【技術領域】
本發(fā)明涉及肥料技術領域，具體涉及一種降低土壤重金屬污染的有機肥及其制備方法。
背景技術：
由于含重金屬飼料添加劑的大量使用和城市固體廢棄物的增多，大量重金屬污染物存在于畜禽糞便和城市污泥等有機肥原料中，造成土壤重金屬含量不斷升高，此外，長期使用含有硝酸銨、磷酸銨的化肥也可造成土壤重金屬含量增高，隨著進入土壤的重金屬含量增加，土壤中有效重金屬含量也會增加，農(nóng)作物的吸收量也會隨之增長，導致農(nóng)作物重金屬超標現(xiàn)象時有發(fā)生，長期使用對農(nóng)產(chǎn)品質量安全帶來威脅。
當前治理土壤重金屬污染的方法主要為植物修復法和工程修復法，其中植物修復法中，植物對污染物的耐性有限，難以滿足快速修復要求，而工程修復以電動修復、土壤淋洗和熱處理為主，治理成本高且易形成二次污染，因此快速高效的降低土壤重金屬污染的方法是當前急需解決的問題。
纖維素和半纖維素具有天然的吸附性能和交換能力，可吸附土壤中的重金屬離子，以限制植物對重金屬離子的吸收，達到降低污染的目的。椰子皮是椰子樹的果實外殼的皮，主要由纖維素和半纖維素組成，還含有少量的果膠、蛋白質和多糖等，可對其進行處理后制成有機肥用于吸附土壤重金屬，具有成本低，見效快的特點。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種降低土壤重金屬污染的有機肥及其制備方法，該有機肥不但能提供植物所需的營養(yǎng)物質，還可吸附和鈍化土壤中的重金屬，減少植物對重金屬的吸收和富集，提高了肥料的品質和使用價值，且成本低廉。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：
一種降低土壤重金屬污染的有機肥，包括以下重量份數(shù)的原料：玉米芯35-40份、牛糞25-32份、蚯蚓糞20-26份、糖渣20-25份、花生粕12-16份、動物尿液5-9份、草木灰3-6份、椰子皮10-13份、復合酶劑1-3份和復合改性劑10-13份；
所述復合酶劑由以下重量份數(shù)的原料制成：內(nèi)肽酶1-1.5份、果膠酶0.3-0.5份、木瓜蛋白酶0.1-0.3份、木聚糖酶0.4-0.8份和α-淀粉酶0.8-1.3份；
所述復合改性劑由以下重量份數(shù)的原料制成：酒石酸鉀鈉4-9份、乙醇8-15份、氫氧化鈉5-9份、氯化鈣2-6份、硝酸鈉1-4份、硅酸鉀3-7份和硅酸溶膠0.5-1份。
進一步地，所述乙醇體積濃度為90-95％。
進一步地，所述玉米芯含水量為50-60％。
根據(jù)上述配方，本發(fā)明還提供上述一種降低土壤重金屬污染的有機肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述重量份稱取各原料；
(2)將玉米芯粉碎成的1-2cm的碎塊，將所述碎塊與動物尿液和草木灰混勻，于25-30℃下密封發(fā)酵15-20天，得到發(fā)酵玉米芯料；將花生粕碾碎后，與牛糞、蚯蚓糞和糖渣混勻，于28-30℃下發(fā)酵7-10天，得到發(fā)酵糞料；將所述發(fā)酵玉米芯料與發(fā)酵糞料混勻，于28-30℃下發(fā)酵3-5天，得到腐熟料；
(3)將椰子皮切成1-3cm的碎段，將所述碎段于100-110℃的蒸汽下蒸2-3小時，冷卻，得到軟化椰子皮；將內(nèi)肽酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶和α-淀粉酶混勻，得到復合酶劑，將1-3份復合酶劑加入所述軟化椰子皮1-2重量倍的溫水中混勻，得到酶解液；將所述軟化椰子皮加入所述酶解液中浸泡12-15小時，過濾，將過濾出的固體物用清水沖洗至ph為中性，并于90-100℃下烘干60-70分鐘，得到一次處理椰子皮；
(4)將酒石酸鉀鈉、乙醇、氫氧化鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸溶膠混勻，得到復合改性劑，將10-13份復合改性劑加入所述一次處理椰子皮1-2重量倍的水中混勻，得到改性液；將所述一次處理椰子皮加入所述改性液中浸泡24-48小時，濃縮，并于70-80℃下烘干至含水量為7-12％，粉碎，過40-50目篩，得到改性椰皮粉；
