利用食用菌菌渣生产的无公害有机肥料及其制备与应用

摘要

本发明涉及一种利用食用菌菌渣生产的有机肥料及其制备与应用。食用菌菌渣有机肥是由以下重量份原料制成：食用菌菌渣45～70份，风化煤5～20份，尿素4～15份，磷酸一铵10～15份，氯化钾7～20份，微量元素肥1～5份；化学降解剂1～5份，固化剂5～10份；先将食用菌菌渣剪切粉碎，再加入其它组分混合，降解固化，最后挤压制粒、抛光整形为圆形颗粒。该食用菌菌渣有机肥含有作物生长所需要的多种氨基酸、腐植酸、氮、磷、钾及微量元素，且还可产生由于螯合反应形成的含有易被植物吸收的微量元素的腐植酸螯合物，提高菌渣有机肥养分的利用率、施用方便省力，用于粮食、蔬菜、瓜果等经济作物。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用食用菌渣生产无公害有机肥料及其制备方法与应用，属于固体废弃物循环利用及肥料技术领域。

背景技术

我国是食用菌生产大国，目前年产量约2200万吨左右，占全球总产量的70％以上，总产值突破600亿元。随着食用菌产业的发展，每年有大量的食用菌菌渣产生，每生产1吨食用菌，要产出0.6吨菌渣，约合1320万吨左右。数量巨大，食用菌菌渣是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料，菌渣有机质含量35--70％左右，作物生长所需的矿质养分氮、磷、钾在3.5--5.5％左右，以及多种中、微量元素，除此外，菌渣在食用菌采收后存有大量菌丝体和有益菌，并且通过菌丝生长酶解产生的多种糖类、有机酸类、酶和生物活性物质及蛋白质氨基酸等。营养成分含量丰富，是一种很好的生产有机肥料的理想原料。利用菌渣生产的有机肥料养分全，肥效持久且无污染，既可以改良土壤，又可以改善农作物的品质，促进农作物的生长。当前由于有机原料来源有限，有机肥料的产量远不能满足农业生产的需要。所以利用食用菌渣生产符合农业生态发展要求的有机肥料是我国食用菌产业综合利用的一个重要环节，在大力提倡、推广循环经济、低碳产业的今天，每年有大量未经处理的菌渣或就地堆置，或直接施入农田中，这不但对农业有机资源来说是一个巨大的浪费，还易造成细菌繁殖，疾病传播对周边生活环境造成严重影响。但是如何对菌渣进行环保有效的处理，迄今为止还没有一个很好的解决办法。

到目前为止，除直接还田外，国内对食用菌渣的处理，主要还是采用微生物发酵工艺生产有机肥料，参见《利用食用菌菌渣生产有机肥料的研究》中国土壤肥料(2008，1)，专利申请号CN200910229213.0“一种由食用菌菌渣制备的防病有机肥”，专利申请号CN200610045209.5“利用食用菌菌渣制作有机肥的生产方法”；对食用菌渣的处理少部分采用直接添加其他辅料和部分化学肥料生产有机肥料的方式，参见申请号CN200310114644“食用菌专用肥”。以上几种方式的不足之处在于，直接还田需要消耗大量土壤养分，还易造成细菌繁殖，疾病传播对周边生活环境造成严重影响。微生物发酵工艺主要是在生产过程中，发酵周期较长(一般20-50天)，翻抛设备投资大，生产成本高，养分含量低，肥效较慢，在使用过程中还需配合化学肥料。另外，由于食用菌渣原料较粗，水分含量高(40％左右)，在制造颗粒肥料的过程中需购买添加大量辅料，资金占有率高，菌渣消耗量低，另外还减缓了有机质在土壤中的转化速率，降低肥效和肥料利用率。

发明内容

本发明针对现有技术中利用食用菌菌渣生产有机肥料工艺上的不足，提供一种利用食用菌渣生产的无公害有机肥料及其制备方法。

本发明还提供所述食用菌菌渣有机肥料的应用。

术语说明：

食用菌菌渣是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料，含有作物生长所需的矿物质及3.5～5.5％的氮、磷、钾养分，还含有有机质35～70％以及多种中、微量元素，大量菌丝体和有益菌，并且通过菌丝生长酶解产生的多种糖类、有机酸类、酶和生物活性物质及蛋白质氨基酸等。食用菌菌渣有简称为菌渣。

