本發明涉及一種沼渣-生物炭有機復合肥及其制備方法。
背景技術：
我國農村約有三分之一的農作物秸稈未被利用，很大一部分都被直接焚燒，這不僅使得高品位的生物質資源被浪費，還導致一系列環境污染問題。如果能夠將這些秸稈作為生產農用生物炭的原材料，不僅生物質資源得以有效利用，得到高品質的生物炭制品，還能夠避免秸稈焚燒等處理方式引發的環境問題。隨著經濟和工業規模的迅速發展，很多領域都在大規模推廣厭氧消化處理技術，如城市污水處理廠通過廢水厭氧生物處理技術對污水進行處理、農村大量剩余秸稈與禽畜糞便采用厭氧消化技術進行沼氣的生產等，這一系列的厭氧發酵工程都伴隨著沼渣的大量產生，由于沼渣所含養分充足，越來越多的人開始關注沼渣的可持續利用。
沼渣作為優質固體肥料，營養成分較豐富，養分含量較為全面，其中有機質36％-49％，腐殖酸10.1％-24.6％，粗蛋白5％-9％，氮0.4％-0.6％，鉀0.6％-1.2％，還有一些礦物質養分。沼渣由于是在厭氧條件下形成的，與通常的堆肥比較，營養成分保留情況較好。沼渣由三種不同部分組成，發揮著三個不同的作用。一是有機質、腐殖酸，對改良土壤起著重要作用；二是氮磷鉀等元素，滿足作物生長需要；三是未腐熟原料，施入農田發酵，釋放養分，這就是沼渣肥速緩兼備的原因。長期施用沼肥農作物產量可提高10％-30％，農產品質量提高1-2個檔次，每斤增收0.2-1元。沼渣含有許多營養成分和生物活性物質，是一種具有肥料、生物農藥和飼料添加劑功能的特殊物質，不僅能顯著改善土壤理化性狀、增加土壤肥力，同時能夠顯著地提高作物產量和改善作物品質。
生物炭通常是指農林廢棄物等生物質，在缺氧和一定溫度條件下熱解形成的富碳產物。在環境領域，生物炭主要用來破解秸稈燃燒難題，減少面源污染，實現農業“碳封存”；在農業領域，主要用來改良土壤、培肥地力、修復農田、提高作物產量和品質等。生物炭具有豐富的多微孔結構，比表面積較大，在施入土壤后，有利于微生物的生存繁衍，增加土壤中有益菌群數量，增強土壤生態系統功能，為作物根系提供良好的生長環境。施用生物炭有助于改善土壤理化性狀，如ph、容重、孔隙度、持水性等，特別是有利于提高土壤有效養分含量，這些條件的改變對于促進作物生長發育有重要作用。生物炭本身含有一定數量的對作物生長發育有益的元素如n、p、k等和一些微量元素，可增加土壤中可交換性陽離子如k+、na+、ca2+、mg2+等的數量，在一定程度上減少活性鋁等有毒元素的影響，為作物生長發育提供良好的元素供應源。生物炭與其它肥料配合使用時，可減少肥料養分淋失，提高利用效率，促進增產。
技術實現要素：
基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種沼渣-生物炭有機復合肥及其制備方法，本發明充分利用發酵工程沼渣與秸稈資源，所制肥料具有緩釋肥效、改良土壤、固碳減排等優勢，營養搭配合理，與常規復合肥配合施用能夠有效延長肥料有效期，顯著提升農作物產量及品質，而且制備方法成本較低、工藝可行，適宜大規模推廣。
為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：
一種沼渣-生物炭有機復合肥，其原料包括：沼渣、生物炭、常規肥料、礦粉粘結劑、復合微生物菌劑、造粒粘結劑及包膜材料；
其中，所述原料按重量比例計，每百份沼渣-生物炭有機復合肥的組成成分為：沼渣70-75份，生物炭15-18份，磷酸二銨1-2份，尿素2-3份，硫酸鉀4-5份，復合微生物菌劑0.5-1份，礦粉粘結劑1-2份，包膜材料1-3份；
