一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥的方法
技术领域
本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥的方法。
背景技术
近年来，随着人民生活水平不断的提高，人们对粮食作物的需求也在不断的增加。粮食的增产离不开肥料，目前粮食生产中应用的有机肥料主要是速效肥料，其特点就是见效快，缺点是使用周期短，需要多次追肥。虽然有机肥能供给农作物充足的营养养分，但是农作物在不同的生长周期对营养养分的需求和吸收速率是不同的，因此就会导致在不同生长期内未被吸收的营养成分快速流失，使得肥料中的营养养分的利用率大打折扣。缓释肥作为近几年兴起的一种新型肥料，由于其能根据作物养分的需求释放养分，即具有缓释性，因而实现了肥料养分释放与粮食营养吸收需求基本同步的效果。一般认为，缓释肥料能减缓养分释放速率，施用缓释肥能实现作物一次性施肥，从而简化施肥技术，降低施肥劳动强度，减少施肥成本，提高肥料利用率，并减轻养分流失造成的环境污染。
但是目前生产的有机缓释肥由于吸附剂的选择单一或者搭配不当，导致肥料中的营养养分与吸附剂的结合不好，使得有机缓释肥的缓释效果较差；目前大部分企业选用木质素作为分散剂和吸附剂。同时在生产过程中只是简单的采用物理搅拌的方式进行粗放式混合，导致营养养分不能完全被吸附剂吸附，从而导致缓释效果较差。
有鉴于此，确有必要提供一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，其发酵周期短、产率高，可大规模生产，且使用时用量少、缓释效果好。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，其发酵周期短、产率高，可大规模生产，且使用时用量少、肥效好，此外，该有机肥配方简单、原料易得、制作过程中使用的牛粪是干牛粪和鲜牛粪，适应性广。
为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：
一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：
所述有机肥的制备方法包括以下步骤：
(1)备料：按照以上配方配比备好原料；
(2)一次混料：先将淀粉、1％-10％的硅藻土(即先加入硅藻土总质量的1％-10％)和10％-20％的活性炭(即先加入活性炭总质量的10％-20％)混合均匀，形成混合物，再将0.1％-1％的EM原液(即先加入EM原液总质量的0.1％-1％)均匀喷洒在混合物中，放置0.5小时以上，使EM原液被充分吸收；
(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；
(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行2天～4天的密封式厌氧发酵，观察发酵温度，使其在45℃～75℃之间，并通过翻堆实现对温度的调节。该配方和方法之下，如果在48小时后堆肥温度还未达到45℃以上则可以判定该操作失败。
(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1天～2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆2-3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；
(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得有机肥。
作为本发明有机肥的一种改进，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：
作为本发明有机肥的一种改进，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：
作为本发明有机肥的一种改进，所述牛粪为干牛粪、鲜牛粪和高含水率的牛粪。
作为本发明有机肥的一种改进，所述高含水率的牛粪为含水率大于82％的牛粪。
糠粉富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，将其用作有机肥可以提高肥效，同时可以避免其对环境的污染，节约了废料资源；
EM原液即有效微生物群，其是由光合细菌、乳酸菌群、酵母菌群等多种微生物组成的，其能产生抗菌物质，抑制有害微生物繁殖，而且其中的有益菌群与土壤中放线菌等共生共殖，形成良好的作物生长环境，提高土壤肥质，彻底改良土壤特质，最终实现绿色有机农产品及免耕作业和可持续发展之路。本发明通过合理的配方和合理的工艺控制，使得EM原液即便对与高水含量的牛粪也能起到很好的发酵作用。其中，高含水率的牛粪是南方水洗池储或者外堆牛粪，特点是含水率高(>82％)，一般在82％～97％之间，由于长期暴露在空气中，就会携带各种杂菌，采用现有技术中的工艺进行发酵时，现有技术配方里的EM原液(如申请号为201210481607.7的中国专利申请提供的配方)会受到污染，从而使得厌氧发酵失效，最终导致发酵失败。但是，本发明人经过长期的实践，意外地发现采用本发明提供的以上制备方法和配方时，即便对于高水含量的牛粪，EM原液也能发挥其功效，使得厌氧发酵顺利充分地进行。
