本發明屬于肥料技術領域，尤其涉及一種生態有機磷肥及其制備方法。
背景技術：
在制糖生產過程中，由于混合汁所含的蛋白質、果膠質、有機酸等非糖分有機物質對煮糖結晶不利，因此，須對混合汁進行澄清處理。即向混合汁加入氫氧化鈣、二氧化硫、磷酸等物質，使蛋白質、果膠質、有機酸等非糖分有機物沉淀下來，沉淀物通過壓濾機或真空吸濾機或離心分離設備而得到的濾渣，稱為濾泥，它是甘蔗制糖的大宗副產品之一。亞硫酸法濾泥因加灰量少，濾泥不含大量的鈣鹽，干物中有機物總量可達80％左右，主要為類脂物(蔗蠟和蔗脂)5-14％，纖維15～30％，糖分5～15％，粗蛋白5～15％，總灰分9～20％，其中富含甘蔗生長所需的各種礦質營養，pH6.0左右。濾泥雖然含有較高的有機營養成分，但由于含水量高達60～70％，很難直接處理利用。濾泥是糖廠“三廢”之一，排放量大，處理難度高，處理不當很容易造成環境污染。
我國年壓榨甘蔗產生的濕濾泥約300萬噸。濾泥除了用作工業原料外，通過農業應用可以將其充分變廢為寶，對發展甘蔗糖業循環經濟，促進蔗糖業可持續發展，實現蔗糖業經濟效益和環境效益最大化，提高蔗糖業的競爭力都具有重要的現實意義。如用濾泥制作肥料，既克服上述弊端，又節約農業成本，增加了作物產量。濾泥一般做基肥用，農戶直接堆放在地頭、路邊，自然發酵，發酵效果不好，不但容易產生病蟲害，肥效不高，且易污染環境。只有部分經發酵處理后，制作有機肥原料或生物肥。但是制成的有機肥原料或生物肥的肥料效果有限，并不能起到很好的作用，所以，目前的濾泥利用率不高。
技術實現要素：
針對以上技術問題，本發明公開了一種生態有機磷肥及其制備方法，綜合了濾泥和磷礦粉的性能，并使其發生協同作用，提高了濾泥和磷礦粉的利用率，并具有較好市場潛力及產品收益。
對此，本發明采用的技術方案為：
一種生態有機磷肥，其包含的組分及其重量份數為：蔗糖濾泥100～140份、磷礦粉30～40份、米糠1.0～1.25份、尿素0.5～0.75份，菌劑0.2～0.3份。
磷礦粉有灰色或褐色兩種，主要成分為氟—磷灰石，全磷(五氧化二磷)含量中3-5％的磷溶于弱酸，可被作物吸收利用，其它大部分作物難于直接吸收利用，屬于難溶性磷肥。磷礦粉施入土壤以后，主要依靠土壤中的酸度、土壤微生物、作物根系分泌的弱酸等的作用進行轉化，才能被作物吸收利用，其肥效很慢而且持久。施用一次，肥效可維持幾年。磷礦粉價格低廉，貨源廣，30～40％磷礦粉目前批發價為500元/噸，而12％的過磷酸鈣和14％的鈣鎂磷肥批發價為550元/噸。若開發利用好，磷礦粉潛力大。
濾泥可作為一種優良的有機質肥源，由于濾泥其肥粒細小，養分好，松軟、水分適宜并含一定的糖分等營養物質，又是生物固氮菌、磷細菌、鉀細菌等作物增產的適宜載體。若利用濾泥和磷礦粉發酵開發生產生態有機磷肥，產品既含有有機質(有機質含量大于20％)，又含有磷(有效磷含量大于12％)，可提高濾泥和磷礦粉的利用價值，增加產品附加值。經投資與收益可行性綜合分析，1噸生態有機磷肥生產綜合成本為420元，若最低批發價550元/噸算，利潤率達23％，與同等磷含量的過磷酸鈣或鈣鎂磷肥相比，有一定的競爭優勢。
采用本發明的技術方案，綜合濾泥和磷礦粉的性能，采用特定配比，并輔以助劑，使兩者能發生協同作用，提高了磷礦粉施入土壤以后的作物對磷的吸收率，快速發生肥效，提高了濾泥和磷礦粉的利用率，并具有較好市場潛力及產品收益。
