本發(fā)明涉及一種以生物炭和海藻為原料制備的有機(jī)肥。

背景技術(shù)：

世界范圍的養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)大都借助于化學(xué)類抗生素、助長(zhǎng)劑、農(nóng)藥等來促進(jìn)動(dòng)植物的生長(zhǎng)、預(yù)防植物流行性疾病等，雖然效果明顯，但往往會(huì)造成農(nóng)化殘留超標(biāo)、環(huán)境污染等不良后果，對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)影響也很大。尤其是過多施用單質(zhì)化肥如氮素肥料，使土壤板結(jié)加劇，土壤肥力下降，使農(nóng)作物產(chǎn)品的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)難以滿足人們的需要，更達(dá)不到綠色食品的要求，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

海藻肥屬天然海藻提取物，對(duì)人、畜無害，對(duì)環(huán)境無污染，在國(guó)外被列入有機(jī)食品生產(chǎn)專用肥料，是天然、高效、新型的有機(jī)肥。海藻中含有海藻多糖、酚類、多聚合物、甘露醇、甜菜堿、海藻酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)和氮、磷、鉀及鐵、硼、鉬、碘等元素，而非化學(xué)合成，對(duì)人、畜無害，大面積使用后，可大大降低對(duì)環(huán)境的污染，用其種植的農(nóng)產(chǎn)品可達(dá)到綠色無公害的標(biāo)準(zhǔn)。因此，海藻肥完全符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，市場(chǎng)空間非常廣闊。目前，海藻肥等天然有機(jī)肥料已在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)廣泛使用，并在逐步替代化肥。

海藻肥具有很高的生物活性，極少的用量就可刺激植物生長(zhǎng)，增加農(nóng)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分含量和含糖量，提高產(chǎn)量，提高果實(shí)的風(fēng)味、色澤和耐儲(chǔ)藏性。海藻肥可在多方面改善作物的健康狀況，滿足作物對(duì)某些微量元素的特殊要求，有效防治植物的生理病害，提高作物的抗寒、抗旱、抗逆能力。海藻肥還能在保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、涵養(yǎng)土壤上起著重要作用。其含有的天然生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，易于植物吸收傳導(dǎo)，長(zhǎng)期施用可直接使土壤(或通過植物使土壤增加有機(jī)質(zhì))激活土地中的各種有益微生物，使土壤的生物效力增加。另外，它含有的天然化合物如藻朊酸鈉是天然土壤調(diào)整劑，能促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤內(nèi)部孔隙空間，協(xié)調(diào)土壤中固、液、氣三者比例，可恢復(fù)由于土壤負(fù)擔(dān)過重和化學(xué)污染而失去的天然膠質(zhì)平衡，使土地通氣更好，植物根系更深，增加土壤生物活動(dòng)，增加速效養(yǎng)分的釋放，提高作物的抗逆性，建立最佳植物—土壤生態(tài)系統(tǒng)。因此,海藻肥作為新型有機(jī)肥料，可彌補(bǔ)我國(guó)傳統(tǒng)有機(jī)肥的不足，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

我國(guó)僅大型經(jīng)濟(jì)海藻就有100多種，煙臺(tái)、威海、青島等沿海地區(qū)的海藻資源更是豐富，其中不乏有高肥效的海藻種類。此外，近年來煙臺(tái)、威海、青島等沿海地區(qū)滸苔等海藻泛濫，嚴(yán)重污染了環(huán)境，更是影響沿海景觀。

目前，國(guó)內(nèi)外絕大部分廠家主要采用化學(xué)水解法生產(chǎn)海藻肥，即利用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿在高溫高壓的劇烈條件下對(duì)海藻進(jìn)行處理，這種方法工藝較為復(fù)雜，條件苛刻，并且破壞了海藻中大量的有效成分。另外，尚未見有將海藻與生物炭等復(fù)配制備有機(jī)肥料的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種以生物炭和海藻為原料制備的有機(jī)肥，其以生物炭和海藻為主要原料，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，可有效促進(jìn)農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，提高產(chǎn)量。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種以生物炭和海藻為原料制備的有機(jī)肥，是由以下組分制成的：生物炭550～650千克，海藻提取物280～320千克，混合菌液25～35千克，殼聚糖水解液55～65千克。

