专利名称：一种高养分复合肥及其生产方法
技术领域：
本发明公开了一种高养分复合肥产品及其生产方法本发明属于工农业废弃物综合利用领域。
目前，国内外针对单施化肥或化肥复合肥的土壤造成的板结，农产品质量下降，环境污染严重的诸多问题。采用了将有机肥(主要为鸡、猪粪)经烘干后，同化肥混合，然后造粒，制成有机、无机复合肥。也有的加固氮菌、磷细菌，硅酸盐菌构成微生物-有机-无机复合肥。以上两种复合肥比单纯化肥的复合肥要好些。增加了有机质。但有机肥如不及时处理，其中的淀粉质经自然微生物发醇，很容易变成葡萄糖。然后，糖容易矿化分解形成二氧化碳挥发掉，其中的蛋白质被分解成氨基酸；然后分解成氨挥发掉，最后剩下不易分解的腐殖酸和木质素、纤维素、半纤维素、果胶质等有机碳类物质。使有机肥的速效养分大大损失。有机肥施用起来量也很大，很难商品化。近年来推广的美国早已推行过的秸杆还田，形式上使土壤有机质不减少，但靠土壤自然微生物分解很缓慢。过去传统理论认为；有机质主要是通过其中的腐殖质物质改良土壤的理化性状而起作用，这是片面的理解。实际上，有机质中被自然微生物缓慢分解形成的能溶于水的速效有机碳对作物起到积极的营养作用。过去传统理论认为这种速效有机碳只能靠光合作用通过固定二氧化碳来实现，同样是片的理解。靠光合作用和自然微生物分解所形成的速效有机碳的速度缓慢，同作物吸收的速度不同步。无法满足作物对速效有机碳的强烈需求，使作物生育期延长，并影响对N、P、K的吸收，产生作物的化学残留。
本发明的目的，是利用自然中富含木质素、纤维素、半纤维素、果胶质和淀粉质的剩余物和废弃物，如作物秸杆、分拣后的有机生活垃圾、人、畜、禽粪便，工业有机废渣做原料，用化学催化水解的方法或微生物方法或两种方法协同作用，使之产生速效有机碳为主要的营养成分，再配合无机氮、磷、钾及中量元素、微量元素，解碳微生物形成营养齐全，含量很高的复合肥。以此克服上述单纯化肥复合肥、单纯有机无机复合肥的弊病。
本发明的内容所涉及的高养分复合肥是以自然界中存在的富含木质素、纤维素、半纤维素、果胶质、淀粉质的工农业剩余物和废弃物为主要原料，经化学水解或微生物分解或协同作用产生速效有机碳，再加入无机氮、磷、钾，必要情况下，加中量元素和微量元素，加入解有机碳微生物。无机氮、磷、钾，其中氮肥包括尿素、硝铵、硫铵、碳铵、氯化铵等；磷肥包括磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、富钙、过磷酸钙；钾肥包括氯化钾、硫酸钾；氮、磷、钾纯养分总量同速效有机碳的比例为1∶1-3。中量元素为钙、镁、硫、硅，其加量为肥料总重量的5-20％；微量元素为Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B，其加量为肥料总重量的1-5％。速效有机碳为第一位的营养成分，占总有机碳的40-60％，占整个肥料的10-30％。第二位的营养成分为无机N、P、K。第三位的营养成分为中量元素Ca、Mg、S、Si，微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B。第四位营养成分为微生物分泌的代谢产物，如抗生素类、植物生长刺激素类和一些不明成分，以上形成了高养分。
本发明产品中解碳微生物所用菌种如下包括能产生纤维素酶的细菌类的产黄纤维单胞菌；产半纤维素酶的细菌类的枯草芽孢杆菌；产果胶酶的细菌类的枯草芽孢杆菌。
类别中文名 拉丁文名 保存号 保存日细菌类 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis CGMCCNO.0279 1996.10.25(产半纤维素酶)细菌类 枯草芽孢杆菌 Bacillus snblilis CCMCCNO.0279 1996.10.25(产果胶酶)细菌类产黄纤维单胞菌Cellulomouas flavigl CGMCCNO.0279 1996.10.25(产纤维素酶)本发明产品中，所谓速效有机碳是经化学催化水解或微生物分解或两种协同作用，将有机碳降解为原糖类、氨基糖类、糖醇类、甲基化糖类、糖醛酸类、有机酸类、还有不明无氮浸出物的总称。它的特征是溶解于水、能被作物根系快速吸收。
