1.本发明涉及生物有机肥技术领域，更具体地说，特别涉及一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥及其制备方法和应用。
背景技术：2.煤矸石是煤炭开采和洗选过程中的废弃物，是目前排放量最大的工业固体废弃物之一，排放量约占煤矿年产量的10％左右，而且还正在以每年约130mt的速度增加。煤矸石长期堆积，侵占耕地，污染水质，而且自燃后生成h2s、s03等有害气体，造成大气污染，构成了对生态和环境的双重破坏。同时，煤矸石又是一种可供开发和利用的自然资源，开展煤矸石综合利用，不但可减少土地压力，改善环境质量，还可以优化调整企业产业结构，分流富余人员。
3.煤矸石的利用有以下方面：
①
建设矸石电厂，用煤矸石发电；
②
制作建筑材料：包括煤矸石砖、水泥；
③
煤矸石复垦及回填矿井采空区；
④
回收有益组分及制取化工产品，包括利用煤矸石制取聚合氯化铝、硫酸铝、合成系列分子筛等化工产品，生产岩棉及制品；
⑤
利用煤矸石制特种硅铝铁合金、铝合金、铝系列、铁系列超细粉体等。但是上述利用过程中都会伴随产生一些废气、废水，造成严重的环境污染，制约了煤矸石综合利用工艺和技术的发展及应用。
技术实现要素：4.本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥及其制备方法和应用，利用智能控制的液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备生物菌剂，通过现代生物工程技术，以煤矸石作为基质和载体，加入生物菌剂生产有机肥，应用于沙化土地后，降低沙化土地的ph值，利于植物生长，同时还能够通过腐殖酸固定沙化土地中的重金属，提高沙化土地的肥力。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥，以煤矸石为基质，另行加入生物菌剂；所述煤矸石生物有机肥中各元素含量为：有机质452g/kg、速效氮533mg/kg、速效磷422mg/kg、速效钾6530mg/kg、总氮2.95g/kg、总磷3.48g/kg、总钾51g/kg、钙36.9g/kg、硅324g/kg、铝151g/kg、铁27.6g/kg、铬70.4mg/kg、砷0.49mg/kg、镉0.34mg/kg、铅3.4mg/kg、汞1.16mg/kg；其中，钙含量以cao计，硅含量以sio2计，铝含量以al2o3计，铁含量以fe2o3计；
6.所述煤矸石生物有机肥的ph值为8.12；
7.根据本发明的另一个方面，提供了一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，包括：
8.生物菌剂的制备；
9.煤矸石经破碎、烘干、球磨、混合后，添加生物菌剂进行好氧发酵；
10.混合、成球、烘干、计量后包装。
11.进一步地，所述生物菌剂的制备包含以下步骤：
12.从土壤中提炼三个菌种，记为第一菌种、第二菌种、第三菌种；
13.所述菌种筛选后，经人工复壮、再筛选、再复壮、再筛选后得优势菌株。
14.进一步地，所述生物菌剂采用液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备。
15.进一步地，通过第一发酵控制模块对液体发酵罐进行控制，通过第二发酵控制模块对固体发酵罐进行控制；所述第一发酵控制模块用于通过对液体发酵罐的温度变化的控制，控制液体发酵罐的菌数；所述第二发酵控制模块用于通过对固体发酵罐的温度变化的控制，控制固体发酵罐的菌数。
16.进一步地，在液体发酵罐中，液体发酵罐罐体内侧壁设置有第一温度传感器，即，第一温度传感器设置于所述液体发酵罐的内侧壁上，并浸入液体发酵罐的菌液中。第一温度传感器用于实时采集所述液体发酵罐内菌液的温度ty0，所述第一发酵控制模块与所述第一温度传感器电连接，第一发酵控制模块用于获取液体发酵罐内的实时温度ty0。
17.进一步地，在液体发酵罐中，液体发酵罐罐体内侧壁还设置有第一ph值测量计，即，第一ph值测量计设置于所述液体发酵罐的内侧壁上，并进入液体发酵罐的菌液中。第一ph值测量计用于实时采集所述液体发酵罐内菌液的ph值phy0，所述第一发酵控制模块与所述第一ph值测量计电连接，第一发酵控制模块用于获取发酵罐内的实时ph值phy0。
18.进一步地，在液体发酵罐中，第一菌种的数量记为tya0，第二菌种的数量记为tyb0，第三菌种的数量记为tyc0。
19.进一步地，在液体发酵罐设置有取样口，以及菌种数量检测模块，用于取样并进行菌液菌种数量的检测，菌种的数量反馈传输至第一发酵控制模块。
