一種富硅生物炭有機(jī)肥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種富硅生物炭有機(jī)肥，利用了稻谷殼高的Si含量，采用三次發(fā)酵工藝得到豐富的水稻可利用的有效硅，并結(jié)合稻谷殼生物炭較高的pH值和硅含量、較大的比表面積的特點(diǎn)，通過發(fā)酵的稻谷殼與稻谷殼生物炭?jī)煞N材料的結(jié)合，形成多方面的互補(bǔ)，發(fā)酵后稻谷殼中的硅肥速效性較好，有利于作物在短期內(nèi)利用，而稻谷殼生物炭中的硅，能在微生物作用下較緩慢地釋放，能滿足作物較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)硅的需求。
【專利說明】一種富娃生物炭有機(jī)肥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及肥料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種富硅生物炭有機(jī)肥。

【背景技術(shù)】
[0002] 硅在自然界中雖然分布很廣，其含量?jī)H次于氧，居第二位，但在自然界中幾乎沒有 游離態(tài)的硅，但絕大部分呈結(jié)晶態(tài)，不能被植物吸收利用。土壤中的有效硅，即能溶于PH值 為4的醋酸緩沖液的硅，其含量因土壤的成土母質(zhì)類型而異。在我國(guó)南方的酸性、微酸性土 壤由于強(qiáng)烈的脫硅富鋁化的成土作用，土壤有效硅含量較低。因此，酸性、微酸性土壤與磚 紅壤、紅黃壤等土壤有效硅缺乏。而在北方的石灰性土壤中，由于土壤中大量的碳酸鈣對(duì)硅 酸的吸附與固定，也易降低了硅的有效性，結(jié)果往往也會(huì)引起硅的缺乏。因此，對(duì)一些喜硅 作物而言，硅元素往往成為作物生長(zhǎng)的限制因子。如我國(guó)的水稻土壤，據(jù)粗略估計(jì)，大約有 兩億畝水稻土存在缺硅現(xiàn)象，在水稻莖葉中的二氧化硅含量不及莖葉干重的10 %時(shí)，即可 視為缺硅，需要施用硅肥。大量研究證實(shí)，硅能提高水稻、大小麥、甘蔗等禾本科作物的光合 效率。同時(shí)，由于淀積在表皮細(xì)胞壁中的硅形成角硅雙層，能增強(qiáng)莖桿的機(jī)械強(qiáng)度，使植株 挺拔，有效地防止水稻、大小麥等作物的倒伏現(xiàn)象，提高作物抗病蟲害能力。
[0003] 稻谷殼是稻谷加工過程中的農(nóng)業(yè)固體廢棄物，具有產(chǎn)量大、來源廣和利用率低的 特點(diǎn)。稻谷殼中含有豐富的二氧化硅，約占10-21%，且呈無定形態(tài)，是一種很有價(jià)值的資 源。但由于稻谷殼表面堅(jiān)硬粗纖維、木質(zhì)素等交織在一起結(jié)構(gòu)致密，不易在土壤中分解。因 此，直接將稻殼放入土壤中，對(duì)土壤可利用硅含量的提高效果十分有限，如果加入量過多， 往往給土壤結(jié)構(gòu)帶來不良的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于一種富硅生物炭有機(jī)肥，利用了稻谷殼高的Si含量，采用三次 發(fā)酵工藝得到豐富的植物可利用的有效硅，并結(jié)合稻谷殼生物炭較高的PH值和硅含量、較 大的比表面積的特點(diǎn)，既可提高肥料的緩釋性，又可增加養(yǎng)分的有效性。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 一種富硅生物炭有機(jī)肥，其特征在于，所述富硅生物炭有機(jī)肥由以下方法制備而成： (1) 一次發(fā)酵：將80-90重量份稻谷殼、10-20重量份米糠和0. 2-0. 4重量份枯草芽孢 桿菌液混合攪拌均勻得一次混合物料，加水調(diào)節(jié)一次混合物料的含水量在60-70%，將一次 混合物料建堆發(fā)酵5-7天； 稻殼表面堅(jiān)硬，硅含量高，臘質(zhì)層厚，不易吸水，不易被細(xì)菌分解?？莶菅挎邨U菌在一定 的培養(yǎng)條件下可產(chǎn)生大量的木質(zhì)素、纖維素分解酶，同時(shí)能耐65°C以上的高溫，對(duì)稻殼的初 期分解具有很好的效果。米糠中平均含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素含量豐富，既可為枯草芽孢桿 菌的繁殖提供充足的氮源和其它養(yǎng)分，其自身又是良好的有機(jī)肥料。采用米糠和稻谷殼混 合發(fā)酵，能獲得更加好的發(fā)酵效果及更高的有效硅含量。
