專利名稱：利用氫氧化鉀處理植物材料生產(chǎn)肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物廢棄物的資源化利用，特別是肥料生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)肥料施用方便，肥效快，能提供作物生長(zhǎng)的必要養(yǎng)分，對(duì)解決人類溫飽問(wèn)題起了至關(guān)重要的作用。但是，化肥也有諸多弊端，化肥，特別是化學(xué)氮肥的生產(chǎn)和使用，會(huì)對(duì)水和大氣產(chǎn)生污染，過(guò)量施用氮素化肥后植物體內(nèi)積累的亞硝酸鹽會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害；磷素化肥由于易和土壤中的鈣、鐵、鋁等結(jié)合形成難溶性化合物，而被土壤固定，使有效性降低；而就鉀肥來(lái)說(shuō)，我國(guó)鉀資源貧乏，南方土壤100％缺鉀，北方土壤65％缺鉀。目前的鉀肥主要是KCl和K2SO4，這些鉀肥施入土壤后，K+很容易被土壤膠體粒子所吸附，也易被作物根系吸收，但Cl-1和SO4-2不能被土壤吸持，在酸性土壤中便與H+結(jié)合生成HCl和H2SO4使土壤酸性加強(qiáng)；在中性土壤中會(huì)造成鹽基流失，引起土壤物理性狀改變甚至惡化；在保護(hù)地施用還易造成土壤鹽化；而對(duì)一些忌氯作物大量施用KCl后將影響產(chǎn)品品質(zhì)。同時(shí)施用化學(xué)肥料，相應(yīng)地減少有機(jī)肥使用隨之帶來(lái)土壤中有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤板結(jié)、地力下降等問(wèn)題。
有機(jī)肥因含有作物需要的所有營(yíng)養(yǎng)元素和豐富的有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)是微生物的碳源和能源，是形成腐殖質(zhì)的基本材料，在改良土壤和培肥地力方面有其獨(dú)特的效果，所以，有機(jī)肥是目前提倡的綠色肥料。有機(jī)肥生產(chǎn)中又可以解決大量廢棄物的資源化利用問(wèn)題，因此目前秸稈直接還田及有機(jī)肥的生產(chǎn)和施用受到廣泛重視。
盡管有機(jī)肥有許多優(yōu)點(diǎn)，但有機(jī)肥在生產(chǎn)和使用中也存在許多問(wèn)題，主要是有機(jī)肥養(yǎng)分含量低，需要較大的施用量，且肥效緩慢，未充分腐熟的有機(jī)質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)有害，因此，使用和增產(chǎn)效果不如化肥來(lái)的方便和顯著，一段時(shí)期其在肥料施用中所占的比例非常低。尤其是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量植物性廢棄物來(lái)源廣、數(shù)量大，由于其有機(jī)組成中含有大量的木質(zhì)素，木質(zhì)素和纖維素、半纖維素及果膠質(zhì)相比較是較難降解的物質(zhì)，而木質(zhì)素又包裹在纖維素外部，使植物性材料不易分解，在通常的發(fā)酵條件下發(fā)酵腐熟周期比較長(zhǎng)，作為肥料肥效較低，因此農(nóng)民不愿進(jìn)行利用，而隨處堆放，嚴(yán)重影響農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生，很多時(shí)候農(nóng)民只有一把火燒了了之，不僅使大量的資源白白浪費(fèi)，而且又造成嚴(yán)重的二次污染，因此對(duì)大量植物性有機(jī)廢棄物的利用研究，尤其是肥料利用研究一直是一個(gè)重要課題。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，目前在促進(jìn)植物廢棄物發(fā)酵腐熟提高肥效方面已取得明顯進(jìn)展。比較常用的方法是將作物秸稈和人畜糞便或一定量的化學(xué)氮肥混合后進(jìn)行堆制或發(fā)酵，由于人畜糞便或化學(xué)氮肥的加入降低了秸稈等植物廢棄物的碳/氮比，可促進(jìn)微生物繁殖，從而加速有機(jī)質(zhì)分解。有些是通過(guò)篩選和接種高效木質(zhì)素和纖維素分解菌，或再混配適量化肥或再接種生物肥功能菌后堆制或發(fā)酵，形成有機(jī)肥、生物有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，使其既具有機(jī)肥改良土壤的作用，又具無(wú)機(jī)肥的速效性和生物肥的環(huán)保性。近幾年，由于發(fā)酵設(shè)備的引進(jìn)、改造以及推廣使用，明顯地減輕了有機(jī)肥生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境，由于發(fā)酵設(shè)備可以根據(jù)發(fā)酵的要求自動(dòng)調(diào)節(jié)各種發(fā)酵條件，如溫度、濕度、通氣量、水分等，顯著加快了植物材料的發(fā)酵速度。