用于苹果专用肥配施的纳米蚯蚓粪生物有机肥及其制备方法

1.本发明涉及肥料加工技术领域，特别涉及一种用于苹果专用肥配施的纳米蚯蚓粪生物有机肥。


背景技术：

2.苹果别名平安果、智慧果等，是蔷薇科苹果亚科苹果属多年生被子植物。作为世界上食用最多的水果之一，苹果果实拥有丰富的营养成分。苹果果实中不仅含有丰富的维生素，还富含多种游离的氨基酸，可提高机体免疫力。另外，苹果果实中含有的根间素、儿茶素、槲皮素、绿原酸等多种植物化学物质，具有很强的抗氧化活性，可以抑制癌细胞增殖，降低脂质氧化及胆固醇水平。
3.陕西苹果种植面积在2019年达到61.46万公顷，较2010年的54.70万公顷增加了12.35％。在此期间，其他苹果生产国如印度、俄罗斯联邦、土耳其、波兰、美国等，产量和面积均无明显增加。2019年陕西苹果年产量达1136万吨，占世界苹果年产量的13.02％，但在2019年全球贸易中苹果表现不佳，苹果的进口单价1.53$/kg高于出口单价1.28$/kg，出口单价仅为进口单价的83.70％。
4.影响苹果的产量和果品品质的因素很多，而在苹果产区土壤和肥料往往是最重要的因素。专用肥在苹果种植生产中主要用于补充苹果树生长发育各阶段所必须的n、p、k等营养元素，但由于配方固定且主要为化肥，单独施用专用肥无法很好的适应苹果树在不同阶段对营养元素的差异化需求，而且抗病害能力较差，进而影响产量和果品品质。增施有机肥和/或生物炭能有效改良土壤，是提高产量和品质的有效手段。在众多有机肥中，蚯蚓粪能将有机物、微生物及生长因子有效结合起来，在土壤保水保肥、果蔬提质增产方面表现更为突出，例如中国专利cn108059570a中公开的蚯蚓粪生物有机肥，但是该有机肥仅在白菜上进行了实验，且仅提高了产量。纳米碳肥料拥有更高的溶解度、可提高肥料利用率、减少生物和非生物胁迫，促进果实中干物质积累，例如中国专利cn102816002a中公开的纳米碳生物菌肥，但是其主要是利用添加的特定放线菌的次生代谢物(琥珀酸、苹果酸)和抗菌成分(细黄菌素)以及增效剂纳米碳，达到促进根系发育和吸收以及治疗糙皮病、小叶病的效果，对于苹果生产中面临的卷叶蛾病、炭疽癣病、苹果轮纹病、腐烂病等其他严重病害，则无明显作用。在苹果生长中多菌灵等农药的使用会对多种病害有显著的抑制作用，但大量使用农药造成了果实农药残留超标的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于苹果专用肥配施的纳米蚯蚓粪生物有机肥及其制备方法，从而有效减少农药的使用。
6.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
7.一种用于苹果专用肥配施的纳米蚯蚓粪生物有机肥，该纳米蚯蚓粪生物有机肥包括配合料和微生物抗菌剂，所述配合料按重量计包括蚯蚓粪2～5份、纳米生物碳0～40份、
硝铵磷2～5份、磷酸一铵2～5份、硫酸钾2～4份、腐殖酸15～84份以及膨润土1.5～28份。
8.优选的，所述纳米蚯蚓粪生物有机肥中蚯蚓粪为3～4份，纳米生物碳为20～40份，硝铵磷为3～5份，磷酸一铵为3～4份，硫酸钾为3～4份，腐殖酸为17～20份，膨润土为25～28份。
9.优选的，所述纳米蚯蚓粪生物有机肥中蚯蚓粪为4份，纳米生物碳为40份，硝铵磷为4份，磷酸一铵为3.5份，硫酸钾为3份，腐殖酸为17份，膨润土为28份。
10.优选的，所述微生物抗菌剂包括枯草芽孢杆菌，每100kg纳米蚯蚓粪生物有机肥含有2～4
×
10
12
cfu枯草芽孢杆菌。
11.上述用于苹果专用肥配施的纳米蚯蚓粪生物有机肥的制备方法，包括以下步骤：
12.将蚯蚓粪、纳米生物碳、硝铵磷、磷酸一铵、硫酸钾、腐殖酸、膨润土及微生物抗菌剂混匀，然后经25～35℃烘干、粉碎，即得到纳米蚯蚓粪生物有机肥。
13.上述用于苹果专用肥配施的纳米蚯蚓粪生物有机肥的施用方法，包括以下步骤：
14.在苹果树种植的一个完整生育期中，苹果专用肥施入量为0.9～1.1kg/株，纳米蚯蚓粪生物有机肥施入量为≤0.6kg/株；自首次施入苹果专用肥开始，至少施入一次纳米蚯蚓粪生物有机肥。
15.优选的，所述施用方法具体包括以下步骤：
16.当年十月份株施0.4～0.6kg纳米蚯蚓粪生物有机肥，以及0.5～0.7kg苹果专用肥；
