一种有机基质及其制备方法和应用与流程

本发明涉及有机肥料技术领域，尤其是涉及一种有机基质及其制备方法和应用。

背景技术：

我国中药运用在医疗中占有很大的比例，伴随着以中药为主的现代医药行业的发展，医药开发产生的中药残渣很多，每年生产中药残渣约几十万吨，因中药残渣对环境有不同程度的污染，一般都采用填埋的方法进行处理，这不仅占用了大量的土地资源，污染了土地及地下水，而且还造成资源的浪费。然而，中药残渣中不仅含有丰富的有机质，糖类和粗蛋白质以及微量元素等营养物质，而且在现有的提取方法和制剂的过程中，中药中还有大量的活性成分未充分提取存在残留，造成了极大的浪费。此外，医疗中药材残渣属于医疗垃圾，存在难闻的味道，易污染环境，且处理价格昂贵。随着环保要求的逐步提高，中药残渣较高的处理要求及昂贵的处理费用，成为中药企业面临的棘手问题。

与此同时，粮食发霉变质后易产生有毒物质，极易对生物造成恶心、呕吐、头晕、腹痛、腹泻等不良反应，例如黄曲霉毒素等，不仅存在较难闻的气味，人畜无法正常使用，而且处理起来也具有很大的困难。

因此，如何将废弃的中药药渣及发霉变质后的粮食变废为宝，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种有机基质，该有机基质能够同时消化处理中药残渣和发霉腐败的粮食；

本发明的第二目的在于提供一种有机基质的制备方法，该制备方法操作简单，无需复杂的工艺即可将中药残渣及发霉变质的粮食变废为宝。

本发明的有机基质，包括如下组分的原料：秸秆30-40wt％、中药残渣20-30wt％、粮食20-30wt％和香料残渣0-10wt％；

其中，所述香料残渣为香料生产中产生的边角料和回收的香料；

所述粮食为麦类、豆类、稻类和粗粮类。

本发明将中药残渣和发霉变质的粮食用于制备有机基质，一方面提高了废弃资源的再利用率，变废为宝；另一方面解决了中药残渣及发霉变质粮食填埋等方式对环境造成的污染问题。香料边角料及回收料的使用，一方面可提高其利用率，另一方面可有效遮蔽臭味，并可使有机基质散发一定的香味。而秸秆的添加可赋予有机基质一定的疏松性，防止土壤板结。综上，本发明所提供的有机基质可作为有机肥料施用各种农作物、花草树木，在为植物提供营养成分的同时，可有效缓解土壤板结。

进一步，所述香料为白芷、丁香、苍术、佩兰、艾叶、冰片、藿香、樟脑、陈皮、薄荷、大料、甘草或肉桂中的任意一种或多种以任意比例混配的混合物。

废弃香料及边角料的使用可遮蔽有机肥的臭味，降低其对环境的污染。

进一步，所述麦类为小麦、大麦、青稞、黑麦或燕麦中的任意一种或多种以任意比例混配的混合物；所述豆类为大豆、小豆或绿豆中的任意一种或多种以任意比例混配的混合物；所述稻类为粳稻或糯稻中的任意一种或两种以任意比例混配的混合物；所述粗粮为玉米、高粱或荞麦中的任意一种或多种以任意比例混配的混合物；且上述粮食均为发霉变质的粮食。

正常的粮食及各种抽芽、生虫发霉变质的粮食均可作为制备有机基质的原料，以提高资源利用率。

上述有机基质的制备方法，包括以下步骤：

s1、将上述原料粉碎后进行无氧发酵；

s2、所述无氧发酵后排净沼气，并持续通入纯氧进行有氧发酵；

s3、所述有氧发酵后依次进行灭菌、干燥；

s4、根据国家标准要求，补充腐殖酸、氮磷钾和维生素族群。

进一步，步骤s1具体包括，将上述原料粉碎研磨后过60-500目筛，并于搅拌条件下进行无氧发酵；

其中，所述无氧发酵的温度为20-80℃，时间为12-24h。

进一步，步骤s2中，所述纯氧通入的体积为发酵后原料体积的5-10倍，通入时间为2-4h。

无氧发酵结束后，可直接通过排气装置将沼气排净，然后通入纯氧灭活厌氧菌，停止腐熟。

进一步，步骤s3中，所述灭菌包括高温高压灭菌和快速降温灭菌；

其中，高温高压灭菌的温度为110-130℃，压力为100-105kpa，时间为0.5-1h；

快速降温灭菌的条件为：将高温高压灭菌后的原料平铺为2-20cm厚度，向其中加入液氮并保持0.5-2h进行快速降温，且加入液氮的体积为发酵后原料体积的5-10倍。

高温高压灭菌可彻底灭除不耐热菌，而为了彻底灭除耐热菌，可进一步使用液氮快速降温，从而彻底灭除耐热菌、芽孢等细菌，防止微生物的滋生；而将原料平铺后再加入液氮可以低温降温的均匀性。此外，为降低生产成本，本发明还可使用常规干燥方法，如室外晾晒、加入变色硅胶等干燥剂等。

