牛粪干粉有机肥及其制备方法和应用 技术领域 本发明涉及一种农作物肥料及其制备方法和应用， 尤其涉及一种农业有机肥料及 其制备方法和应用。
背景技术 随着养牛业的快速发展， 牛粪便污染已成为一大难题。 据有关资料显示， 在一些地 方， 牛粪对环境的污染已超过了工业污染的总量， 有的甚至高达 2 倍以上。一头奶牛每年产 生粪便在 7 吨以上， 一头黄牛产生的粪便在 5 ～ 6 吨之间。由于各地对牛粪的处理普遍重 视不够， 一些养牛比较集中的地方， 基本上都没有牛粪处理设施， 这样便导致牛粪被随意堆 弃和存放 ； 尤其在南方， 每到夏季， 牛粪堆集的地方臭气冲天， 这既对周边居民的正常生活 造成不良影响， 同时牛粪又是多种细菌、 病原体孳生繁殖的源头， 对养殖群体也有着严重的 影响。 另外， 生牛粪上地， 它产生热量， 消耗土壤氧气， 容易导致烧根烧苗， 还对寄生虫的卵、 病源微生物等起到传播作用。因而， 牛粪的无害化处理对本领域技术人员来说显得十分重 要和迫切。
从另一方面来看， 牛粪中富含纤维素、 有机质、 氨基酸和多种腐植酸， 牛粪中的这 些成分是农作物很好的有机肥， 因此， 利用牛粪制作生物有机肥便可变害为宝， 研究利用牛 粪生产有机肥的方法及应用工艺具有重要的科学意义和生产实践意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足， 提供一种能明显提高土壤有机 质和土壤肥力、 减少化肥用量、 改良土壤结构、 施用成本小、 质量稳定、 品质高的牛粪干粉有 机肥， 还相应提供该牛粪干粉有机肥的制备方法和应用。
为解决上述技术问题， 本发明提出的技术方案为一种牛粪干粉有机肥， 所述牛粪 干粉有机肥呈颗粒状， 其主要由以下质量配比的组分配制而成 ：
牛粪干粉 78％～ 90％
生物有机质 ( 优选包括生化黄腐酸和 / 或腐植酸钾 ) 8％～ 20％和
粘合剂 ( 优选为羧甲基纤维素钠 CMC) 1％～ 3％。
上述的牛粪干粉有机肥中， 优选的， 生物有机质含量≥ 55 ％， 氮磷钾 (NPK) 含量 ≥ 4％。
上述的牛粪干粉有机肥中， 优选的， 所述牛粪干粉的含水量≤ 15％， 所述牛粪干粉 的细度在 80 目以下。
上述的牛粪干粉有机肥中， 优选的， 所述牛粪干粉有机肥的含水量≤ 12％， 所述牛 粪干粉有机肥的粒度优选为 0.2cm ～ 0.3cm。
上述的牛粪干粉有机肥中， 所述生物有机质优选包括生化黄腐酸和 / 或腐植酸 钾。 所述腐植酸钾是一种高效有机钾， 因为其中的腐植酸是一种生物活性制剂， 可提高土壤 速效钾含量， 减少钾的损失和固定， 增加作物对钾的吸收和利用率， 也具有改良土壤、 促进作物生长、 提高作物抗逆能力、 改善作物品质、 保护农业生态环境等功能。所述生化黄腐酸 是应用现代生物技术， 以植物渣体为原料， 经生物发酵、 制取的类煤化黄腐酸物质， 该物质 均是纯有机成份， 没有掺和无机化学成份。黄腐酸属腐殖酸中分子量最小、 活性最大的组 分， 系腐植酸有效成分中的精华， 该物质全溶于水、 耐酸碱、 抗二价离子， 可与多种微量元素 和大量元素共溶复配， 不絮沉 ； 可直接施用， 也可用做叶面肥、 冲施肥和有机肥、 药肥、 微肥 及水产肥、 液态地膜、 腐植酸保水剂的主剂或添加剂， 还可做有机无机复合肥高塔喷浆造粒 的缓释肥包衣浆。
