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一种可以改良土壤、缓解连作障碍的有机肥及其制备方法

申请号 CN202310279338.4 申请日 2023-03-22 公开(公告)号 CN117682919A 公开(公告)日 2024-03-12
申请人 中国科学院城市环境研究所; 宁波(北仑)中科海西产业技术创新中心; 发明人 张锐澎; 苏浩; 吴思炫; 李雅颖; 姚槐应; 杜恒峰;
摘要 本 发明 属于 有机肥 技术领域,具体涉及一种可以改良 土壤 、缓解连作障碍的有机肥及其制备方法。本发明技术方案中一种可以改良土壤、缓解连作障碍的有机肥,包括以下重量份数的组分: 黑 水 虻虫砂1.0~17.0份、蚯蚓粪1.0~17.0份、秸秆0.5~2.0份、蛭石0.5~2.0份。有机肥的制备方法,包括以下步骤:(1)对黑水虻虫砂进行脱盐处理,秸秆机械 粉碎 至粉状,蚯蚓粪自然阴干;(2)将自然阴干的蚯蚓粪、粉状秸秆和脱盐处理后的黑水虻虫砂混合后进行厌 氧 堆肥,加入蛭石得到有机肥。可以调节 土壤酸 碱 度 ,改善土壤结构,减少土壤中病原 真菌 ,促进 益生菌 生长繁殖,缓解传统有机肥的连作障碍。
权利要求

1.一种可以改良土壤、缓解连作障碍的有机肥,其特征在于,包括以下重量份数的组分:虻虫砂1.0 17.0份、蚯蚓粪1.0 17.0份、秸秆0.5 2.0份、蛭石0.5 2.0份。
~ ~ ~ ~
2.根据权利要求1所述的有机肥,其特征在于,包括以下重量份数的组分:黑水虻虫砂
3.0 15.0份、蚯蚓粪3.0 15.0份、秸秆1.0 2.0份、蛭石0.5 1.5份。
~ ~ ~ ~
3.根据权利要求1所述的有机肥,其特征在于,黑水虻虫砂和蚯蚓粪的质量比为1 2:1~ ~
2。
4.一种如权利要求1所述的有机肥的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)对黑水虻虫砂进行脱盐处理,秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(2)将自然阴干的蚯蚓粪、粉状秸秆和脱盐处理后的黑水虻虫砂混合后进行厌堆肥,加入蛭石得到有机肥。
5.根据权利要求4所述的有机肥的制备方法,其特征在于,黑水虻虫砂是用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂。
6.根据权利要求4所述的有机肥的制备方法,其特征在于,蚯蚓粪是用粪饲喂蚯蚓得到。
7.根据权利要求4所述的有机肥的制备方法,其特征在于,对黑水虻虫砂进行脱盐处理是使用其质量1.0 1.5倍的水浸泡2 5h后,沥除水分。
~ ~
8.根据权利要求4所述的有机肥的制备方法,其特征在于,厌氧堆肥的时间为40 50天,~
厌氧堆肥期间3 5天翻动一次。
~

说明书全文

一种可以改良土壤、缓解连作障碍的有机肥及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机肥技术领域,具体涉及一种可以改良土壤、缓解连作障碍的有机肥及其制备方法。

背景技术

[0002] 有机肥是以含有机物成份为主的肥料,通常经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来,富含大量有益物质,包括:多种有机酸、微量元素以及包括氮、磷、在内的丰富的营养元素。有机肥不仅能为农作物提供全面营养,而且肥效长,可增加和更新土壤有机质,促进微生物繁殖,改善土壤的理化性质和生物活性,是绿色食品生产的优质肥料。