硅藻土可以吸附EM原液中的发酵菌可以使发酵变的更加快速，同时在吸附了EM原液中的发酵菌后可以在两次发酵中发挥作用，主要是因为硅藻土的多孔结构增加了EM原液中益生菌的发酵比表面积，从而提高了发酵效率，使发酵更加彻底，有效地去除了牛粪中所携带的病虫害。同时硅藻土的多孔结构有效吸收了高含水率牛粪中的液态营养成分，防止了发酵所需营养物质的流失，使发酵后的肥料肥效增强。
活性炭可以吸附EM原液中的发酵菌，在硅藻土的配合下可以进一步加快发酵的速率，主要是因为活性炭具有更多的微孔结构，使EM原液中益生菌发酵的比表面积进一步增大，从而进一步提高了发酵效率。同时活性炭的微孔结构不但有效吸收了高含水率牛粪中的液态营养成分，而且能给防止发酵所需营养物质的流失。由于活性炭全程参与发酵，因此在发酵过程中和结束后能有效吸收更多的有机质和N、P、K等营养成分，而且吸收饱和以后，养分在短时间内很难流失。从而在作物生长时由于浓度差的作用可以达到缓释的效果。
本发明的制备方法中，厌氧发酵中不进行翻堆，以保证原料堆的发酵温度，因此厌氧发酵的效率很高，可完成90％以上，而且发酵所需时间也很短。实际发酵时，春夏秋季时初次发酵一般需要2天～3天，冬季初次发酵的时间一般为3天～4天。发酵温度控制在45℃～75℃范围内，不仅可以保证发酵较为充分，而且可以杀死病原菌和虫卵、草籽等。
第二次的有氧发酵中可以使得EM原液中的好氧菌的作用得到充分的发挥，使原料得到充分的发酵，以保证其肥效，实践表明，要达到同样的施肥效果，采用本发明可以大大减少用量，同时原料的充分发酵还可以防止病菌和寄生虫的残留。
风干之后无需筛选，由原料经过发酵转化而来的物质可直接用作有机肥使用，因此，本发明还具有产量高的优点。
其中，第(2)步中，混合原料时创造性地先将淀粉、活性炭、硅藻土、少量的EM原液混合均匀，充分利用了硅藻土的多孔结构的优势和活性炭微孔结构的优势，可以使EM原液中的益生菌被硅藻土和活性炭充分吸收，大大增加了益生菌的发酵比表面积，使前期发酵在短时间内优先启动，从而提高了发酵效率，缩短了发酵时间。
配方中的硅藻土在第(3)步中吸收了大量发酵所需的营养物质，整个发酵过程没有有效成分的流失。
配方中的硅藻土和活性炭全程参与发酵过程，在第(4)步和第(5)步中吸收了大量的有机质和N、P、K等营养物质。在实施过程中，利用浓差作用原理，使活性炭中的营养物质得到缓慢释放，从而实现有机肥的缓释功能。由于活性炭的吸附作用极强，而硅藻土的吸附性较弱，任意使用其中单一组分都难以实现有效的缓释效果，因此，二者的相互配合所起的缓释作用远远大于两者性质之和。
第(4)步中，若原料堆的温度高于75℃，则对原料堆进行翻堆，使温度下降至45℃～75℃，因为若原料对的温度高于75℃，会使得EM原液中的部分微生物失活，从而影响发酵效果。
在混料时，硅藻土能够充分吸收牛粪中的水分和液态营养成分，使其在发酵的过程中，能够缓慢释放，达到有效控水和完全发酵的目的。
相对于现有技术，本发明通过合理的配方以及独特的工艺，采用微生物发酵的方式，经过厌氧发酵快速除臭、腐熟、脱水、去除病原体和寄生虫卵，并经过有氧发酵彻底转化有机质两个阶段，制备出了有机肥，能够彻底解决因有机肥养分流失而造成的环境污染问题。
本发明充分利用了农业生产中产生的牛粪、糠粉等废料，避免了环境污染，节约了二次可再生资源；同时因进行了多次发酵，不仅杀灭了有害细菌还去掉了牛粪中的寄生虫卵，可最大限度的利用牛粪中的肥效并杜绝副作用；硅藻土和活性炭的配合使用，充分吸收了发酵过程中的有效营养成分，利用浓差作用肥效可以根据作物生长过程需要进行缓慢释放，从而促进作物生长；经过实践，本发明适用于各种粮食作物和瓜果蔬菜类作物，不仅可调节土壤生态平衡，还可以改善土壤的通透性。
更为重要的是，本发明还具有以下优点：(1)适应性广，干牛粪、鲜牛粪和高含水率的牛粪都能用作原料，且效率极高；(2)发酵时间一般都在3天～6天，发酵周期短，能大规模生产；(3)不需要筛选，产量高(高达90％以上)；(4)本发明具有很好的肥效和缓释效果，要达到同样的施肥效果，采用本发明可以大大减少用量，约为目前市售的有机肥的三分之二。而且，本发明方法简单、原料易得、加工方便、易于规模化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
本实施例提供的一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：
该有机肥的制备方法如下：
(1)备料：按照以上配方配比备好原料；
(2)一次混料：先将淀粉和20％的活性炭和5％硅藻土混合均匀，再将1％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置0.5小时，使EM原液被充分吸收；