[0006] (2)二次發(fā)酵：待一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆溫度降至40°C以下時(shí)，向一次 混合物料堆中加入稻谷殼生物炭及EM菌液，攪拌混合均勻得二次混合物料，加水調(diào)節(jié)二次 混合物料的含水量在40-50%，將二次混合物料建堆進(jìn)行二次發(fā)酵，二次發(fā)酵時(shí)間為：夏季 和秋季為5-7天，春季和冬季為10-15天； 在首次發(fā)酵后稻殼結(jié)構(gòu)疏松，吸水性能增大，此時(shí)加入EM菌液，進(jìn)行二次發(fā)酵，可充分 發(fā)揮EM菌中光合細(xì)菌、嗜酸性乳桿菌、乳酸菌群等各類微生物各自的作用，形成共生共榮 的關(guān)系，同時(shí)，加入的稻谷殼生物炭具有多種功能，一方面提高發(fā)酵物的PH值、增加通氣性 能，保證EM狀態(tài)穩(wěn)定，功能齊全，另一方面，生物炭較大的空隙和較豐富的有效養(yǎng)分含量給 EM菌群造就良性生長(zhǎng)環(huán)境，能充分發(fā)揮EM菌群在分解常規(guī)條件下不易降解的有機(jī)物質(zhì)、抑 制病原菌、消除環(huán)境惡臭和提1?養(yǎng)分的有效性等方面的功能。
[0007] 混合物料堆的高度、寬度都不能小于1米，長(zhǎng)度不小于1. 5米。
[0008] (3)三次發(fā)酵：向二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆上均勻噴灑糖蜜，攪拌混合均 勻繼續(xù)發(fā)酵2-5天； (4)造粒：將三次發(fā)酵完成的物料放入攪拌機(jī)中，攪拌混合均勻，經(jīng)擠壓造粒，烘干，冷 卻，篩分得到產(chǎn)品。
[0009] 本發(fā)明采用三次發(fā)酵工藝獲得的發(fā)酵的稻谷殼含有豐富的水稻可利用的有效硅 (可溶性硅），能有效滿足水稻整個(gè)生長(zhǎng)期所需的硅。同時(shí)，由于稻谷殼生物炭的存在，使肥 效持續(xù)、營(yíng)養(yǎng)均衡、并能改善稻田土壤結(jié)構(gòu)和持水能力、可以提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。通過 發(fā)酵的稻谷殼與稻谷殼生物炭?jī)煞N材料的結(jié)合，形成多方面的互補(bǔ)。從肥料效果對(duì)比，發(fā)酵 后稻谷殼中的硅肥速效性較好，有利于作物在短期內(nèi)利用，而稻谷殼生物炭中的硅，能在微 生物作用下較緩慢地釋放，能滿足作物較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)硅的需求。從結(jié)合效果分析，由于稻谷 殼生物炭PH值為堿性（7. 5-8. 0)、且含有較豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，有利于可溶性硅溶解度的提 高和保存。此外，更為重要的一點(diǎn)是，無論是發(fā)酵的稻谷殼，還是稻谷殼生物炭，其來源本身 就是來自水稻，因此，其含有的硅元素也是水稻最易于吸收的。
[0010]以糖蜜作為第三次發(fā)酵的引導(dǎo)物質(zhì)具有多種作用。一方面糖蜜含有的糖類、粗蛋 白質(zhì)及礦物質(zhì)及其相互比例十分適合EM菌的繁殖，在二次發(fā)酵后加入糖蜜，可在進(jìn)一步增 大微生物的活性和含量，其次，經(jīng)過三次發(fā)酵后生成的產(chǎn)品含水量為18-25%之間，符合有 機(jī)肥料的水分含量標(biāo)準(zhǔn)，不需要另外加熱干燥，此外，由于糖蜜粘結(jié)性強(qiáng)，在后期造粒過程 中不需要另加粘結(jié)劑。
[0011] 作為優(yōu)選，所述枯草芽孢桿菌液中的活菌數(shù)大于〇. 9億個(gè)/毫升。
[0012] 作為優(yōu)選，所述稻谷殼生物炭為在350-600°C溫度下裂解3-5小時(shí)而得。炭化在無 氧環(huán)境中進(jìn)行，本發(fā)明采用低溫（350-600°C )炭化技術(shù)制備稻谷殼生物炭，在這樣的溫度 下，稻谷殼生物炭的二氧化硅含量大于30%，且大多數(shù)呈現(xiàn)無定形態(tài)，pH值較高，為7. 5? 8. 0,比表面積大于80m2/g，使用效果佳。