相關(guān)的專利申報(bào)非常多，如CN99122426.4，CN00115928.3，CN99110080.0，CN99125276.4。但是，由于目前人們還未真正找到可快速降解木質(zhì)素和纖維素的高效微生物，有人斷言自然界為保持生態(tài)平衡根本就不存在可快速降解木質(zhì)素和纖維素的高效微生物。因此僅僅依靠自然界的微生物分解有機(jī)質(zhì)即使配合使用先進(jìn)的設(shè)備后，發(fā)酵速度仍顯得很慢，一般制造堆肥起碼需要半月以上，大多需要一個(gè)月以上甚至幾個(gè)月，不僅占用大量場(chǎng)地，而且仍然影響環(huán)境衛(wèi)生，限制了有機(jī)肥的產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。
目前也有采用化學(xué)方法加速植物廢棄物腐爛的方法如中國(guó)專利文獻(xiàn)92106566.3，報(bào)道了用氯化亞鐵、磷酸鎂、硝酸鉀、氰氨化鈣、亞硫酸氫鈉組成堆肥催化腐劑，再配合高效纖維素、木質(zhì)素分解發(fā)酵菌，加速秸稈分解制造有機(jī)肥的方法。 中國(guó)專利文獻(xiàn)97107600.6，報(bào)道了利用胺鹽處理秸稈，使秸稈表面膜遭到破壞，再用微生物發(fā)酵制造有機(jī)肥的方法，但這些方法仍未考慮到木質(zhì)素的降解。中國(guó)專利文獻(xiàn)97116556.4，發(fā)明了將植物材料于250-300℃之間，壓力為5-8千克/cm2的條件下，制成膨化秸稈，破壞木質(zhì)素，再經(jīng)粉碎后，加入發(fā)酵菌種進(jìn)行發(fā)酵制造有機(jī)肥的方法，這種方法對(duì)于木質(zhì)素的降解是非常有效的，可惜植物材料膨化時(shí)需要消耗大量能源。因此，雖然目前在一些特殊方法的處理下，有可能將植物材料在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)酵腐熟，但能夠真正在生產(chǎn)實(shí)際中廣泛推廣應(yīng)用的并不多，因此，這方面的技術(shù)還有待進(jìn)一步研究和提高。
由于目前農(nóng)作物的農(nóng)藥使用量較大，植物廢棄物尤其是作物秸稈上殘留的農(nóng)藥量不可忽視，一般的農(nóng)藥在土壤中的半衰期，如六六六、滴滴涕為2-4年，有機(jī)磷農(nóng)藥為0.02-0.2年，氨基甲酸酯類農(nóng)藥為0.02-0.1年(農(nóng)藥安全使用與中毒急救，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1999)。因此，以秸稈直接還田或以目前的各種有機(jī)肥快速生產(chǎn)方法進(jìn)行有機(jī)肥生產(chǎn)時(shí)，雖然通過(guò)微生物的發(fā)酵和降解作用可以將大多數(shù)農(nóng)藥降解，但對(duì)半衰期較長(zhǎng)的農(nóng)藥來(lái)說(shuō)，快速發(fā)酵后(一周或半個(gè)月)肥料中仍然會(huì)有農(nóng)藥殘留。這種肥料大量用于有機(jī)、綠色及無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生一定問(wèn)題，如農(nóng)藥隨水流失、在土壤中積累等。
同時(shí)當(dāng)以含有大量病源微生物的植物性生活垃圾、動(dòng)物糞便等快速發(fā)酵生產(chǎn)肥料時(shí)，雖然通過(guò)發(fā)酵時(shí)的高溫可以殺滅大多數(shù)微生物，但在短時(shí)間內(nèi)很難將病源微生物徹底殺滅，肥料中殘存的具特殊抗性的某些病源微生物，仍然會(huì)對(duì)肥料施用者(農(nóng)民)的健康構(gòu)成危害。這些都是植物性材料快速發(fā)酵生產(chǎn)肥料時(shí)需要考慮的問(wèn)題。
在鉀肥的研究方面，為了克服無(wú)機(jī)鉀肥中陰離子的不良作用，目前人們開(kāi)始研究不含Cl-1和SO4-2等有害陰離子的鉀肥，主要是有機(jī)鉀肥。目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的有機(jī)鉀肥主要有“天杰牌”有機(jī)鉀肥和“富萬(wàn)鉀牌”有機(jī)鉀肥。這些有機(jī)鉀肥一般是由鉀鹽和有機(jī)酸反應(yīng)，形成的有機(jī)酸鉀，將有機(jī)酸鉀進(jìn)行分離純化并配以助劑后便形成有機(jī)鉀肥，這種鉀肥含鉀高，又含有一定量的有機(jī)質(zhì)，進(jìn)入葉面和土壤后K+可被植物吸收，而有機(jī)酸根可被微生物分解，無(wú)殘留、無(wú)污染、無(wú)公害，被稱為綠色鉀肥。但是，這類有機(jī)鉀肥的生產(chǎn)需要特殊的反應(yīng)設(shè)備，建廠投入較大，生產(chǎn)中能耗較大，也會(huì)產(chǎn)生一定的污染，肥料成本高。具體的生產(chǎn)方法見(jiàn)專利文獻(xiàn)CN1135469A和CN1261065A。
