一种生物有机肥及其制备方法和应用

本技术涉及有机肥技术领域，尤其涉及一种生物有机肥及其制备方法和应用。


背景技术：

我国作为一个农业大国，农业生产中对化肥的需求量很高，据统计，我国的化肥使用量在全球使用总量中的占比稳居前列，2016年就高达35％，且比例还在不断上升，然而，由于化肥的性质以及对土壤环境的要求，继而导致土壤物理性质不断恶化，不仅影响农作物的提高，而且对环境也造成了巨大污染，因此，寻求安全环保的生物有机肥替代化肥，成为了行业的重点研究方向。目前，生物有机肥在我国栽培土壤环境中的应用比较广泛，在农作物种植中应用可以有效提高土壤的活性，显著提高农作物的生长质量和生长速度。常用的生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料，该类肥料的来源比较广，主要类型包括农业废料类、家畜粪便类、工业废料类、生活垃圾类、污泥类和植物产物类，通过对秸秆、菜籽饼、鸡粪、牛粪、锯末、糖渣、部分厨余垃圾、污泥、草木灰和竹灰等进行处理后，作为农业生产所需要的肥料；目前已有的生物有机肥虽然能够一定程度上补充养分，改善土壤，但不能很好地改善土壤的重金属污染，仍然不能解决因重金属污染导致的土壤肥力低以及对植物造成的危害的问题。因此，急需一种生物有机肥，能够代替化肥，在提高土壤肥力的同时，有效降解土壤中的重金属，改良土壤的性状，同时有效抑制病原菌和有害菌的产生。


技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种生物有机肥及其制备方法和应用，该生物有机肥及其制备方法和应用，能够代替化肥，在提高土壤肥力的同时，有效降解土壤中的重金属，改良土壤的性状，同时有效抑制病原菌和有害菌的产生，且原料来源广泛、成本低，对环境友好，这对于生物有机肥领域的发展具有重要意义。具体通过以下技术方案予以实现。本技术第一方面提供一种生物有机肥，按重量份数计，包括：废弃枝叶10-50份、植物秸秆6-15份，动物粪便14-35份和复合自制菌剂2-6份。在一种实施方案中，按重量份数计包括：废弃枝叶35份、植物秸秆12份，动物粪便28份，复合自制菌剂4份。在一种实施方案中，所述废弃枝叶为茶树废弃枝叶。在一种实施方案中，所述植物秸秆包括大豆秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或几种。在一种实施方案中，所述动物粪便包括蚯蚓粪便、牛粪、鸡粪便和鸭粪便。在一种实施方案中，所述动物粪便和植物秸秆的重量份数之比为7：3。
在一种实施方案中，所述复合自制菌剂包括枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、圆褐固氮菌、木霉菌和纤维素分解菌。在一种实施方案中，所述枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、圆褐固氮菌、木霉菌和纤维素分解菌的重量之比为1：0.8：1：0.5：1。本技术第二方面提供一种上述的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：将废弃枝叶和植物秸秆烘干，直至含水率为20％；取出废弃枝叶和所述植物秸秆，粉碎后放入发酵池中；往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％之间；在40-80℃的温度下静置发酵8-18天，制得熟化肥堆；将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术第二方面提供一种上述的生物有机肥的应用，将所述生物有机肥施用在茶树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次。与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明采用茶树废弃枝叶进行发酵，由于茶树废弃枝叶包含茶叶和茶树枝叶，可以通过茶叶中的植物多酚分解土壤中的重金属，同时，有效改良土壤。比如，茶多酚类化合物上的羟基自由基基团可以与土壤中的重金属发生耦合反应形成螯合物，从而能够去除土壤中的重金属，有效改善重金属污染的问题；同时，由于植物多酚具有改良土壤、增加土壤肥力的作用，茶树废弃修剪枝叶由于含有丰富的茶多酚，因此，可作为一种良好的土壤改良剂原料。研究发现，施用含茶树废弃枝叶的生物有机肥可以明显改良土壤的理化性质，与市面销售的常见有机肥相比，茶枝茶叶中含有大量的有机物质，该有机物质在土壤微生物的作用下水解，可直接转化成氮肥供植物吸收利用。而且，由于茶枝茶叶的碳氮比约为6：19，远小于20，因此，茶枝茶叶可以释放矿质氮，进一步提高土壤肥力，提高土壤抗旱涝能力。并且在有机肥发酵时，茶叶中的芳香物质可以抑制动物粪便发酵时产生的臭气和有害气体。(2)本发明还采用了植物秸秆进行发酵，农作物秸秆中含有大量的新鲜有机物料，经发酵后，可以转化成有机质和速效养分，既能改善土壤理化性状，促进土壤团粒结构形成，也可为土壤供应一定的养分，减少农户在农业生产过程中化肥的使用量，有效防止土壤退化，具有显著的固碳效应；且农作物秸秆含有丰富的有机质、微生物碳含量和矿物质营养元素，将秸秆发酵化为有机肥，有利于有机质和矿物质归还土壤，提升土壤有机质含量，促进作物生长，改善作物根际微生物群，对作物产量提升有显著作用。(3)本发明采用的动物粪便，含有多种养分，经微生物分解后能释放二氧化碳给农作物提供碳素营养，同时，在分解过程中产生能刺激作物根系生长的物质及各种有益微生物(如腐殖质和黄腐酸)，有利于改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成。相比现有技术中，采用未经无害化处理的动物粪肥会造成烧苗和气害，并易将病虫带入土壤，与农作物争夺氧气的问题，本发明采用经无害化处理后的动物粪肥具有疏松土壤、改善土壤通气条件、增加土壤保肥保水性能、提高地温、促进土壤中有益微生物的活动和繁殖等作用。(4)本发明采用的复合自制菌剂为枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、圆褐固氮菌、木霉菌和纤维素分解菌按1：0.8：1：0.5：1的比例混合，该比例能确保有效活菌数为2.0-3.5