作為本發明的進一步改進，其包含的組分及其重量份數為：蔗糖濾泥100～135份、磷礦粉30～35份、米糠1.0～1.2份、尿素0.5～0.6份，菌劑0.2～0.25份。
作為本發明的進一步改進，其中，所述磷礦粉的P2O5質量百分比含量為30～40％。
作為本發明的進一步改進，所述菌劑為市購的沃寶生物秸稈腐熟劑、百惠生物秸稈腐熟劑或多多生物秸稈腐熟劑中的至少一種。
本發明公開了一種如上任意一項所述的生態有機磷肥的制備方法，其包括以下步驟：
步驟S1：將菌劑與米糠、尿素混合均勻，得到母料備用；
步驟S2：濾泥、磷礦粉與步驟S1制得的母料充分攪拌混勻得到混合物，然后將混合物堆成垛體，發酵升溫維持5～7天后，再進行翻堆，每隔7天翻堆一次，連續3～5次，待溫度降至常溫，物料疏松，堆內產生白色菌絲，即得腐熟的生態有機磷肥。
作為本發明的進一步改進，步驟S2中，所述垛體為長方梯形垛體。
作為本發明的進一步改進，所述長方梯形垛體的寬為90～110cm、高80～100cm。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
第一，采用本發明的技術方案，將蔗糖濾泥和磷礦粉快速發酵成腐熟生態有機磷肥，可使用于各種作物。不僅能為作物提供養分，除了磷外，還有少量氮、鉀等肥料元素、有機質(含量≥20％)及芽孢桿菌等有益菌，且能改良土壤，促進土壤團粒結構的形成，改善土壤通透性，提高土壤保水保肥能力；另外，有機質經生物菌分解后產生的腐植酸、氨基酸、維生素和各種酶，不僅直接被作物吸收利用，而且改善了作物根系營養環境，促進作物根系及地上部分的生長發育，提高作物對養分的吸取能力，特別是磷的吸取能力；有機質分解產生的有機酸還可將土壤中的難溶的含磷物質分解或溶解，并能提高土壤中微量元素的有效性，促進農作物產量及產品品質。
第二，本發明的工藝簡單，成本低；發酵耗能低、時間短；產品與磷含量相同的過磷酸鈣和鈣鎂磷肥相比，使用效果好，按同等價格銷售，有一定競爭優勢；對發展循環經濟，保護生態環境有重要意義。
具體實施方式
下面對本發明的較優的實施例作進一步的詳細說明。
實施例1
(1)按下列質量的組分進行備料：含水量70％(質量百分比)蔗糖鮮濾泥10000kg、P2O5質量百分比含量為30％的磷礦粉4000kg、米糠100kg、尿素50kg，菌劑沃寶生物秸稈腐熟劑20kg；
(2)將步驟(1)所備料進行下列操作：將菌劑與米糠、尿素混合均勻，得到母料備用；
(3)將步驟(1)的濾泥、磷礦粉與母料充分攪拌混勻得到混合物，然后將混合物堆成寬為110cm，高為95cm的長方梯形垛體；發酵升溫維持5～7天后，再進行翻堆，每隔7天翻堆一次，連續3～5次，待溫度降至常溫，物料疏松，無物料原臭味，稍有氨味，堆內產生白色菌絲，即得腐熟的生態有機磷肥，得到的生態有機磷肥的含水量≤30％，磷含量≥12％，有機質≥20％。
(4)生態有機磷肥的成本預算及利潤分析(元/噸)
上述制備得到的生態有機磷肥的成本預算及利潤分析如表1所示。
表1實施例1的生態有機磷肥的成本預算及利潤分析表(單位：元/噸)
注：濾泥按運到場地的費用，30—40％磷礦粉按550元/噸。
實施例2
(1)按下列質量的組分進行備料：含水量65％(質量百分比)蔗糖鮮濾泥10154kg、35％磷礦粉3400kg、米糠110kg、尿素60kg，菌劑沃寶生物秸稈腐熟劑25kg；
