用率。
[0025] 中草药渣有机复合肥的田间试验表明,施用本发明中草药渣有机复合肥的菜地含有较多的腐殖质,从而提高了土壤粘结能力;可显著提高结球甘蓝菜和空心菜产量,结球甘蓝菜在灰沙田上增产率达到59.8%;空心菜在灰泥田上增产率为22.3%。
[0026] 促进氮磷养分吸收,减少氮磷肥损失:1)在结球甘蓝菜的最佳氮磷钾比例2 2
N:P2O5:K2O为1:0.3:1.3,此时的氮、磷养分吸收量最高,分别为201.9kg/hm和52.8kg/hm ;
2
当季氮磷化肥损失量最小,氮肥当季损失量仅为151.8kg/hm,磷肥则为零(差减法计算);
2
2)在空心菜最佳氮磷钾比例为1:0.5:0.7时,此时空心菜的氮素吸收量达到66.5kg/hm,
2 2
与最高吸收量68.3kg/hm相近;磷素吸收量最高,达到13.0kg/hm 。从氮磷化肥当季损失
2 2
量看,氮素损失量较小,而磷素损失量最小,分别为139.0kg/hm和33.1kg/hm 。

具体实施方式

[0027] 实施例1
[0028] 污泥来源于福建省厦祥养殖场。
[0029] 中药渣来源厦门中药厂有限公司;药渣主要含熟地黄10%、生地15%、当归15%、牡丹皮20%、泽泻10%、侧柏叶15%、桑叶15%(W/W)。
[0030] 将污泥、中草药渣配成15:3(w/w)、含水率60%、pH7.7的原料中加入7%(w/w)纳豆芽孢杆菌堆肥调理剂(市售,如可向华侨大学化工学院购买),采用二步法高温恒温堆肥工艺的槽池式静态翻料通气堆肥方式。在0h至48-60h时间段循环进行吹风(适时热风)和停吹风,使物料平均温度在52.5℃。在48-60h后适时将物料完全翻料,在60h至240h时间段循环吹风(适时热风)和停吹风,使底物平均温度在57.5℃;根据物料腐熟过程有机质变化、温度波动幅度(现场记录调整)、种子发芽率指数确定其翻料次数和堆肥时间。种子发芽率指数(GI)测定采用黄瓜种子。
[0031] 堆肥主要工艺设备:单个堆肥槽池长15-21m、宽4.3m、高2.4m,槽池底铺设通气系统,槽头设置翻堆机及换轨台车通道,槽池上设置除臭抽风机。匹配翻堆机1台、通气风机2台、除臭风机1台等设备(以上设备皆市售,如可向广东省现代农业装备研究所购买)。一个堆肥槽池每日可处理25吨污泥。
[0032] 实施例2
[0033] 将污泥、中草药渣配成15:5(w/w)、含水率60%、pH7.7的原料中加入7%(w/w)纳豆芽孢杆菌堆肥调理剂。其余同实施例1基本相同。
[0034] 实施例3
[0035] 将污泥、中草药渣配成15:7(w/w)、含水率60%、pH7.7的原料中加入7%(w/w)纳豆芽孢杆菌堆肥调理剂。其余同实施例1基本相同。
[0036] 本发明二步法高温恒温堆肥工艺是基于微生物降解有机质原理而设计的一种高温快速有机肥工业化生产工艺,其工艺的主要特点是,一步好氧堆肥的工艺温度是52.5℃(±1.5),二步好氧堆肥的工艺温度是57.5℃(±1.5);通气量依实际情况调整,一般前期通气量较少,中、后期通气量较多;能有效促进污泥发酵,发酵升温快,减少异味。
[0037] 槽池式好氧堆肥体积较大,堆肥的温度、含氧量比较不好控制,为此,堆肥原料的配比至关重要,要能够让空气与原料均匀充分地接触,才能提高堆肥效率。结果表明,实施例2污泥、中草药渣的配比在15:5时,腐熟时间7天、翻料次数5次,GI(%)、H2O(%)就达到81、29,比15:3、15:7的配比有明显的提高。结果见表1。
[0038] 表1 实施例1-3配比的发酵结果对比
[0039]
[0040] 实施例1-3结果:采用二步法高温恒温堆肥工艺生产中草药渣有机肥,污泥、中草药渣的配比在15:5(实施例2)时,腐熟时间7天、翻料次数5次,GI(%)、H2O(%)就达到81、29;在这基础上生产灰沙菜田和灰泥菜田专用降污复合肥,这种工艺在生产技术、氮磷面源污染控制、经济效益上是可行的。
[0041] 实施例4 中草药渣有机复合肥的制造和施肥方法