亿/g，从而能将茶树废弃枝叶和植物秸秆快速分解成有机质，有效提高土壤肥力，改良土壤性状，明显改良树根部微生物结构，繁殖有益微生物数量，有效的抑制病原菌和有害菌的产生，从而减少茶树常规病虫害发生频率。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1是本技术实施例示出的生物有机肥的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。目前已有的生物有机肥虽然能够一定程度上补充养分，改良土壤，但不能很好地改善土壤的重金属污染，仍然不能解决因重金属污染导致的土壤肥力低以及对植物造成的危害的问题。针对上述问题，本技术实施例提供一种生物有机肥，能够代替化肥，在提高土壤肥力的同时，有效降解土壤中的重金属，改良土壤的性状，同时有效抑制病原菌和有害菌的产生。以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。请参阅图1，图1是本技术实施例示出的生物有机肥的制备方法的流程示意。说明：本技术实施例中的废弃枝叶包括植物修剪下来的枝叶，茶树废弃枝叶为修剪茶树后遗留的废弃枝叶，包含茶叶和茶树枝叶；本技术实施例中的植物秸秆为玉米秸秆；本技术实施例中的动物粪便为蚯蚓粪便、牛粪、鸡粪便和鸭粪便；且动物粪便可采用土地还原法、腐熟堆肥法、发酵处理、生物分解法和化粪池沉淀等方法对动物粪便进行无害化处理；本技术实施例中的复合自制菌剂为枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、圆褐固氮菌、木霉菌和纤维素分解菌，且所述枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、圆褐固氮菌、木霉菌和纤维素分解菌的份数比例为1：0.8：1：0.5：1，确保有效活菌数为2.0-3.5亿/g。实施例一本实施例提供的生物有机肥，按重量份数计，包括：茶树废弃枝叶35份、玉米秸秆12份，动物粪便28份，复合自制菌剂4份。本技术实施例中的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：s1、将茶树废弃枝叶和玉米秸秆烘干，直至含水率为20％；
在s1中，称取茶树废弃枝叶35份，玉米秸秆12份，放入烘干机中，设置烘干温度为85℃，合理控制烘干时间，使得所述茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆的含水率为20％，得初步烘干物料。s2、取出茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆，粉碎后放入发酵池中；在s2中，将步骤s1中得到的初步烘干物料放入粉碎机中，粉碎后放入发酵池中。s3、往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％；在s3中，称取动物粪便28份、复合自制菌剂4份加入发酵池中，为了使物料充分混合，可以先将初步烘干物料以及动物粪便和复合自制菌剂进行混合，混合后加入水，并控制含水量在50～60％，充分搅拌混合后得初步发酵物料。s4、在50-70℃的温度下静置发酵10-15天，制得熟化肥堆；在s4中，将初步发酵物料静置在50-70℃的温度下发酵10-15天，并且发酵过程中不翻动初步发酵物料，制得熟化肥堆。s5、将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术实施例中的生物有机肥的应用，包括将所述生物有机肥施用在树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次；具体的，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加上述生物有机肥。实施例二本实施例提供的生物有机肥，按重量份数计，包括：茶树废弃枝叶50份、玉米秸秆15份，动物粪便35份，复合自制菌剂6份。本技术实施例中的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：s1、将茶树废弃枝叶和玉米秸秆烘干，直至含水率为20％；在s1中，称取茶树废弃枝叶50份，玉米秸秆15份，放入烘干机中，设置烘干温度为85℃，合理控制烘干时间，使得所述茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆的含水率为20％，得初步烘干物料。s2、取出茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆，粉碎后放入发酵池中；在s2中，将步骤s1中得到的初步烘干物料放入粉碎机中，粉碎后放入发酵池中。s3、往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％；在s3中，称取动物粪便35份、复合自制菌剂6份加入发酵池中，为了使物料充分混合，可以先将初步烘干物料以及动物粪便和复合自制菌剂进行混合，混合后加入水，并控制含水量在50～60％，充分搅拌混合后得初步发酵物料。s4、在60-80℃的温度下静置发酵13-18天，制得熟化肥堆；在s4中，将初步发酵物料静置在60-80℃的温度下发酵10-15天，并且发酵过程中不翻动初步发酵物料，制得熟化肥堆。s5、将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术实施例中的生物有机肥的应用，包括将所述生物有机肥施用在树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次；具体的，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加上述生物有机肥。
