利用农作物秸秆制备生物有机肥料的方法与流程

2021-01-31 02:01:24|

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技术领域：

本发明涉及有机肥技术领域，具体涉及一种利用农作物秸秆制备生物有机肥料的方法。

背景技术：
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有机肥，主要来源于植物和或动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料。经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素。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，是绿色食品生产的主要养分。

由于挥发、流失、渗透等因素，我国肥料的当季利用率较低，氮肥约为30-35％，磷肥约为10-25％，钾肥约为35-50％，远远低于发达国家水平。低的肥料利用率不仅会造成巨大的经济损失，而且还会严重污染水体，使水体富营养化，并使水体中的硝酸盐等有害成分的含量超标。

农作物秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。目前，农作物秸秆作为肥料的通常应用方式是直接掩埋还田，虽然操作简便，但存在秸秆养分利用率不高的问题，并且由于秸秆不似腐熟的农家肥一般碎，因此会影响农作物的种植，从而导致焚烧现象的出现。

本发明基于降低加工成本同时提高肥料利用率的目的，采用农作物秸秆作为主料制备有机肥，所制有机肥富含植物生长所需的多种营养元素，能够很好地满足植物的健康生长，并且绿色环保。

技术实现要素：
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本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用农作物秸秆制备生物有机肥料的方法，通过对农作物秸秆的热处理来提高其养分利用率，并通过包衣方式来赋予有机肥一定的缓释效果，从而提高有机肥的养分利用率，进而可以延长施肥周期。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

利用农作物秸秆制备生物有机肥料的方法，包括如下制备步骤：

(1)秸秆的热处理：将干燥至含水量低于5％的农作物秸秆经粉碎后投入高压反应釜中，再加入磷酸溶液，浸润后升温并加压进行热处理，处理结束后泄压，冷却，压滤，干燥，破碎，得到秸秆粉；

(2)酒糟的制粉：利用压滤机将酒糟的含水量降至25％以下，再加入沸石粉，混合均匀后破碎，得到沸石掺杂酒糟；

(3)颗粒肥料的制备：向混合机中加入秸秆粉、干羊粪、沸石掺杂酒糟、磷石膏、中微量元素和生物菌种，充分混合后利用肥料制粒机制成颗粒肥料；

(4)有机肥的制备：将包衣材料用5％醋酸溶液溶解制成包衣液，并将颗粒肥料加入包衣机中，在包衣机旋转下喷入包衣液，喷完后继续旋转，干燥，得到有机肥。

所述磷酸溶液的质量浓度为5-10％。

所述农作物秸秆、磷酸溶液的质量比为1:2-10。

所述热处理的温度为60-80℃，压力为0.5-2mpa，时间为2-8h。

所述沸石粉与压滤除水后的酒糟的质量比为1:1-5。

所述秸秆粉、干羊粪、沸石掺杂酒糟、磷石膏、中微量元素、生物菌种的质量比为100:20-50:10-20:1-10:1-10:0.5-3。

所述生物菌种由质量比1-5:1-5:1-5:1-5的固氮菌、解磷菌、解钾菌、黑曲霉组成。

所述中微量元素由质量比1-10:1-10:1-10:1-10:1-10:1-10:1-10的硫酸锌、硫酸铵、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸铜、硼砂、硫酸锰组成。

在高温高压条件下，磷酸在润湿秸秆表面后逐渐渗入秸秆内部，破坏秸秆的细胞壁，使细胞壁剥离以利于在土壤中浸出养分，从而提高秸秆肥力的利用率，解决了常规秸秆作为肥料只能起到疏松土壤的作用而无法有效提高肥料肥力的问题。

酒糟是酿酒过程中的直接下脚料，含有多种微量元素、维生素、酵母菌等，赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸的含量也很高，这是农作物秸秆所不能提供的。酒糟的含水量较高，易成团和结块，而如果对酒糟进行烘干将会杀灭其所含有益菌种，冷冻干燥又会增大成本。因此，本发明先利用压滤机尽可能地除去酒糟所含水分，再利用沸石粉的吸水性来分散酒糟并制粉，而添加的沸石粉又能起到改良土壤的作用。

磷石膏含有丰富的可溶性钙、硫、磷和微量元素，可以作为低浓度肥料和微量元素供给剂，并且用在碱化土壤上可以起到改良剂和肥料的双重作用。

中微量元素包含多种中量元素和微量元素，植物生长缺乏中微量元素时会出现生长缓慢、产量受损和品质低下的问题。

生物菌种可以起到提高土壤肥力、协助植物吸收营养和增强植物抗逆性的作用。

所述包衣材料由质量比1-5:1的壳聚糖和β-环糊精组成。

所述颗粒肥料、包衣材料的质量比为80-95:5-20。

壳聚糖和β-环糊精属于本领域常用的包衣材料，利用其高分子网络结构来包合颗粒肥料，但壳聚糖和β-环糊精遇水后容易呈粘稠状，在颗粒肥料表面形成的包膜变形甚至破裂，从而影响肥料的缓释效果。因此，本发明还采用了下述包衣材料来保证肥料的缓释效果。

所述包衣材料是以n-((2-(二异丙胺基)乙氧基)甲基)丙烯酰胺作为单体经聚合反应制成，平均聚合度为500-1300。

所述n-((2-(二异丙胺基)乙氧基)甲基)丙烯酰胺是由摩尔比为1:1的n-羟甲基丙烯酰胺与二异丙氨基乙基氯盐酸盐经取代反应制成。

所述包衣材料的制备方法为：将n-羟甲基丙烯酰胺和二异丙氨基乙基氯盐酸盐溶解于水中，再加入三乙胺，加热进行取代反应，取代反应结束后加入过硫酸钾，继续加热进行聚合反应，聚合反应结束后冷却，加入乙醇沉淀，过滤，取固体，干燥，得到包衣材料；

本发明的有益效果是：本发明以农作物秸秆作为有机肥料的主料，通过对农作物秸秆进行热处理来提高其养分利用率，实现农作物秸秆作为肥料的高效利用；并添加各种辅料制得绿色环保的有机肥料，降低了加工成本，并且保证了对农作物的肥力供给；同时，通过包衣方式来赋予所制有机肥料优良的缓释效果，延长肥料的作用时间，提高肥料的养分利用率，从而降低种植者的施肥成本以及减轻土壤的负担。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

(1)秸秆的热处理：将干燥至含水量低于5％的1kg农作物秸秆经粉碎后投入高压反应釜中，再加入5kg8％磷酸溶液，浸润30min后升温并加压进行热处理，热处理的温度为70℃，压力为1.5mpa，时间为3h，处理结束后泄压，冷却，压滤，干燥，破碎，得到秸秆粉。