20.进一步地，第一发酵控制模块用于根据液体发酵罐的菌种数量对液体发酵罐内的ph值即phy0进行调节。
21.进一步地，第一发酵控制模块用于根据液体发酵罐内菌液的温度ty0的实时变化进行液罐第一菌种数量tya0、液罐第二菌种数量tyb0、液罐第三菌种数量tyc0的调节。
22.进一步地，第一发酵控制模块内预设有第一液态预设温度ty1、第二液态预设温度ty2、第三液态预设温度ty3、第四液态预设温度ty4，且ty1＜ty2＜ty3＜ty4；第一发酵控制模块内还预设有液罐第一菌种第一预设数量tya1、液罐第一菌种第二预设数量tya2、液罐第一菌种第三预设数量tya3、液罐第一菌种第四预设数量tya4，且tya1＜tya2＜tya3＜tya4；第一发酵控制模块内还预设有液罐第二菌种第一预设数量tyb1、液罐第二菌种第二预设数量tyb2、液罐第二菌种第三预设数量tyb3、液罐第二菌种第四预设数量tyb4，且tyb1＜tyb2＜tyb3＜tyb4；第一发酵控制模块内还预设有液罐第三菌种第一预设数量tya1、液罐第一菌种第二预设数量tya2、液罐第一菌种第三预设数量tya3、液罐第一菌种第四预设数量tya4，且tya1＜tya2＜tya3＜tya4。
23.进一步地，第一发酵控制模块还用于在获取液体发酵罐内的菌种数量后，根据菌种数量与各预设菌种数量之间的关系，设定液体发酵罐内的ph值：
24.当tya0≤tya1且tyb0≤tyb1且tyc0≤tyc1时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy1；
25.当tya1≤tya0≤tya2且tyb1≤tyb0≤tyb2且tyc1≤tyc0≤tyc2时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy2；
26.当tya2≤tya0≤tya3且tyb2≤tyb0≤tyb3且tyc2≤tyc0≤tyc3时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy3；
27.当tya3≤tya0≤tya4且tyb3≤tyb0≤tyb4且tyc3≤tyc0≤tyc4时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy4。
28.进一步地，通过根据液体发酵罐内的菌种数量对液体发酵罐内的ph值进行设定，能够及时的根据菌种数量的多少控制液体发酵罐内的ph值，从而能够在菌种数量增加的同时，调整液体发酵罐内的菌种发酵环境，以进一步保证菌种发酵的效率。
29.进一步地，第一发酵控制模块内还预设有第一预设液罐ph值修正系数a1、第二预设液罐ph值修正系数a2、第三预设液罐ph值修正系数a3、第四预设液罐ph值修正系数a4，且a1＜a2＜a3＜a4。
30.进一步地，第一发酵控制模块还用于将液体发酵罐内的ph值设定为第i预设液罐ph值phyi后，i＝1，2，3，4，第一发酵控制模块实时获取液体发酵罐内的温度值ty0，并根据所述液体发酵罐内的温度值ty0与各预设温度之间的关系，选定ph值修正系数以对设定的第i预设ph值phyi进行修正：
31.当ty0≤ty1时，选定第一预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a1；
32.当ty1≤ty0≤ty2时，选定第二预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a2；
33.当ty2≤ty0≤ty3时，选定第三预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a3；
34.当ty3≤ty0≤ty4时，选定第四预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a4。
35.进一步地，通过根据液体发酵罐内的温度值选定修正系数对液体发酵罐内phy值进行修正，能够使得液体发酵罐内phy值的变化实时的根据液体发酵罐内的温度进行调整，从而使得液体发酵罐内的温度始终保持最佳的菌种发酵温度值，能够有效的提高液体发酵罐内的菌种发酵效率，使之处于最佳的发酵状态，进一步提高液体发酵罐内的发酵效率。上述液体发酵罐内phy值在设定以及修正时，是根据前一时刻的液体发酵罐内的菌种数量以及液体发酵罐内的温度值的情况，进行下一时刻的液体发酵罐内的phy的设定以及修正的。