实施例三本实施例提供的生物有机肥，按重量份数计，包括：茶树废弃枝叶20份、玉米秸秆6份，动物粪便14份，复合自制菌剂2份。本技术实施例中的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：s1、将茶树废弃枝叶和玉米秸秆烘干，直至含水率为20％；在s1中，称取茶树废弃枝叶20份，玉米秸秆15份，放入烘干机中，设置烘干温度为85℃，合理控制烘干时间，使得所述茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆的含水率为20％，得初步烘干物料。s2、取出茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆，粉碎后放入发酵池中；在s2中，将步骤s1中得到的初步烘干物料放入粉碎机中，粉碎后放入发酵池中。s3、往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％；在s3中，称取动物粪便4份、复合自制菌剂2份加入发酵池中，为了使物料充分混合，可以先将初步烘干物料以及动物粪便和复合自制菌剂进行混合，混合后加入水，并控制含水量在50～60％，充分搅拌混合后得初步发酵物料。s4、在40-60℃的温度下静置发酵8-13天，制得熟化肥堆；在s4中，将初步发酵物料静置在40-60℃的温度下发酵8-13天，并且发酵过程中不翻动初步发酵物料，制得熟化肥堆。s5、将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术实施例中的生物有机肥的应用，包括将所述生物有机肥施用在树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次；具体的，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加上述生物有机肥。实施例四本实施例提供的生物有机肥，按重量份数计，包括：茶树废弃枝叶10份、玉米秸秆12份，动物粪便28份，复合自制菌剂4份。本技术实施例中的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：s1、将茶树废弃枝叶和玉米秸秆烘干，直至含水率为20％；在s1中，称取茶树废弃枝叶10份，玉米秸秆12份，放入烘干机中，设置烘干温度为85℃，合理控制烘干时间，使得所述茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆的含水率为20％，得初步烘干物料。s2、取出茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆，粉碎后放入发酵池中；在s2中，将步骤s1中得到的初步烘干物料放入粉碎机中，粉碎后放入发酵池中。s3、往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％；在s3中，称取动物粪便28份、复合自制菌剂4份加入发酵池中，为了使物料充分混合，可以先将初步烘干物料以及动物粪便和复合自制菌剂进行混合，混合后加入水，并控制含水量在50～60％，充分搅拌混合后得初步发酵物料。s4、在50-70℃的温度下静置发酵10-15天，制得熟化肥堆；在s4中，将初步发酵物料静置在50-70℃的温度下发酵10-15天，并且发酵过程中
不翻动初步发酵物料，制得熟化肥堆。s5、将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术实施例中的生物有机肥的应用，包括将所述生物有机肥施用在树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次；具体的，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加上述生物有机肥。对照例1本实施例提供的生物有机肥，按重量份数计，包括：玉米秸秆12份，动物粪便28份，复合自制菌剂4份。本技术实施例中的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：s1、将茶树废弃枝叶和玉米秸秆烘干，直至含水率为20％；在s1中，称取茶树废弃枝叶0份，玉米秸秆12份，放入烘干机中，设置烘干温度为85℃，合理控制烘干时间，使得所述玉米秸秆的含水率为20％，得初步烘干物料。s2、取出所述玉米秸秆，粉碎后放入发酵池中；在s2中，将步骤s1中得到的初步烘干物料放入粉碎机中，粉碎后放入发酵池中。s3、往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％；在s3中，称取动物粪便28份、复合自制菌剂4份加入发酵池中，为了使物料充分混合，可以先将初步烘干物料以及动物粪便和复合自制菌剂进行混合，混合后加入水，并控制含水量在50～60％，充分搅拌混合后得初步发酵物料。s4、在50-70℃的温度下静置发酵10-15天，制得熟化肥堆；在s4中，将初步发酵物料静置在50-70℃的温度下发酵10-15天，并且发酵过程中不翻动初步发酵物料，制得熟化肥堆。