一种硅酸型生物有机肥及其制备方法与应用与流程

本发明涉及有机肥发酵，尤其涉及一种硅酸型生物有机肥及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在持续了几十年的农业现代化发展进程中，为追求高产、省时省力、快见效的目标，施用了大量的化学肥料，获得巨大的社会发展效益。但随着化肥施放量逐年增加，导致土壤、水源、(微生物、昆虫、食物)食物链受到程度不小的污染和破坏。

2、全球人口增长和经济发展需要的高产高效农业，应依靠科学技术水平的提高，以生命科学为基础，采用先进的生物技术，积极实施可持续发展的资源化利用模式，加强具备特定功能的生态肥料的研发与应用，减少化肥施用量，才能实现农业低碳高效的发展目标。

3、农业市场上的生物有机肥，还多是采用传统发酵法或采用好氧性酵素菌高温堆肥发酵法生产。这类肥料主要缺点是亩用量大、肥效低、养分不全及分解慢，极易发生农作物的“氮饥饿”和“烧根”等不良现象，降低了土壤的活性。

4、此外，硅是构成植物体的重要营养元素，大多数作物的生长需要补充大量的硅。如生产1000千克稻谷，水稻地上部分全生育期对二氧化硅的吸收量就达150千克，超过水稻吸收氮、磷、钾的总和。水稻、小麦、大麦、大豆、扁豆、茴香六种作物灰分中，硅磷钾钙等7种营养元素的氧化物占灰分80％以上，其中硅氧化物就占16～61.4％。如果全部施用高效硅肥，按增产10％计，仅此一项每年应可增产100万吨稻谷，可见，推广硅肥的生产与应用具有非常明显的社会和经济效益。

5、目前农业种植和土壤改良中使用的硅肥多是利用冶炼行业中的炼铁水淬渣、黄磷渣、锰铁高炉渣、粉煤灰等高炉渣经过一系列的物理和化学加工程序，再经酸浸或高温煅烧还原提取出硅元素并进行活化后磨碎而成，此种生产工艺耗能高，有效硅含量低，农业利用亩施用量大(一般50～60千克)，在水稻种植应用中出现溶解慢、流失易和作物难吸收现象，也因含硫化合物和碱性物质，存在中和土壤养分并对土壤造成二次污染的风险，有必要改良硅肥的生产工艺与应用技术。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种硅酸型生物有机肥及其制备方法与应用。该生物有机肥是通过特殊的硅酸物料结合禽畜粪类物料和农林有机废弃物料混合含微生物菌剂和发酵辅料的发酵菌料而制备的硅酸型生物有机肥料，在水稻种植应用中有利于对有效硅的分解与保存，提高硅元素的利用效率，是一种环境友好型矿物肥料。具体包括以下技术方案：

2、第一方面，提供一种硅酸型生物有机肥，包括以下质量百分比组分：

3、有机肥粗料60-90％，硅酸物料5-30％，发酵菌料5-10％；

4、其中，所述的有机肥粗料为禽畜粪类有机物料和农林有机废弃物料混合发酵而成；

5、所述的硅酸物料包括石英砂、铝矾土与生石灰；

6、所述的发酵菌料为微生物菌剂与发酵辅料接种发酵后合成；所述的微生物菌剂包括芽孢杆菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌、巴氏梭菌和丝状杆菌中的多种；所述的发酵辅料包括鱼粉、骨粉、豆粕、米糠、废糖蜜、硫酸铵中的多种。

7、进一步的，所述的硅酸物料的制备方法，包括以下步骤：

8、s1.将石英砂、铝矾土和生石灰按(8-10)∶(3-4)∶(1-2)的质量比配置，各自研磨成粉状后混合均匀，制得混合物料；所述的石英砂中sio2的质量含量≥99.0％，所述的铝矾土中al2o3的质量含量≥99.0％；所述的生石灰中cao的质量含量≥85.0％；

9、s2.在混合物料粒径为1-100μm的微粉状态下，加入混合物料重量20-40％的水并充分搅拌，制得发泡状团块型反应物；

10、s3.将发泡状团块型反应物在300-350℃的高温状态下干燥2-3h，制得干燥后的反应物；

11、s4.将干燥后的反应物粉碎成10-40目的粉状轻质多孔性状的细小颗粒，即得硅酸物料。

12、进一步的，所述的禽畜粪类有机物料包括鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、鸭粪、蚕粪、鸽粪、蚯蚓粪中的一种或多种；所述的农林有机废弃物料为淀粉质、纤维素、木质素类中的一种或多种。

13、进一步的，所述的农林有机废弃物料包括谷糠、木屑、秸秆、草炭、滤泥、豆腐渣、木薯渣、中药材渣、果渣、菇渣、藤类果菜废枝叶、尾菜、青草中的一种或多种。

14、优选的，所述的禽畜粪类有机物料由鸡粪、猪粪与牛粪组成。

15、优选的，所述的鸡粪、猪粪与牛粪的质量比为(5-6)∶(2-3)∶(1-2)。

16、优选的，所述的禽畜粪类有机物料由羊粪、鸭粪与鸡粪组成。

17、优选的，所述的羊粪、鸭粪与鸡粪的质量比为(5-6)∶(2-3)∶(1-2)。

18、优选的，本发明的用以发酵生产有机肥料的废弃物(有机肥粗料)，指农林畜牧业生产与加工产生的有机废弃物，不包括餐厨垃圾、污水污泥、生活垃圾，以及农渔畜牧业养殖或经营的畜禽鱼类尸体、变质肉类等废弃物。

