本發(fā)明涉及農(nóng)用肥料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多功能生物有機肥及其制備方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)70年代以來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期使用化肥，導(dǎo)致土壤重金屬污染、土壤酸化板結(jié)、地力下降、病蟲害猖獗、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降，嚴(yán)重制約了我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。近年來，我國農(nóng)民用肥習(xí)慣發(fā)生了較好的改變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用有機肥的比例不斷提高。但是，市面上現(xiàn)有的有機肥普遍功能單一，沒有對禽畜糞便等原料進行重金屬和抗生素降解，導(dǎo)致土壤重金屬和抗生素污染進一步加劇，且市面上現(xiàn)有的有機肥中氮、磷、鉀含量不高，或微量元素缺乏，營養(yǎng)極不全面，難以滿足植物生長所需的營養(yǎng)。
如中國專利(申請?zhí)枮?3134076.8)公開的“一種多功能微生物有機肥料的生產(chǎn)方法”，農(nóng)副產(chǎn)品下腳料、雞糞、生活垃圾、泥碳等廢棄物為原料，用已知的固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌、芽孢桿菌、放線菌等菌種為有益微生物菌群，液體發(fā)酵生產(chǎn)種子，原料大劑量兩次接種進行固體發(fā)酵，多功能微生物有機肥料。
又如中國專利(申請?zhí)枮?01410146258.2)公開的“一種多功能微生物復(fù)合有機肥料”，包括微生物功能菌種10～15份，堆肥30～50份，保水劑5～10份，氮肥0～5份，磷肥0～5份，鉀肥0～10份，中微量元素肥料0～5份。本發(fā)明適用于養(yǎng)分貧瘠、保水性差的土地，如丘陵旱薄地上作物種植方面的應(yīng)用，亦可應(yīng)用于育苗和無土栽培基質(zhì)技術(shù)方面。
還有中國專利(專利申請?zhí)枮?01610704936.1)公開的“一種多功能生物有機肥及其制備方法”，其由以下原料組分制得：作物秸稈、米糠、鋸末、餅粕粉、腐熟劑、復(fù)合微生物菌劑。本發(fā)明制得的生物有機肥可改良土壤，培肥地力；增加土壤有益微生物數(shù)量和活性，提高肥料利用率；促進作物對肥料養(yǎng)分的吸收，滿足作物生長對養(yǎng)分的需求，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種既含有植物生長所需的營養(yǎng)元素、又含有豐富的有機物質(zhì)，且能修復(fù)受污染的土壤、活化土壤結(jié)構(gòu)的有機肥，并提供其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)措施是發(fā)明一種多功能生物有機肥，是由下列重量份的原料制備而成：
所述的發(fā)酵菌包括酵母菌、植物乳桿菌、糞腸球菌、枯草芽孢桿菌、放線菌5406中的一種或多種的混合菌，當(dāng)為兩種以上時，各組分的配比為等重量份或其它比例。
所述的有益菌包括固氮菌、解磷菌、解鉀菌、光合菌、乳酸菌中的一種或多種，當(dāng)為兩種以上時，各組分的配比為等重量份或其它比例。