上述技术方案的特点是提供了一种颗粒剂型的牛粪有机肥， 其优点集中体现在 ： (1) 粉尘含量低， 抗压强度较高， 流动性好， 可散装运输， 易存贮， 不易破碎和结块， 适合于机 械化施肥 ； (2) 表面较小， 施入土壤后溶解速度变慢， 加上单粒重较大， 在水田中施用可沉 入较深的土下， 减少挥发损失， 肥料持效性更长。另外优选的技术方案中， 通过添加腐植酸 钾或生化黄腐酸与牛粪本身具有的有机态氮磷钾相结合， 这不仅能使上述的牛粪干粉有机 肥能满足国家的肥料登记标准， 而且各种组分间能达到优势互补， 使其速效、 缓效、 长效持 续平衡供肥， 有利于提高产量， 改善作物品质， 且产品商品性好， 经济效益显著。
作为一个总的技术构思， 本发明还提供一种上述的牛粪干粉有机肥的制备方法， 包括以下步骤 ：
(1) 制备牛粪干粉 ： 收集鲜牛粪置于室外风干， 风干后用粪便脱水机脱水， 脱水后 置于烘箱中烘干， 烘干后再进行粉碎， 得到牛粪干粉 ；
(2) 配制有机肥混合料 ： 将上述步骤 (1) 制得的牛粪干粉按照权利要求 1 所述的 质量配比与所述生物有机质混合， 得混合料 ；
(3) 挤压造粒 ： 向上述步骤 (2) 后得到的混合料中加入上述质量分数的粘合剂， 混 合均匀后通过挤压造粒机或圆盘造粒机造粒， 得到成品。
上述的牛粪干粉有机肥的制备方法， 所述步骤 (1) 中， 所述粪便脱水机的脱水率 优选在 50％以上， 所述烘箱中的烘干温度优选控制在 60 ℃～ 70 ℃， 烘干时间优选控制在 10h 以上。经所述脱水、 烘干、 粉碎后的牛粪干粉的含水量≤ 10％， 细度在 80 目以下。
作为一个总的技术构思， 本发明还提供一种上述的牛粪干粉有机肥在辣椒种植生 产中的应用， 将所述牛粪干粉有机肥作为基肥一次性施入， 施肥时深翻 10cm ～ 20cm， 施用 量为每亩施 50kg ～ 100kg。
作为一个总的技术构思， 本发明还提供一种上述的牛粪干粉有机肥在小麦种植生 产中的应用， 将所述牛粪干粉有机肥作为基肥一次性施入， 施用量为每亩施 80kg ～ 100kg。
作为一个总的技术构思， 本发明还提供一种上述的牛粪干粉有机肥在玉米种植生 产中的应用， 先将玉米直播， 再将所述牛粪干粉有机肥作为基肥集中条施， 施用量为每亩施 100kg ～ 150kg。
与现有技术相比， 本发明的优点在于 ： 本发明直接使用天然牛粪作为主要原料通 过脱水、 干燥、 粉碎制成牛粪干粉后， 再按照优化的配比添加已知有机成分， 最后混合配制 成有本发明的牛粪干粉有机肥。经检测， 本发明的牛粪干粉有机肥的机质含量≥ 55％ ( 远 远高于农业部有机肥行业标准规定的 30％ )， NPK 含量≥ 4％ ( 达到农业部有机肥行业标准 规定的总养分≥ 4.0％ )， 该牛粪干粉有机肥的各项指标均达到农业部有机肥料行业标准 NY 525-2002。本发明的牛粪干粉有机肥具有以下明显优势 ：
1. 能明显提高土壤有机质和土壤肥力， 可减少化学肥料的使用量， 部分替代化学 肥料 ； 还可促进土壤中的微生物繁殖， 增加土壤中的微生物含量 ；
2. 能起到改良土壤团粒结构的作用， 改善土壤结构， 提高土壤的吸收容量， 减少土 壤板结 ；
在作物生产中施用本发明的牛粪干粉有机肥后， 不仅能显著改善土壤的理化性质 和生物活性， 而且肥效长， 能为农作物提供全面、 持续的营养供给， 能有效促进植物生长， 增 加农作物产量， 提高农作物品质。此外， 本发明的牛粪干粉有机肥施用成本小， 质量比较稳 定， 经济效益明显， 可广泛应用于农田、 果园和菜地， 为发展绿色农业、 低碳农业在肥料方面 提供了有力保证。 附图说明
图 1 为本发明实施例 1 中牛粪干粉有机肥的制备工艺流程图。 具体实施方式 以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例 1 ： 本发明的牛粪有机颗粒肥及其制备和在辣椒种植中的施用。