(5)將上述腐熟料粉碎后與改性椰皮粉混勻，置于造粒機中造粒，即可得到所述有機肥。
進一步地，步驟(3)中，所述溫水的溫度為35-42℃。
進一步地，步驟(3)中，還包括浸泡前先將酶解液的ph調整為2-3.5的步驟。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明有機肥不但能提供植物所需的營養(yǎng)物質，還可吸附和鈍化土壤中的重金屬，減少植物對重金屬的吸收和富集，提高了肥料的品質和使用價值，且成本低廉，在受重金屬污染的土壤中使用本發(fā)明有機肥種植作物后，對整個植株內(nèi)重金屬含量進行檢測，發(fā)現(xiàn)均無重金屬超標現(xiàn)象，有效提高了農(nóng)產(chǎn)品的安全性。
本發(fā)明有機肥以玉米芯料、花生粕、牛糞、蚯蚓糞和糖渣為主料發(fā)酵，氮、磷、鉀含量豐富且均衡，可滿足植物生長需求。
本發(fā)明中椰子皮富含纖維素和半纖維素，用復合酶劑酶解椰子皮，可去除雜質，得到較純的纖維素和半纖維素。其中，復合酶劑中內(nèi)肽酶可將椰子皮中的蛋白質和肽鏈水解，果膠酶可作用于甲酯鍵和α-1.4-半乳糖醛鍵，徹底分解椰子皮中的果膠，木瓜蛋白酶可水解蛋白、多肽、酯、酰胺等，木聚糖酶可作用于戊聚糖鏈，降解葡聚糖及戊聚糖等高分子粘性物質，α-淀粉酶可作用于β-1，4-葡萄糖苷鍵，水解淀粉分子，使淀粉糊的粘度迅速下降，而內(nèi)肽酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶和α-淀粉酶的復合協(xié)同作用可提高制得纖維素和半纖維素的純度，進一步提高對重金屬的吸附特性。
本發(fā)明中用復合改性劑處理椰子皮纖維素和半纖維素，改性后可使椰子皮纖維素和半纖維素產(chǎn)生交聯(lián)作用，進一步提高了吸附性能和交換能力。其中，酒石酸鉀鈉、乙醇、氫氧化鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸混合液中含有羥基、配位鍵、陰離子和膠體，這些離子可通過氫鍵、范德華力、離子交換、配位交換、黏合等各種不同機理與土壤中的重金屬離子結合，使重金屬被吸附或鈍化，協(xié)同配合對椰子皮進行改性，進一步提高了吸附性能和交換能力。
【具體實施方式】
以下結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。
實施例1
本實施例一種降低土壤重金屬污染的有機肥，包括以下重量份數(shù)的原料：玉米芯35份、牛糞25份、蚯蚓糞20份、糖渣20份、花生粕12份、動物尿液5份、草木灰3份、椰子皮10份、復合酶劑1份和復合改性劑10份；其中玉米芯含水量為50％；
所述復合酶劑由以下重量份數(shù)的原料制成：內(nèi)肽酶1份、果膠酶0.3份、木瓜蛋白酶0.1份、木聚糖酶0.4份和α-淀粉酶0.8份；
所述復合改性劑由以下重量份數(shù)的原料制成：酒石酸鉀鈉4份、乙醇8份、氫氧化鈉5份、氯化鈣2份、硝酸鈉1份、硅酸鉀3份和硅酸溶膠0.5份；其中乙醇體積濃度為90％。
本實施例一種降低土壤重金屬污染的有機肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述重量份稱取各原料；
(2)將玉米芯粉碎成的1-2cm的碎塊，將所述碎塊與動物尿液和草木灰混勻，于25℃下密封發(fā)酵20天，得到發(fā)酵玉米芯料；將花生粕碾碎后，與牛糞、蚯蚓糞和糖渣混勻，于28℃下發(fā)酵10天，得到發(fā)酵糞料；將所述發(fā)酵玉米芯料與發(fā)酵糞料混勻，于28℃下發(fā)酵5天，得到腐熟料；