本发明产品的生产方法有三种类型。以工农业剩余物和废弃物为主要原料，其中包括作物秸杆、分拣后的有机生活垃圾、糠醛渣、木糖醇渣、淀粉渣、酒糟及其它工业发醇废弃物，畜、禽、粪便、采用化学催化水解的方法或微生物方法或两者协同作用的方法，在一定温度压力下，产生本发明产品的主要营养成分速效有机碳，然后用中和剂中和酸性。第一种为以化学催化水解为主，其反应温度为100-350℃，压力为0.1-2.0MPa。反应时间为1-8小时。加水量为有机干物料的1-5倍。然后用中和剂进行中和酸性。中和剂为白云石灰粉、轻钙粉、轻镁粉等一种或二种。化学催化水解产生的速效有机碳为总有机碳的40-60％，接着微生物解碳的目的是使施用后，在土壤中解残根和死亡菌体中的有机碳。第二种为微生物法。有机质原料不经化学催化水解，也不加催化剂，只以蒸汽加温100-250℃，压力为0.1-0.4MPa，时间为1-2小时。只松动纤维素、半纤维素、果胶质、木质素之间的结合键。同时，也松动它们自身的结合键，为结碳微生物创造条件，使之解有机碳，达40-60％，第三种为前二种方法的结合。通过化学催化水解，使速效有机碳达到总有机碳的20-30％。经中和酸性后，其余有机碳由解碳微生物完成，使之最后达10-60％。加解碳微生物的另一种目的，还是为了能在土壤中解残根和死亡菌体中的有机碳。
本发明的优越性在于能克服化肥复合肥使土壤板结，有机质含量下降，农产品质量降低的弊病。同时也克服有机无机复合肥和微生物有机无机复合肥缺乏速效性有机碳素营养，肥效低，作物生育期长的弊病。
本发明产品所产生的积极效果为缩短作物生育期，大幅度提早成熟(20-30天)。提高农产品质量，避免化学残留物。降低化肥用量50-60％，提高化肥利用率(由30％提高到60％)，使肥料生产成本大幅度降低。使农民投入降低30％，同纯化肥等投入相比提高产量20-30％。高养分复合肥试验研究主要结果一、对大豆的施用效果在黑龙江宝泉岭农场30公顷大豆所做大面积示范，用该发明产品每公顷施用330公斤做种肥，其中磷酸一铵加尿素加氯化钾为商品量的35％，共1155公斤，N、P、K＝1∶1.2∶0.5。速效有机碳为15％(以C计)对照为每公顷施用化肥磷酸二铵150公斤，尿素130公斤，氯化钾50公斤，合计330公斤，其结果单施化肥复混肥每公顷平均产量为3034.2公斤，施本发明产品的每公顷平均产量为3088.3公斤。本发明产品比化肥复混肥每公顷增产2.3％。虽然生物学产量增产不显著，但减小化肥用量每公顷为214.5公斤，减少了65％。使化肥利用率提高一倍。做到低投入高产出，经济效益增大。单纯化肥复混肥330公斤需802元，施本发明产品为533元，每公顷减少投入269元。施用本发明产品还提早20天成熟。
二、对玉米的施用效果玉米施用本发明产品12个试验点。试验地点四平、长春、舒兰2个大面积(8公顷)示范点。施用本发明产品每公顷一吨，其中速效C15％、N8％、P2O55.2％、K2O0.3％对照为纯化肥复混肥，每公顷一吨，N+P+K总养分26％，其中N12、P2O58、K2O6，都不用追肥。其结果施用纯化肥复混肥一吨的平均每公顷产量8944.7公斤。施用本发明产品一吨的平均每公顷产量9605.5公斤，平均增产6.9％。每吨化肥复混肥售价1800元。本产品每吨售价1500元。施用本发明产品每公顷节约投入300元。每公顷多收1357.28元。施用本发明产品，减少化肥用量每公顷700公斤。减少N+P+K纯养分8.8％。大幅度提高化肥利用率。苗期还有抗旱作用。玉米没有大斑病，单施化肥的就出现大斑病。