(2)將步驟(1)所備料進行下列操作：將菌劑與米糠、尿素混合均勻，得到母料備用；
(3)將步驟(1)的濾泥、磷礦粉與母料充分攪拌混勻得到混合物，然后將混合物堆成寬為100cm，高為90cm的長方梯形垛體；發酵升溫維持5～7天后，再進行翻堆，每隔7天翻堆一次，連續3～5次，待溫度降至常溫，物料疏松，無物料原臭味，稍有氨味，堆內產生白色菌絲，即得腐熟的生態有機磷肥，得到的生態有機磷肥的含水量≤30％，磷含量≥12％，有機質≥20％。
(4)生態有機磷肥的成本預算及利潤分析(元/噸)
上述制備得到的生態有機磷肥的成本預算及利潤分析如表2所示。
表2實施例2的生態有機磷肥的成本預算及利潤分析表(單位：元/噸)
注：30—40％磷礦粉按550元/噸。
實施例3
(1)按下列質量的組分進行備料：蔗糖鮮濾泥(含水量65％)14000kg、40％磷礦粉3000kg、米糠125kg、尿素75kg，菌劑沃寶生物秸稈腐熟劑30kg；
(2)將步驟(1)所備料進行下列操作：將菌劑與米糠、尿素混合均勻，得到母料備用；
(3)將步驟(1)的濾泥、磷礦粉與母料充分攪拌混勻得到混合物，然后將混合物堆成寬為105cm，高為100cm的長方梯形垛體；發酵升溫維持5～7天后，再進行翻堆，每隔7天翻堆一次，連續3～5次，待溫度降至常溫，物料疏松，無物料原臭味，稍有氨味，堆內產生白色菌絲，即得腐熟的生態有機磷肥，得到的生態有機磷肥的含水量≤15％，磷含量≥12％，有機質≥20％。
(4)生態有機磷肥的成本預算及利潤分析(元/噸)
上述制備得到的生態有機磷肥的成本預算及利潤分析如表3所示。
表3實施例3的生態有機磷肥的成本預算及利潤分析表(單位：元/噸)
注：30—40％磷礦粉按550元/噸。
實施例4
以下為生態有機磷肥的對比試驗。
為了明確該肥料在甘蔗田的使用效果及使用方式，我們就該肥與不同類型磷肥進行肥效對比試驗。現將2年從一年宿根二年新植來試驗情況總結如下：
1、對比試驗實施
供試材料：
將實施例1的生態有機磷肥、有效磷質量含量≥12％的過磷酸鈣、以及有效磷質量含量≥14％的鈣鎂磷肥進行對比實驗。
試驗劑量：
A：實施例1的生態有機磷肥1500千克/公頃；
B過磷酸鈣1500千克/公頃；
C：鈣鎂磷肥1500千克/公頃；
D：空白對照(不施磷肥)。
其中，B和C為市場上常用的，作物的磷吸收率好的磷肥。
供試作物：
甘蔗，新臺糖22號，此為當地常見栽培品種。
試驗方法：
分別在崇左市江州區太平鎮卜寨村(壤土)和羅白鄉岜萌屯(磚紅壤土)兩個點，按隨機區組設計，重復3次，每個小區5行，行長7米；行寬1米。
施肥方法：以上A、B、C、D四種劑量的磷肥、氯化鉀600千克/公頃和尿素150千克/公頃作基肥，尿素分兩次結合中耕除草分別于分蘗期施150千克/公頃和伸長期施300千克/公頃。
下種量：90000芽/公頃。
施肥蓋土后噴施芽前除草劑。
調查項目：包括萌芽率、分蘗率、伸長期株高、月長速、有效莖數、收獲期株高、莖徑、田間錘度、蔗糖分及實收產量等均按常規方法進行調查。結果如表4、表5所示。
2、試驗結果：
(1)不同施磷處理的出苗、分蘗、發株率及伸長期月長速情況
從表4可以看出，萌芽率從大到小依次為A>C>B>D，在52.1％～62.5％之間變化，A分別比B、C、D高8.7％、8.1％和10.4％；分蘗率為：A>C>B>D，在71.9％～36.9％之間變化，A分別比B、C、D高21.1％、20.3％和35.0％，差異顯著；發株率從大到小依次為A>C>B>D，在38.1％～55.2％之間變化，A分別比B、C、D高17.1％、9.9％和8.4％。月平均長速，新植蔗在51.2～60.0厘米之間變化，差異不很顯著，宿根蔗在44.8～54.5厘米之間變化，差異也不很顯著。