(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；
(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行4天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；
(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1.5天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；
(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。
实施例2
本实施例提供的一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：
该有机肥的制备方法如下：
(1)备料：按照以上配方配比备好原料；
(2)一次混料：先将淀粉和11％的活性炭和8％的硅藻土混合均匀，再将5％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置1小时，使EM原液被充分吸收；
(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；
(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行5天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；
(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；
(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。
实施例3
本实施例提供的一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：
该有机肥的制备方法如下：
(1)备料：按照以上配方配比备好原料；
(2)一次混料：先将淀粉和8％的活性炭和7％的硅藻土混合均匀，再将0.7％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置2小时，使EM原液被充分吸收；
(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；
(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行3天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；
(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；
(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。
对比例1
本实施例提供的一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：
该有机肥的制备方法如下：
(1)备料：按照以上配方配比备好原料；
(2)一次混料：先将淀粉和8％的硅藻土及3％的EM原液均匀混合，放置2小时，使EM原液被充分吸附在硅藻土中；
(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；
(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行5天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；
(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；
(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得有机肥料。
对比例2
本实施例提供的一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：
该有机肥的制备方法如下：
(1)备料：按照以上配方配比备好原料；
(2)一次混料：先将淀粉和8％的硅藻土及3％的EM原液均匀混合，放置3小时，使EM原液被充分吸附在硅藻土中；
(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；
(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行10天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时堆肥才能完全腐熟；