在辣椒种植中， 由于长期施用化肥， 已对土壤造成板结和盐化， 影响了作物对肥料 的吸收和利用。为此， 现配制一种本发明的牛粪干粉有机肥， 该牛粪干粉有机肥呈颗粒状， 平均粒度为 0.2cm ～ 0.3cm， 含水量≤ 12％， 其主要由以下质量配比的组分配制而成 ：
牛粪干粉 90％ ( 含水量≤ 15％， 细度小于 80 目 )
腐植酸钾 9％和
粘合剂羧甲基纤维素钠 1％。
如图 1 所示， 上述本实施例的牛粪干粉有机肥的制备方法包括以下步骤 ：
(1) 制备牛粪干粉 ： 牛排出鲜牛粪后， 收集鲜牛粪并置于室外自然风干、 晾晒若干 天， 风干后统一使用粪便脱水机脱水 ( 脱水率在 50％以上 )， 脱水后置于 60℃的烘箱中烘 干， 烘烤时间在 10h 以上， 待其水分含量少于 10％后取出， 再将脱水、 烘干后的牛粪使用高 效粉碎机进行粉碎， 过 80 目筛， 使其细度小于 80 目， 得到牛粪干粉 ；
(2) 配制有机肥混合料 ： 将上述步骤 (1) 制得的牛粪干粉按照以上的质量配比与 生物有机质腐植酸钾混合 ( 各种已知能被植物直接吸收利用的生物有机质均可， 还可适当 添加有机态氮磷钾肥 )， 得混合料 ；
(3) 挤压造粒 ： 向上述步骤 (2) 后得到的混合料中加入上述质量分数的粘合剂羧 甲基纤维钠 (CMC)， 混合均匀后通过挤压造粒机或圆盘造粒机造粒， 得到成品， 装袋即可。
经检测， 上述本实施例的牛粪干粉有机肥中， 生物有机质含量大于 55 ％ ( 约为 62.8％ )， 氮磷钾 (NPK) 超过 4％ ( 其中 N 1.91％、 P 1.48％、 K 1.91％ )。
将本实施例的牛粪干粉有机肥作为基肥施用在辣椒 ( 本实施例的辣椒品种为市 面上销售的农大 40) 上， 并与施用的常规复合肥 ( 西洋特肥业复合肥 N、 K、 P ≥ 40％ ) 进行 对照。试验用地选择北京延庆一块地势平坦、 肥力一致、 排水良好且灌溉方便的辣椒栽培 地。
试验设计方案如下 ：
每个小区设四个处理， 每个处理三个重复， 小区面积不小于 15m2， 试验采用随机区 组排列 ；
处理 A ： 空白对照 ；
处理 B ： 常规复合肥 ( 每 667m2 施 50kg， 即每 15m2 小区施 1.123kg) ；
处理 C ： 本 实 施 例 的 牛 粪 干 粉 有 机 肥 ( 每 667m2 施 50kg， 即 每 15m2 小 区 施 1.123kg)。
施肥方法为 ： 定植前将本实施例的牛粪干粉有机肥与对照肥料常规复合肥一次性 作为基肥施入， 深翻 10cm ～ 20cm， 其他栽培条件、 肥水管理与往年一致。
试验后的产量对比及结果分析如下表 1 所示。
表1： 实施例 1 中辣椒小区产量结果对照表
通过上表 1 可以看出， A、 B、 C 三个处理的小区平均产量分别为 35kg、 55.1kg 和 57.4kg。使用天然牛粪生产的牛粪干粉有机肥与空白对照 A 相比增产了 64％ ； 与对照处理 B 使用常规复合肥相比较增产了 4％。试验对比结果表明， 本发明的牛粪干粉有机肥可以改 良土壤， 减少土壤板结、 提高肥料利用率， 进而增加辣椒产量。这表明本发明的产品完全可 以替代常规复合肥作为辣椒种植基肥进行施用， 这不仅有效利用了废弃的牛粪资源， 减少 了其环境污染问题， 而且减少了化肥施用成本， 市场前景较好。
实施例 2 ： 本发明的牛粪有机颗粒肥及其制备和在小麦种植中的施用。
小麦作为我国主要的粮食作物， 种植面积达到 2280 万公顷， 其基肥常年使用常规 化肥造成种植土壤营养失调、 板结， 化肥的大量过剩也对土壤环境造成污染。为此， 现配制 一种本发明的牛粪干粉有机肥， 该牛粪干粉有机肥呈颗粒状， 平均粒度为 0.2cm ～ 0.3cm， 含水量≤ 12％， 其主要由以下质量配比的组分配制而成 ：