36.进一步地，在固体发酵罐中，固体发酵罐罐体内侧壁设置有第二温度传感器，即，第二温度传感器设置于所述固体发酵罐的内侧臂，并浸入固体发酵罐的菌体中。第二温度传感器用于实时采集所述固体发酵罐内菌体的温度tg0，所述第二发酵控制模块与所述第二温度传感器电连接，第二发酵控制模块用于获取固体发酵罐内的实时温度tg0。
37.进一步地，在固体发酵罐中，固体发酵罐罐体内侧壁还设置有第二ph值测量计，即，第二ph值测量计设置于所述固体发酵罐的内侧壁上，并进入固体发酵罐的菌体中。第二ph值测量计用于实时采集所述固体发酵罐内菌液的ph值phg0，所述第二发酵控制模块与所述第二ph值测量计电连接，第二发酵控制模块用于获取发酵罐内的实时ph值phg0。
38.进一步地，在固体发酵罐中，第一菌种的数量记为tga0，第二菌种的数量记为tgb0，第三菌种的数量记为tgc0。
39.进一步地，在固体发酵罐设置有取样口，以及菌种数量检测模块，用于取样并进行
菌液菌种数量的检测，菌种的数量反馈传输至第二发酵控制模块。
40.进一步地，第二发酵控制模块用于根据固体发酵罐的菌种数量对固体发酵罐内的ph值即phg0进行调节。
41.进一步地，第二发酵控制模块用于根据固体发酵罐内菌液的温度tg0的实时变化进行固罐第一菌种数量tga0、固罐第二菌种数量tgb0、固罐第三菌种数量tyc0的调节。
42.进一步地，第二发酵控制模块内预设有第一固罐预设温度tg1、第二固罐预设温度tg2、第三固罐预设温度tg3、第四固罐预设温度tg4，且tg1＜tg2＜tg3＜tg4；第二发酵控制模块内还预设有固罐第一菌种第一预设数量tga1、固罐第一菌种第二预设数量tga2、固罐第一菌种第三预设数量tga3、固罐第一菌种第四预设数量tga4，且tga1＜tga2＜tga3＜tga4；第二发酵控制模块内还预设有固罐第二菌种第一预设数量tgb1、固罐第二菌种第二预设数量tgb2、固罐第二菌种第三预设数量tgb3、固罐第二菌种第四预设数量tgb4，且tgb1＜tgb2＜tgb3＜tgb4；第二发酵控制模块内还预设有固罐第三菌种第一预设数量tga1、固罐第三菌种第二预设数量tga2、固罐第三菌种第三预设数量tga3、固罐第三菌种第四预设数量tga4，且tga1＜tga2＜tga3＜tga4。
43.进一步地，第二发酵控制模块还用于在获取固体发酵罐内的菌种数量后，根据菌种数量与各预设菌种数量之间的关系，设定固体发酵罐内的ph值：
44.当tga0≤tga1且tgb0≤tgb1且tgc0≤tgc1时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg1；
45.当tga1≤tga0≤tga2且tgb1≤tgb0≤tgb2且tgc1≤tgc0≤tgc2时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg2；
46.当tga2≤tga0≤tga3且tgb2≤tgb0≤tgb3且tgc2≤tgc0≤tgc3时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg3；
47.当tga3≤tga0≤tga4且tgb3≤tgb0≤tgb4且tgc3≤tgc0≤tgc4时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg4。
48.进一步地，通过根据固体发酵罐内的菌种数量对固体发酵罐内的ph值进行设定，能够及时的根据菌种数量的多少控制固体发酵罐内的ph值，从而能够在菌种数量增加的同时，调整固体发酵罐内的菌种发酵环境，以进一步保证菌种发酵的效率。
49.进一步地，第二发酵控制模块内还预设有第一预设固罐ph值修正系数b1、第二预设固罐ph值修正系数b2、第三预设固罐ph值修正系数b3、第四预设固罐ph值修正系数b4，且b1＜b2＜b3＜b4。
50.进一步地，第二发酵控制模块还用于将固体发酵罐内的ph值设定为第i预设固罐ph值phgi后，i＝1，2，3，4，第二发酵控制模块实时获取固体发酵罐内的温度值tg0，并根据所述固体发酵罐内的温度值tg0与各预设温度之间的关系，选定ph值修正系数以对设定的第i预设ph值phgi进行修正：
51.当tg0≤tg1时，选定第一预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phgi*b1；
