專利名稱：一種以活性堆肥為基料的有機-無機復混肥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機-無機復混肥，尤其是一種以活性堆肥為基料的有機-無機復混肥，它采用農作物秸稈和畜禽糞便經過發酵腐熟后達到穩定化要求的堆肥為原料，并輔以其它穩定化的有機肥與無機化肥經混合造粒加工而成。
背景技術：
中國是一個農業大國，同時也是當今世界最大的化肥生產國和消費國。氮肥、磷肥、鉀肥和微量元素肥料等在我國已有很長的應用歷史，但長期以來由于化肥結構不合理，雖然單位面積的施肥量已超過世界平均水平1.6倍，但養分利用率卻一直很低，例如氮肥的利用率僅為30～50％，遠低于世界發達國家的水平，這既浪費資源又對環境造成嚴重的威脅。隨著農業現代化速度的加快，農業生產的日益簡化，在我國廣大的農村地區產生了大量的秸稈資源。由于沒有有效的處理措施，燒荒造成火災的事故屢有發生，農民有時將秸稈堆積在河道中，這既浪費資源也對排水和泄洪造成潛在的危險。另外畜牧業的發展也產生了大量的糞便污染。由于有機肥中養分含量低，施用量大，往往不能有效地滿足作物整個生產季節需求，因此如何提高有機肥中養分含量，減少化肥直接使用造成養分損失就成為技術關鍵。我們利用快速堆肥化技術將二者有效地結合起來，生產出優質的具有生物活性的堆肥產品，它能有效地提高土壤有機質含量，改善土壤結構。
中國專利92102853.9所生產的粒狀有機無機復混肥由于是利用羊圈糞或泥炭、菜籽餅(棉籽餅)等直接作為有機組分，并且這些有機物料沒有經過高溫堆肥進行無害化和穩定化處理，因此其中所含病原菌和雜草種子及蟲卵沒有被殺死，也沒有達到腐熟、穩定。
在中國專利90104584.5中，采用了城市生活垃圾堆肥作為有機物料的組成部分，由于目前我國城市生活垃圾成分復雜，不僅有機質含量低，而且含有大量雜質，尤其會含有有毒有害物質進入產品。
發明內容
本發明提供了一種既能增加土壤有機質含量，又能滿足作物的養分需求，同時還能提高肥料的養分利用率的以活性堆肥和商品化肥為基料的粒狀多功能有機-無機復混肥。
本發明的有機-無機復混肥是由下述物質加工而成經過發酵的活性堆肥30-50份，其中的活性堆肥是由下述方法制得將農作物秸稈粉碎后，根據秸稈和畜禽糞便的實測含水量和碳、氮的百分含量，按滿足C/N為20～35的條件計算出秸稈和畜禽糞便的實際混合比例，然后將二者進行混合，同時調整水分含量為60％，發酵后烘干粉碎；尿素10-30份，磷酸二銨或磷酸一銨10-20份，氯化鉀或硫酸鉀15-25份；和粘結劑0.6-15份。
在上述的有機-無機復混肥中，所述的粘結劑優選的是粘土礦物、凹凸棒、膨潤土、磷石膏和鈣鎂磷肥中的一種或多種。
在上述的有機-無機復混肥中，所述的粘土礦物優選的是粘土、白堊土、高嶺土、煤泥、苦土、海泡石粉中的一種或多種。
本發明還提供了一種制造有機-無機復混肥的方法，它包括下述步驟(1)將農作物秸稈粉碎后，根據秸稈和畜禽糞便的實測含水量和碳、氮的百分含量，按滿足C/N為20～35的條件計算出秸稈和畜禽糞便的實際混合比例，然后將二者進行混合，同時調整水分含量為60％，發酵后烘干粉碎，制得活性堆肥；(2)按照下述比例稱取各原料步驟(1)制得的活性堆肥(干重)30-50份，
尿素10-30份，磷酸二銨或磷酸一銨10-20份，氯化鉀或硫酸鉀15-25份，和粘結劑0.6-1.2份；(3)按照常規工藝將步驟(2)的原料進行造粒、干燥、分裝，即成有機-無機復混肥。
在上述的制造有機-無機復混肥的方法中，所述的粘結劑優選的是粘土礦物、凹凸棒、膨潤土、磷石膏和鈣鎂磷肥中的一種或多種。
在上述的制造有機-無機復混肥的方法中，所述的粘土礦物優選的是粘土、白堊土、高嶺土、煤泥、苦土、海泡石粉中的一種或多種。
本發明的復混肥可根據不同作物的養分需求、肥料使用的地區土壤肥力差異來調整所用尿素、磷酸一銨(或磷酸二銨)、氯化鉀(或硫酸鉀)的比例和加入量，調整的依據是目標作物的種類、產量以及土壤肥力狀況。例如，要配制西紅柿專用復混肥，首先根據每畝的計劃產量及其需要的氮、磷、鉀比例，再考慮所施用土壤的當年能提供的氮磷鉀數量，最后確定肥料的氮磷鉀配方。根據經濟條件因地制宜選擇適用的造粒粘結劑，可供選擇的粘結劑主要有無機和有機兩類。無機粘結劑主要有粘土礦物(包括粘土、白堊土、高嶺土、煤泥、苦土、海泡石粉等)、凹凸棒、膨潤土、磷石膏和鈣鎂磷肥等；有機粘結劑種類較少，目前供選擇的主要有酰胺類和淀粉合成的高分子化合物。利用圓盤造粒機和滾筒造粒機生產出不同作物的專用有機-無機復混肥。為保證產品的質量，所用的尿素含氮量為46％，磷酸二銨中純養分(N+P2O5)含量為57％以上(或磷酸一銨純養分(N+P2O5)含量為50％以上)，氯化鉀中K2O含量為60％以上或硫酸鉀中K2O含量為50％以上；粘結劑的加入量(以無機粘結劑凹凸棒為例，干重)＜15％。微肥種類可根據需要選擇性添加。