[0003] 茄科瓜果蔬菜类市场需求大,种植经济高,有机肥的合理施用可以改良土壤环境,与化肥合理配施,可以改良土壤、培肥地,还可以增加农作物产量、提高农作物的品质,获得作物高产量的同时确保耕地的可持续利用性,因此,有机肥的生产研发一直是节能减排、绿色生活的关键。有机肥的施用方法简单,更容易被广大农业生产者所学习和广泛使用。2021年6月1日起,《有机肥料》新标准实施,国家将大力推广有机肥替代化肥。集约型连作种植模式会使土壤劣化,甚至造成损害作物品质及产量,严重影响了经济效益。现有的解决办法是进行土地消毒,该方法能杀死土壤中大部分的微生物,但是在杀死病害菌的同时也对土壤中的益生菌造成了极大损害,操作较为复杂,成本较高。一方面,不合理的灌溉模式和过量化肥的投加会对土壤性质造成破坏,土壤板结、孔隙减少使得作物生长更加劣化;另一方面,多种生物有机肥的研发也广泛投用于处理连作障碍,但由于其有益微生物在定殖土壤收效不一,往往是需要在特定病害、土壤环境、作物三方面限制下才能获得预期收效。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对以上技术问题,提供一种以虫砂、蚯蚓粪、秸秆混合,并加入蛭石制成的有机肥,可以改良土壤,同时缓解连作障碍。
[0005] 本发明技术方案中一种可以改良土壤、缓解连作障碍的有机肥,包括以下重量份数的组分:虻虫砂1.0 17.0份、蚯蚓粪1.0 17.0份、秸秆0.5 2.0份、蛭石0.5 2.0份。~ ~ ~ ~
[0006] 黑水虻处理餐厨垃圾所获得的虫砂,盐度较高,直接施用可能会加重土地盐化程度,但其总养分高,是优质的有机肥原料,蚯蚓粪是用赤子爱胜蚓处理粪后获得的呈泥土颗粒状材料,其酸碱度为中偏酸性,可用于调节土壤酸碱度,改善土壤盐碱化环境,秸秆作为农业生产的副产品,储量和产量均极高,将其用于农业生产可节能减排,实现资源的高效利用。蛭石具有密度小、可增加土壤孔隙的特点,在有机肥中混入适量蛭石,能够改善土壤板结情况,减少土壤容重,有利于作物根茎呼吸和物料交换以及作物健康生长。本发明所述有机肥包括上述物质,可以显著改善土壤保水能力,减少土壤容重,降低土壤中病原真菌的丰度,促进生防菌生长繁殖,缓解作物连作障碍。
[0007] 进一步地,上述有机肥包括以下重量份数的组分:黑水虻虫砂3.0 15.0份、蚯蚓粪~3.0 15.0份、秸秆1.0 2.0份、蛭石0.5 1.5份。
~ ~ ~
[0008] 进一步地,上述有机肥中黑水虻虫砂和蚯蚓粪的质量比为1 2:1 2。~ ~
[0009] 本发明还提供上述有机肥的制备方法,包括以下步骤:(1)对黑水虻虫砂进行脱盐处理,秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(2)将自然阴干的蚯蚓粪、粉状秸秆和脱盐处理后的黑水虻虫砂混合后进行厌堆肥,加入蛭石得到有机肥。
[0010] 本发明经过厌氧堆肥处理的有机肥,可以促进种子生根,具有更好的土壤改良作用。
[0011] 进一步地,黑水虻虫砂是用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂。
[0012] 进一步地,蚯蚓粪是用牛粪饲喂蚯蚓得到。
[0013] 进一步地,对黑水虻虫砂进行脱盐处理是使用其质量1.0 1.5倍的水浸泡2 5h后~ ~沥除水分。虫砂含盐度高,直接用于有机化肥的制作可能会导致烧苗等现象。
[0014] 进一步地,厌氧堆肥的时间为40 50天,厌氧堆肥期间3 5天翻动一次。~ ~
[0015] 相比现有技术,本发明的技术方案具有如下有益效果:(1)结合蚯蚓粪、蛭石、秸秆和黑水虻处理餐厨垃圾所获得的虫砂制成有机肥,可调节土壤酸碱度,改善土壤结构,减少土壤中病原真菌,促进益生菌生长繁殖,缓解传统有机肥的连作障碍;
(2)黑水虻处理餐厨垃圾所获得的虫砂,总养分高,可以给土壤提供优质的养分;
(3)蚯蚓粪酸碱度为中偏酸性,可用于调节土壤酸碱度,改善土壤盐碱化环境,松软土地;
(4)蛭石可以改善土壤结构、减小土壤容重,促进根系生长发育和植物幼苗期间的快速定植,保持土壤水份,长时间提供植物生长所必需的水分及营养;
(5)使用农业生产副产品之一的秸秆,节能减排,有利于农业经济的可持续发展;
(6)本发明所得有机肥中有机质质量分数>45%,总养分≥5%,总氮含量TN:虫砂混肥0.86%、蚯蚓粪混肥0.81%,总磷含量TP:虫砂混肥1.869%、蚯蚓粪混肥1.177%,总钾含量TK:虫砂混肥2.296%、蚯蚓粪混肥1.421%。
实施方式
[0016] 下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步描述说明,应当理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明,不用于本发明的具体限制。如果无特殊说明,本发明的实施例中所采用的原均为本领域常用的原料,实施例中所采用的方法,均为本领域的常规方法。实施例