[0042] 中草药渣有机复合肥为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为中草药渣有机肥,内层由中草药渣有机肥和单质化学肥组成,单质氮肥用硝酸铵,单质钾肥用氯化钾,磷肥为过磷酸钙。
[0043] 其成份随土壤类型、种植品种而调整。圆盘造粒机造粒,造粒条件为:原料预热时3
间为10~30min,温度控制范围为40~60℃,流量700㎏/h,风量控制1300m/h;所述的颗粒直径为2.5~4.0mm。这些肥料为颗粒状,分为内层和外层结构,其中这些肥料外层都为有机肥,所述的颗粒内径为1.0~2.0mm,内外径总计2.5~4.0mm。
[0044] 中草药渣有机复合肥中的磷肥全部做基肥施用,氮钾肥在基肥中的用量占总施肥量的50%,余下的氮钾肥做追肥施用,分1次或平分2次进行。
[0045] 实施例5 中草药渣有机复合肥对蔬菜种植的渗漏水氮磷浓度的影响[0046] 选择在福建分布面积最大的两种土壤类型,即灰沙田和灰泥田作为供试土壤。其中,灰沙田的土壤质地较粗,含沙量较大,在农业生产上通常表现出漏水漏肥,在环保上则为氮磷容易随水流失;灰泥田土壤粘粒含量适中,土壤质地为中粘壤,在农业生产上具有较好的保水保肥功能,对氮磷养分具有较强的缓冲能力。
[0047] 供试蔬菜分别是接球甘蓝菜和空心菜,不同处理见表2。试验地分别设置在南安市结球甘蓝菜及平和县空心菜的蔬菜生产基地。结球甘蓝菜的供试土壤为灰沙田,试验时间在2011年12月至2014年3月;空心菜的供试土壤为灰泥田,试验时间为2011年9月至2
2013年11月。试验设3次重复,小区面积20m,随机区组排列。按算数平均数处理实验数据。
[0048] 表2 中草药渣有机复合肥对结球甘蓝菜和空心菜的种植方案
[0049]
[0050]
[0051] 1.5取样和测定方法
[0052] 每个试验实施前取一个基础土样12kg,试验结束后按处理和重复各取一个土样12kg。各试验点的基础土壤主要肥力指标(ASI法)见表3。
[0053] 植株样品氮、磷、钾含量的测定方法是H2SO4-H2O2消煮,分别用蒸馏法、钼黄比色- -法和火焰光度计法测定。土壤渗漏水NO3 -N、总P浓度的测定方法分别为NO3 -N用紫外分光光度法,总P为硫酸-高氯酸氧化-钼锑抗比色紫外可见光光度计法。
[0054] 表3 试验地基础土样测定结果(ASI法)
[0055]
[0056] 中草药渣有机复合肥对蔬菜种植的渗漏水氮磷浓度的影响
[0057] 1、中草药渣有机复合肥对供试蔬菜产量的影响
[0058] 中草药渣有机复合肥的田间试验表明,施用中草药渣有机复合肥的菜地含有较多的腐殖质从而提高了土壤粘粒含量。在灰沙田种植结球甘蓝,随着中草药渣有机复合肥的有机质含量增加,蔬菜产量也显著增加;但有机质含量达到35%后,再增加有机质含量,蔬菜增产就不明显。在灰泥田种植空心菜,随着中草药渣有机复合肥的有机质含量增加,蔬菜产量也显著增加;但有机质含量达到30%后,再增加有机质含量,蔬菜增产就不明显。
[0059] 中草药渣有机复合肥对结球甘蓝菜和空心菜产量的试验结果见表4。
[0060] 表4 中草药渣有机复合肥对产量、氮磷钾吸收和渗漏水氮磷浓度的影响[0061]
[0062]
[0063] 注:结球甘蓝菜的烘干率为12.0%。空心菜烘干率为10.0%。
[0064] 从蔬菜产量和经济效益上考虑:方差分析结果表明,无论是灰沙田还是灰泥田,在三要素中增加钾肥使用比例对结球甘蓝菜和和空心菜产量都有显著水平的增产效果。在灰沙田上,结球甘蓝菜最大增产效果为处理(7),增产率达到59.8%;在灰泥田上,空心菜的最大增产效果为处理(4),增产率为22.3%。按每kg N、P2O5、K2O分别为4.3元、5.0元和6.0元,以及每kg结球甘蓝菜和空心菜分别为2元的平均市场价计算,扣除肥料成本和空白区产量效益,结球甘蓝菜处理(7)和空心菜处理(4)的净增收数最高,分别达到122776.7元2 2
/hm和56296.0元/hm 。
[0065] 因此,结球甘蓝菜施肥的最佳氮磷钾比例N:P2O5:K2O为1:0.3:1.3,空心菜则为
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