[0013] 作為優(yōu)選，所述稻谷殼生物炭的用量為一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆重量的 30-60%，EM菌液的用量為一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆重量的0. 2-0. 3%。
[0014] 作為優(yōu)選，所述糖蜜用量為二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆重量的3-5%。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 1、采用三次發(fā)酵工藝能顯著提高稻谷殼中可被植物利用的有效硅含量，獲得的發(fā)酵的 稻谷殼含有豐富的水稻可利用的有效硅，有效硅含量高達(dá)12-15%，能有效滿足水稻生長(zhǎng)早 期所需的硅。
[0016] 2、采用低溫生產(chǎn)的稻谷殼生物炭，既保留了無定形硅的形態(tài)，有利于作物吸收利 用，又通過裂解，解決了稻谷殼結(jié)構(gòu)緊密，微生物不易生長(zhǎng)的問題。
[0017] 3、稻谷殼生物炭的使用，可提高有效養(yǎng)分利用率，使肥效持續(xù)、營(yíng)養(yǎng)均衡、并能改 善稻田土壤結(jié)構(gòu)和持水能力、可以提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。
[0018] 4、通過發(fā)酵的稻谷殼與稻谷殼生物炭?jī)煞N材料的結(jié)合，形成多方面的互補(bǔ)。從肥 料效果對(duì)比，發(fā)酵后稻谷殼中的硅肥速效性較好，有利于作物在短期內(nèi)利用，而稻谷殼生物 炭中的硅，能在微生物作用下較緩慢地釋放，能滿足作物較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)硅的需求。從結(jié)合效 果分析，由于稻谷殼生物炭PH值為堿性（7. 5-8. 0)、且含有較豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，有利于可溶 性硅溶解度的提高和保存。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。
[0020] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的。 下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0021] 實(shí)施例1 : 一種富硅生物炭有機(jī)肥，所述富硅生物炭有機(jī)肥由以下方法制備而成： (1) 一次發(fā)酵：將80重量份稻谷殼、20重量份米糠和0. 2重量份枯草芽孢桿菌液（市 售，活菌數(shù)大于〇. 9億個(gè)/毫升）混合攪拌均勻得一次混合物料，加水調(diào)節(jié)一次混合物料的 含水量在60 %，將一次混合物料建堆發(fā)酵5天，堆放在室內(nèi)，堆放地的環(huán)境溫度應(yīng)在KTC以 上，期間當(dāng)堆內(nèi)溫度上升至70°C以上時(shí)需要上下翻動(dòng)堆料，以補(bǔ)氧、降溫。
[0022] (2)二次發(fā)酵：待一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆溫度降至40°C以下時(shí)，向一次 混合物料堆中加入稻谷殼生物炭及EM菌液（市售），稻谷殼生物炭的用量為一次混合物料 堆重量的30%，EM菌液的用量為一次混合物料堆重量的0. 2 %，攪拌混合均勻得二次混合 物料，加水調(diào)節(jié)二次混合物料的含水量在40%，將二次混合物料建堆進(jìn)行二次發(fā)酵，堆放在 室內(nèi)，堆放地的環(huán)境溫度應(yīng)在KTC以上，期間當(dāng)堆內(nèi)溫度上升至70°C以上時(shí)需要上下翻動(dòng) 堆料，以補(bǔ)氧、降溫；二次發(fā)酵時(shí)間為：夏季和秋季為5天，春季和冬季為10天。