發(fā)明目的本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用KOH處理植物性材料生產(chǎn)有機(jī)肥、生物有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥、尤其是新型有機(jī)鉀肥的方法。該方法可以克服植物性材料生產(chǎn)肥料時(shí)難以分解、發(fā)酵腐熟周期長(zhǎng)、養(yǎng)分含量低、肥效慢等缺陷，可以顯著加速植物性材料降解、強(qiáng)化鉀素養(yǎng)分，快速制造有機(jī)肥、生物有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥、尤其是新型有機(jī)鉀肥。由于一般的農(nóng)藥遇堿均會(huì)降解，因此用該方法生產(chǎn)肥料時(shí)可以同時(shí)快速降解秸稈中的農(nóng)藥。另外，用KOH處理植物材料，使植物材料和KOH反應(yīng)，再對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，植物材料pH的多次強(qiáng)烈改變(CN1062337A)以及產(chǎn)生的熱量也可以迅速殺死多種病源微生物，再通過(guò)后期發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的高溫，從而達(dá)到對(duì)植物性材料多次的、不同方法的、更加徹底的消毒滅菌作用，特別是對(duì)含有大量病源微生物的畜禽糞便和生活垃圾類植物性材料的消毒滅菌作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用的技術(shù)方案其特殊之處是用KOH水溶液處理植物性材料，使KOH和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定植物性材料的酸堿度，使pH至4～9，制成肥料。
生產(chǎn)時(shí)可用KOH水溶液與植物性材料拌和，KOH水溶液的加入量以拌和料濕潤(rùn)而無(wú)液體流出為度，其中KOH的加入量以重量計(jì)可為植物性材料干重的0.1％-300％，所述的拌和料經(jīng)一段時(shí)間反應(yīng)后，測(cè)定其酸堿度，在KOH加入量少或濃度低時(shí)呈酸性，在KOH加入量多或濃度高時(shí)呈堿性，再用酸或堿調(diào)節(jié)其酸堿度至pH4-9，最佳pH為6-7，制成肥料，如果pH已在此范圍就不必調(diào)節(jié)。
所述的調(diào)節(jié)酸堿度所用的酸可以是H3PO4、HNO3、H2SO4、HCL及各種有機(jī)酸等，但因磷酸和硝酸中含有植物必須的營(yíng)養(yǎng)元素磷和氮，在中和堿性的同時(shí)也引入了磷和氮，也可以磷酸和硝酸配合使用，但由于硝酸的揮發(fā)性過(guò)強(qiáng)，因此，磷酸為最佳；而H2SO4和HCL，尤其是HCL中含有的陰離子對(duì)植物和土壤不利(適量的SO4-2可為植物提供硫元素)，有機(jī)酸不經(jīng)濟(jì)，因此這些酸雖然也可以用，但不是最佳選擇。所述的調(diào)節(jié)酸堿度所用的堿可以是KOH、石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水等，因其中含有植物必須的營(yíng)養(yǎng)元素鉀、鈣和氮，也可以兩者或三者配合使用。但由于氨水揮發(fā)性較大，氣味難聞，因此也不便使用。在實(shí)際的肥料生產(chǎn)中可以通過(guò)控制KOH的使用量，使KOH和植物材料反應(yīng)后pH就在4-9之間，最好在6-7之間，免除用酸堿調(diào)節(jié)pH的程序，并可以礦物態(tài)磷(磷礦粉等)強(qiáng)化磷元素。
植物性材料經(jīng)上述方法處理后由于強(qiáng)化了養(yǎng)分，因此可視為非常初級(jí)的肥料。但這種肥料養(yǎng)分仍不夠全面，各種元素的配比也不夠合理；其次是還未充分腐熟，其中大量被酸堿降解的有機(jī)物未經(jīng)充分利用；再次是運(yùn)輸、保管、使用不夠方便，因此還可進(jìn)行進(jìn)一步加工。
因此，以上述方案制成的肥料，可根據(jù)作物的需求，再加入氮肥和/或磷肥和/或中微量元素和/或有機(jī)質(zhì)，制成養(yǎng)分更加全面的肥料。
所述的有機(jī)質(zhì)如動(dòng)物糞便、泥炭及其它各種有機(jī)質(zhì)或有機(jī)肥等；所述的氮肥、磷肥、中微量元素為市售的各種常見(jiàn)化學(xué)肥、礦物肥和有機(jī)肥等。這些成分的加入量可根據(jù)所生產(chǎn)的肥料種類、使用地的養(yǎng)分狀況、種植的作物種類、作物的品種要求等進(jìn)行調(diào)整，這是本專業(yè)人員可以根據(jù)需要自行確定的。