所述的降解菌包括假單胞菌屬中的一種或多種，當(dāng)為兩種以上時，各組分的配比為等重量份或其它比例。
所述的降解菌是熒光假單胞菌(P.fluorescens)。
所述的中微量元素包括硅、鈣、鎂、鋅、硼中的一種或多種；當(dāng)為兩種以上時，各組分的配比為等重量份或其它比例。
其優(yōu)化的技術(shù)方案一是由下列重量份的原料制備而成：
其優(yōu)化的技術(shù)方案二是由下列重量份的原料制備而成：
其優(yōu)化的技術(shù)方案三是由下列重量份的原料制備而成：
與此同時，還提供一種多功能生物有機肥的制備方法，其制備過程如下：
㈠、備料：按重量份分別取農(nóng)林廢棄物、活性腐殖酸、脫脂油茶籽餅、膨化蛭石、脫落酸、發(fā)酵菌、有益菌、降解菌、尿素、鈣鎂磷肥、硫酸鉀和中微量元素，備用；
㈡、粉碎：將農(nóng)林廢棄物、膨化蛭石分別粉碎成10-18目的農(nóng)林廢棄物細(xì)粒和膨化蛭石細(xì)粒，備用；
㈢、一次發(fā)酵：將農(nóng)林廢棄物細(xì)粒和發(fā)酵菌混合均勻，置于發(fā)酵罐內(nèi)進行腐熟發(fā)酵，時間18-24天，得腐熟農(nóng)林廢棄物原料，備用；
㈣、二次發(fā)酵：將腐熟農(nóng)林廢棄物原料、活性腐殖酸、脫脂油茶籽餅、膨化蛭石細(xì)粒、鈣鎂磷肥、有益菌混合均勻，置于發(fā)酵罐內(nèi)進行二次發(fā)酵，時間5-9天，得二次發(fā)酵混合料，備用；
㈤、中和：用氧化鈣調(diào)節(jié)二次發(fā)酵混合料的pH值至7-8，得生物有機肥原料，備用；
㈥、三次發(fā)酵：將生物有機肥原料、脫落酸、降解菌混合均勻，置于發(fā)酵罐內(nèi)進行三次發(fā)酵，時間1-2天，得生態(tài)活化調(diào)理劑原料，備用；
㈦、初混：將尿素、硫酸鉀、中微量元素混合均勻，得快速營養(yǎng)原料，備用；
㈧、復(fù)混：將生態(tài)活化調(diào)理劑原料與快速營養(yǎng)原料混合均勻，即成多功能生物有機肥。
所述的農(nóng)林廢棄物包括：禽畜糞便、農(nóng)作物秸稈、谷殼(或粗米糠)、鋸木灰、食用菌培養(yǎng)基廢料、廢次煙末中的一種或多種，當(dāng)為兩種以上時，各組分的配比為等重量份或其它比例。
所述的膨化蛭石是一種天然、無毒的礦物質(zhì)，經(jīng)煅燒或膨化后使用，屬于硅酸鹽。
本發(fā)明的多功能生物有機肥，是以腐熟后的農(nóng)林廢棄物、活性腐殖酸、脫脂油茶籽餅、膨化蛭石、鈣鎂磷肥、脫落酸、發(fā)酵菌、有益菌、降解菌為原料，經(jīng)過腐熟發(fā)酵和酸堿度調(diào)節(jié)，對禽畜糞便等原料中的重金屬和抗生素進行了降解，然后再與尿素、硫酸鉀、中微量元素等快速營養(yǎng)原料混合造粒制成。其產(chǎn)品具有不含重金屬和抗生素、對受重金屬和抗生素污染的土壤施用后修復(fù)作用明顯、植物生長所需的營養(yǎng)全面、大幅增加土壤中的有機質(zhì)和生物菌、活化土壤、提高土壤的保水保肥能力、有效殺滅植物害蟲、農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)效果顯著等優(yōu)點。
本發(fā)明的多功能生物有機肥與現(xiàn)有的生物有機肥相比，具有以下優(yōu)勢：