(3)將椰子皮切成1-3cm的碎段，將所述碎段于100℃的蒸汽下蒸3小時，冷卻，得到軟化椰子皮；將內(nèi)肽酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶和α-淀粉酶混勻，得到復合酶劑，將1份復合酶劑加入所述軟化椰子皮1重量倍的35℃的溫水中混勻，得到酶解液；將所述軟化椰子皮加入所述酶解液中浸泡12小時，浸泡前先將酶解液的ph調整為2，過濾，將過濾出的固體物用清水沖洗至ph為中性，并于90℃下烘干70分鐘，得到一次處理椰子皮；
(4)將酒石酸鉀鈉、乙醇、氫氧化鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸溶膠混勻，得到復合改性劑，將10份復合改性劑加入所述一次處理椰子皮1重量倍的水中混勻，得到改性液；將所述一次處理椰子皮加入所述改性液中浸泡24小時，濃縮，并于70℃下烘干至含水量為7％，粉碎，過40目篩，得到改性椰皮粉；
(5)將上述腐熟料粉碎后與改性椰皮粉混勻，置于造粒機中造粒，即可得到所述有機肥。
實施例2
本實施例一種降低土壤重金屬污染的有機肥，包括以下重量份數(shù)的原料：玉米芯40份、牛糞32份、蚯蚓糞26份、糖渣25份、花生粕16份、動物尿液9份、草木灰6份、椰子皮13份、復合酶劑3份和復合改性劑13份；其中玉米芯含水量為60％；
所述復合酶劑由以下重量份數(shù)的原料制成：內(nèi)肽酶1.5份、果膠酶0.5份、木瓜蛋白酶0.3份、木聚糖酶0.8份和α-淀粉酶1.3份；
所述復合改性劑由以下重量份數(shù)的原料制成：酒石酸鉀鈉9份、乙醇15份、氫氧化鈉9份、氯化鈣6份、硝酸鈉4份、硅酸鉀7份和硅酸溶膠1份；其中乙醇體積濃度為95％。
本實施例一種降低土壤重金屬污染的有機肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述重量份稱取各原料；
(2)將玉米芯粉碎成的1-2cm的碎塊，將所述碎塊與動物尿液和草木灰混勻，于30℃下密封發(fā)酵15天，得到發(fā)酵玉米芯料；將花生粕碾碎后，與牛糞、蚯蚓糞和糖渣混勻，于30℃下發(fā)酵7天，得到發(fā)酵糞料；將所述發(fā)酵玉米芯料與發(fā)酵糞料混勻，于30℃下發(fā)酵3天，得到腐熟料；
(3)將椰子皮切成1-3cm的碎段，將所述碎段于110℃的蒸汽下蒸2小時，冷卻，得到軟化椰子皮；將內(nèi)肽酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶和α-淀粉酶混勻，得到復合酶劑，將3份復合酶劑加入所述軟化椰子皮2重量倍的42℃的溫水中混勻，得到酶解液；將所述軟化椰子皮加入所述酶解液中浸泡15小時，浸泡前先將酶解液的ph調整為3.5，過濾，將過濾出的固體物用清水沖洗至ph為中性，并于100℃下烘干60分鐘，得到一次處理椰子皮；
(4)將酒石酸鉀鈉、乙醇、氫氧化鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸溶膠混勻，得到復合改性劑，將13份復合改性劑加入所述一次處理椰子皮2重量倍的水中混勻，得到改性液；將所述一次處理椰子皮加入所述改性液中浸泡48小時，濃縮，并于80℃下烘干至含水量為12％，粉碎，過50目篩，得到改性椰皮粉；
(5)將上述腐熟料粉碎后與改性椰皮粉混勻，置于造粒機中造粒，即可得到所述有機肥。
實施例3
本實施例一種降低土壤重金屬污染的有機肥，包括以下重量份數(shù)的原料：玉米芯38份、牛糞30份、蚯蚓糞25份、糖渣23份、花生粕15份、動物尿液7份、草木灰5份、椰子皮12份、復合酶劑2份和復合改性劑12份；其中玉米芯含水量為55％；
所述復合酶劑由以下重量份數(shù)的原料制成：內(nèi)肽酶1.3份、果膠酶0.4份、木瓜蛋白酶0.2份、木聚糖酶0.6份和α-淀粉酶1.2份；
所述復合改性劑由以下重量份數(shù)的原料制成：酒石酸鉀鈉6份、乙醇11份、氫氧化鈉7份、氯化鈣3份、硝酸鈉3份、硅酸鉀6份和硅酸溶膠0.7份；其中乙醇體積濃度為94％。
本實施例一種降低土壤重金屬污染的有機肥的制備方法，包括以下步驟：
(1)按上述重量份稱取各原料；