进一步，步骤s3中，所述干燥采用冷冻干燥的方法将发酵后原料的水分控制在10-30％。

进一步，步骤s4还包括，在补充完腐殖酸、氮磷钾和维生素族群后依次加入碳粒和沥水添加剂；

其中，所述碳粒加入的量为原料的2-10倍，且所述碳粒的粒径为50-200目；

所述沥水添加剂为陶粒、碎红砖、煤渣或矿物渣中的任意一种或多种，所述陶粒的加入量为原料的1-25％；所述碎红砖的加入量为原料的1-30％；所述煤渣的加入量为原料的1-40％；所述矿物渣的加入量为原料的1-205。

根据有机基质作用的植物不同，可再额外补充适量的腐殖酸、氮磷钾、维生素族群等营养物质，以保证植物所需。在加入腐殖酸、氮磷钾和维生素族群后，将原料充分搅拌均匀，以防止碳粒的加入影响腐殖酸、氮磷钾和维生素族群在原料中的分散性，减少碳粒的对其的吸附。在实际使用时，针对有机质肥料的不同应用范围，在碳粒加入后，可选择性加入陶粒、碎红砖、煤渣或矿物渣中的任意一种或多种，以提高有机质肥料的疏松性，增加其沥水性能。这里的碎红砖使用红砖烧制过程中的碎渣，该类碎红砖含有丰富的矿物质和微量元素，可为植物生长提供丰富的营养。

上述有机基质在有机肥料技术领域的应用也理应属于本发明的保护范围。

本发明所制备的有机基质，与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明所提供的有机基质主要由中药残渣、秸秆、粮食和香料组成，其中，将中药残渣和发霉变质的粮食用于制备有机基质，一方面提高了废弃资源的再利用率，变废为宝；另一方面解决了中药残渣及发霉变质粮食的处理问题，解决了填埋等方式对环境造成的污染问题。香料边角料及回收料的使用，可有效遮蔽臭味，并使其散发一定的香味。而秸秆的添加可赋予有机基质一定的疏松性，防止土壤板结。综上，本发明所提供的有机基质有效提高了中药残渣和发霉变质的粮食的资源利用率，并且所制备得到的有机基质不仅无中药及变质粮食的难闻气味，而且其养分丰富，能够提供植物生长所需的营养物质，有机质含量高，无毒副作用，安全性高，不会污染环境，此外，由于该有机质特殊的组成使得其具备蓄水而又不积水的性能，有助于种子更好的抽芽、植物根系更好的生长。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

s11、称取300g小麦秸秆、300g中药残渣、发霉变质的玉米300g和100g香料残渣(包括丁香、艾叶、陈皮、大料和肉桂)，将上述原料粉碎研磨后过60目筛，并于搅拌条件下进行无氧发酵，无氧发酵的温度为20℃，时间为24h，其中，中药药渣为千斤拔、金樱根、鸡血藤、穿心莲、当归和党参提取后剩余的残渣；

s12、无氧发酵后排净沼气，并持续通入体积为发酵后原料体积的5倍的纯氧进行有氧发酵，纯氧通入时间为4h；

s13、有氧发酵后首先于温度为130℃，压力为100kpa的条件下高温高压灭菌0.5h，然后将高温高压灭菌后的原料平铺为2cm厚度，向其中加入体积为发酵后原料体积的5倍液氮并保持2h，最后，采用冷冻干燥的方法将发酵后原料的水分控制在10％；

s14、根据国家标准要求，补充腐殖酸、氮磷钾和维生素族群，然后加入粒径为50目的碳粒，其中，碳粒的加入量为2000g，最后根据所应用的领域加入陶粒、碎红砖、煤渣或矿物渣中的任意一种或多种。