上述兩種肥料還可以以其自身的自然微生物進(jìn)行發(fā)酵，制成腐熟的有機(jī)肥。
發(fā)酵方式有自然堆置發(fā)酵、在堆肥裝置中發(fā)酵、在發(fā)酵設(shè)施中發(fā)酵等，各種發(fā)酵設(shè)備或裝置可從市場(chǎng)購(gòu)買，發(fā)酵條件是該領(lǐng)域一般人員可以自行掌握的。
上述兩種肥料還可人工接入有機(jī)肥發(fā)酵菌種和/或生物肥功能菌種發(fā)酵，制成腐熟的有機(jī)肥或生物有機(jī)肥。
所述的有機(jī)肥發(fā)酵菌種，可采用目前市售的各種有機(jī)肥發(fā)酵劑、促腐劑等，并可采用目前各種公知的發(fā)酵方法進(jìn)行發(fā)酵，也可采用自行研制的以各種纖維素分解菌和/或酵母菌和/或放線菌等組成的發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵。所述的纖維素分解菌如各種木霉屬、曲霉屬、毛殼菌屬、芽孢桿菌屬的真菌或細(xì)菌；所述的生物肥功能菌，如各種固氮菌、解磷菌、解鉀菌等。上述菌種可從中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心、普通微生物中心等單位或其它有關(guān)單位購(gòu)買，其發(fā)酵和培養(yǎng)方法可采用目前此類微生物的一般發(fā)酵和培養(yǎng)方法，這些都是公知的。
發(fā)酵方式有自然堆置發(fā)酵、在堆肥裝置中發(fā)酵、在發(fā)酵設(shè)施中發(fā)酵等，各種發(fā)酵設(shè)備或裝置也可從市場(chǎng)購(gòu)買，發(fā)酵條件是該領(lǐng)域一般人員可以自行掌握的。
制成的所述的腐熟的有機(jī)肥或生物有機(jī)肥還可以進(jìn)一步和生物肥功能菌或其它成分混配，進(jìn)一步制成生物有機(jī)肥，或有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥或復(fù)混肥。
復(fù)混的成分如前述的各種生物肥功能菌，各種化肥和礦物肥、各種有機(jī)肥、分散劑、粘結(jié)劑、緩釋劑等等。
分散劑如蛭石、粉煤灰等。粘結(jié)劑如粘土等。緩釋劑如沸石等。
上述肥料還可以進(jìn)一步造粒，制成粒肥。所述的粒肥包括粒狀、團(tuán)狀、棒狀和丸狀等，可以目前公知的各種造粒方法和設(shè)備進(jìn)行。
本發(fā)明所述的植物性材料諸如作物秸稈、木材、鋸屑、麩殼、雜草、甚至富含纖維素和木質(zhì)素的動(dòng)物糞便、城市生活垃圾、以及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物等；碎化的植物性材料包括碎粉狀的、碎片狀的、碎絲狀的、細(xì)條狀的。
本發(fā)明用KOH(堿)水溶液與植物性材料拌和，堿液的加入量應(yīng)控制在使拌和料濕潤(rùn)但不自然流淌出液的程度，堿液的體積(1)與干植物性材料的重量(kg)的最佳拌和比為1-1.5∶1，或最佳含水量50-60％，若加液過(guò)多，則可以烘干或自然揮發(fā)掉多余水分。
植物性材料，在KOH用量少或濃度低的情況下制成的肥料，也可作為無(wú)土栽培的介質(zhì)，而且其中加入的其它成分也不能過(guò)多，以免燒苗。
發(fā)明原理用KOH處理植物性材料，并經(jīng)一段時(shí)間反應(yīng)后，在KOH加入量少或濃度低的情況下植物性材料呈酸性，在KOH加入量大或濃度高的情況下呈堿性，其中的反應(yīng)比較復(fù)雜，但通常認(rèn)為KOH處理植物材料后，很容易和其中的木質(zhì)素反應(yīng)，使木質(zhì)素的主要醚鍵發(fā)生斷裂，并使具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素大分子碎片化，變成可溶性的、分子量較小的有機(jī)化合物一堿木素鉀和水；同時(shí)KOH和木質(zhì)素反應(yīng)消耗堿性的同時(shí)，也會(huì)和纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)反應(yīng)，生成有機(jī)酸等酸性物質(zhì)或低分子糖類、醇類等其它物質(zhì)。因此，在KOH加入量少或濃度低時(shí)，反應(yīng)后植物性材料呈酸性，而在KOH加入量大時(shí)植物性材料呈堿性。當(dāng)用等量的KOH處理等量的不同類型的植物材料時(shí)，反應(yīng)后植物材料的pH差異也很大。而用適量的KOH對(duì)植物材料進(jìn)行處理時(shí)可使植物材料的pH控制在4-9，或最佳范圍6-7，省去用酸堿物質(zhì)調(diào)節(jié)pH的程序。