一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，該水溶性有機碳肥以植物秸稈為主要原料，采用微生物降解方法，分階段加入酸堿調(diào)節(jié)劑、人畜糞便、草炭、綠肥、小分子有機酸、小分子有機醇而制得；其中，所述各原料的重量份為：植物秸稈50~70份，酸堿調(diào)節(jié)劑5~8份，人畜糞便5~15份，草炭5~10份，綠肥5~15份，小分子有機酸3~5份，小分子有機醇3~5份。本發(fā)明專利技術(shù)采用的微生物降解技術(shù)方法制備水溶性有機碳肥，操作簡單，生態(tài)環(huán)保，制肥效率高，原料及勞動力成本低。制得的有機碳肥不僅含有植物生長所需的各種營養(yǎng)元素，而且碳氮比較高，水溶性有機碳含量較高，肥效好，屬于速效有機肥。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及有機生態(tài)肥的制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的配方及制備方法。
技術(shù)介紹
我國地域遼闊，耕地面積大。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和國家惠農(nóng)政策的實施，農(nóng)民種植的積極性大幅提高，我國的糧食產(chǎn)量逐年增長，隨之也產(chǎn)生了很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物和農(nóng)業(yè)加工廢棄物，而農(nóng)作物秸稈是其中最為量大的廢棄物。農(nóng)作物秸稈的不當(dāng)處理會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并對人和動植物的健康帶來嚴(yán)重威脅。而農(nóng)作物秸稈的有效回收利用，既能減少污染，又能變廢為寶。如何充分利用我國儲量巨大的秸稈類生物資源，使之與經(jīng)濟效益和環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，成為研究和關(guān)注的焦點。碳是植物生長必須的大量元素。一般而言，植物獲取碳元素主要通過兩個途徑：一是由葉片吸收空氣中的二氧化碳，通過光合作用轉(zhuǎn)化為碳水化合物，形成植物組織；二是由植物的根部從土壤中直接吸收可溶解于水的碳元素，在植物內(nèi)部經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)形成纖維素、糖分等植物組織。對植物來說，來自空氣和土壤中的碳元素都是必須的。近年來，隨著農(nóng)藥和化肥的大量使用，許多土壤中的有機質(zhì)逐漸減少，農(nóng)作物出現(xiàn)葉片變薄、莖干虛胖、早衰及易發(fā)病等問題，尤其是人工種植中，因土壤缺碳造成的作物缺陷越來越多。可見，靠葉片吸收二氧化碳不能代替植物根部吸收水溶性碳的作用，對農(nóng)作物根部施加碳肥是必不可少的。植物秸稈中含有大量的有機質(zhì)，經(jīng)過一定的降解發(fā)酵可轉(zhuǎn)化為能被作物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，其中包含植物所需的碳元素。因此，利用廢棄的植物秸稈制備可溶性有機碳肥，具有很大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。目前研究使用的碳肥有以下幾類：（1）制備飽和的二氧化碳水溶液肥料，在陽光強烈且無風(fēng)時滴灌或滲灌。一部分二氧化碳隨著水分子滲入土壤，被植物根部吸收。逸出的二氧化碳?xì)怏w則可被葉片吸收，促進光合作用。此法根部吸收較少，且制備及保存肥料較為麻煩，應(yīng)用條件受限；（2）壓縮二氧化碳成液體肥料并深埋于土壤中，此法需要在高壓下制備肥料，成本較高，肥料的運輸和保存困難。液態(tài)二氧化碳的氣化吸收大量熱量，會造成土壤溫度驟降，植物根部因低溫受凍而破壞。且液體氣化后從土壤中逸出，吸收率不能保證；（3）制備復(fù)合型碳基鉀肥、碳基氮肥、碳基磷肥等，如碳酸鉀、碳酸銨等，此法應(yīng)用較多，成本低廉，能在提供碳素的同時，按需提供植物生長所需的氮磷鉀等其他元素。但無機物在土壤環(huán)境中不穩(wěn)定，其水解等反應(yīng)釋放出的二氧化碳也難以被植物根部固定。