本发明的技术方案如下：

一种食用菌菌渣有机肥料，是由以下重量份原料制成：

食用菌菌渣50～70份，风化煤5～20份，尿素4～15份，磷酸一铵5～15份，氯化钾4～10份，微量元素肥1～5份；化学降解剂2～5份，固化剂5～10份；

所述化学降解剂为氢氧化钾与二氯化钴质量比1∶(0.1～0.3)的组合；

所述固化剂为氧化镁与异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)质量比1∶(0.2～0.5)的组合；

所述微量元素肥是铁、锌、钼、硼按质量比1∶(0.4～1)∶(0.2～1)∶(0.1～0.5)的组合。

先将食用菌菌渣剪切粉碎，再加入风化煤、化学降解剂、尿素、磷酸一铵、氯化钾、微量元素肥、固化剂混合，降解、固化，最后挤压制粒、抛光整形为圆形颗粒。

根据本发明优选的，一种食用菌菌渣有机肥料，原料重量份如下：

食用菌菌渣50～65份，风化煤5～15份，尿素4～10份，磷酸一铵5～12份，氯化钾4～8份，微量元素肥1～4份；化学降解剂2～5份，固化剂5～10份；

所述化学降解剂为氢氧化钾与二氯化钴质量比1∶(0.1～0.3)的组合；

所述固化剂为氧化镁与异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)质量比1∶(0.2～0.4)的组合；

所述微量元素肥是铁、锌、钼、硼按质量比1∶(0.4～0.6)∶(0.2～0.4)∶(0.2～0.4)的组合。

根据本发明优选的，所述的食用菌菌渣的有机质含量60-65wt％、含水量45-55wt％；菌渣中的有机质和含水量均为以干基计的质量百分数。

根据本发明优选的，所述风化煤以干基计有机质含量60-65wt％、腐植酸含量45-50wt％，含水量18-20wt％；优选风化煤过80目筛。

根据本发明，所述的食用菌菌渣有机肥料的制备方法，步骤如下：

(1)降解固化

将食用菌菌渣剪切粉碎7～10分钟，粉碎细度为0.5-1mm，然后将粉碎好的食用菌渣、风化煤、化学降解剂、尿素、磷酸一铵、氯化钾、微量元素肥、固化剂按比例依次加入搅拌机搅拌混合均匀，降解、固化时间为12～24小时，物料含水量为15～20wt％，符合国家有机肥料生产标准要求。

(2)抛光整形

将降解固化好的物料挤压制粒，粒径2～4毫米，然后再进行抛光整形至2±0.2毫米圆形颗粒。

优选的食用菌菌渣是以下食用菌栽培后的培养基废料：金针菇、鸡腿菇、双孢菇、香菇、草菇、平菇、木耳等。

优选的，所述氧化镁为350-450目的粉剂。

根据本发明的方法，所述降解、固化时间优选为15-20小时。

根据本发明的方法，优选的，所述剪切粉碎采用湿物料高剪切粉碎机，市场有售，例如泰安宏发重型机械有限公司公司产BSF60型湿物料高剪切粉碎机。

根据本发明的方法，优选的，所述抛光整形使用圆颗粒抛光整形机，使产品颗粒形态好，适宜机械化施肥，并无烘干、冷却过程，节省能源，降低成本。圆颗粒抛光整形机为本领域常规设备，市场有售。

本发明所述的食用菌菌渣有机肥料在花生和大姜的田间试验结果看，施用本发明食用菌渣有机肥，在每亩施用500公斤的情况下，较农民习惯施肥(单纯施用化肥)显著增产，每亩增产花生21％左右；每亩增产生姜9％以上。与普通商品有机肥相比，本发明食用菌渣有机肥也有显著的增产效果，在用量相同的情况下，施用本发明食用菌渣有机肥比施用普通有机肥每亩花生增产幅度约15％；每亩生姜增产约6％。更为详细的田间肥效试验将结合实施例给予说明。