17.在来年五月份、七月份分别株施苹果专用肥0.1～0.2kg(施加纳米蚯蚓粪生物有机肥0kg)。
18.优选的，所述苹果专用肥中n、p及k肥重量配比按照n:p2o5:k2o计为(10～12):(5～6):(10～12)，总养分≥25％。
19.优选的，所述苹果专用肥的配料按重量计组成如下：每100份苹果专用肥中，硝铵磷32～34份、磷酸一铵5～6份、硫酸钾10～12份、氯化钾7～8份、钙镁磷2～4份、硼砂0.4～0.6份、七水硫酸锌0.4～0.6份，以及腐殖酸34～36份，为促进苹果生长提供氮磷钾以及微量元素，肥料成分确定。
20.一种苹果配施肥料，该肥料包括上述苹果专用肥和纳米蚯蚓粪生物有机肥。
21.本发明的有益效果体现在：
22.本发明的纳米蚯蚓粪生物有机肥以纳米生物碳为增效剂，并通过将蚯蚓粪、微生物抗菌剂与硝铵磷、磷酸一铵、硫酸钾、腐殖酸等成分相结合，可以在配施过程中补充n、p、k等养分并兼备改良土壤的功效；通过在苹果专用肥基础上配施该有机肥，为苹果树提供全面而高效的养分，并在整个生育期各阶段有效提高抗病能力、减少农药的使用。
23.进一步的，本发明通过优化配合料的组分构成比例，改善土壤理化性质、增强土壤肥力、延长肥效，从而最大化苹果单果重及收获营养价值、功能性更强的果品。
24.进一步的，本发明以枯草芽孢杆菌为抗菌剂，通过比例调配，在土壤中形成益生菌环境，以及促进土壤团粒结构的形成，提高土壤的保肥保水能力、增加土壤疏松度、促进根系生长。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，但应当理解所述实施例仅用于解释本发明，而非对本发明保护范围的限制。
26.(一)制备苹果专用肥、纳米蚯蚓粪生物有机肥所用的原材料
27.1、蚯蚓粪
28.将腐熟后的牛粪与苹果果渣按1:3干物质量比例混合并以3g
·
kg-1
浓度混合调理剂柠檬酸钠，含水率控制在60％左右，接种健康成年的“大平二号”蚯蚓，45天后，分离出蚯蚓及其他杂物，即得到蚯蚓粪，自然风干。
29.2、硝铵磷
30.n:p2o5:k2o＝30:4:0，总养分≥34％，硝态氮≥13％，是一种果木通用复合肥料；购买自河南永昌硝基肥有限公司。
31.3、纳米生物碳
32.纳米生物炭的原料一般为：花生壳、棉花杆、中药渣等，呈现不规则片状，直径几到几十纳米，平均直径17.4
±
4.2nm，厚度0.36～1.22nm；购买自山西浩博生物有限公司。
33.4、枯草芽孢杆菌菌剂
34.购买自杭州果攸农业生产资料有限公司；有效成分枯草芽孢杆菌：1
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cfu/g。
35.5、其他原材料
36.磷酸一铵(即磷酸二氢铵)购买自天津市致远化学试剂有限公司；硫酸钾购买自天津市致远化学试剂有限公司；氯化钾购买自广东广华科技股份有限公司；钙镁磷(p2o5≥12％，cao≥20％，mgo≥3％)购买自湖北金明珠化工有限公司；硼砂购买自天津福晨化学试剂有限公司；七水硫酸锌购买自天津科密欧化学试剂有限公司；腐殖酸购买自陕西洛佳生物有限公司；膨润土购买自河北泓耀矿产品加工有限公司。
37.(二)纳米蚯蚓粪生物有机肥的制备实例
38.实例1
39.按重量准备配合料原材料：蚯蚓粪4份、硝铵磷4份、磷酸一铵3.5份、硫酸钾3份、腐殖酸84份、膨润土1.5份；
40.枯草芽孢杆菌菌剂：按照每100kg配合料加入枯草芽孢杆菌3
×
10
12
cfu准备。
41.制备流程：将准备的配合料原材料及枯草芽孢杆菌菌剂置于搅拌装置内混匀，然后依次经烘干(30℃)、粉碎，即得到纳米蚯蚓粪生物有机肥；其中，粉碎采用粉碎破碎机，最终的粉末粒度≤0.15mm。
42.实例2
43.按重量准备配合料原材料：蚯蚓粪4份、纳米生物碳20份、硝铵磷4份、磷酸一铵3.5份、硫酸钾3份、腐殖酸50份、膨润土15份；另每100kg配合料加入枯草芽孢杆菌3
×
10
12
cfu。
44.制备流程同实例1。
45.实例3
46.按重量准备配合料原材料：蚯蚓粪4份、纳米生物碳40份、硝铵磷4份、磷酸一铵3.5份、硫酸钾3份、腐殖酸17份、膨润土28份；另每100kg配合料加入枯草芽孢杆菌3
×
10
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cfu。