通過以上分析，說明采用本實施例1的生態有機磷肥，對作物的萌芽率、分蘗率、發株率與其他磷肥相比，具有較大的提高。
(2)不同施磷處理對產量性狀的影響
從表4可以看出，新植蔗株高以A處理為最高達到332厘米，分別比B、C、D高11厘米、7厘米、37厘米，A的效果最好；宿根蔗株高A處理分別比B、C、D高11厘米、9厘米、33厘米，A的效果最好；新植蔗和宿根蔗各處理間莖徑差異不大，在2.55～2.67厘米之間變化。公傾有效莖數：新植蔗處理A分別比B、C、D多5034條、4657條和9123條，A與B、C相比有較大的提高，和D相比性能提高更顯著。宿根蔗處理A分別比B、C、D多5530條、5045條和18162條，A與B、C相比有較大的提高，和D相比性能提高更顯著。
這說明不施磷肥對新臺糖22號的株高和有效莖數均會造成一些不利影響，但對莖徑影響不大；施用生態有機磷肥1500公斤/公頃和施用等量的過磷酸鈣及鈣鎂磷肥所產生的效果，采用本實施例1的生態磷肥的效果最好。
表4不同施磷處理對新臺糖22號出苗率、分蘗率、長速及產量性狀的影響
(3)不同施磷處理對新臺糖22號蔗莖產量及蔗糖分的影響
表5不同施磷處理對新臺糖22號蔗莖產量及蔗糖分的影響
從表5可以看出，實產驗收結果表明：新植蔗A處理公頃產蔗量為112857公斤,分別比處理B、C、D增產13.8％、10.％、143.1％，A的效果最好。經方差分析和新復極差測驗，四個處理間的產量差異均到顯著水平。故有理由認為：不施磷肥對新臺糖22號的產量構成可能會有不利影響。從田間錘度來看，各處理差異不明顯，各處理的錘度在20.47～21.02Bx之間變化。收獲期各處理蔗糖分差異不大，在15.12％～15.83％之間；折公傾含糖量，從高到低依次為A>C>B>D，新植蔗A處理分別比B、C、D增產2547公斤、1984公斤和5863公斤；宿根蔗A處理分別比B、C、D增產1206公斤、754公斤和5490公斤，A與B、C相比有較大的提高，和D相比性能提高更顯著。
3、試驗小結
生態有機磷肥是一種利用糖廠濾泥和磷礦粉經腐熟生物菌發酵生產的一種新型有機磷肥，除了含有甘蔗生長所需的P外，還有少量N、K及有機質含量≥20％。通過2年來的跟蹤試驗，發現它不僅可以提供作物所需的各類營養物質，而且能改良土壤，促進土壤團粒結構的形成，改善土壤通透性，提高土壤保水保肥能力。另外，有機質經生物菌分解后產生的腐植酸、氨基酸、維生素和各種酶，不僅直接被作物吸收利用，而且改善了作物根系營養環境，促進作物根系及地上部分的生長發育，提高作物對養分的吸取能力，有機質分解產生的有機酸還能提高土壤中微量元素的有效性。因此，生態有機磷肥比其它磷肥對甘蔗的生長及增產增糖更有效果。
4、經濟效益分析
按生態有機磷肥商品定價與過磷酸鈣、鈣鎂磷肥相同計算。而新植宿根蔗公頃平均產量分別比施用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥增產10.143噸和7.143噸,若按450元/噸原料蔗收購價算,分別多增收4564.35元和3214.35元。而對增糖方面也很可觀，新植宿根蔗公頃平均產糖量分別比施用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥增產1.876噸和1.369噸,若按5500元/噸出廠算,分別多增收10318元和7529.5元。可見，推廣生態有機磷肥對蔗農和糖廠都十分有利。