一九九六年于吉林省农业厅白城牧场试验。种植玉米面积124公顷，当地无霜期为123天，种植玉米品种生育期125天，晚种了28天，皆成熟。等于提前早熟30天。施用本发明产品每公顷700公斤，平均每公顷收获玉米8240.5公斤，同适时播种施纯化肥总量700公斤的产量相差无机，但晚种28天单施化肥的没定浆就遭霜打，根本没成熟。
一九九六年于公主岭市凤响乡孟家村种植玉米三垧。玉米品种本玉久，生育期135天，当地无霜期130天，晚种13天，提前20天完成熟，共提前早熟33天。产量折合每公顷11020公斤。用本发明产品一次性施肥1000公斤，其中，速效C15％，N62，P78，K6，N+P+K总养分含量14.7％，其中含商品化肥磷酸-150公斤，尿素100公斤，氯化钾100公斤，总纯养分220.5公斤。
对照当地农民一次性施肥每公顷1200公斤，其中，磷酸二铵300公斤，尿素200公斤，硝铵500公斤，氯化钾200公斤，折合纯养分N316公斤P2O5138公斤，K2O120公斤，总纯养分373.5公斤。
当地农民一次性施肥1200公斤，折合人民币2520元。本发明产品为1500元。每公顷节省肥料款1020元。每公顷多产1000公斤玉米，折合人民币1600元，农民每公顷多创收2620元。
三、对蔬菜的施用效果在长春市绿园区和吉林省敦化市种植的蔬菜有黄瓜、西红柿、西瓜等，每公顷750公斤，对照为等重量化肥(二磷、尿素)。其对比结果，施用本发明产品的平均提早十天第一茬菜上市，末茬菜收获延后二十天，而且不得病虫害，不用打农药，增产20％以上。
四、对土壤肥力的影响施用本发明产品的土壤，当年就有明显改变，土壤明显松软，作物收获后测定土壤容重降低10％左右，土壤孔隙率增加13％左右。土壤有机质增加0.42％，全N增加0.241％，碱解氮增加20.3mg/kg，速效P增加11.48mg/kg。
微生物区系。经作物收获后测定，施本发明产品的较施纯化肥的细菌总数增加84％，放线菌总数增加56％，真菌减少了29％。这是因单施化肥土壤偏酸，有利于真菌繁殖，易发生病害，减少真菌数量，增加细菌，放线菌数量是很有好处的，因病害菌90％以上是真菌。
图1为本发明以化学催化水解为主的工艺流程图。
图2为微生物分解有机碳为主的工艺流程图。
图3为化学催化水解和微生物分解相结合的工艺流程图。
下面结合附图和实施例，对本发明详细说明如下结合图1说明实施例1将解纤维素菌、解半纤维素菌、解果胶质、解淀粉质的微生物统称为解碳微生物。三种菌三套系统，以一套系统代表简要说明三种菌分别为原菌种6-(1)，经菌种活化，斜面固体培养6-(2)，然后进行斜面扩大培养6-(3)后，进入种子罐扩大培养6-(4)，然后进入发酵罐扩大培养6-(5)，最后进入菌液贮罐6-(6)。使用时三种菌液经菌液混合罐6-(7)备用，此三种菌液逐渐扩大培养，使活菌数达增殖高峰就结束，不用它的代谢产物，习惯叫发酵，并非真正的发酵。
将氮肥、磷肥、钾肥7-1-(1)按适当的比例定量混配为7-1-(2)，然后进行粉碎7-1-(3)，粉碎目数为50-100目皆可，然后进入贮料仓7-1-(4)备用。
将含有机碳的剩余物或废弃物1经粉碎机2，将物料粉碎成1-5Cm的小段，然后送至化学催化水解罐3，加水为干物料的1-5倍，然后加催化剂，加有机干物料的0.1-3％，通入高压蒸汽，第一步控制蒸汽压力为0.05-0.3MPa，温度为100-250℃。水解时间为1-4小时，将半纤维素和果胶质部分水解。然后，再加压到0.1-2.0MPa.，温度控制在200-350℃，反应时间1-4小时，以上过程产生的速效有机碳为总有机碳40-60％，最后，开动0.1-1.0MPa干热空气，温度为100-300℃浓缩脱水，排出水蒸汽使罐内含水量为30-45％时，打开快开阀，将物料排出，送至脱水干燥机4使物料干燥到5-15％，然后进入中和罐5，加中和剂6-(8)，中和剂种类为白云石粉，加量1-8％。如果催化剂为磷酸，不加白云石粉，而加碳酸铵和氧化镁粉各0.5-5％。最后送至发酵解碳罐，由混合菌液罐6-(7)的混合菌液同干物粉混合。