優選地，所述農作物秸稈原料為玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈、林業殘枝等農林廢棄物的一種或多種。
優選地，所述復合微生物菌劑為固氮菌、光合菌、膠質芽胞桿菌、菌根菌的至少一種，復合微生物菌劑的總有效活菌數大于2000億/g。
優選地，所述礦粉粘結劑為木質素磺酸鈉。
優選地，所述包膜材料為塑料、樹脂、石蠟、聚乙烯和元素硫中的至少一種，所述包膜材料的粒徑為100-200目。
本發明還提出了上述沼渣-生物炭有機復合肥的制備方法，包括如下步驟：
(1)將厭氧發酵產生的沼渣與沼液進行固液分離，將分離得到的沼渣利用鼓風機或自然風干，使其脫水固化后的含水量低至20％，然后進行一定的無害化預處理，得到營養豐富的安全沼渣成品；
(2)將農作物秸稈切割粉碎至直徑≤2cm，經450℃-500℃高溫裂解3-4小時得到生物炭半成品，進一步研磨、過篩及烘干后，得到粒徑為50-60目，比表面積為(80±5)m2/g，ph酸堿度達到9.0，總碳含量≥65％以上的生物炭成品；
(3)將所制得的沼渣、生物炭、磷酸二銨、尿素、硫酸鉀、復合微生物菌劑、礦粉粘結劑以及包膜材料混合并攪拌，復配完成后測量并進行調節，使其有機質含量達到35％；
(4)將步驟(3)中的復配物料均勻攪拌后干燥，得到中間顆粒再倒進篩子中過篩，使用圓盤造粒機進行造粒，得到粒徑為3～5mm的有機肥顆粒，再將顆粒倒入烘干機中烘干，自然冷卻至室溫；
(5)利用噴霧器噴灑少量霧化水于步驟(4)所制顆粒表面，利用包膜材料對顆粒進行包裹，進一步干燥并包裝、儲存，得到沼渣-生物炭有機復合肥。
本發明的優點和積極效果是：
(1)本發明的沼渣-生物炭有機復合肥，根據農作物生長對于不同營養物質的需要，按照合理的原料配比制得，能夠滿足植物不同的營養需求，提高土壤交換性鈣、鎂、鉀和鈉的含量和土壤ph，改良土壤理化性狀、培養地力、增強土壤保水抗旱能力。
(2)本發明的沼渣-生物炭有機復合肥，其中生物炭素基質具有強烈的吸附作用，生物炭與沼渣配合制肥能夠使肥料的釋放淋溶速度明顯放緩，減少了肥料的淋失，延長了肥料的供給時間，從而提高了肥料的利用率和利用效果，可調理植物生長，顯著提高作物產量和品質，本發明中的生物炭由農作物秸稈高溫裂解制得，這也給農村的大量秸稈剩余問題提供了新的解決方案。
(3)本發明的沼渣-生物炭有機復合肥制備方法，成本較低，工藝可行，適合大規模推廣，與常規化肥配合施肥效果更優。此外，沼渣的生產依賴于各類沼氣工程，沼氣工程能將農業生產中大量的有機排泄物(如畜禽糞便、作物秸稈、生活有機垃圾、食品加工廢棄物等)作為載體循環再利用，尾端產生的沼渣通過本發明的方法轉化為相應的肥料產品，既提高了環境質量，實現了零排放目標，又實現了廢棄物資源化和增值的目標，以沼渣為載體發展有機復合肥能夠及時處理沼渣的使整個沼氣工程產業鏈符合國家“優先發展的十大產業政策”，利國利民。
附圖說明
附圖1：制備沼渣-生物炭有機復合肥技術路線示意圖
具體實施方式
下面通過具體的實施例子對本發明做進一步的詳細描述。
本發明實施例提供的一種沼渣-生物炭有機復混肥，其原料包括：沼渣、生物炭、常規肥料、礦粉粘結劑、復合微生物菌劑、造粒粘結劑及包膜材料；
其中，所述原料按重量比例計，每百份污泥-生物炭有機復混肥的組成成分為：沼渣70-75份，生物炭15-18份，磷酸二銨1-2份，尿素2-3份，硫酸鉀4-5份，復合微生物菌劑0.5-1份，礦粉粘結劑1-2份，包膜材料1-3份。