一是不含重金屬和抗生素，且對受重金屬和抗生素污染的土壤施用后修復(fù)作用明顯。市面上現(xiàn)有的生物有機肥普遍沒有對禽畜糞便等原料進行重金屬和抗生素降解，產(chǎn)品中含有一定的重金屬和抗生素。本發(fā)明的多功能生物有機肥在制備過程中對禽畜糞便、農(nóng)業(yè)廢棄物等原料中的重金屬和抗生素進行了充分降解，因而，產(chǎn)品中不含重金屬和抗生素，且對受重金屬和抗生素污染的土壤施用后修復(fù)作用明顯。據(jù)2014年在湖南省永州市東安縣、冷水灘區(qū)等地試驗表明，施用本發(fā)明的多功能生物有機肥后，土壤中的重金屬和抗生素含量明顯降低，有機質(zhì)含量顯著增加，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量安全水平明顯提高。水稻、玉米、柑橘、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量均達到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量安全水平普遍達到綠色食品要求。
本發(fā)明的多功能生物有機肥修復(fù)土壤中重金屬和抗生素污染的科學(xué)依據(jù)如下：
1、修復(fù)土壤中重金屬和抗生素污染的原理：所含的降解菌對多種重金屬離子均具有較高的吸附能力,是良好的土壤重金屬鈍化劑，能有效降低土壤中的重金屬活性，并吸附重金屬污染物，活化土壤，大幅減少土壤對重金屬的吸附，增強土壤抗逆能力。同時，降解菌對多種抗生素具有分解作用，能使有毒有害的抗生素殘留物的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而引起其化學(xué)和物理性質(zhì)發(fā)生改變,即通過將抗生素從大分子化合物降解為小分子化合物,最后分解成為H2O和CO2,實現(xiàn)對環(huán)境污染的無害化處理。
2、修復(fù)土壤中重金屬和抗生素污染的原理：向重金屬和抗生素污染的土壤中施入的有機肥，一方面能提高土壤肥力，改良土壤性狀，另一方面又可較好地減輕重金屬和抗生素的生物有效性。由于有機肥中大量官能團的存在和具有較大的比表面積，可促進土壤中重金屬離子與其形成重金屬有機絡(luò)合物，增加土壤對重金屬的吸附能力，提高土壤對重金屬的緩沖性，從而減少水稻對其吸收，阻礙它進入食物鏈。有機肥不僅能夠吸附重金屬污染物,而且能夠提高土壤肥力,改善土壤生境,為微生物的生長繁殖提供營養(yǎng)物質(zhì)和棲息場所,微生物與有機肥可協(xié)同固定土壤重金屬,實現(xiàn)對土壤重金屬的原位修復(fù),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物的就地取材、二次利用,及生物強化技術(shù)修復(fù)土壤重金屬復(fù)合污染提供一個新的途徑。同時，有機質(zhì)中由于含有較多的生物菌，對抗生素也具有一定的分解作用。因此，在重金屬和抗生素污染土壤中施加有機肥是一種十分有效的治理方法。
3、中微量元素修復(fù)土壤中重金屬污染的原理：研究表明，作物對重金屬和硅、鈣、鎂、鋅、硼等中微量元素的吸收存在部分共同的途徑。當(dāng)土壤中某種重金屬含量較高、對土壤污染較為嚴(yán)重時，可利用另一種對作物危害較輕、且濃度低時對作物生長有利的中微量元素拮抗它。在以往的研究中已經(jīng)有越來越多的證據(jù)顯示重金屬與硼之間存在著交互作用，增施硼肥能顯著降低水稻植株和稻米中的重金屬含量和積累量。鈣可有效控制稻米的重金屬積累也已早有報道。由于重金屬和鋅通常是伴隨而生的，是同周期元素，具有相似的化學(xué)性質(zhì)和地球化學(xué)行為，因而鋅具有拮抗重金屬被植物吸收的特性。因此，在重金屬污染水稻土上使用中微量元素(硅、鈣、鎂、鋅、硼等)，是降低水稻重金屬毒害及稻米含量的有效措施之一。