本發明所用的腐熟堆肥含有大量的腐殖酸類物質和大量的有益微生物，它們可以活化土壤，增加土壤有機質。我們根據作物對養分的需求規律進行養分配比和造粒。從時間上達到滿足不同作物生長階段需肥要求，即通過造粒實現緩慢釋放養分的目的。從橫向來說，同時能滿足作物對大、中和微量養分的需要，從而實現作物對養分需求的滿足。有機肥本身的養分含量有比較低，無法滿足作物整個生育期對養分的需求，所以可以用無機化肥補足有機肥所不能提供的養分以滿足作物對養分的需求。通過專用粘結劑將它們制成顆粒有機無機復混肥，從而實現了養分的緩慢釋放，進而提高了肥料的利用效率。為了解決不同作物對養分需求的不同，通過對不同作物整個生育期內各種養分的需求量的研究，按照作物的養分需要量對其無機組分進行合理配比，使其符合作物的養分需求，另外，再根據肥料的利用效率補足不足的養分，最終就實現了對作物需求養分量的滿足。
與中國專利92102853.9相比，由于本發明將堆肥原料中的有機組分轉化為腐殖酸，而腐殖酸能通過絡合、吸附和形成保護膜來有效地提高氮素、磷素和鉀素的養分利用率，特別是極大地保持了磷的有效性。除此以外，經過高溫好氧發酵后，再堆肥中存在大量的有益微生物，可顯著促進植物對各種養分的吸收和利用，同時也可有效地保持生態環境，防止自然生態的破壞。
與中國專利90104584.5相比，本發明能有效地預防有毒有害物質進入食物鏈。
本發明所用的有機物料是利用農業生產的副產品作物秸稈和畜禽糞便進行聯合高溫發酵后的腐熟的堆肥。本發明所生產的產品可用于有機食品的生產，具有比較廣闊的市場。
本發明還具有明顯的環境、社會和經濟效益首先為農業廢棄物找到了較好的出路，解決了資源浪費問題，防止了環境污染；其次可以促進我國肥料結構的改變，簡化農業生產操作過程，提高資源的利用效率；另外，還能促進農村經濟繁榮，增加農民收入，防止農村的生態環境破壞。由于本發明所采用的有機物為農牧業廢棄物，不含對作物生長和人畜健康有害的物質，而且經堆肥化處理后，不但能殺滅其中的有害病菌和雜草種子及蟲卵，而且增加了有利于作物生長的有益微生物，促進營養成分保持較高的有效性，從而有利作物的吸收利用。
具體實施例方式
下面的實施例將對本發明作進一步的解釋，但是本發明并不僅僅局限于這些實施例，這些實施例不以任何方式限制本發明的范圍。本領域的技術人員在權利要求的范圍內所做出的某些改變和調整也應認為屬于本實施例1-4 制備活性堆肥將農作物秸稈粉碎成2-5cm長的小段，實際測得秸稈和畜禽糞便的含水量和碳、氮的百分含量(如表1-4所示)，按滿足C/N為20～35的條件計算出秸稈和畜禽糞便的實際混合比例(如表1-4所示)，然后將二者進行混合，同時調整水分含量為60％。當最終C/N較低，造成混合物料水分含量超過60％時(見表1)，可以在后續高溫堆肥工序中，通過適當增加翻堆次數等措施將水分降低，不影響堆肥效果。再采用現代化的高溫堆肥技術，經一次發酵(溫度在55℃以上持續3天以上，總時間10天左右)和適當二次發酵(溫度在常溫范圍內，10天左右)獲得的半腐熟堆肥(主要指已完全殺滅病原菌和雜草種子，同時有一定的腐殖質化)，經烘干粉碎備用。
表1 實施例1的秸稈和畜禽糞便參數及混合參數
表2 實施例2的秸稈和畜禽糞便參數及混合參數
表3 實施例3的秸稈和畜禽糞便參數及混合參數
表4 實施例4的秸稈和畜禽糞便參數及混合參數
實施例5 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例1制備的堆肥(干重)50kg、無機化肥50kg(其中尿素20kg、磷酸二銨10kg和氯化鉀20kg)，粘結劑(含粘土、凹凸棒)1.0kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到圓盤造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例6 