s5、将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术实施例中的生物有机肥的应用，包括将所述生物有机肥施用在树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次；具体的，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加上述生物有机肥。对照例2本实施例提供的生物有机肥，按重量份数计，包括：植物废弃枝叶35份，玉米秸秆12份，动物粪便28份，复合自制菌剂4份。本技术实施例中的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：s1、将植物废弃枝叶和玉米秸秆烘干，直至含水率为20％；在s1中，称取植物废弃枝叶35份，玉米秸秆12份，放入烘干机中，设置烘干温度为85℃，合理控制烘干时间，使得所述茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆的含水率为20％，得初步烘干物料。s2、取出茶树废弃枝叶和所述玉米秸秆，粉碎后放入发酵池中；在s2中，将步骤s1中得到的初步烘干物料放入粉碎机中，粉碎后放入发酵池中。s3、往发酵池中加入动物粪便和复合自制菌剂，加水充分搅拌混合后得初步发酵物料，所述初步发酵物料的含水量在50～60％；在s3中，称取动物粪便28份、复合自制菌剂4份加入发酵池中，为了使物料充分混
合，可以先将初步烘干物料以及动物粪便和复合自制菌剂进行混合，混合后加入水，并控制含水量在50～60％，充分搅拌混合后得初步发酵物料。s4、在50-70℃的温度下静置发酵10-15天，制得熟化肥堆；在s4中，将初步发酵物料静置在50-70℃的温度下发酵10-15天，并且发酵过程中不翻动初步发酵物料，制得熟化肥堆。s5、将所述熟化肥堆干燥后制粒，得到生物有机肥。本技术实施例中的生物有机肥的应用，包括将所述生物有机肥施用在树根部10-15cm处，且施用频次为半年一次；具体的，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加上述生物有机肥。需要说明的是，对比例2中的植物废弃枝叶为不含茶树废弃枝叶的其他植物废弃枝叶。实验测试试验地点：广东省广州市天河区华南农业大学茶园，p h 4-6。供试品种：岭头单丛。试验处理及方法：试验处理：试验设8个处理，单个处理3次重复。处理1：施用本发明实施例一制得的生物有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用1年；处理2：施用本发明实施例二制得的生物有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用2年；处理3：施用本发明实施例三制得的生物有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用2年；处理4：施用本发明实施例四制得的生物有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用2年；处理5：施用本发明对照例1制得的生物有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用1年，与实施例1的区别在于，不施加茶树废弃枝叶。处理6：施用本发明对照例2制得的生物有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用1年，与实施例1的区别在于，用其他植物废弃枝叶代替茶树废弃枝叶。处理7：与实施例1的区别在于，施用的肥料为市售有机肥，施用量为200kg/亩，连续使用1年；处理8：与实施例1的区别在于不施肥，为空白对照组。单个处理重复三次。分别在2020年11月1日和2021年5月5日完成施肥，沿茶树根部10-15cm处挖宽约15cm、深15-20cm的沟施加有机肥。茶园其它管理措施相同。统一采摘标准，采摘春茶一芽二叶，并统计产量。茶叶样品生化分析方法：儿茶素含量(hplc法，gb/t8313-2018)；茶氨酸含量(高效液相色谱法，gb/t23193-2008)；咖啡碱含量(高效液相色谱法，gb/t8312-2012)。检测施肥前后土壤中农药残留、重金属含量变化(edta络合滴定法)表1：试验结果
与分析：处理亩产量(kg)儿茶素含量(％)咖啡碱含量(％)茶氨酸含量(％)处理126717.875.841.96处理223514.734.751.71处理322613.954.381.68处理424215.744.961.82处理522113.394.321.64处理622413.604.361.67处理722013.584.341.63处理818510.653.521.54
55.表2：试验结果与分析：表2：试验结果与分析：根据实施例一至实施例六、对比例1-2以及表1和表2的内容可知，本技术的生物有机肥能显著提高岭头单丛的产量，水浸出物(儿茶素、咖啡碱、茶氨酸)都明显优于其他处理(如使用市售有机肥和无施肥处理)，特别是使用含有茶树废弃枝叶的实施例一至实施例四中的生物有机肥中的水浸出物含量更高，说明本技术的生物有机肥能显著提高土壤的肥力，增加产量。而且，本技术的处理1-4中的土壤中农药残留抑制率和重金属含量大大降低，且效果均优于常规商品有机肥以及无施肥处理，说明本技术的生物有机肥中的茶多酚能有效降低土壤中重金属的含量，有效改善重金属污染的问题。可见，本发明提供的生物有机肥，具备元素配比合理，有机营养全面的特点，能够为茶树生长提供良好的营养基础，提高茶叶品质，减少环境污染，提高生态效益。关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。上文中已经参考附图详细描述了本技术的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，本技术实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。