4、脫落酸(ABA)修復(fù)土壤中重金屬和抗生素污染的原理：脫落酸(ABA)是一種廣泛存在于植物體的內(nèi)源激素，可以促進葉、花、果脫落，種子休眠，氣孔關(guān)閉，葉片衰老，但是在逆境條件下，ABA又能顯著促進植物的生長和發(fā)育。因此，外施適量ABA能在一定程度上緩解鹽干旱、冷害等逆境脅迫，降低植株的蒸騰強度，減少重金屬與小分子有機質(zhì)形成絡(luò)合物隨蒸騰流大量向地上部上輸送并累積。同時，脫落酸(ABA)對多種抗生素具有較好的分解作用。
5、膨化蛭石修復(fù)土壤中重金屬污染的原理：膨化蛭石含有37-43％的二氧化硅(SiO2),對多種重金屬離子均具有較高的吸附能力,硅抑制重金屬的毒害作用是由于硅能顯著增加土壤對重金屬的吸附量，同時硅能抑制重金屬進入水稻植株，使其在水稻根、葉片、葉鞘的分布及積累減少，同時硅抑制重金屬對水稻植株生理生化代謝的毒害。
二是植物生長所需的營養(yǎng)全面：市面上的生物有機肥中有機質(zhì)含量雖然達到了45％，但含氮磷鉀養(yǎng)分都只有5％，氮、磷、鉀含量不高，且微量元素缺乏，營養(yǎng)極不全面，難以滿足植物生長所需的營養(yǎng)。本發(fā)明的多功能生物有機肥比市面上的任何肥料產(chǎn)品營養(yǎng)都要全面，不僅含有45％的有機質(zhì)，還含有10％的氮磷鉀、1％的中微量元素、1.5％的生物菌、1％的礦物質(zhì)(蛭石)、0.5％的脫落酸，營養(yǎng)十分全面。且產(chǎn)品不含氯離子，適合任何作物施用。
三是增加的有機質(zhì)和生物菌，可活化土壤。我國耕地受多年大量使用化肥的影響，土壤中有機質(zhì)的含量逐年下降，是導(dǎo)致土壤板結(jié)、土壤中重金屬含量提高、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降的重要原因。本發(fā)明的多功能生物有機肥采用了大量的禽畜糞便、農(nóng)業(yè)廢棄物、活性腐殖酸和脫脂油茶籽餅，有效增加了土壤中的有機質(zhì)含量，對改善土壤理化性質(zhì)、培肥地力、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、抑制農(nóng)作物對重金屬的吸收有良好的作用。本發(fā)明的多功能生物有機肥添加了大量的生物菌，特別是有益菌，包含有大量的固氮菌、解磷菌、解鉀菌、光合菌、乳酸菌，能有效提高肥料的利用率和農(nóng)作物的光合作用，大幅提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。同時，大幅增加土壤中的生物菌后，土壤可得到有效活化，土壤結(jié)構(gòu)性更適宜植物生長。
四是產(chǎn)品呈弱堿性，可有效修復(fù)酸化的土壤。市面上的生物有機肥，其pH值一般在4-5之間，呈酸性，容易加劇本已酸化的土壤。本發(fā)明的多功能生物有機肥所用原料中的膨化蛭石和鈣鎂磷肥均為堿性，經(jīng)過中和禽畜糞便等原料中的酸性后，產(chǎn)品pH值在7-8之間，呈弱堿性，對修復(fù)酸化土壤有良好效果。
五是土壤的保水保肥能力較高。本發(fā)明的多功能生物有機肥含有1％的礦物質(zhì)(膨化蛭石)，膨化蛭石除了可以吸附重金屬外，還可作為土壤改良劑使用，摻入土中使土壤的透氣性、排水性提高，從而提高保水保肥能力；膨化蛭石還能起到緩沖作用，防止pH值的快速變化，使肥料在作物生長介質(zhì)里緩慢釋放；膨化蛭石還可向作物提供自身含有的微量元素。膨化蛭石的吸水性、陽離子交換性及化學(xué)成分的特性，使其可達到保肥、保水、儲水、透氣和礦物肥料等多重效果。
六是能有效殺滅植物害蟲。普通生物有機肥不具備殺蟲功能，本發(fā)明的多功能生物有機肥添加了一定量的脫脂油茶籽餅和廢次煙末，油茶籽餅中含有12－18％的茶皂素，廢次煙末中含有5％的煙堿，茶皂素和煙堿是良好的生物殺蟲劑，能有效殺滅根線蟲、二化冥、地蛆、地老虎、蝸牛和蚜蟲等多種植物害蟲。