(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行4天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆4次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；
(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得有机肥料。
需要指出的是，将以上原料中的干牛粪换成鲜牛粪或者高含水率(>90％)牛粪按照以上步骤进行压实堆放发酵，经过60天的观察发现发酵失败。取材的局限性凸显，这是因为活性炭虽然具有丰富的微孔结构，但是对于水分的吸附能力较弱，因而不能有效地调节发酵过程中的湿度，导致发酵失败。
通过对比实施例1、对比例1和对比例2可以看出，在淀粉可作为发酵启动剂的条件下硅藻土和活性炭的而配合使用大大提高了发酵效率，在实施例1中，硅藻土和活性炭共同作用的总发酵时间为5.5天；对比例1中，没有活性炭时总发酵时间为7天；而对比例2中，没有硅藻土时总发酵时间为14天；说明硅藻土和活性炭的配合使用可以使发酵效率得到了大幅度的提升。
其原理是：一方面硅藻土的多孔结构对水分和液态物质具有较强的吸附性，在第(2)步和第(3)步时，有效吸收了高含水率牛粪和鲜牛粪中的液态营养成分和水分，防止了发酵所需营养物质的流失，同时控制了堆肥中的湿度，给厌氧发酵提供了良好的条件；另一方面硅藻土的多孔结构和活性炭的微孔结构共同增加了EM原液中益生菌的发酵比表面积，从而提高了发酵效率。
当然需要指出的是，如果单纯使用活性炭作为吸附剂，则由于活性炭的吸水能力较差，不能对发酵的湿度进行有效调节，当原料发生改变时，会导致发酵失败。这又进一步说明了硅藻土和活性炭的相互配合所起的作用远远大于两者性质之和。
实施例4
为进一步说明本发明的实际效果，本实施例对两种有机肥料以及普通有机肥料的肥效进行一次对比实验。
2017年4月下旬在湖北省英山县石头咀镇茅草畈组，实施地块3亩(1亩/块)，3个地块上分别播种春玉米。玉米抽苗至20公分左右时进行施肥，其他病虫害和灌溉照常处理。
其中普通有机肥试验田为1亩，每亩施肥200kg，120天后即8月上旬收获得到玉米372.4kg，收获时玉米秸秆已经枯萎，说明土壤早已没有肥效，肥效流失严重，但检测到土壤没有板结。
其中本对比例2中的有机肥试验田为1亩，每亩施肥200kg，120天后即8月上旬收获得到玉米378.6kg，收获时玉米秸秆上的叶子仍然是青色，说明土壤仍然还有肥效，且肥效可持续5个月，表明肥效流失较少，能持续维持肥效，但增产效果不明显。同时检测到土壤没有板结。
其中本对比例1中的有机肥试验田为1亩，每亩施肥200kg，120天后即8月上旬收获得到玉米470.6kg，收获时玉米秸秆上的叶子仍然是青色，说明土壤仍然还有肥效，且肥效可持续14天，表明肥效有一定的流失。但检测到土壤没有板结。
其中本实施例1中的有机肥试验田为1亩，每亩施肥140kg，120天后即8月上旬收获得到玉米498.7kg，收获时玉米秸秆上的叶子仍然是青色，说明土壤仍然还有肥效，且肥效可持续4个月，表明肥效流失较少，能持续维持肥效。且检测到土壤没有板结。
通过实施例4可以看出:实施例1中的有机肥肥效远高于对比例1、对比例2和普通有机肥。其原因是配方中的硅藻土在第(3)步中吸收了大量发酵所需的营养物质，整个发酵过程没有有效成分的流失；同时配方中的硅藻土和活性炭全程参与发酵过程，在第(4)步和第(5)步中吸收了大量的有机质和N、P、K等营养物质，使得本发明生产的有机肥的肥效得到了很好的保留，且不易流失。在实施过程中，由于浓差作用，使硅藻土和活性炭中的营养物质得到缓慢释放，从而实现有机肥的缓释功能。最终实现持续供肥和作物增产。
同时也可以看出，(1)单纯使用硅藻土作为吸附剂，所生产出来的有机肥并没有明显的缓释效果；(2)单纯使用活性炭作为吸附剂，所生产出来的有机肥的缓释效果较差。这是因为硅藻土的吸附性较弱，其作为吸附剂时，营养成分释放较快，从而导致缓释效果不明显；而活性炭的吸附作用极强，作为吸附剂时，营养物质很难有效释放，而导致缓释效果较差。而将二者配合使用时却能得到很好的缓释效果。因此，二者的相互配合所起的缓释作用远远大于两者性质之和。
本发明提供了一种具有缓释功能的牛粪发酵有机肥的方法，采用微生物发酵的方式，经过厌氧发酵、有氧发酵两个阶段制备有机肥，彻底解决了因有机肥养分流失而造成的环境污染问题。由于各种利用牛粪制备有机肥的配方、方法上存在差异，因而本发明也公开了各种原料的不同配方和处理方法等。总之，该方法能将生物工程原理与农业生产的实际紧密结合，彻底解决了因有机肥养分流失而造成的环境污染问题。而且本发明所公开的牛粪制备生物有机肥的方法只需将牛粪通过短时间的快速发酵，就能达到使用要求，且制造费用极其低廉，极易推广。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