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例1制備的堆肥(干重)40kg、無機化肥60kg(其中尿素25kg、磷酸二銨15kg和氯化鉀20kg)，粘結劑(含白堊土、凹凸棒、膨潤土)0.8kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到圓盤造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例7 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例2制備的堆肥(干重)50kg、無機化肥40kg(其中尿素15kg、磷酸二銨10kg和氯化鉀15kg)，粘結劑(含高嶺土、磷石膏和鈣鎂磷肥)1.2kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到轉鼓造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例8 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例2制備的堆肥(干重)30kg、無機化肥55kg(其中尿素10kg、磷酸二銨20kg和硫酸鉀25kg)，粘結劑(含煤泥、苦土、膨潤土和鈣鎂磷肥)0.6kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到轉鼓造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例9 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例3制備的堆肥(干重)35kg、無機化肥55kg(其中尿素30kg、磷酸一銨10kg和硫酸鉀15kg)，粘結劑(含粘土、煤泥、凹凸棒)1.2kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到圓盤造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例10 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例3制備的堆肥(干重)45kg、無機化肥45kg(其中尿素10kg、磷酸一銨15kg和硫酸鉀20kg)，粘結劑(含白堊土、苦土、膨潤土和鈣鎂磷肥)1.0kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到轉鼓造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例11 制備有機-無機復混肥稱取下列各原料組份(重量份)實施例4制備的堆肥(干重)45kg、無機化肥75kg(其中尿素30kg、磷酸一銨20kg和氯化鉀25kg)，粘結劑(含膨潤土)0.8kg；將上述堆肥、無機化肥原料混勻后加入到圓盤造粒機中，同時加入粘結劑進行造粒，經干燥，包裝后即為成品。
實施例12 水稻生物效應實驗實驗在中國農業大學資源和環境學院科學園溫室中用容積為26×30cm的瓷盆進行。供試土壤為低肥力草甸褐土，土壤理化性質如表5所示。共設使用本發明的有機-無機復混肥、使用普通化肥和不施肥對照對照組3個處理組，具體處理方法見表6，每個處理重復3次。
表5 供試土壤的理化性質
表6 水稻施肥方案(g/盆)
水稻產量及水稻的穗粒數、千粒重結果見表7。從表7中可以看出，施用本發明的顆粒有機-無機復混肥處理與同營養比例的化肥相比，水稻產量、株高均比較高。從產量的影響要素可以看出，使水稻增產的主要因素是由于使水稻的千粒重和穗粒數增加。
表7 不同施肥處理對水稻產量及構成因素的影響
實例13 油菜生物效應實驗實驗在中國農業大學科技園實驗田進行，每個微區面積為0.65m2，分別設置本發明復混肥、普通化肥及不施肥對照處理，每個處理重復3次。油菜品種為五月幔，采用撒播方法。具體方案如表8所示。
表8 油菜施肥方案(g/區)
不同施肥處理對油菜產量的影響見表9示，各施肥處理的油菜均比對照處理增產，其增產幅度順序為本發明復混肥＞化肥＞CK，高溫堆肥與化肥制成顆粒肥后其保肥能力增強，使油菜產量較高。
表9 不同施肥處理對油菜產量的影響
另外，硝酸鹽含量是反映蔬菜衛生品質的重要的指標。從表10結果看出，施用化肥處理的硝酸鹽含量最高。而施用本發明復混肥油菜體內硝酸鹽含量較對照低27.36％，比化肥低36.73％，說明采用本發明復混肥可以明顯減輕油菜體內硝酸鹽含量。