所述生物炭是通過以下方法制備得到的：將棉花桿、玉米秸稈或/和地瓜秧曬干至含水量在20％(重量百分?jǐn)?shù))以下，然后切割(切割至長(zhǎng)度在5cm以下的小段)或粉粹，投入碳化爐內(nèi)，在420℃～480℃(優(yōu)選450℃)下碳化2.5～3.5小時(shí)；碳化完成后，出炭，用水過濾降溫至室溫，然后將炭烘干，粉碎(優(yōu)選粉碎至80目)，即得生物炭。

所述海藻提取物，是通過以下方法制備得到的：將海藻去砂，曬干或50～70℃烘干,使水分的含量低于10％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，粉碎，得海藻粉(海藻粉中海藻的粒度不大于0.5cm×0.5cm)，然后將海藻粉與水以質(zhì)量比1：(15～25)的比例混合，用鹽酸(優(yōu)選0.1mol/L的鹽酸)將pH調(diào)至2～3，溫度調(diào)至45～50℃，超聲波破壁(破壁時(shí)間6～12min，超聲波功率100～125w)；破壁后，用NaOH溶液(優(yōu)選0.1mol/L的NaOH溶液)將pH調(diào)至4～5，再用超聲波提取40～60min(超聲波功率125～200w)，過濾，得海藻浸提液，濃縮(控制濃縮溫度45～50℃，濃縮蒸汽壓力保持在0.03～0.05Mpa)，濃縮至固形物的含量在20％～50％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，干燥，得海藻提取物。

所述海藻為滸苔[Enteromorpha prolifera(Muller)J.Agardh]，裙帶菜[Undaria pinnatifida(Harvey)Suringar]，羊棲菜[Sargassum fusiforme(Harvey)Setch]或/和海帶[Laminaria japonica Areschoug]等。

所述混合菌液是通過以下方法制備得到的：

(1)將枯草芽孢桿菌菌種以0.3％～0.5％(體積比)的接種量接入裝有發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，在35～38℃下有氧發(fā)酵45～50小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))，即得枯草芽孢桿菌菌液；所述發(fā)酵液的組成為：葡萄糖6％，大豆粉5％，磷酸氫二鉀1％，酵母膏1％，硫酸鎂0.03％，碳酸鈣0.5％，余量為水，按重量百分比計(jì)；

(2)將地衣芽孢桿菌菌種以0.3％～0.5％(體積比)的接種量接入裝有發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，在35～38℃下有氧發(fā)酵45～50小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))，即得地衣芽孢桿菌菌液；所述發(fā)酵液的組成為：玉米淀粉10％，葡萄糖6％，糖蜜15％，余量為水，按重量百分比計(jì)；

(3)將蘇云金芽孢桿菌菌種以0.3％～0.5％(體積比)的接種量接入裝有發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，在35～38℃下有氧發(fā)酵45～50小時(shí)(優(yōu)選48小時(shí))，即得蘇云金芽孢桿菌菌液；所述發(fā)酵液的組成為：氫氧化鉀4％，磷酸3％，尿素2％，牛肉膏1％，糖蜜15％，硫酸鎂0.1％，硫酸鋅0.1％，余量為水，按重量百分比計(jì)；

(4)按體積比枯草芽孢桿菌菌液：地衣芽孢桿菌菌液：蘇云金芽孢桿菌菌液＝1:1:1的比例將上述三種菌液混合混勻，得混合菌液。

進(jìn)一步地，上述所涉及的發(fā)酵液，均在121℃下滅菌2小時(shí)后再使用。

本發(fā)明所用的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)菌種，可常規(guī)市場(chǎng)購(gòu)買得到，比如，可購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(公開出售)，其中，枯草芽孢桿菌的編號(hào)ACCC04177，地衣芽孢桿菌的編號(hào)為ACCC02936，蘇云金芽孢桿菌的編號(hào)為ACCC11075。