（4）通過肥料中的有機質(zhì)提供有機碳，以滿足植物根部吸收碳元素的需要。很多有機質(zhì)中，碳含量雖然較高，但其很難溶于水，因而難以被植物吸收。開發(fā)可溶于水的有機碳肥能有效解決這一問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中有機碳肥難溶于水，見效慢，吸收率低等問題。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于主要由以下重量份的組分作為原料：植物秸稈50~70份，酸堿調(diào)節(jié)劑5~8份，人畜糞便5~15份，草炭5~10份，綠肥5~15份，小分子有機酸3~5份，小分子有機醇3~5份；通過好氣性微生物降解階段；進一步降解階段；嫌氣性微生物降解階段進行制備。優(yōu)選的，所述植物秸稈為常見的農(nóng)作物秸稈，如小麥秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈，可干燥后造粒使用，也可直接使用；所述酸堿調(diào)節(jié)劑為石灰或草木灰；所述草炭為含有大量水分和未被徹底分解的植物殘體、腐殖質(zhì)及部分礦物質(zhì)的沼澤發(fā)育產(chǎn)物，其中有機物含量不低于30%；所述綠肥為養(yǎng)分完全的綠色植物體，如滿江紅或水葫蘆；所述小分子有機酸為碳原子數(shù)不大于4的有機酸，如甲酸、乙酸、丙二酸或異丁酸；所述小分子有機醇為碳原子數(shù)不大于4的有機醇，如甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇或異丁醇。優(yōu)選的，所述好氣性微生物降解階段的具體操作方法為：按需求建造發(fā)酵工作間，墻壁上留通風(fēng)孔，調(diào)節(jié)植物秸稈的含水量為60~75%后，將其放入工作間鋪作為一層，在秸稈層上撒布酸堿調(diào)節(jié)劑、人畜糞便、喜糖霉菌及無芽孢細(xì)菌。然后鋪設(shè)第二層秸稈，并撒布第二層酸堿調(diào)節(jié)劑、人畜糞便、喜糖霉菌及無芽孢桿菌，直到鋪設(shè)完畢，打開通風(fēng)孔保持良好通風(fēng)，發(fā)酵3~5h后進行翻堆，然后繼續(xù)發(fā)酵3~5h。優(yōu)選的，所述秸稈每層厚度為40~60cm，總厚度不超過工作間高度的70%；所述喜糖霉菌的使用量為秸稈重量的0.1~0.3%；所述無芽孢細(xì)菌的使用量為秸稈重量的0.2~0.4%。優(yōu)選的，所述進一步降解階段的具體操作方法為：向秸稈堆加入草炭和綠肥，然后關(guān)閉一半的通風(fēng)孔，加入芽孢細(xì)菌和纖維菌，攪拌均勻，使其發(fā)酵4~6h。優(yōu)選的，所述芽孢細(xì)菌的使用量為秸稈重量的0.1~0.2%；所述纖維菌的使用量為秸稈重量的0.2~0.3%。優(yōu)選的，所述嫌氣性微生物降解階段的具體操作方法為：向秸稈堆加入小分子有機酸及小分子有機醇溶液，關(guān)閉所有的通風(fēng)孔，加入放線菌，攪拌均勻，使其發(fā)酵8~10h。優(yōu)選的，所述小分子有機酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%；所述小分子有機醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~15%；所述放線菌的使用量為秸稈重量的0.2~0.4%。本專利技術(shù)先采用石灰或草木灰作為酸堿調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)待降解的植物秸稈為弱堿性，然后將植物秸稈分層鋪設(shè)，層間加入人畜糞便、好氣性喜糖霉菌及無芽孢桿菌，在通風(fēng)條件下進行初步降解。此過程中，發(fā)生降解的主要是水溶性物質(zhì)及淀粉等。人畜糞便的使用，能調(diào)節(jié)所得肥料的碳氮比，以減小氮元素的損失。然后加入草炭和綠肥，并同時引入芽孢細(xì)菌和纖維菌，攪拌均勻，在半通風(fēng)條件下進一步發(fā)酵降解。此過程中，發(fā)生降解的主要是蛋白質(zhì)、纖維素及果膠類物質(zhì)等。綠肥中活性物質(zhì)較多，能大大促進微生物的活動，提高降解速度。最后在秸稈中加入小分子有機酸及小分子有機醇溶液，同時引入嫌氣性的放線菌，在完全封閉的工作間內(nèi)完成剩余的發(fā)酵過程。