[0023] 稻谷殼生物炭為在350°C溫度下裂解5小時(shí)而得。
[0024] (3)三次發(fā)酵：向二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆上均勻噴灑糖蜜，糖蜜用量為 二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆重量的3%，繼續(xù)發(fā)酵5天。
[0025] (4)造粒：將三次發(fā)酵完成的物料放入攪拌機(jī)中，攪拌混合均勻，經(jīng)擠壓造粒，烘 干，冷卻，篩分得到產(chǎn)品。
[0026] 實(shí)施例2 : 一種富硅生物炭有機(jī)肥，所述富硅生物炭有機(jī)肥由以下方法制備而成： (1) 一次發(fā)酵：將90重量份稻谷殼、10重量份米糠和0. 4重量份枯草芽孢桿菌液（市 售，活菌數(shù)大于〇. 9億個(gè)/毫升）混合攪拌均勻得一次混合物料，加水調(diào)節(jié)一次混合物料的 含水量在70 %，將一次混合物料建堆發(fā)酵7天，堆放在室內(nèi)，堆放地的環(huán)境溫度應(yīng)在KTC以 上，期間當(dāng)堆內(nèi)溫度上升至70°C以上時(shí)需要上下翻動(dòng)堆料，以補(bǔ)氧、降溫。
[0027] (2)二次發(fā)酵：待一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆溫度降至40°C以下時(shí)，向一次 混合物料堆中加入稻谷殼生物炭及EM菌液（市售），稻谷殼生物炭的用量為一次混合物料 堆重量的60%，EM菌液的用量為一次混合物料堆重量的0. 3%，攪拌混合均勻得二次混合 物料，加水調(diào)節(jié)二次混合物料的含水量在50 %，將二次混合物料建堆進(jìn)行二次發(fā)酵，堆放在 室內(nèi)，堆放地的環(huán)境溫度應(yīng)在KTC以上，期間當(dāng)堆內(nèi)溫度上升至70°C以上時(shí)需要上下翻動(dòng) 堆料，以補(bǔ)氧、降溫；二次發(fā)酵時(shí)間為：夏季和秋季為7天，春季和冬季為15天。
[0028] 稻谷殼生物炭為在600°C溫度下裂解3小時(shí)而得。
[0029] (3)三次發(fā)酵：向二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆上均勻噴灑糖蜜，糖蜜用量為 二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆重量的5%，繼續(xù)發(fā)酵2天。
[0030] (4)造粒：將三次發(fā)酵完成的物料放入攪拌機(jī)中，攪拌混合均勻，經(jīng)擠壓造粒，烘 干，冷卻，篩分得到產(chǎn)品。
[0031] 實(shí)施例3: 一種富硅生物炭有機(jī)肥，所述富硅生物炭有機(jī)肥由以下方法制備而成： (1) 一次發(fā)酵：將85重量份稻谷殼、15重量份米糠和0. 3重量份枯草芽孢桿菌液（市 售，活菌數(shù)大于〇. 9億個(gè)/毫升）混合攪拌均勻得一次混合物料，加水調(diào)節(jié)一次混合物料的 含水量在65 %，將一次混合物料建堆發(fā)酵6天，堆放在室內(nèi)，堆放地的環(huán)境溫度應(yīng)在KTC以 上，期間當(dāng)堆內(nèi)溫度上升至70°C以上時(shí)需要上下翻動(dòng)堆料，以補(bǔ)氧、降溫。
[0032] (2)二次發(fā)酵：待一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆溫度降至40°C以下時(shí)，向一次 混合物料堆中加入稻谷殼生物炭及EM菌液（市售），稻谷殼生物炭的用量為一次混合物料 堆重量的30%，EM菌液的用量為一次混合物料堆重量的0. 25%，攪拌混合均勻得二次混合 物料，加水調(diào)節(jié)二次混合物料的含水量在45%，將二次混合物料建堆進(jìn)行二次發(fā)酵，堆放在 室內(nèi)，堆放地的環(huán)境溫度應(yīng)在KTC以上，期間當(dāng)堆內(nèi)溫度上升至70°C以上時(shí)需要上下翻動(dòng) 堆料，以補(bǔ)氧、降溫；二次發(fā)酵時(shí)間為：夏季和秋季為6天，春季和冬季為12天。
[0033] 稻谷殼生物炭為在450°C溫度下裂解4小時(shí)而得。