19、进一步的，所述的有机肥粗料的制备方法，包括以下步骤：

20、s1.将禽畜粪类有机物料均匀堆混，制得堆混的禽畜粪类物料；

21、s2.将农林有机废弃物料，经清拣、干燥后得到处置好的农林有机废弃物料；

22、s3.将堆混的禽畜粪类物料与处置好的农林有机废弃物料按1：(0.2-0.4)的质量比搅拌均匀后覆盖，进行初级发酵，发酵时间为30-45天，期间翻堆1-3次，水分的重量含量维持在35.0-45.0％，温度不超过55.0℃，即得有机肥粗料。

23、进一步的，所述的微生物菌剂由芽孢杆菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌、巴氏梭菌和丝状杆菌按照质量比为2∶2∶2∶2∶1∶1组成。

24、优选的，每1000千克的硅酸型生物有机肥中含有0.05千克的微生物菌剂。

25、进一步的，所述的发酵辅料由第一发酵辅料与第二发酵辅料组成；所述的第一发酵辅料由鱼粉、骨粉、豆粕、米糠和废糖蜜组成；所述的第二发酵辅料为硫酸铵。

26、优选的，所述的鱼粉、骨粉、豆粕、米糠和废糖蜜的质量比为3∶3∶2∶1∶1。

27、优选的，所述的硫酸铵的总氮含量≥21.0％。

28、优选的，所述的发酵菌料包括以下质量百分比组分：第一发酵辅料65.0％，第二发酵辅料5.0％，发酵菌剂1.0％，余量为水。

29、优选的，1000千克的发酵菌料由第一发酵辅料650千克(鱼粉195千克、骨粉195千克、豆粕130千克、米糠65千克、废糖蜜65千克)与第二发酵辅料(硫酸铵)50千克、发酵菌剂10千克与水290千克组成。

30、进一步的，所述的发酵菌料的制备方法，包括以下步骤：

31、s1.将第一发酵辅料与微生物菌剂在干粉状态下搅拌3-5分钟后，将第二发酵辅料和水一同倒入，直至其中的水分重量含量为25.0-30.0％，继续混拌5-8分钟，原料混拌完成；

32、s2.将搅拌完成的原料堆成立方堆，覆盖防水布，堆料所在发酵区域空间(立方堆的发酵区)保持20-40℃的温度，物料呈堆肥状态；

33、s3.将物料的堆里保持35-60℃进行发酵，发酵的第15-16天，翻堆1-2次；

34、s4.继续发酵20-25天，直至物料呈散粉状不结团，水分的重量含量为22.0-28.0％，即得发酵菌料。

35、优选的，发酵菌料的制备方法的步骤s3中，若超过60℃则翻堆降温。

36、优选的，发酵菌料的制备方法的步骤s2中，所述的立方堆为1-2米×2-3米×1-2米。

37、第二方面，提供如第一方面所述的硅酸型生物有机肥的制备方法，包括以下步骤：

38、s1.将有机肥粗料、硅酸物料与发酵菌料混合搅拌3-8分钟，制得混拌完成的物料；

39、s2.将混拌完成的物料堆集成立体堆肥体，覆盖发酵20-25天，期间翻堆1-2次，发酵时立体堆肥体的堆肥内里部温度不超过60℃，制得完成发酵的有机肥；

40、s3.完成发酵的有机肥经破碎后过筛，清除杂质，即得硅酸型生物有机肥，所述的硅酸型生物有机肥为粉剂状，其水分的重量含量为≤30.0％。

41、其中，本发明的硅酸型生物有机肥的制备方法通过混拌堆沤有机肥粗料、硅酸物料和发酵菌料3大类生产物料，进行以厌氧性复合微生物菌种为主的复式扩繁和低温分解及保全养分的半熟料式发酵。

42、优选的，步骤s2的立体堆肥体为2-5米×6-8米×1.2-1.8米。

43、其中，步骤s2旨在藉以调节发酵物料的水分、温度、通气性，以及平衡各项原料混合、发酵程度和微生物活性。

44、若步骤s2中发酵时立体堆肥体内的温度过高则进行翻堆或破碎团块降温。

45、优选的，步骤s2在发酵过程中需每日检查发酵物料状况，如出现堆温降低、水分下降、物料疏松，尸胺味已散稍有氨味，堆内产生白色的丝状真菌菌丝，物料呈半熟不碳化状态等状况，表示发酵的有机肥制备完毕。

46、优选的，步骤s3的破碎为采用粉碎机进行破碎粗料、打散结块。

47、优选的，步骤s3的过筛为采用过筛机清除杂质、统一外观。

48、优选的，所述的硅酸型生物有机肥符合农业行业《生物有机肥(ny 884—2012)》标准：有效活菌数(cfu)≥0.20亿/g、有机质质量分数(以烘干基计)≥40.0％、水分≤30.0％、酸碱(ph)值为5.5～8.5、有效期≥6个月。

49、其中，完成发酵的有机肥的水分含量过低不宜发酵，在混合搅拌或翻堆时喷洒少量清水，过湿则增加翻堆次数。

50、第三方面，提供如第一方面所述的硅酸型生物有机肥在水稻种植方面的应用。

51、本发明的有益效果在于：

52、本发明提供一种硅酸型生物有机肥及其制备方法与应用，运用特殊化学工艺生产(合成)具有独特物理性状的硅酸物料，结合特定的发酵菌料与有机肥粗料，强化硅酸物料的溶解、转化土壤矿物养分——有效硅(sio2)的能力，促进含硅元素在内的养分实现快速释放与长效供给的平衡。将硅酸型生物有机肥应用在作物种植尤其是水稻种植的肥效控释功能上，生产工艺与实际应用具备创新性，是一项低碳高效的农业新技术。