本发明的食用菌菌渣有机肥的应用，采用本发明生产优选的食用菌菌渣有机肥，每亩施用450～500公斤食用菌菌渣有机肥，可广泛用于粮食、蔬菜、瓜果等作物的生产。

本发明以食用菌菌渣为主原料，采用高效率低成本的湿物料高剪切粉碎技术、化学降解固化技术、颗粒抛光整形技术生产有机肥料，所得产品为圆颗粒形态。通过该方法生产的无公害有机肥料含有作物生长所需要的多种氨基酸、腐植酸、氮、磷、钾及铁、锌、镁、钼、硼等微量元素。并且还可产生由于螯合或络合反应而形成含有易被植物吸收的微量元素的腐殖酸螯合物，极大地提高了菌渣有机肥料养分的利用率及有效性、商品性，使其施用方便省力，增产效果明显。由于本产品颗粒形态好，无烘干、冷却过程，产量高，能耗低，生产过程无污染，设备投资仅为常用制粒方式同等规模的1/3～1/5左右，生产工艺简单，菌渣用量大，所得产品肥可广泛应用于粮食、蔬菜、瓜果等大田及经济作物，增产效果明显，易于大面积推广施用。

与以有技术相比本发明的优势如下：

1、与现有食用菌菌渣生产有机肥工艺相比，本发明的产品生产无发酵、烘干、冷却过程，生产工艺简单，生产周期短，设备投资少，仅相当于常用工艺的1/3～1/5，能耗为1/3，生产成本相对低廉，食用菌菌渣消耗量大，且易于推广应用，产品市场竞争力强。

2、本发明由于采用化学降解固化技术，无发酵过程和烘干、冷却工艺，能耗低，生产过程无粉尘、废水、二氧化碳等废气排放，不对环境产生二次污染，符合当前国家大力发展低碳经济要求，属于环境友好型无公害产品。

3、本发明产品为均匀光滑圆形颗粒，适合机械施肥，省工省力，另外原料的混合、圆颗粒成形主要为物理过程，产品配方可根据不同作物的养分需求随时调整，能够做到产品养分全、品种多、系列化，适应性广，满足多种作物生长对不同养分的需求。

4、本发明针对目前常用食用菌菌渣有机肥生产工艺的不足，采用了化学降解方式分解菌渣中的纤维素、半纤维素等有机物质，提高了有机质在土壤中的转化速度和转化率，增加了产品中活性腐植酸含量，各种微量元素以螯合形态存在，养分的吸收率、利用率、土壤理化性状都得到明显提高和改善，增产幅度可达15％～30％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例中使用的湿物料高剪切粉碎机型号为BSF60型(泰安宏发重型机械有限公司公司产品)，制粒机为FLY37型(青岛永正化工机械有限公司产)，圆颗粒抛光整形机为KZ1200型，(青岛永正化工机械有限公司产)，卧式双轴搅拌机为HQJ750型(青岛永正化工机械有限公司产)

实施例中使用的原料：

食用菌菌渣为生产食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料，其中有机质含量为质量百分比(以干基计)。

风化煤80目，原料中(以干基计)有机质含量60wt％、腐植酸含量48wt％，含水率20wt％。

实施例1：食用菌菌渣是双孢菇培养基废料，有机质含量60wt％，含水率50wt％。

食用菌菌渣有机肥料，原料组分如下，均为重量份：

食用菌菌渣60份，风化煤8份，尿素5份、磷酸一铵9份，氯化钾4份，微量元素肥(含铁、锌、钼、硼)3份。化学降解剂4份，固化剂7份；

其中化学降解剂为氢氧化钾、二氯化钴质量比1∶0.2的组合，固化剂为氧化镁(400目)与异氰尿酸三缩水甘油酯质量比1∶0.3的组合；

其中微量元素肥中铁、锌、钼、硼的质量比为1∶0.5∶03∶0.3。

制备方法如下：

将食用菌菌渣加入湿物料高剪切粉碎机(BSF60型)粉碎9分钟，然后将粉碎好的菌渣、风化煤、化学降解剂、尿素、磷酸一铵、氯化钾、微量元素、固化剂按重量份依次加入卧式双轴搅拌机(HQJ750型)搅拌混合均匀，降解、固化时间为16小时，所得降解固化物料含水量约20wt％。将降解固化好的物料由料仓经传送带送至初级制粒机(FLY37型)挤压制粒，制粒模板孔径2～4毫米，然后再由传送带送至圆颗粒抛光整形机(KZ1200型)整形至约2毫米圆形颗粒，最后进入成品料仓计量包装。

实施例2：食用菌菌渣是金针菇培养基废料，菌渣中有机质含量61wt％、含水量50wt％。

制备方法与实施例1相同，所不同的是，原料组分重量份如下：

食用菌菌渣50份，风化煤15份，尿素6，磷酸一铵12份，氯化钾6份，微量元素肥(含铁、锌、钼、硼)2份。化学降解剂3份，固化剂6份；

其中，化学降解剂为氢氧化钾与二氯化钴质量比1∶0.1，固化剂为氧化镁(400目)与异氰尿酸三缩水甘油酯质量比1∶0.2的组合；微量元素肥中铁、锌、钼、硼质量比为1∶0.5∶0.4.∶0.2。