本發(fā)明所涉及的發(fā)酵液中的組分均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)組分，均按照常規(guī)方法制備得到，比如，大豆粉、玉米淀粉、糖蜜、酵母膏、牛肉膏等。

所述殼聚糖水解液是通過以下方法制備得到的：取45～55千克殼聚糖(可常規(guī)市場(chǎng)購(gòu)買得到，比如，可購(gòu)自濰坊科海甲殼素有限公司)，加入865～835千克水，混勻，升溫至95～100℃(優(yōu)選96℃)，再加入磷酸90～110千克，充分?jǐn)嚢枋怪靹?優(yōu)選2小時(shí))，即得殼聚糖水解液。

所述以生物炭和海藻為原料制備的有機(jī)肥的制備方法為：取各組分，混合混勻，在33～38℃下恒溫干燥至含水量20％(重量百分?jǐn)?shù))以下，即得。

本發(fā)明的以生物炭和海藻為原料制備的有機(jī)肥，為底施型肥料，施肥時(shí)機(jī)是在植物種植初期施用。本發(fā)明的以生物炭和海藻為原料制備的有機(jī)肥，營(yíng)養(yǎng)豐富、全面，無需再添加其它化學(xué)肥料(比如尿素、磷酸銨等、碳酸氫銨等)，可提供植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高座果率，并起到防治病蟲害，克服土壤酸化、板結(jié)、作物重茬障礙等作用；添加了微生物，可以更高效地分解肥料、土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分，更利于植物的吸收和轉(zhuǎn)化。經(jīng)實(shí)踐證明，對(duì)黃瓜具有明顯的增產(chǎn)作用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1 制備有機(jī)肥

配方為：生物炭600千克，海藻提取物300千克，混合菌液30千克，殼聚糖水解液50千克。

所述生物炭是通過以下方法制備得到的：將地瓜秧曬干至含水量在18％(重量百分?jǐn)?shù))，然后切割(切割至長(zhǎng)度在5cm以下的小段)，投入碳化爐內(nèi)，在450℃下碳化3小時(shí)；碳化完成后，出炭，用水過濾降溫至室溫，然后將炭烘干，粉碎至80目，即得生物炭。

所述海藻提取物，是通過以下方法制備得到的：將海藻去砂，曬干，使水分的含量低于10％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，粉碎，得海藻粉(海藻粉中海藻的粒度不大于0.5cm×0.5cm)，然后將海藻粉與水以質(zhì)量比1：20的比例混合，用0.1mol/L的鹽酸將pH調(diào)至3，溫度調(diào)至50℃，超聲波破壁(破壁時(shí)間10min，超聲波功率125w)；破壁后，用0.1mol/L的NaOH溶液將pH調(diào)至5，再用超聲波提取60min(超聲波功率1250w)，過濾，得海藻浸提液，濃縮(控制濃縮溫度50℃，濃縮蒸汽壓力保持在0.03～0.05Mpa)，濃縮至固形物的含量在40％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，干燥，得海藻提取物。

本實(shí)施例中所用海藻為海帶[Laminaria japonica Areschoug]，通過煙臺(tái)、威海、青島海面漂浮海藻中收集。

所述菌液是通過以下方法制備得到的：

(1)將枯草芽孢桿菌菌種以0.5％(體積比)的接種量接入裝有發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，在35～38℃下有氧發(fā)酵48小時(shí)，即得枯草芽孢桿菌菌液；所述發(fā)酵液的組成為：葡萄糖6％，大豆粉5％，磷酸氫二鉀1％，酵母膏1％，硫酸鎂0.03％，碳酸鈣0.5％，余量為水，按重量百分比計(jì)；