牛粪干粉 85％ ( 含水量≤ 15％， 细度小于 80 目 )
生化黄腐酸 13％和
粘合剂羧甲基纤维素钠 2％。
上述本实施例的牛粪干粉有机肥的制备方法包括以下步骤 ：
(1) 制备牛粪干粉 ： 牛排出鲜牛粪后， 收集鲜牛粪并置于室外自然风干、 晾晒若干 天， 风干后统一使用粪便脱水机脱水 ( 脱水率在 50％以上 )， 脱水后置于 60℃的烘箱中烘 干， 烘烤时间在 10h 以上， 待其水分含量少于 10％后取出， 再将脱水、 烘干后的牛粪使用高 效粉碎机进行粉碎， 过 80 目筛， 使其细度小于 80 目， 得到牛粪干粉 ；
(2) 配制有机肥混合料 ： 将上述步骤 (1) 制得的牛粪干粉按照以上的质量配比与 生物有机质腐植酸钾混合 ( 各种已知能被植物直接吸收利用的生物有机质均可， 还可适当 添加有机态氮磷钾肥 )， 得混合料 ；
(3) 挤压造粒 ： 向上述步骤 (2) 后得到的混合料中加入上述质量分数的粘合剂羧 甲基纤维钠 (CMC)， 混合均匀后通过挤压造粒机或圆盘造粒机造粒， 得到成品， 装袋即可。
经检测， 上述本实施例的牛粪干粉有机肥中， 生物有机质含量 55％， 氮磷钾 (NPK) 含量 4％。
将本实施例的牛粪干粉有机肥作为基肥施用在小麦 ( 本实施例的小麦品种为兰 天 3 号 ) 上， 并与施用的常规复合肥进行对照。试验田设在甘肃东南部的秦安县莲花镇， 土 质为黄绵土， 肥力中上， 耕层有机质 8.23g/kg， 速效氮 39.30mg/kg， 速效磷 10mg/kg， 速效钾 188.4mg/kg。
试验设计方案如下 ：
试验共设四个处理， 每个处理三个重复， 小区面积为 24m2， 随机排列 ；
处理 D ： 空白对照 ；
处理 E ： 本地常规复合化肥 ： 尿素 10kg+ 复合肥 50kg+ 普磷 40kg( 每亩 ) ； 尿素、 普 磷为本地购买， 复合肥为金化集团复合肥公司生产 (NPK ≥ 45％ ) ；
处理 F ： 本实施例的牛粪干粉有机肥 75kg+ 尿素 10kg( 每亩 ) ；
处理 G ： 本实施例的牛粪干粉有机肥 100kg+ 尿素 10kg( 每亩 ) ；
收获时对小区单收测产， 其他田间管理同大田。 试验后的产量对比及结果分析如下表 2 所示。 表2： 实施例 2 中小麦小区产量结果对照表上表 2 的试验结果表明， 处理 E、 F、 G 分别比空白对照 D 增产 28.07 ％、 24 ％和 33.95％， 其中处理 F 的牛粪干粉有机肥 (75kg) 相比 E 的本地常规复合化肥， 没有明显的增 产， 折合亩产甚至略有降低 ( 低于常规复合化肥处理约 4.07％ )。而处理 G 的牛粪干粉有 机肥 (100kg) 较处理 E 常规复合化肥则高出 5.88 个百分点。虽然处理 F 中施用牛粪干粉 有机肥的产量效果提高不明显， 但牛粪干粉有机肥中富含作物生长所必须的有机型态氮磷 钾和高含量有机质， 能够有效缓解土壤营养失调、 板结， 而且肥料利用率高， 能减少化肥对 土壤环境的污染。通过本实施例的试验还可以看出， 除了使用常规氮肥尿素 10kg/ 亩外， 通 过进一步增加牛粪干粉有机肥作为小麦基肥的施用量， 使每亩达到 100kg， 则效果更佳， 相 比使用常规复合化肥的增产效果也更为明显， 可以替代常规复合化肥。
实施例 3 ： 本发明的牛粪有机颗粒肥及其制备和在玉米种植中的施用。
一 种 本 发 明 的 牛 粪 干 粉 有 机 肥， 该 牛 粪 干 粉 有 机 肥 呈 颗 粒 状， 平均粒度为 0.2cm ～ 0.3cm， 含水量≤ 12％， 其主要由以下质量配比的组分配制而成 ：