七是農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)效果顯著。2015年,在湖南省永州市東安縣、冷水灘區(qū)等地試驗表明，使用本發(fā)明的多功能生物有機肥后，農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)效果十分顯著。水稻增產(chǎn)幅度達6-12％、茶葉增產(chǎn)幅度達10-23％、柑桔增產(chǎn)幅度達12-22％、煙草增產(chǎn)幅度達10-20％。
下面是本發(fā)明的多功能生物有機肥在湖南省永州市冷水灘區(qū)進行的水稻種植對比試驗：
1、試驗田選擇：
選取受重金屬污染比較嚴(yán)重、水利條件較好的水田作為試驗田。
2、試驗設(shè)計：
選用金優(yōu)207作為供試水稻品種，試驗共分2組(各100㎡)，每組做3個重復(fù)，每組所用水田的周邊硬化，灌溉用水為同一水源；試驗組采用本發(fā)明的多功能生物有機肥(優(yōu)化技術(shù)方案一配方)，對照組采用普通的生物有機肥；兩種肥料的用量和用法相同。
3、試驗結(jié)果：
試驗前分別檢測試驗田土壤的重金屬和有機質(zhì)含量，收獲后同樣檢測試驗田土壤的重金屬和有機質(zhì)含量，并檢測大米的重金屬含量，統(tǒng)計折算水稻產(chǎn)量(見下面的表1)：
表1 水稻及土壤中的重金屬含量(mg/kg)
由表1的數(shù)據(jù)可知，施用本發(fā)明的多功能生物有機肥的試驗組，與施用普通的生物有機肥的對照組相比，土壤中有機質(zhì)含量由14.6％增長到25.6％，增長了43％；土壤中鎘、汞、鉛、砷的含量分別降低了56.3％、52.9％、55.4％、40.4％；所產(chǎn)大米中鎘、汞、鉛、砷的含量分別為0.14mg/kg、0.015mg/kg、0.11mg/kg、0.11mg/kg，較之對照組所產(chǎn)大米中鎘、汞、鉛、砷的含量0.31mg/kg、0.05mg/kg、0.28mg/kg、0.28mg/kg，分別降低了54.8％、70％、60.7％、56％，且遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值(鎘、汞、鉛、砷的含量分別為0.2mg/kg、0.02mg/kg、0.2mg/kg、0.15mg/kg)。
可見，本發(fā)明的多功能生物有機肥含有豐富的營養(yǎng)元素和有機物質(zhì)，既能修復(fù)受污染的土壤，又能活化土壤結(jié)構(gòu)，提高種植的產(chǎn)量，降低種植產(chǎn)品中重金屬的含量。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的說明。下面的說明是以例舉的方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。
實施例1：
本實施例的多功能生物有機肥，其制備過程如下：
㈠、備料：
按重量份分別取農(nóng)林廢棄物(包含等重量份的禽畜糞便、農(nóng)作物秸稈、谷殼、鋸木灰、食用菌培養(yǎng)基廢料、廢次煙末)50份、活性腐殖酸13份、脫脂油茶籽餅10份、膨化蛭石1.0份、脫落酸0.5份、發(fā)酵菌(包含等重量份的酵母菌、植物乳桿菌、糞腸球菌、枯草芽孢桿菌、放線菌5406)0.5份、有益菌(包含等重量份的固氮菌、解磷菌、解鉀菌、光合菌、乳酸菌)0.5份、降解菌(熒光假單胞菌)0.5份、尿素7份、鈣鎂磷肥10份、硫酸鉀6份、中微量元素(包含折合成等重量份的硅、鈣、鎂、鋅、硼)1.0份，備用；
㈡、制備過程：