47.制备流程同实例1。
48.(三)纳米蚯蚓粪生物有机肥配施效果的检测实验
49.3.1实验所采用苹果专用肥
50.苹果专用肥中，n:p2o5:k2o＝10.78:5.39:10.78，总养分≥26.94％，有机质≥21.55％；苹果专用肥(每100份中)具体由以下配料混合而成：硝铵磷33.55份、磷酸一铵5.93份、硫酸钾11.97份、氯化钾7.98份、钙镁磷3.59份、硼砂0.48份、七水硫酸锌0.56份，及腐殖酸35.94份。
51.3.2配施制度
52.分别称取实例1、实例2、实例3制备的纳米蚯蚓粪生物有机肥与苹果专用肥配施(即设置实验组1、2、3)，同时设置单施苹果专用肥(1.5kg/株)的对照组(即对比例1)。每个实验组均按照苹果专用肥1kg/株与纳米蚯蚓粪生物有机肥0.5kg/株进行配施，整个生育期具体施肥措施如下：
53.选取种植6年以上的苹果树进行实验，生育期开始于每年十月份，此时株施纳米蚯蚓粪生物有机肥0.5kg，以及0.6kg苹果专用肥。
54.在来年五月份、七月份分别株施苹果专用肥0.2kg。
55.对照组除不施纳米蚯蚓粪生物有机肥且生育期开始时株施1.1kg苹果专用肥外，与以上施肥措施相同。
56.各组使用农药情况如下：
57.从开花两周后使用(喷施)50％多菌灵，防治炭疽癣病、苹果轮纹病等；在苹果落花后使用75％辛硫磷乳剂2000～3000倍液对卷叶蛾进行防治；在6月中下旬使用50％抗蚜威2500～3000倍对蚜虫进行防治；在落花后7-10天使用40％吡虫啉水溶剂1500～2000倍对蚜虫进行防治。
58.其他管理措施见周福利编著《苹果栽培管理技术》。
59.3.3产量和外观指标统计分析
60.苹果产量和外观指标结果见表1：
61.表1.对照组和实验组的苹果产量、外观品质对比
[0062][0063]
注：同一列数据字母不同，表示差异显著(p《0.05)，字母相同表示无显著差异。
[0064]
由表1可见，配施纳米蚯蚓粪生物有机肥的实验组3的苹果单果重显著高于正常种植的苹果(不配施纳米蚯蚓粪生物有机肥，即对比例1)，提高17.26％，且实验组3处理下单果重增加最明显；虽然在硬度与果形指数方面实验组3与实验组1并无明显差别。但实验组3处理下株产量较对比例1提高24.20％，而且实验组3处理下苹果生长状况良好，苹果果实端正。
[0065]
以上结果说明本发明利用纳米蚯蚓粪生物有机肥配施苹果专用肥种植的苹果，其产量和果实外观品质可以得到有效提高。
[0066]
3.4营养成分和活性成分含量统计分析
[0067]
苹果果实可溶性蛋白含量、总黄酮含量、维生素c含量检测结果见表2：
[0068]
表2.对照组和实验组的苹果内在品质对比
[0069][0070]
注：同一列数据字母不同，表示差异显著(p《0.05)，字母相同表示无显著差异。
[0071]
由表2可见，配施纳米蚯蚓粪生物有机肥的实验组3比正常种植的苹果(对比例1)的可溶性蛋白含量、总黄酮量、维生素c含量分别提高54.39％、55.78％、21.74％，维生素c的提高可以增强果品的抗氧化能力，而可溶性蛋白是苹果营养品质的重要指标之一。
[0072]
以上结果说明，本发明利用纳米蚯蚓粪生物有机肥配施苹果专用肥种植的苹果，还可以提高苹果果实内在品质。
[0073]
3.5农药及有害物质残留检测
[0074]
表3.苹果中有害物质与农药残留对比
[0075][0076]
注：农药残留为0是指生产中使用了农药但最后并没有在苹果果实上检测到农药；同一行数据字母不同，表示差异显著(p《0.05)。
[0077]
由表3可见，在对比例1和实验组3处理下，苹果果实中仅检测出多菌灵和硝酸盐，其它农药未检出(含量均为0)；而且实验组3处理下苹果果实中多菌灵含量显著低于对比例1，降低了65.91％。在对比例1和实验组3处理下，硝态氮(硝酸盐)含量尽管无显著差异，但实验组3的硝态氮含量低于对比例1。
[0078]
以上结果表明，实验组3处理下苹果的抗病性明显改善，随着农药用量减少，相应的农药残留问题得到有效缓解。
[0079]
总之，本发明通过纳米蚯蚓粪生物有机肥与苹果专用肥配施，不但能够有效改善土壤理化性质、增强土壤肥力、延长肥效，满足高产高质苹果生产需要，还能够提高苹果生育期抗病性、减少农药使用及有害物质累积，提升食用安全性。