[0034] (3)三次發(fā)酵：向二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆上均勻噴灑糖蜜，糖蜜用量為 二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆重量的4%，繼續(xù)發(fā)酵3天。
[0035] (4)造粒：將三次發(fā)酵完成的物料放入攪拌機(jī)中，攪拌混合均勻，經(jīng)擠壓造粒，烘 干，冷卻，篩分得到產(chǎn)品。
[0036] 將上述富硅有機(jī)肥應(yīng)用于水稻中，試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在浙江主要水稻產(chǎn)區(qū)嘉興桐鄉(xiāng)，在 2013年5-11月進(jìn)行，水稻品種為甬優(yōu)12號(hào)，2013年5月27日播種，6月27日移栽，11月 26日收獲。試驗(yàn)對(duì)照是傳統(tǒng)的施肥方法，基肥為復(fù)合肥（Ν+Ρ 205+Κ20)含量45%)，追肥為尿 素和氯化鉀，底肥、分蘗肥用量比為3:2,氮、磷、鉀總用量分別為12. 6、4. 8、5. Okg/畝。有機(jī) 肥試驗(yàn)處理是在上述施肥的基礎(chǔ)上，加上本發(fā)明有機(jī)肥作為底肥施用，施用量為按80公斤 /畝。對(duì)照和其它處理的管理方法一致，試驗(yàn)結(jié)果如下表：水稻施用本發(fā)明有機(jī)肥試驗(yàn)結(jié)果 比較

【權(quán)利要求】
1. 一種富硅生物炭有機(jī)肥，其特征在于，所述富硅生物炭有機(jī)肥由以下方法制備而 成： (1) 一次發(fā)酵：將80-90重量份稻谷殼、10-20重量份米糠和0. 2-0. 4重量份枯草芽孢 桿菌液混合攪拌均勻得一次混合物料，加水調(diào)節(jié)一次混合物料的含水量在60-70%，將一次 混合物料建堆發(fā)酵5-7天； (2) 二次發(fā)酵：待一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆溫度降至40°C以下時(shí)，向一次混合 物料堆中加入稻谷殼生物炭及EM菌液，攪拌混合均勻得二次混合物料，加水調(diào)節(jié)二次混合 物料的含水量在40-50%，將二次混合物料建堆進(jìn)行二次發(fā)酵，二次發(fā)酵時(shí)間為：夏季和秋 季為5-7天,春季和冬季為10-15天； (3) 三次發(fā)酵：向二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆上均勻噴灑糖蜜，攪拌混合均勻后 繼續(xù)發(fā)酵2-5天； (4) 造粒：將三次發(fā)酵完成的物料放入攪拌機(jī)中，攪拌混合均勻，經(jīng)擠壓造粒，烘干，冷 卻，篩分得到產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富硅生物炭有機(jī)肥，其特征在于：所述枯草芽孢桿菌液 中的活菌數(shù)大于〇. 9億個(gè)/毫升。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富硅生物炭有機(jī)肥，其特征在于：所述稻谷殼生物炭為 在350-600°C溫度下裂解3-5小時(shí)而得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種富硅生物炭有機(jī)肥，其特征在于：所述稻谷殼 生物炭的用量為一次發(fā)酵完成的一次混合物料堆重量的30-60%，EM菌液的用量為一次發(fā) 酵完成的一次混合物料堆重量的〇. 2-0. 3%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種富硅生物炭有機(jī)肥，其特征在于：所述糖蜜用 量為二次發(fā)酵完成的二次混合物料堆重量的3-5%。
【文檔編號(hào)】C05F17/00GK104446698SQ201410619044
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】鐘哲科, 邵瓊, 楊生茂, 呂豪豪 申請(qǐng)人:國(guó)家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心