表10 不同施肥處理對油菜NO3-N含量的影響
從表11可以看出，施用含有機質的顆粒復混肥料對土壤含水量有一定的提高，具有提高土壤保水能力。同時施用本發明復混肥均較不施肥對照和使用普通化肥處理，在提高土壤有機質和養分方面有較好的效果。
表11 不同施肥處理對土壤肥力指標的影響
實例14 環境效應實驗本實施例用土柱淋洗試驗研究了本發明復混肥對地下水硝態氮含量的影響。
設置包括氮、磷、鉀養分比例一致的普通化肥、本發明復混肥和不施肥三個處理，每個處理重復三次，比較它們在淹水條件下對地下水硝酸鹽含量的影響的差異。本實驗是在內徑為8cm，長度為120cm的硬質塑料管中進行。塑料管底部為多孔板，內鋪濾紙并裝填5cm厚的細砂，以利濾水和防止土壤隨水排出，其上再裝填80cm過篩(孔徑為1cm)的耕層土壤，表層20cm裝填已分別混入普通化肥、本發明復混肥的耕層土壤，其施肥量見表12。每天白天8小時連續灌水，夜里12小時停灌，以模擬水稻栽培淹水時的環境條件。每日取樣測定出水硝酸鹽含量。灌溉水為中國農大深井水，其硝酸鹽含量為0.25mg/l。
表12 不同處理方案(克/土柱)
表13為不同施肥處理淹水條件下1米深土層出水硝態氮含量狀況。化肥氮素釋放快，出水硝態氮含量高。而本發明復混肥釋放氮素慢，在施肥后第三、四天達到最大值，以后逐漸下降。說明復混肥有遲滯或阻止硝態氮向下淋失的作用，其對地下水污染作用最小。
表13 不同施肥處理淹水條件下1米土層出水硝態氮含量(mg/l)
權利要求
1.一種有機-無機復混肥，其特征在于，它是由下述物質加工而成經過發酵的活性堆肥30-50份，其中的活性堆肥是由下述方法制得將農作物秸稈粉碎后，根據秸稈和畜禽糞便的實測含水量和碳、氮的百分含量，按滿足C/N為20～35的條件計算出秸稈和畜禽糞便的實際混合比例，然后將二者進行混合，同時調整水分含量為60％，發酵后烘干粉碎；尿素10-30份，磷酸二銨或磷酸一銨10-20份，氯化鉀或硫酸鉀15-25份；和粘結劑0.6-15份。
2.根據權利要求1所述的有機-無機復混肥，其特征在于，所述的粘結劑是粘土礦物、凹凸棒、膨潤土、磷石膏和鈣鎂磷肥中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的有機-無機復混肥，其特征在于，所述的粘土礦物是粘土、白堊土、高嶺土、煤泥、苦土、海泡石粉中的一種或多種。
4.一種制造有機-無機復混肥的方法，其特征在于，它包括下述步驟(1)將農作物秸稈粉碎后，根據秸稈和畜禽糞便的實測含水量和碳、氮的百分含量，按滿足C/N為20～35的條件計算出秸稈和畜禽糞便的實際混合比例，然后將二者進行混合，同時調整水分含量為60％，發酵后烘干粉碎，制得活性堆肥；(2)按照下述比例稱取各原料步驟(1)制得的活性堆肥(干重) 30-50份，尿素10-30份，磷酸二銨或磷酸一銨10-20份，氯化鉀或硫酸鉀15-25份，和粘結劑0.6-1.2份；(3)按照常規工藝將步驟(2)的原料進行造粒、干燥、分裝，即成有機-無機復混肥。
5.根據權利要求4的制造有機-無機復混肥的方法，其特征在于，所述的粘結劑是粘土礦物、凹凸棒、膨潤土、磷石膏和鈣鎂磷肥中的一種或多種。
6.根據權利要求5所述的制造有機-無機復混肥的方法，其特征在于，所述的粘土礦物是粘土、白堊土、高嶺土、煤泥、苦土、海泡石粉中的一種或多種。
全文摘要
本發明公開了一種以活性堆肥為基料的有機－無機復混肥，它由下述物質加工而成經過發酵的活性堆肥30－50份，尿素10－30份，磷酸二銨或磷酸一銨10－20份，和氯化鉀或硫酸鉀15－25份，和粘結劑0.6－15份，其中的活性堆肥是由下述方法制得將農作物秸稈粉碎后，根據秸稈和畜禽糞便的實測含水量和碳、氮的百分含量，按滿足C/N為20～35的條件計算出秸稈和畜禽糞便的實際混合比例，然后將二者進行混合，同時調整水分含量為60％，發酵后烘干粉碎。本發明還公開了上述有機－無機復混肥的制備方法。本發明具有明顯的環境、社會和經濟效益。
文檔編號C05G1/00GK1557789SQ20041000097
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月17日 優先權日2004年1月17日
發明者李國學 申請人:北京中美倍德生物工程技術有限公司, 中國農業大學