如果pH過(guò)高或過(guò)低可再用酸堿物質(zhì)如H3PO4，HNO3，KOH，石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水等對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，此過(guò)程中在向植物性材料引入氮、磷、鉀、鈣營(yíng)養(yǎng)元素并使其降解時(shí)，并無(wú)有害陰離子，如Cl-1和SO4-2等的引入，氮磷鉀鈣等元素或和有機(jī)物結(jié)合或包裹在有機(jī)材料中減少了被淋失和被土壤固定的機(jī)會(huì)，從而形成綠色肥料。由于KOH和植物材料反應(yīng)后可形成大量的有機(jī)鉀，尤其是用KOH處理植物材料，并控制反應(yīng)后的pH小于并接近7時(shí)，KOH的堿性被全部中和，并使植物材料生成大量木質(zhì)素鉀及各種其它類型的有機(jī)酸鉀等有機(jī)鉀鹽，因此本發(fā)明也提供了一種新型有機(jī)鉀肥的生產(chǎn)方法。
由于降解后的木質(zhì)素具有一定的粘結(jié)性，而解離出的纖維素又具有一定的交接性，二者一起又成為很好的賦形劑，便可造粒制成粒肥。如果再向其中添加其它肥料，或再輔以其它措施，便可進(jìn)一步制成多種肥料。
KOH處理植物材料后，使木質(zhì)素快速降解或部分降解，并使纖維素裸露或部分裸露或部分破壞，還可使半纖維素等易降解的物質(zhì)變?yōu)槲⑸锔菀桌玫男》肿佑袡C(jī)化合物，同時(shí)，由于植物材料中已強(qiáng)化了必要的營(yíng)養(yǎng)元素，且植物材料中本身含有大量的中微量元素，為植物材料的微生物快速發(fā)酵提供了條件，尤其是為纖維素分解菌進(jìn)一步分解纖維素提供了便利，可接種植物材料發(fā)酵劑進(jìn)行快速發(fā)酵，由于植物材料發(fā)酵劑中的纖維素分解菌分解纖維素后又可生成大量小分子糖類物質(zhì)，這些物質(zhì)是許多特定微生物生存的良好碳源和能源，也是生物肥功能菌的最佳碳源和能源，因此還可接種固氮菌，解磷細(xì)菌、解鉀細(xì)菌及其它生物肥功能菌進(jìn)行共發(fā)酵，形成氮磷鉀微量元素以及其它生物活性物質(zhì)均全面的生物有機(jī)肥，如在基質(zhì)中適當(dāng)添加難溶性磷肥，如磷礦粉、過(guò)磷酸鈣、鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥等，還可提高磷肥的有效性。
用KOH處理植物性材料再經(jīng)發(fā)酵腐熟后制成的肥料，還可根據(jù)不同作物整個(gè)生育期對(duì)肥力的要求，再?gòu)?qiáng)化養(yǎng)分如各種化肥，或復(fù)合各種生物肥功能菌進(jìn)一步制成各種復(fù)合肥或復(fù)混肥。
隨著城市綠化、家庭庭院美化、屋頂綠化改造工程的迅猛發(fā)展，以及蔬菜、綠化苗木及花卉工廠化無(wú)土栽培的發(fā)展，輕型無(wú)土介質(zhì)化栽培也迅速發(fā)展。由于本發(fā)明使植物性材料充分降解腐熟后，養(yǎng)分全面，保水透氣透水性好，質(zhì)地輕，可作為栽培介質(zhì)替代土壤，用于屋頂綠化、盆栽、工廠介質(zhì)化栽培以及海島、城市及特殊的無(wú)土地區(qū)的蔬菜及園藝方面的生產(chǎn)和美化。本發(fā)明的肥料作為栽培介質(zhì)時(shí)，其養(yǎng)分濃度不能太高，否則會(huì)引起燒苗，故處理植物性原料時(shí)，KOH和各種酸及養(yǎng)分的量不能過(guò)多。作為栽培介質(zhì)，應(yīng)具有良好的通氣透水性，植物性材料最好選擇木材廢棄物或較大較硬的植物性材料，粉碎不宜太細(xì)，使成品松散不粘結(jié)。與其它類型基質(zhì)相比，用本發(fā)明生產(chǎn)栽培介質(zhì)時(shí)，其原料來(lái)源廣，品種多，養(yǎng)分更加全面，生產(chǎn)周期短，使用方便、生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明為有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥、生物有機(jī)肥、有機(jī)鉀肥以及無(wú)土介質(zhì)化栽培介質(zhì)的生產(chǎn)提供了一條嶄新的途徑，它投資少、能耗低、無(wú)污染物排放，既可工廠化利用大型發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)也可由小型工廠生產(chǎn)或由農(nóng)戶自己生產(chǎn)。