实施例2

s21、称取400g小麦秸秆、200g中药残渣、发霉变质的玉米、小麦和高粱共300g和100g香料残渣(包括苍术、佩兰、艾叶、冰片、藿香、樟脑、陈皮和薄荷)，将上述原料粉碎研磨后过500目筛，并于搅拌条件下进行无氧发酵，无氧发酵的温度为80℃，时间为12h，其中，中药药渣为厚朴、麻黄、石膏、杏仁、半夏、干姜、细辛和五味子提取后剩余的残渣；

s22、无氧发酵后排净沼气，并持续通入体积为发酵后原料体积的10倍的纯氧进行有氧发酵，纯氧通入时间为2h；

s23、有氧发酵后首先于温度为110℃，压力为105kpa的条件下高温高压灭菌0.5h，然后将高温高压灭菌后的原料平铺为20cm厚度，向其中加入体积为发酵后原料体积的10倍液氮并保持4h，最后，采用冷冻干燥的方法将发酵后原料的水分控制在10％；

s24、根据国家标准要求，补充腐殖酸、氮磷钾和维生素族群，然后加入粒径为200目的碳粒，其中，碳粒的加入量为3000g，最后根据所应用的领域加入陶粒、碎红砖、煤渣或矿物渣中的任意一种或多种。

实施例3

s31、称取400g小麦秸秆、300g中药残渣和发霉变质的小麦、大豆、粳稻和玉米共300g，将上述原料粉碎研磨后过200目筛，并于搅拌条件下进行无氧发酵，无氧发酵的温度为50℃，时间为18h，其中，中药药渣为千斤拔、金樱根、鸡血藤、穿心莲、当归和党参提取后剩余的残渣；

s32、无氧发酵后排净沼气，并持续通入体积为发酵后原料体积的8倍的纯氧进行有氧发酵，纯氧通入时间为3h；

s33、有氧发酵后首先于温度为120℃，压力为102kpa的条件下高温高压灭菌0.3h，然后将高温高压灭菌后的原料平铺为10cm厚度，向其中加入体积为发酵后原料体积的8倍液氮并保持3h，最后，采用冷冻干燥的方法将发酵后原料的水分控制在20％；

s34、根据国家标准要求，补充腐殖酸、氮磷钾和维生素族群，然后加入粒径为100目的碳粒，其中，碳粒的加入量为5000g，最后根据所应用的领域加入陶粒、碎红砖、煤渣或矿物渣中的任意一种或多种。

实施例4

s41、称取350g小麦秸秆、250g中药残渣、发霉变质的玉米300g和100g香料残渣(包括苍术、佩兰、艾叶、冰片、藿香、樟脑、陈皮和薄荷)，将上述原料粉碎研磨后过200目筛，并于搅拌条件下进行无氧发酵，无氧发酵的温度为20℃，时间为24h，其中，中药药渣为千斤拔、金樱根、鸡血藤、穿心莲、当归和党参提取后剩余的残渣；

s42、无氧发酵后排净沼气，并持续通入体积为发酵后原料体积的5倍的纯氧进行有氧发酵，纯氧通入时间为4h；

s43、有氧发酵后首先于温度为120℃，压力为102kpa的条件下高温高压灭菌0.5h，然后将高温高压灭菌后的原料平铺为15cm厚度，向其中加入体积为发酵后原料体积的5倍液氮并保持2h，最后，采用冷冻干燥的方法将发酵后原料的水分控制在30％；

s44、根据国家标准要求，补充腐殖酸、氮磷钾和维生素族群，然后加入粒径为100目的碳粒，其中，碳粒的加入量为2500g，最后根据所应用的领域加入陶粒、碎红砖、煤渣或矿物渣中的任意一种或多种。

为研究本发明实施例1-4所制备得到的有机基质中的营养成分及含量，参照ny525-2012标准对实施例1-4未添加腐殖酸、氮磷钾和维生素族群的有机基质进行了营养成分的检测，检测结果见表1。

表1检测结果

由表1可知，本发明实施例1-4未添加腐殖酸、氮磷钾和维生素族群的有机基质，除总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)的质量分数略低于标准要求(5％)，其他均符合国标要求。

为验证本发明所制备的有机基质的肥效，使用相同的方法在同一地区种植相同品种的小麦，分别使用实施例3中的有机基质(按照国标要求补充氮磷钾和维生素族群后)和市售的普通肥料，每1m²土地施用1.5公斤肥料，小麦成熟后对各指标的检测，指标评定见表2。

表2使用实施例3和市售普通肥料对小麦影响的指标评定

由表2可知，本发明实施例3所制备的有机基质在添加氮磷钾和维生素族群后，可与普通肥料一样用于种植小麦，并且成熟小麦的蛋白质和维生素含量均明显高于普通肥料，病虫率也由原来的16％降至5％，并可获得达高达25％的增产量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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