所述生物炭由秸稈為原材料制備，農作物秸稈為玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈、林業殘枝等農林廢棄物的一種或多種，此類農作物秸稈來源廣泛，可收集制備生物炭或與沼渣進行二次堆肥。
所述復合微生物菌劑為植物型微生物菌劑，包含固氮菌、硅酸鹽細菌、光合菌、膠質芽胞桿菌、菌根菌的至少一種，復合微生物菌劑的總有效活菌數大于2000億/g，其元素及微生物菌種的各項指標均符合農用微生物菌劑(gb20287-2006)的相關要求，具有抑菌抗病抗重茬、提高肥效、高滲高效、提質增產以及綠色無公害等優點，適用于各種大田作物、經濟作物、瓜果蔬菜等。
所述礦粉粘結劑為木質素磺酸鈉，是一種天然高分子聚合物，長期密封儲存不分解且具有很強的分散性，是一種表面活性物質，能吸附在各種固體質點的表面上，其制作方法是利用竹子制漿過程提取物經濃縮改性反應并噴霧干燥而成，成品粒度≥200目。
所述包膜材料為塑料、樹脂、石蠟、聚乙烯和元素硫中的至少一種，所述包膜材料的粒徑為120-140目。
上述沼渣-生物炭有機復合肥的制備方法，包括如下步驟：
(1)將厭氧發酵產生的沼渣與沼液進行固液分離，將分離得到的沼渣利用鼓風機或自然風干，使其脫水固化后的含水量低至20％，然后進行一定的無害化預處理，得到營養豐富的安全沼渣成品；
(2)將農作物秸稈切割粉碎至直徑≤2cm，經450℃-500℃高溫裂解3-4小時得到生物炭半成品，進一步研磨、過篩及烘干后，得到粒徑為50-60目，比表面積為(80±5)m2/g，ph酸堿度達到9.0，總碳含量≥65％以上的生物炭成品；
(3)將所制得的沼渣、生物炭、磷酸二銨、尿素、硫酸鉀、復合微生物菌劑、礦粉粘結劑以及包膜材料混合并攪拌，復配完成后測量并進行調節，使其有機質含量達到35％；
(4)將步驟(3)中的復配物料均勻攪拌后干燥，得到中間顆粒再倒進篩子中過篩，使用圓盤造粒機進行造粒，得到粒徑為3～5mm的有機肥顆粒，再將顆粒倒入烘干機中烘干，自然冷卻至室溫；
(5)利用噴霧器噴灑少量霧化水于步驟(4)所制顆粒表面，利用包膜材料對顆粒進行包裹，進一步干燥并包裝、儲存，得到沼渣-生物炭有機復混肥。
所述復合肥施用量根據當地土壤性質確定，本發明的沼渣-生物炭有機復合肥在投入使用前，所含常規肥料成分需滿足磷酸二銨≥150kg/hm2，尿素≥200kg/hm2，硫酸鉀≥400kg/hm2；
所述復合肥施用量根據當地土壤性質確定，可與常規復合肥配合施用以增加肥效，污泥-生物炭有機復合肥在酸性土壤施肥量為600-800kg/畝，在不同性質土壤中施用污泥-生物炭有機復合肥，增產幅度有一定差異，且不宜在對土壤ph酸堿度敏感的耕地施用。
所述沼渣-生物炭有機復合肥可與常規復合肥配合施用以增強肥效，本發明中的有機肥在酸性土壤中的施肥量為1400-1600kg/hm2，在酸性土壤、中性土壤、粗質地與中等質地土壤中施用該復合肥，將會導致增產幅度具有差異，且不宜在對土壤ph酸堿度敏感的耕地施用。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，但本發明的保護范圍并不局限于此，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，根據本發明的技術方案及其發明構思所作的等同替換或改進，均應包含在本發明的保護范圍之內。