為了防治病蟲(chóng)害，目前在作物的一個(gè)生育期中一般要噴灑好幾次農(nóng)藥，因此作物秸稈中普遍殘留有大量農(nóng)藥，這種秸稈直接還田或用于快速發(fā)酵的肥料生產(chǎn)時(shí)，對(duì)于半衰期較長(zhǎng)的農(nóng)藥來(lái)說(shuō)，不一定能徹底降解。但由于大多數(shù)農(nóng)藥，如有機(jī)磷農(nóng)藥、氨基甲酸酯類農(nóng)藥、有機(jī)氮類農(nóng)藥、擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥、有機(jī)氯類農(nóng)藥等在微堿性和堿性條件下均會(huì)分解為無(wú)毒物質(zhì)，因此對(duì)于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用了農(nóng)藥的作物秸稈，用KOH這種強(qiáng)堿性物質(zhì)處理后，可將殘留農(nóng)藥快速降解，即使是半衰期為2-4年的六六六、滴滴涕等有機(jī)氯類農(nóng)藥(農(nóng)藥安全使用與中毒急救，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1999)經(jīng)KOH處理后也可迅速降解，制成的肥料絕無(wú)農(nóng)藥殘留。
另外，用KOH處理植物材料，KOH和植物材料反應(yīng)后再用所述的酸或堿對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，植物材料pH的多次強(qiáng)列變化及產(chǎn)生的熱量可以迅速殺死某些病源微生物(CN1062337A)，再通過(guò)人工接種植物材料發(fā)酵菌種進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的高溫仍然可以殺滅部分病源微生物，從而達(dá)到對(duì)植物材料多次的、不同方法的、更加徹底的消毒滅菌作用，特別是對(duì)含有大量病源微生物的畜禽糞便或生活垃圾類植物性材料的消毒滅菌作用。
發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極的效果1、加速植物材料的降解尤其是木質(zhì)素的降解，并強(qiáng)化鉀素等養(yǎng)分。
2、提供以植物性材料快速制造有有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥、生物有機(jī)肥，特別是新型有機(jī)鉀肥的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)的有機(jī)鉀肥工藝簡(jiǎn)單、無(wú)需特殊設(shè)備、成本低。
3、快速降解植物性材料中尤其是秸稈中的農(nóng)藥，制成的肥料無(wú)農(nóng)藥殘留。
4、在肥料生產(chǎn)中更加快速?gòu)氐椎貧绮≡次⑸铩?br> 具體實(shí)施例方式
舉例實(shí)施例11、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度為100％的KOH水溶液(w/v)。
3、在水泥池中將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，KOH水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1-1.4∶1。
4、2小時(shí)后測(cè)定其pH，用85％的濃H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
5、將尿素用錘式粉碎機(jī)粉碎后加入，尿素與秸稈干重之比為0.5∶1，拌勻。
6、將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥撲粉、干燥、包裝。
實(shí)施例21、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度4％的KOH水溶液(w/v)。
3、將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，KOH水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1∶1。
4、拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制5天以上。
5、測(cè)定pH，酸性時(shí)用30％(w/v)石灰乳液，堿性時(shí)用30％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3，拌勻。
6、將尿素用錘式粉碎機(jī)粉碎，加入尿素和磷礦粉，加入量分別為秸稈干重的1％和2％，繼續(xù)堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次，制成肥料。
實(shí)施例31、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度為4％的KOH水溶液(w/v)。
3、將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，KOH水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1∶14、拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制5天以上。