實施例5
以下為生態有機磷肥的示范對比試驗。
2014年，在崇左市各糖廠蔗區安排30個示范點，每個蔗區可靈活安排，示范田0.2公頃以上且連片，無需重復及保護行。采用實施例2的生態有機磷肥(含水量≤30％，磷含量≥12％，有機質≥20％，其中的％均為質量含量)1500千克/公頃和鈣鎂磷肥(有效磷質量含量≥14％)1500千克/公頃進行簡單示范對比種植。其它的田間管理與常規方法一樣。
根據各糖廠蔗區示范區田間觀測與測產記錄結果表明，示范區采用生態有機磷肥的甘蔗普遍表現為萌芽率高、分蘗多，有效莖多，成莖率高，蔗莖較高，平均畝產達6.5噸以上，個別示范點最高畝產達7.6噸，比使用鈣鎂磷肥的平均增產8.7％，平均糖分提高0.5％以上。增產顯著，糖分提高，農戶和糖廠都滿意。
實施例6
以下為生態有機磷肥的甘蔗盤栽試驗。
通過2013至2015年連續3年的甘蔗盤栽試驗，發現生態有機磷肥不同施用量與施化肥和不施肥對比，均可顯著增加甘蔗根系25.4～57.7％；增加土壤保水能力，甘蔗生育期平均含水量分別比施化肥和不施肥高4.9～15.1％和8.1～19.3％；土壤中大團聚體的比例增加5.7～7.5％，改良土壤中團聚體的結構，增加了土壤的孔隙度，生態有機磷肥處理的孔隙度分別是化肥處理和不施肥處理的1.42～1.57和1.23～1.39倍；降低土壤容重，分別比施化肥和不施肥降低4.7～12.1％和3.1～11.3％；增加土壤供肥容量，加快腐殖酸對土壤養分的活化速度，提高土壤養分含量，土壤有機質提高幅度從5.2～7.9g/kg提升到13.8～17.3g/kg,土壤中的堿解氮隨著有機磷肥的施入相應的增加,堿解氮增加的幅度最大,增幅為26.5～38.5％，有效磷從25.2～32.9g/kg提高到41.8～48.3g/kg,有效鉀含量增加了12.8～22.1％，保持速效養分供應平衡，改良和培肥地力效果明顯。
研究表明，長期生態有機磷肥對土壤的主要影響和機理如下：
(1)土壤物理性狀：降低土壤容重，增加總孔隙度，增加土壤團聚體數量和穩定性，增強土壤保水保肥的能力，緩解土壤酸化等。
(2)土壤養分：提高土壤供肥容量，加快腐殖酸對土壤養分的活化速度，提高與養分轉化有關的微生物和酶的活性；保持速效養分供應平衡，提高肥料利用效率；增加微量元素的有效性。
(3)土壤微生物：增加有機質和土壤肥力，為土壤微生物和酶提供碳源、氮源、能量和結合位點；改善土壤微生態環境,促進微生物生長和繁殖。
(4)土壤重金屬：自身攜帶較高的重金屬；通過改變pH、SOM、Eh等土壤理化性狀而影響重金屬有效性；重金屬有效性取決于吸附和解吸過程。
(5)土壤溫室氣體：通過增加土壤有機質和總孔隙度以及土壤呼吸而釋放更多的CO2；提供豐富的產甲烷基質和適宜的產甲烷菌生長環境而釋放更多的CH4；通過改變土壤C/N，進而影響硝化、反硝化反應產物N2O的生成與排放。
本文中，如無特殊說明，其中的％均為質量百分比。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。