[0017] 本实施例有机肥的制备方法,包括以下步骤:(1)用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂,用牛粪饲喂蚯蚓得到蚯蚓粪;
(2)用等体积的水浸泡黑水虻虫砂2h,沥除水分得到初步脱盐的黑水虻虫砂,将秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(3)将9.0份蚯蚓粪、1.0份粉状秸秆和9.0份黑水虻虫砂混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,厌氧堆肥结束后加入0.5份蛭石,自然干得到黑褐色的有机肥。
实施例
[0018] 本实施例有机肥的制备方法,包括以下步骤:(1)用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂,用牛粪饲喂蚯蚓得到蚯蚓粪;
(2)用等体积的水浸泡黑水虻虫砂2h,沥除水分得到初步脱盐的黑水虻虫砂,将秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(3)将12.0份蚯蚓粪、1.0份粉状秸秆和6.0份黑水虻虫砂混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,厌氧堆肥结束后加入0.5份蛭石,自然风干得到黑褐色的有机肥。
实施例
[0019] 本实施例有机肥的制备方法,包括以下步骤:(1)用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂,用牛粪饲喂蚯蚓得到蚯蚓粪;
(2)用等体积的水浸泡黑水虻虫砂2h,沥除水分得到初步脱盐的黑水虻虫砂,将秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(3)将6.0份蚯蚓粪、1.0份粉状秸秆和12.0份黑水虻虫砂混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,厌氧堆肥结束后加入1.0份蛭石,自然风干得到黑褐色的有机肥。
实施例
[0020] 本实施例有机肥的制备方法,包括以下步骤:(1)用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂,用牛粪饲喂蚯蚓得到蚯蚓粪;
(2)用等体积的水浸泡黑水虻虫砂2h,沥除水分得到初步脱盐的黑水虻虫砂,将秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(3)将15.0份蚯蚓粪、1.0份粉状秸秆和3.0份黑水虻虫砂混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,厌氧堆肥结束后加入0.5份蛭石,自然风干得到黑褐色的有机肥。
实施例
[0021] 本实施例与实施例1的区别仅在于蚯蚓粪和黑水虻虫砂的用量分别为1份和17份。实施例
[0022] 本实施例与实施例1的区别仅在于蚯蚓粪和黑水虻虫砂的用量分别为17份和1份。实施例
[0023] 本实施例与实施例1的区别仅在于厌氧堆肥结束后加入2.0份蛭石。实施例
[0024] 本实施例与实施例1的区别仅在于厌氧堆肥结束后加入3.0份蛭石。
[0025] 对比例1本对比例有机肥的制备方法,包括以下步骤:
(1)用牛粪饲喂蚯蚓得到蚯蚓粪后自然阴干,将秸秆机械粉碎至粉状;
(2)将17.0份蚯蚓粪和1.0份粉状秸秆混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,厌氧堆肥结束后加入0.5份蛭石,自然风干得到黑褐色的有机肥。
[0026] 对比例2本对比例有机肥的制备方法,包括以下步骤:
(1)用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂,用等体积的水浸泡黑水虻虫砂2h,沥除水分得到初步脱盐的黑水虻虫砂,将秸秆机械粉碎至粉状;