5、測(cè)定pH，酸性時(shí)用5％(w/v)KOH，堿性時(shí)用5％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
6、加入粉碎的尿素和磷礦粉拌勻，加入量分別為秸稈干重的1％，繼續(xù)堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
7、用上述制成的肥料和發(fā)酵好的城市垃圾肥1∶1混配，在200℃的熱風(fēng)滾筒烘干機(jī)中滅菌，冷卻。
8、加入多粘芽孢桿菌液體菌劑，使肥料每克含菌數(shù)≥0.3億，在成球盤中滾動(dòng)造粒，低溫烘干，制成生物有機(jī)肥。
實(shí)施例41、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度為10％的KOH水溶液(w/v)。
3、將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，KOH水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1∶1。
4、拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制5天以上。
5、測(cè)定pH，酸性時(shí)用30％(w/v)氨水，堿性時(shí)用30％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
6、加入粉碎的尿素和磷礦粉拌勻，加入量分別為秸稈干重的2％和4％。
7、用上述制成的肥料和泥炭土1∶1混配，繼續(xù)堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
實(shí)施例51、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度為4％的KOH水溶液(w/v)。
3、將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，KOH水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1∶1。
4、拌和料堆入保溫設(shè)備中在70℃左右的溫度下保溫2天。
5、測(cè)定pH，堿性時(shí)用30％(v/v)H3PO4，酸性時(shí)用30％(w/v)石灰乳液，調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
6、加入尿素和磷礦粉拌勻，加入量為秸稈干重的1％和2％。
7、加入從市場(chǎng)購(gòu)買的植物材料發(fā)酵劑，加入量為秸稈干重的1％，拌勻。
8、在水泥池中堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
9、出料、包裝。
實(shí)施例61、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度為4％的KOH水溶液。
3、將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，KOH水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1∶1。
4、拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，自然堆制5天以上。
5、測(cè)定pH，堿性時(shí)用3％H3PO4(v/v)，酸性時(shí)用4％(w/v)石灰乳液，調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
6、加入尿素和磷礦粉，加入量分別為植物秸稈干重的1％和2％，拌勻。
7、接入綠色木霉菌曲1％，多粘芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌的等體積液體混合菌劑10-15％，在固體發(fā)酵設(shè)備中通氣攪拌發(fā)酵10-15天。
8、出料，加入15％的已滅菌的粘土混勻，在造粒機(jī)上造粒，干燥、成品。
實(shí)施例71、將廢棄的木材粉碎成碎片狀。
2、配制濃度為0.1％的KOH水溶液(w/v)。
3、將KOH水溶液倒入碎材中拌勻，水溶液的體積(1)與材的重量(kg)之比為1∶1。
4、堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制10天以上。
5、測(cè)定pH，酸性時(shí)用15％石灰乳液(w/v)，堿性時(shí)用5％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