(2)將地衣芽孢桿菌菌種以0.5％(體積比)的接種量接入裝有發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，在35～38℃下有氧發(fā)酵48小時(shí)，即得地衣芽孢桿菌菌液；所述發(fā)酵液的組成為：玉米淀粉10％，葡萄糖6％，糖蜜15％，余量為水，按重量百分比計(jì)；

(3)將蘇云金芽孢桿菌菌種以0.5％(體積比)的接種量接入裝有發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，在35～38℃下有氧發(fā)酵48小時(shí)，即得蘇云金芽孢桿菌菌液；所述發(fā)酵液的組成為：氫氧化鉀4％，磷酸3％，尿素2％，牛肉膏1％，糖蜜15％，硫酸鎂0.1％，硫酸鋅0.1％，余量為水，按重量百分比計(jì)；

(4)按體積比枯草芽孢桿菌菌液：地衣芽孢桿菌菌液：蘇云金芽孢桿菌菌液＝1:1:1的比例將上述三種菌液混合混勻，得混合菌液。

上述所涉及的發(fā)酵液，均在121℃下滅菌2小時(shí)后再使用。

本發(fā)明所用菌種均購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心，其中，枯草芽孢桿菌的編號(hào)ACCC04177，地衣芽孢桿菌的編號(hào)為ACCC02936，蘇云金芽孢桿菌的編號(hào)為ACCC11075。

所述殼聚糖水解液是通過以下方法制備得到的：取50千克殼聚糖(本發(fā)明所用殼聚糖購(gòu)自濰坊科海甲殼素有限公司)，加入850千克水，混勻，升溫至96℃，再加入磷酸100千克，充分?jǐn)嚢枋怪靹?2小時(shí))，即得殼聚糖水解液。

所述有機(jī)肥的制備方法為：取各組分，混合混勻，在35℃下恒溫干燥至含水量15％(重量百分?jǐn)?shù))，即得。

實(shí)驗(yàn)1 對(duì)黃瓜的作用

試驗(yàn)時(shí)間：2014年9月30日——2015年1月20日。試驗(yàn)地點(diǎn)：山東省聊城市。

實(shí)驗(yàn)組：每畝施用40千克實(shí)施例1制備的肥料。

對(duì)照組：每畝施用40千克史丹利復(fù)合肥(氮15％-磷15％-鉀15％)。

實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組各3畝(各分為A、B、C三個(gè)小組，每個(gè)小組1畝)。施肥時(shí)機(jī)為：種植前。

對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響：

實(shí)驗(yàn)組A：產(chǎn)量7740千克；實(shí)驗(yàn)組B：產(chǎn)量7860千克；實(shí)驗(yàn)組C：7690千克；實(shí)驗(yàn)組平均畝產(chǎn)量：7763千克。

對(duì)照組A：產(chǎn)量6760千克；實(shí)驗(yàn)組B：產(chǎn)量6710千克；實(shí)驗(yàn)組C：6850千克；實(shí)驗(yàn)組平均畝產(chǎn)量：6773千克。

對(duì)比可見，實(shí)驗(yàn)組明顯比對(duì)照組的產(chǎn)量要高，高出14.6％，本發(fā)明的有機(jī)肥，增產(chǎn)效果顯著。

實(shí)施例2 制備有機(jī)肥

配方為：生物炭550千克，海藻提取物320千克，混合菌液25千克，殼聚糖水解液65千克。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例3 制備有機(jī)肥

配方為：生物炭650千克，海藻提取物280千克，混合菌液35千克，殼聚糖水解液55千克。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例4 制備有機(jī)肥

配方為：生物炭600千克，海藻提取物300千克，混合菌液35千克，殼聚糖水解液65千克。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例5 制備有機(jī)肥

配方為：生物炭530千克，海藻提取物320千克，混合菌液30千克，殼聚糖水解液65千克。

其它同實(shí)施例1。