1、粉碎：將農(nóng)林廢棄物、膨化蛭石分別粉碎成15目的農(nóng)林廢棄物細(xì)粒和膨化蛭石細(xì)粒，備用；
2、一次發(fā)酵：將農(nóng)林廢棄物細(xì)粒和發(fā)酵菌混合均勻，置于發(fā)酵罐內(nèi)進行腐熟發(fā)酵，時間21天，得腐熟農(nóng)林廢棄物原料，備用；
3、二次發(fā)酵：將腐熟農(nóng)林廢棄物原料、活性腐殖酸、脫脂油茶籽餅、膨化蛭石細(xì)粒、鈣鎂磷肥、有益菌混合均勻，置于發(fā)酵罐內(nèi)進行二次發(fā)酵，時間7天，得二次發(fā)酵混合料，備用；
4、中和：用氧化鈣調(diào)節(jié)二次發(fā)酵混合料的pH值至7.5，得生物有機肥原料，備用；
5、三次發(fā)酵：將生物有機肥原料、脫落酸、降解菌混合均勻，置于發(fā)酵罐內(nèi)進行三次發(fā)酵，時間2天，得生態(tài)活化調(diào)理劑原料，備用；
6、初混：將尿素、硫酸鉀、中微量元素混合均勻，得快速營養(yǎng)原料，備用；
7、復(fù)混：將生態(tài)活化調(diào)理劑原料與快速營養(yǎng)原料混合均勻，即成多功能生物有機肥。
實施例2：
本實施例的多功能生物有機肥，其制備過程如下：
㈠、備料：
按重量份分別取農(nóng)林廢棄物(包含等重量份的禽畜糞便、農(nóng)作物秸稈、谷殼、廢次煙末)40份、活性腐殖酸16份、脫脂油茶籽餅15份、膨化蛭石0.5份、脫落酸0.2份、發(fā)酵菌(包含等重量份的酵母菌、糞腸球菌、枯草芽孢桿菌、放線菌5406)0.8份、有益菌(包含等重量份的固氮菌、解磷菌、解鉀菌、光合菌)0.2份、降解菌(熒光假單胞菌)0.8份、尿素9份、鈣鎂磷肥8份、硫酸鉀8份、中微量元素(包含折合成等重量份的硅、鈣、鎂、鋅、硼)1.5份，備用；
㈡、制備過程：
與實施例1相同。
實施例3：
本實施例的多功能生物有機肥，其制備過程如下：
㈠、備料：
按重量份分別取農(nóng)林廢棄物(包含等重量份的禽畜糞便、谷殼、鋸木灰、廢次煙末)60份、活性腐殖酸10份、脫脂油茶籽餅5份、膨化蛭石1.5份、脫落酸0.8份、發(fā)酵菌(包含等重量份的酵母菌、糞腸球菌、枯草芽孢桿菌)0.2份、有益菌(包含等重量份的固氮菌、解磷菌、解鉀菌)0.8份、降解菌(熒光假單胞菌)0.2份、尿素5份、鈣鎂磷肥12份、硫酸鉀4份、中微量元素(包含折合成等重量份的硅、鈣、鎂、鋅、硼)0.5份，備用；
㈡、制備過程：
與實施例1相同。
本發(fā)明的多功能生物有機肥，其產(chǎn)品質(zhì)量符合國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《有機肥料NY525-2012》和《生物有機肥NY884-2012》規(guī)定的主要指標(biāo)：
1、有機質(zhì)≥45％；
2、總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)≥5％；
3、有效活菌數(shù)(cfu)≥0.2億/克；
4、水分≤30％；
5、粒度(2.00mm～4.00mm)≥70％；
6、酸堿度(pH)5.5-8.5；
7、鐵、錳、鋅、硅等微量元素≥1％；
8、大腸桿菌0.1-0.01；
9、蛔蟲死亡率0.95-1.00；
10、重金屬值(mg/kg)≤220；
產(chǎn)品保質(zhì)期36個月。
本發(fā)明的多功能生物有機肥的適用耕地土壤、施用量、使用方法及增產(chǎn)效果見下面的表2。
表2 本發(fā)明的多功能生物有機肥的適用耕地土壤、施用量、使用方法
本發(fā)明的多功能生物有機肥，適合于我國南方水稻、蔬菜、西瓜、煙草、生姜、油菜、茶葉等農(nóng)作物和臍橙、柚子、梨等水果以及園林苗木、花卉等種植。