混合菌液为干物料的30-40％，进行菌体增殖发酵，发酵时间为3-5天。待每克物料含活菌数为1-5亿时停止发酵，加解碳微生物作用，使解碳微生物能在土壤中解残根和死亡菌体中的有机碳。接着物料各50％分别送至混配烘干脱水机7-1，7-2。烘干温度为100-200℃，待水分降到5-15％时停止烘干，送到混配罐8-1，再由纯化肥贮料仓7-1-(4)中适量化肥也送至混配罐8-1混配均匀后，送造粒机9-1。6中另一半物料送至烘干脱水机7-2，进行低温烘干，温度控制在40-80℃，保留活菌数，当含水量降到5-15％时，送到混配罐8-2，由来自贮料仓7-1-(4)中，化肥加量由定量控制器7-2(1)定量送至8-2混配。化肥加量为有机物料的5-10％，不使活菌被杀灭，混配均匀后，进入造粒机9-2进行造粒，两种造粒机出料定量进入混配罐10。混配均匀后，进入冷却机11进行冷却，等温度下降到常温后，进入称量、包装机12，进行自动称量包装，最后经质检13合格后，成品入库14。
结合图2说明实施例2以微生物分解有机碳为主的工艺流程解有机碳微生物从原菌种培养7-(1)直到逐级扩大培养最后到菌液贮罐7-(6)，同工艺流程图1实施例1完全一样，化肥9-(1)定量混配，粉碎直到贮料仓9-(4)同图1实施例1相关部分完全相同。所不同的是有机碳分解成部分速效有机碳，不是靠化学催化水解，不加催化剂。而是将含有机碳物料1经粉碎机粉碎后，进入熟化、活化罐。在中性条件下，将水按固液比0.5-1控制，蒸汽压力0.1-0.4MPa，温度100-250℃，作用时间1-2小时。然后加干热空气使罐内脱水至物料含水量30-45％时，打开快开阀门，一次性膨化出料。将有机碳中木质素、纤维素、半纤维素、果胶质的结合部胀裂、撕开。使它们之间的结合变成松散，为解碳微生物创造解碳条件。另外，使纤维素、半纤维素、果胶质自身结合健也开始松动、活化。使健能降低，为解碳微生物解有机碳进一步创造条件。熟化、活化完成后，排料至贮罐4中。然后进入干燥脱水机5。彻底脱水至含水量5-10％。然后进筛分机6。筛上物返回熟化活化罐，筛下物进发酵解碳罐中，因是以微生物解碳为主，从7-(6)中加大菌剂混入量为干物料的35-45％，进行解碳发酵。最后，使速效有机碳占总有机氮的40-60％。为了使解碳微生物快速增殖，需加营养剂。主要氮源，如碳酸氢铵、硫铵、尿素任选其一、或二种混合皆可，加量为3-5％。发酵解碳时间为5-7天。当速效有机碳占总有机碳40-60％时，停止发酵，同工艺流程图1实施例1一样分两批物料各50％，一批进烘干机8-1，烘干温度为100-250℃，高温快速干燥，然后由9-(4)贮料仓中化肥同8-1中烘干后物料一起进入混配机，然后进造粒机10-1。进入烘干机8-2的物料保留活菌体，采用低温烘干方法，烘干温度为40-80℃，然后进混配机9-2中，同来自贮料仓9-(4)的化肥一起混配，但化肥的量不超过有机物料的5-6％，不使解碳微生物被化肥杀灭。保留活菌体到土壤中继续解碳。由混配机9-2混配均匀后，进入造粒机10-2，造粒后，两种粒按适当比例一起进入混配机11中，混配均匀后，经冷却机12后，进入自动称量包装机13，经质检14合格后，为成品入库15。
结合图3说明实施例3工艺流程图3实施例3是前两者(图1实施例1，图2实施例2)的有机结合，各项催化水解参数同实施例1相关部分。速效面机碳达总有机碳的20-30％。然后用微生物解物料中的有机碳。使之最后达总有机碳的40-60％。加解碳微生物目的，同样是在土壤中解残根和死亡菌体中的有机碳。将菌液贮罐7-1-(6)中混合菌进入装有化学催化水解，中和烘干后的干有机碳物料的混配机中，进行混配。加入菌液的量为有机物料的20-30％。然后进入低温烘干机8-1，使含水量降至5-10％。然后经造粒机9-2冷却10-2，同加大量化肥，然后经造粒机9-2冷却机10-2的粒料，一起进行混配。经质检1，检查合格后，方为成品入库13。
权利要求