(2)将1.0份粉状秸秆和17.0份黑水虻虫砂混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,厌氧堆肥结束后加入0.5份蛭石,自然风干得到黑褐色的有机肥。
[0027] 对比例3本对比例有机肥的制备方法,包括以下步骤:
(1)用餐厨垃圾饲喂黑水虻得到黑水虻虫砂,用牛粪饲喂蚯蚓得到蚯蚓粪;
(2)用等体积的水浸泡黑水虻虫砂2h,沥除水分得到初步脱盐的黑水虻虫砂,将秸秆机械粉碎至粉状,蚯蚓粪自然阴干;
(3)将9.0份蚯蚓粪、1.0份粉状秸秆和9.0份黑水虻虫砂混合后进行厌氧堆肥45天,期间3天翻动一次,自然风干得到黑褐色的有机肥。
[0028] 对比例4本对比例与实施例1的区别仅在于黑水虻虫砂使用前不进行脱盐处理。
[0029] 以上实施例及对比例所得有机肥,按照3%质量比,与2mm筛网过筛过的实验番茄连作土混合均匀,使用水浸泡1天的千禧番茄种子开展14天育苗实验,加入等量且适量的水份以保证土壤湿度适宜植株生长,每组3盆番茄,14天后对各个培养盆中土样进行分析。
[0030] 表1有机肥土壤育苗基肥实验相关数据pH 含水率 容重 土壤总 速效磷 速效钾 种子发 电导率 14天番
(%) (mg/ 孔隙度(mg/ (mg/ 芽率指(ms/ 茄地上
kg) (%) kg) kg) 数% cm) 部长度
(cm)
实施例 7.81 7.83 0.82 6.79 54.7 691.1 82 2.04 7.3
1
实施例 7.79 7.57 0.79 8.05 53.7 657.7 114 1.55 7.4
2
实施例 7.84 8.20 0.74 8.69 59.0 682.4 78 2.37 6.8
3
实施例 7.79 8.20 0.77 8.70 52.3 561.2 102 1.32 7.3
4
实施例 7.86 7.25 0.81 7.04 62.3 814.4 72 4.20 6.7
5
实施例 7.75 7.16 0.83 6.42 47.76 567.66 106 0.41 7.2
6
实施例 7.84 7.09 0.77 8.51 50.9 616.8 82 2.32 7.3
7
实施例 7.78 7.05 0.75 7.56 52.4 632.98 82 2.18 7.4
8
对比例 7.68 7.77 0.78 8.18 48.87 524.2 124 0.43 7.5
1
对比例 7.91 7.46 0.73 8.19 60.67 835.26 77 4.28 6.7
2
对比例 7.80 5.32 0.62 4.53 52.71 692.52 83 2.04 7.1
3
对比例 7.83 5.79 0.89 4.15 58.69 739.1 74 3.8 6.8
4
对照原 7.74 3.05 1.05 过紧 46.31 497.20 ‑ ‑ ‑

降水处 7.71 9.28 0.83 6.42 45.82 483.94 ‑ ‑ 6.6
理对照

使用实施例1所得有机肥,按照3%、6%、9%质量比,与2mm筛网过筛过的番茄连作土混合均匀,使用水浸泡1天的千禧番茄种子开展14天育苗实验,加入等量且适量的水份以保证土壤湿度适宜植株生长,每组3盆番茄,14天后比较番茄幼苗的株高。
[0031] 表2有机肥投加量实验相关数据加入肥料质量比(%) 14天番茄地上部长度(cm)
降水对照土 0 6.6
实施例1 3 7.3
实施例1 6 7.7
实施例1 9 7.8
以NY/T 525‑2021的指导方法对实施例1所得有机肥各项指标进行检测,测得有机肥有机质质量分数>45%(所制混肥均≥30%);总养分采用参考方法NY/T 2541‑2014 中的分光光度法测含磷量,NY/T 2540‑2014 中的等离子体发射光谱法测含钾量(TN:虫砂混肥
0.86%、蚯蚓粪混肥0.81%;TP:虫砂混肥1.869%、蚯蚓粪混肥1.177%;TK:虫砂混肥2.296%、蚯蚓粪混肥1.421%);水分(鲜样)使用GB/T 8576‑2010中的真空烘箱法测定(虫砂混肥11.6%、蚯蚓粪混肥19.8%);酸碱度(pH)(虫砂混肥8.2、蚯蚓粪混肥6.7);种子发芽率指数(GI)(虫砂混肥71‑92%、蚯蚓粪混肥90‑140%);机械杂质(虫砂混肥≤0.1%、蚯蚓粪混肥≤0.1%),有机肥各指标均符合国家标准《中华人民共和国农业行业标准‑有机肥料(NY/T 525‑ 