小分子有機酸和小分子有機醇中的碳素能較好地被植物根部吸收。此過程主要分解蠟質(zhì)、木質(zhì)素及單寧等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：（1）本專利技術(shù)采用的方法不需要使用專門的反應(yīng)設(shè)備，只需建造不透水不滲油的發(fā)酵工作間即可。降解過程的三個階段無明確界限，相互滲透，相互制約并自然過渡。反應(yīng)可連續(xù)進行，提高了有機碳肥的生產(chǎn)效率。（2）本專利技術(shù)使用的原料來源廣泛，價格低廉。其中多數(shù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物、農(nóng)業(yè)加工廢棄物或其他行業(yè)的下腳料。除預(yù)留通氣孔外，反應(yīng)幾乎不向外界排除液體或固體物質(zhì)，大大降低了后期處理成本。（3）本專利技術(shù)使用的方法不僅變廢為寶，使過去靠燃燒處理的秸稈資源得到有效利用，并大大減小了秸稈燃燒帶來的環(huán)境問題。而且整個制備過程不需要加熱加壓等，大大降低了能源消耗，利于節(jié)約資源。（4）本專利技術(shù)制得的水溶性生態(tài)有機碳肥，不僅能提供植物生長所需的碳元素，而且富含氮、鈣、磷、鉀、鎂、鐵、鋅等大量、中量及微量元素，提供植物生長所需的全面營養(yǎng)。并富含活性成分，能吸附土壤中的污染物，改善土壤的保水保肥能力。（5）本專利技術(shù)制得的水溶性生態(tài)有機碳肥中的碳元素能溶于水中，從而被植物根部有效吸收，屬于速效肥料，吸收率和有效利用率都較高。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于主要以下重量份的組分作為原料：植物秸稈50~70份，酸堿調(diào)節(jié)劑5~8份，人畜糞便5~15份，草炭5~10份，綠肥5~15份，小分子有機酸3~5份，小分子有機醇3~5份;制備過程分為三個階段：好氣性微生物降解階段；進一步降解階段；嫌氣性微生物降解階段。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于主要以下重量份的組分作為原料：植物秸稈50~70份，酸堿調(diào)節(jié)劑5~8份，人畜糞便5~15份，草炭5~10份，綠肥5~15份，小分子有機酸3~5份，小分子有機醇3~5份;制備過程分為三個階段：好氣性微生物降解階段；進一步降解階段；嫌氣性微生物降解階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于：
所述植物秸稈為常見的農(nóng)作物秸稈，如小麥秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈，可干燥后造粒使用，也可直接使用；
所述酸堿調(diào)節(jié)劑為石灰或草木灰；
所述草炭為含有大量水分和未被徹底分解的植物殘體、腐殖質(zhì)及部分礦物質(zhì)的沼澤發(fā)育產(chǎn)物，其中有機物含量不低于30%；
所述綠肥為養(yǎng)分完全的綠色植物體，如滿江紅或水葫蘆；
所述小分子有機酸為碳原子數(shù)不大于4的有機酸；
所述小分子有機醇為碳原子數(shù)不大于4的有機醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于：所述小分子有機酸優(yōu)選甲酸、乙酸、丙二酸或異丁酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于：所述小分子有機醇優(yōu)選甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇或異丁醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用植物秸稈制備水溶性生態(tài)有機碳肥的方法，其特征在于：所述好氣性微...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳慶，曾軍堂，葉任海，陳兵，
申請(專利權(quán))人：成都新柯力化工科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51