1.一种高养分复合肥，其特征在于以自然界中存在的富含木质素、纤维素、半纤维素、果胶质、淀粉质的工农业剩余物和废弃物为主要原料，经化学水解或微生物分解或协同作用产生速效有机碳，再加入无机氮、磷、钾，必要情况下，加中量元素和微量元素，加入解有机碳微生物。
2.按权利要求1所述的复合肥，其特征在于无机氮、磷、钾，其中氮肥包括尿素、硝铵、硫铵、碳铵、氯化铵等；磷肥包括磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、富钙、过磷酸钙；钾肥包括氯化钾、硫酸钾；氮、磷、钾纯养分总量同速效有机碳的比例为1∶1-3。
3.按权利要求1所述的复合肥，其特征在于中量元素为钙、镁、硫、硅，其加量为肥料总重量的5-20％；微量元素为Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B，其加量为肥料总重量的1-5％。
4.按权利要求1所述的复合肥，其特征在于解有机碳微生物，包括能产生纤维素酶的细菌类的产黄纤维单胞菌；产半纤维素酶的细菌类的枯草芽孢杆菌；产果胶酶的细菌类的枯草芽孢杆菌。
5.按权利要求1所述的复合肥，其特征在于能形成溶解于水的速效有机碳，其中包括还原糖类、氨基糖类、糖醇类、甲基化糖类、糖醛酸类、有机酸类，不明结构的无氮浸出物类；速效有机碳占总有机碳的比例为40-60％，占整个肥料的10-30％。
6.一种实现权利要求1产品的生产方法，其特征在于以工农业剩余物和废弃物为主要原料，其中包括作物秸杆、分拣后的有机生活垃圾、糠醛渣、木糖醇渣、淀粉渣、酒糟及其它工业发酵废弃物，畜、禽、粪便；采用化学催化水解的方法或微生物方法或两者协同作用的方法，在一定温度压力下，产生本发明产品的主要营养成分速效有机碳，然后用中和剂中和酸性。
7.按权利要求6所述的生产方法，其特征在于，化学催化反应中所用催化剂为无机酸，其中包括硫酸、盐酸、硝酸、磷酸，其中一种或两种混合，催化剂用量为有机物料总量的0.1-3％。
8.按权利要求6所述的生产方法，其特征在于，化学催化水解的反应温度为100-350℃，压力为0.1-2.0MPa，反应时间为1-8小时，加水量为有机干物料的1-5倍，中和剂为白云石粉、轻钙粉、轻镁粉等一种或二种。
9.按权利要求6所述的生产方法，其特征在于有三种工艺流程，第一种以化学催化水解为主的工艺流程，产生的速效有机碳为总有机碳的40-60％，经中和酸性后，加混合菌液发酵，加量为有机干物料的30-40％施用后，在土壤中继续分解残根和死亡菌体中的有机碳；第二种以解碳微生物分解有机碳为主的方法，有机质物料不经化学催化水解，不加催化剂，只以蒸汽加温100-250℃，压力为0.1-0.4MPa，时间为1-2小时，只松动纤维素、半纤维素、果胶质、木质素之间的结合键，同时也松动它们自身的结合键，为结碳微生物创造条件，使速效有机碳达到总有机碳的40-60％，混合菌液加量为有机干物料的35-45％；第三种是前二种的有机结合，所不同的是先以化学催化水解为主，所产生的速效有机碳占总有机碳的20-30％，剩余的用微生物解有机碳；使之最后达40-60％，混合菌液加量为有机干物料的20-30％，加解碳微生物的另一种目的，是在土壤中解残根和死亡菌体中的有机碳。
全文摘要
一种高养分复合肥及其生产方法属工农业废弃物综合利用领域。本发明是利用工农业废弃物,用化学催化水解的方法或微生物的方法产生速效有机碳,再加无机氮、磷、钾及中量、微量元素形成复合肥。本发明克服有机、无机复合肥和微生物肥缺乏速效有机碳素营养,肥效低,作物生育期长的弊病,提前成熟期,提高产品质量,降低化肥用量50—60%,降低肥料成本,使农民投入降低30%。同纯化肥等投入相比较提高产量20—30%。
文档编号C12S3/02GK1174827SQ9612068
公开日1998年3月4日 申请日期1996年11月19日 优先权日1996年11月19日
发明者刘文治, 宋卉 申请人:刘文治, 宋卉