牛粪干粉 80％ ( 含水量≤ 15％， 细度小于 80 目 )
生化黄腐酸 10％
腐植酸钾 9％
和粘合剂羧甲基纤维素钠 1％。
上述本实施例的牛粪干粉有机肥的制备方法包括以下步骤 ：
(1) 制备牛粪干粉 ： 牛排出鲜牛粪后， 收集鲜牛粪并置于室外自然风干、 晾晒若干 天， 风干后统一使用粪便脱水机脱水 ( 脱水率在 50％以上 )， 脱水后置于 60℃的烘箱中烘 干， 烘烤时间在 10h 以上， 待其水分含量少于 10％后取出， 再将脱水、 烘干后的牛粪使用高 效粉碎机进行粉碎， 过 80 目筛， 使其细度小于 80 目， 得到牛粪干粉 ；
(2) 配制有机肥混合料 ： 将上述步骤 (1) 制得的牛粪干粉按照以上的质量配比 与生物有机质混合 ( 各种已知能被植物直接吸收利用的生物有机质和有机态氮磷钾肥均 可 )， 得混合料 ；
(3) 挤压造粒 ： 向上述步骤 (2) 后得到的混合料中加入上述质量分数的粘合剂羧 甲基纤维钠 (CMC)， 混合均匀后通过挤压造粒机或圆盘造粒机造粒， 得到成品， 装袋即可。
经检测， 上述本实施例的牛粪干粉有机肥中， 生物有机质含量 55％， 氮磷钾 (NPK) 含量 4％。 将本实施例的牛粪干粉有机肥作为基肥施用在玉米 ( 本实施例的玉米品种为农 华 101) 上， 并与施用的常规复合肥进行对照。试验地点选择在吉林省四平梨树县， 该地处 东北松辽平原腹地， 土地肥沃平坦， 素有 “东北粮仓” 和 “松辽明珠” 之美称， 为国家玉米基 地县， 玉米年产量 36 亿斤。试验田选在榆树台镇双龙村责任田。该地耕层土壤有机质含量 为 2.14％， 全氮含量为 0.115％， 全磷含量为 0.069％， 全钾含量为 2.25％， 肥力中等阳光充 足， 适宜玉米生长。
试验设计方案如下 ：
试验共设三个处理， 每个处理三个重复， 每个小区面积为 50m2， 并采用随机区组排 列， 留有保护行和观察道 ：
处理 H ： 空白对照 ；
处理 I ： 本地市面购买的史丹利复合肥 ： 100kg/ 亩 (NPK ≥ 45％ ) ；
处理 J ： 本实施例的牛粪干粉有机肥 100kg/ 亩。
施肥方式 ： 先将玉米直播 ( 株行距 40×50cm)， 再将肥料作为基肥， 集中条施， 使肥 料靠近玉米根系， 易被吸收利用， 其他田间管理、 肥水灌溉照往年。
试验后的产量对比及结果分析如下表 3 所示。
表3： 实施例 3 中玉米小区产量结果对照表
上表 3 的试验结果表明， 使用史丹利复合肥 (100kg/ 亩 ) 的处理 I 比空白对照 H 增 产 11.29％； 而使用本发明的牛粪干粉有机肥 (100kg/ 亩 ) 的处理 J 比较处理 I 增产 0.64％， 增产幅度不大， 但这同样表明种植玉米时使用相同量的牛粪干粉有机肥完全可以取代常规 复合肥作为基肥施用。且试验表明， 本发明的牛粪干粉有机肥作为一种优质环保的有机肥 料， 具有使用方便、 原料资源丰富、 绿色环保、 有益土壤微生物种群等诸多优点。
本实施例中各种肥料施用成本的对比分析如下表 4 所示。
表4： 实施例 3 中肥料施用成本的对比分析
处理 H I J
肥料品种 空白 史丹利复合肥 牛粪干粉有机肥 施用量 ( 亩 ) 0 100kg 100kg 单价 ( 市场零售价 ) 0 180 元 /50kg 150 元 /50kg 总价 0 360 元 300 元由于牛粪来源广阔， 收购成本低， 加工工艺简单。通过上表 4 对各种玉米肥料的用 量成本分析发现， 使用本发明的牛粪干粉有机肥 (100kg/ 亩 ) 肥料成本约为 300 元， 比使用 常规复合肥的处理 I 每亩节省 60 元， 具有很大的经济效益。