6、加入尿素和磷礦粉，加入量為秸稈干重的1％，繼續(xù)堆制60天以上，每隔10-15天翻堆一次。
7、腐熟后成基質(zhì)型肥料(直接用作作物栽培基質(zhì))，用于無(wú)土栽培。
實(shí)施例81、將作物秸稈粉碎。
2、配制濃度為2％的KOH水溶液(w/v)。
3、將KOH水溶液倒入粉碎的秸稈中拌勻，所加水溶液的體積(1)和秸稈的重量(kg)之比為1∶1。
4、將拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制10天以上。
5、測(cè)定pH，堿性時(shí)用5％(v/v)H3PO4水溶液，酸性時(shí)用10％(w/v)石灰乳液調(diào)節(jié)pH至6.5-7.3。
6、加入尿素和磷礦粉，加入量分別占植物秸稈干重的1％，拌勻。
7、在水泥池中堆制30天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
8、將該肥料和蛭石1∶2混配，成基質(zhì)型肥料，可直接作為基質(zhì)用于無(wú)土栽培。
權(quán)利要求
1.利用KOH處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，其特征是用KOH水溶液處理植物性材料，使KOH和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定植物性材料的酸堿度，使pH至4～9，制成肥料。
2.如權(quán)利要求1所述的肥料生產(chǎn)方法，其特征是在所制成的肥料中加入氮肥和/或磷肥和/或中微量元素和/或有機(jī)質(zhì)后，制成養(yǎng)分更加全面的肥料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的肥料生產(chǎn)方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
4.如權(quán)利要求1或2所述的肥料生產(chǎn)方法，其特征是所述的制成的肥料以其自身微生物進(jìn)行發(fā)酵，制成腐熟的有機(jī)肥。
5.如權(quán)利要求1或2所述的肥料生產(chǎn)方法，其特征是在所述的制成的肥料中人工接入有機(jī)肥發(fā)酵菌種和/或生物肥功能菌種發(fā)酵，制成腐熟的有機(jī)肥或生物有機(jī)肥。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是發(fā)酵好的肥料進(jìn)一步復(fù)合生物肥功能菌，制成生物有機(jī)肥。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是發(fā)酵好的肥料進(jìn)一步復(fù)合化學(xué)肥和/或礦物肥和/或其它成分，制成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥或復(fù)混肥。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是發(fā)酵好的肥料進(jìn)一步復(fù)合生物肥功能菌，制成生物有機(jī)肥。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是發(fā)酵好的肥料進(jìn)一步復(fù)合化學(xué)肥和/或礦物肥和/或其它成分，制成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥或復(fù)混肥。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述的制成的肥料進(jìn)一步造粒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用KOH處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，其特征是，用KOH水溶液處理植物性材料，制成肥料；制成的肥料可以進(jìn)一步添加其它成分或進(jìn)一步發(fā)酵或進(jìn)一步造粒，形成多種有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥、生物有機(jī)肥尤其是有機(jī)鉀肥；本發(fā)明的原理是以KOH快速降解植物材料中的木質(zhì)素，加快植物材料的發(fā)酵腐熟速度，并強(qiáng)化肥料中的鉀，形成有機(jī)鉀，在肥料生產(chǎn)的同時(shí)降解秸稈中的殘留農(nóng)藥，并通過(guò)對(duì)pH的調(diào)節(jié)和多次改變達(dá)到對(duì)肥料更加快速和徹底的消滅病源菌的作用。
文檔編號(hào)C05G1/00GK1537831SQ0312274
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月19日
發(fā)明者顧小平, 吳曉麗 申請(qǐng)人:顧小平, 吳曉麗