(2)將玉米芯粉碎成的1-2cm的碎塊，將所述碎塊與動物尿液和草木灰混勻，于26℃下密封發(fā)酵17天，得到發(fā)酵玉米芯料；將花生粕碾碎后，與牛糞、蚯蚓糞和糖渣混勻，于29℃下發(fā)酵9天，得到發(fā)酵糞料；將所述發(fā)酵玉米芯料與發(fā)酵糞料混勻，于29℃下發(fā)酵4天，得到腐熟料；
(3)將椰子皮切成1-3cm的碎段，將所述碎段于107℃的蒸汽下蒸2.5小時，冷卻，得到軟化椰子皮；將內(nèi)肽酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶和α-淀粉酶混勻，得到復合酶劑，將2份復合酶劑加入所述軟化椰子皮1.5重量倍的40℃的溫水中混勻，得到酶解液；將所述軟化椰子皮加入所述酶解液中浸泡13小時，浸泡前先將酶解液的ph調整為3，過濾，將過濾出的固體物用清水沖洗至ph為中性，并于95℃下烘干65分鐘，得到一次處理椰子皮；
(4)將酒石酸鉀鈉、乙醇、氫氧化鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸溶膠混勻，得到復合改性劑，將12份復合改性劑加入所述一次處理椰子皮1.5重量倍的水中混勻，得到改性液；將所述一次處理椰子皮加入所述改性液中浸泡40小時，濃縮，并于75℃下烘干至含水量為11％，粉碎，過45目篩，得到改性椰皮粉；
(5)將上述腐熟料粉碎后與改性椰皮粉混勻，置于造粒機中造粒，即可得到所述有機肥。
為了說明本發(fā)明有機肥可降低土壤重金屬對農(nóng)作物的污染，申請人做了以下對比試驗：試驗在一片質地均勻且受重金屬污染的大田上進行，將大田平均分為面積相等的6個區(qū)域，每個區(qū)域之間相隔50cm，將這6個區(qū)域隨機分為第1組、第2組、第3組、對照組1、對照組2、對照組3共6個小組，每個小組均種植等量的白蘿卜，其中第1組、第2組、第3組分別使用實施例1、實施例2、實施例3制得的有機肥進行施肥，對照組1施用的有機肥的制作方法中，無步驟(3)和步驟(4)，即不添加處理椰子皮，其他步驟均與實施例3相同；對照組2施用的有機肥的制作方法中，在步驟(3)中，不添加內(nèi)肽酶和果膠酶對椰子皮進行處理，其他步驟均與實施例3相同；對照組3施用的有機肥的制作方法中，在步驟(4)中，不添加酒石酸鉀鈉、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸溶膠對椰子皮進行處理，其他步驟均與實施例3相同。各小組施肥量和施肥時間均相同，且其它種植管理條件均一致，待蘿卜長至1-2斤后分別取各小組的整個蘿卜植株進行鉛、鎘和汞等重金屬含量檢測，其中，檢測方法均采用原子吸收分光光度法進行，檢測結果見表1：
表1蘿卜中重金屬含量情況
從第1組、第2組、第3組可知，在受重金屬污染的土壤中使用本發(fā)明有機肥種植白蘿卜，并對整個植株內(nèi)重金屬含量進行檢測，發(fā)現(xiàn)均無重金屬超標現(xiàn)象，有效提高了農(nóng)產(chǎn)品的安全性，其中鉛、鎘和汞的含量分別為0.02-0.09mg/kg、0.022-0.045mg/kg和0.003-0.009mg/kg，均低于國家現(xiàn)行標準(gb15201-94，規(guī)定蔬菜的鉛含量應≤0.1mg/kg，鎘含量應≤0.05mg/kg，汞含量應≤0.01mg/kg)。從第3組與對照組1的對比可知，本發(fā)明處理后的椰子皮可提高有機肥對土壤重金屬的吸附；從第3組與對照組2對比可知，本發(fā)明復合酶劑中內(nèi)肽酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶和α-淀粉酶的復合協(xié)同作用可提高制得纖維素和半纖維素的純度，進一步提高對重金屬的吸附特性；從第3組與對照組3對比可知，本發(fā)明酒石酸鉀鈉、乙醇、氫氧化鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硅酸鉀和硅酸協(xié)同配合對椰子皮進行改性，可進一步提高有機肥的吸附性能和交換能力。
上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。