实施例3：

食用菌菌渣是平菇培养基废料，菌渣中有机质含量58wt％、含水量49wt％。

制备方法与实施例1相同，所不同的是，原料组分重量份如下：

食用菌菌渣65份，风化煤5份，尿素4份，磷酸一铵5份，氯化钾4份，微量元素肥(含铁、锌、钼、硼)2份，化学降解剂5，固化剂10份；

其中，化学降解剂为氢氧化钾、二氯化钴质量比1∶0.3，固化剂为氧化镁(400目)、与异氰尿酸三缩水甘油酯质量比1∶0.4的组合；微量元素肥中铁、锌、钼、硼质量比为1∶0.4∶0.2∶0.5。

田间肥效试验：

一.食用菌菌渣有机肥料生姜田间肥效试验

试验时间：2010年，4月15日播种，10月18日收获。

试验地点：山东省昌邑市都昌镇，当地是重要的生姜产区，农民有多年种植生姜的历史。

试验设3个处理，重复3次，小区面积40平方米。处理1为农民习惯施肥，每亩200kg15∶15∶15复合肥；处理2为普通商品有机肥，每亩500kg；处理3为实施例1的食用菌菌渣有机肥，每亩500kg。

试验在当地中等施肥和常规管理水平下进行。施用方法：处理2、3用普通商品有机肥、食用菌菌渣有机肥全部做底肥，在生姜播种前撒施并耕翻土地，使肥料与土壤充分混匀，处理1的复合肥分四次追施。各处理生姜产量见下表1。

表1食用菌菌渣有机肥对生姜产量的影响

从田间试验结果看，施用本发明菌渣有机肥，在每亩施用500公斤的情况下，比农民习惯施肥(单纯施用化肥)显著增产，每亩增产生姜495.8公斤，增产9.4％；与普通商品有机肥相比，菌渣有机肥也有显著的增产效果，在用量相同的情况下，施用菌渣有机肥(处理3)比施用普通有机肥(处理2)每亩增产生姜319公斤，增产幅度达到5.8％。

综上所述，菌渣有机肥对生姜产量有显著的增产作用，其增产效果优于单纯施用化肥，比普通有机肥增产效果也很显著。因此，通过该工艺生产的菌渣有机肥，能够大幅度减少化肥用量，显著提高生姜产量，减轻由于大量施用化肥造成的土壤、空气、地下水污染，具有明显的经济与环境效益。

二、食用菌菌渣有机肥料在花生田间肥效试验

2010年在胶东棕壤上进行了花生田间肥效试验，试验地点位于胶南市张家楼镇，当地是重要的花生产区。该试验设3个处理，重复3次，小区面积40平方米。处理1，农民习惯施肥，每亩40kg 15∶15∶15复合肥；处理2，普通商品有机肥，每亩500kg；处理3，实施例2的食用菌菌渣有机肥，每亩500kg。

上述试验在当地中上等施肥和常规管理水平上进行。施用方法：化肥(15∶15∶15复合肥)和食用菌菌渣有机肥都做底肥，在花生播种前撒施并耕翻土地，使肥料与土壤充分混匀。试验于4月27日播种，9月12日收获。各处理花生产量见下表2。

表2食用菌菌渣有机肥对花生产量的影响

从试验结果看，施用食用菌菌渣有机肥，在每亩施用500公斤的情况下，较农民习惯施肥(单纯施用化肥)显著增产，每亩增产花生54.8公斤，增产21％；与普通商品有机肥相比，菌渣有机肥也有显著的增产效果，在用量相同的情况下，施用本发明食用菌菌渣有机肥(处理3)比施用普通有机肥(处理2)每亩增产花生40.7公斤，增产幅度达到14.8％。

综上所述，食用菌菌渣有机肥对花生产量有显著的增产作用，其增产效果优于单纯施用化肥，比普通有机肥增产效果也很显著。因此，施用本发明的食用菌菌渣有机肥，能够显著减少化肥用量，提高花生产量，减轻由于大量施用化肥造成的土壤、空气、地下水污染，具有明显的经济与环境效益。