2021)》。
[0032] 表3 有机肥料技术指标要求及发明产品检出值对照表项目 发明产品检出值 限值
有机质质量分数(%) > 45 ≥30
总养分(N+P2O5+K2O)烘干基计,质量分数(%) ≥5.0 ≥4.0
水分(鲜样)质量分数(%) 10‑20 ≤30
酸碱度(pH) 6.7‑8.2 5.5‑8.5
种子发芽率指数(GI)(%) ≥71 ≥70
机械杂质的质量分数(%) ≤0.1 ≤0.5
表4 有机肥料限量指标及发明产品检出值对照表
项目 发明产品检出值 限值
总砷(As),mg/kg ≤4 ≤15
总汞(Hg),mg/kg ‑ ≤2
总铅(Pb),mg/kg ≤36 ≤50
总镉(Cd),mg/kg ≤0.3 ≤3
总铬(Cr),mg/kg ≤92 ≤150
根据有机肥检测标准,以NY/T 1978的标准对烘干基有机肥进行重金属限量指标的检测,以GBW07454(GSS‑25) 和GSS‑5a 土壤样品作为参比标准样,蚯蚓粪混秸秆制肥相关指标如下表4所示。
[0033] 表5 有机肥限量指标检出值总砷(As)mg/kg 总汞(Hg)mg/kg 总铅(Pb)mg/kg 总镉(Cd)mg/kg 总铬(Cr)mg/kg实施例1 2.7543 ‑ 31.879 0.2141 73.389
实施例2 2.1651 ‑ 32.654 0.1965 65.372
实施例3 3.398 ‑ 30.572 0.2551 83.951
实施例4 1.568 ‑ 34.032 0.1943 63.118
实施例5 3.9529 ‑ 29.886 0.26325 89.479
实施例6 1.0598 ‑ 35.646 0.18297 57.195
实施例7 2.7543 ‑ 31.879 0.2141 73.389
实施例8 2.7543 ‑ 31.879 0.2141 73.389
对比例1 1.0311 ‑ 36.891 0.1818 53.354
对比例2 4.0325 ‑ 29.843 0.2884 91.332
对比例3 2.7543 ‑ 31.879 0.2141 73.389
对比例4 2.8433 ‑ 34.264 0.2667 78.993
脱盐减少了虫砂的盐度和重金属含量,通过脱盐处理的黑水虻虫砂可以提供植物生长所必须的营养物质,同时不会对植物造成盐害;蚯蚓粪提供一个土壤改良作用,但由于价格高及肥力偏低不适于大量直接用于农业生产实际;秸秆的投加可以充分利用好农业生产多余的秸秆,同时为微生物繁殖提供碳源和氮源,在堆肥中让肥料腐熟更加充分;蛭石的加入可以提升土壤保水及增加孔隙率,促进植物根系发育,秸秆、虫砂与蚯蚓粪混合堆肥可以使虫砂、蚯蚓粪及秸秆进一步分解更利于改良土壤。根据不同土地的情况,有选择的调整蚯蚓粪及黑水虻虫砂的配比,可在增加土地肥力同时调节土地酸碱度,起到土壤改良作用。
有机肥肥料检测实验及育苗实验结果证明,以本发明方法制备得到的有机肥含有大量植物所需的营养元素,通过有机肥国家标准检验(NY/T 525‑2021),作为土壤改良剂投入土地可改善番茄植株生长情况,同时以6%的质量比投加较为经济。盆栽实验结果证明,本发明配比的有机肥对番茄连作土壤番茄幼苗的生长起到了促进作用。同时本发明的有机肥组合堆肥模式降低了直接施用蚯蚓粪改良土壤的成本,优化了黑水虻虫砂的肥效,较好的平衡了经济以及肥效两方面。
[0034] 最后应说明的是,本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明,而并非对本发明的实施方式的限定。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具有实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,这里无需也无法对所有的实施方式予以全例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围,把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
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