52.当tg1≤tg0≤tg2时，选定第二预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phgi*b2；
53.当tg2≤tg0≤tg3时，选定第三预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进
行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phi*b3；
54.当tg3≤tg0≤tg4时，选定第四预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phi*b4。
55.进一步地，通过根据固体发酵罐内的温度值选定修正系数对固体发酵罐内ph值进行修正，能够使得固体发酵罐内ph值的变化实时的根固液体发酵罐内的温度进行调整，从而使得固体发酵罐内的温度始终保持最佳的菌种发酵温度值，能够有效的提高固体发酵罐内的菌种发酵效率，使之处于最佳的发酵状态，进一步提高固体发酵罐内的发酵效率。上述固体发酵罐内ph值在设定以及修正时，是根据前一时刻的固体发酵罐内的菌种数量以及固体发酵罐内的温度值的情况，进行下一时刻的固体发酵罐内的ph的设定以及修正的。
56.进一步地，所述第一菌种、第二菌种、第三菌种选自硅酸盐细菌、胶质芽孢杆菌、细胞分解芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌。
57.根据本发明的第三个方面，提供了一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥在改良沙化土地过程中的应用。
58.进一步地，沙化土地的ph值为8.70，加入所述煤矸石生物有机肥后，降低沙化土地的ph值，利于植物生长。
59.进一步地，所述煤矸石生物有机肥通过腐殖酸固定沙化土地中的重金属，提高沙化土地的肥力。
60.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
61.①
利用智能控制的液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备生物菌剂。
62.通过根据液体发酵罐内的温度值选定修正系数对液体发酵罐内phy值进行修正，能够使得液体发酵罐内phy值的变化实时的根据液体发酵罐内的温度进行调整，从而使得液体发酵罐内的温度始终保持最佳的菌种发酵温度值，能够有效的提高液体发酵罐内的菌种发酵效率，使之处于最佳的发酵状态，进一步提高液体发酵罐内的发酵效率。
63.通过根据固体发酵罐内的温度值选定修正系数对固体发酵罐内ph值进行修正，能够使得固体发酵罐内ph值的变化实时的根固液体发酵罐内的温度进行调整，从而使得固体发酵罐内的温度始终保持最佳的菌种发酵温度值，能够有效的提高固体发酵罐内的菌种发酵效率，使之处于最佳的发酵状态，进一步提高固体发酵罐内的发酵效率。
64.液体发酵罐和固体发酵罐各自单独发酵，或者二者联合发酵，均能够实现发酵罐的最有发酵效率，保证生物菌剂的制备。
65.②
以煤矸石作为基质和载体，加入生物菌剂生产新型的有机肥料，应用于沙化土地后，降低沙化土地的ph值，利于植物生长，同时还能够通过腐殖酸固定沙化土地中的重金属，提高沙化土地的肥力。
66.③
本煤矸石生物有机肥是非常好的沙化土地改良剂，不仅不会对沙化土地造成重金属污染，还能通过其有机质中的腐殖酸固定沙化土地中部分重金属，同时大量增加沙化土地中氮磷钾、有机质和其他植物生长所需的必要元素，提高沙化土地的肥力，促进微生物的生长繁殖，提升了农作物的品质与产量。
附图说明
67.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实
施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
68.图1是具体实施例二中制备改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的工艺流程图。
69.图2是具体实施例二中制备生物菌剂的工艺流程图。
70.图3是利用智能控制的液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备生物菌剂机理图。
具体实施方式
71.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
72.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
73.具体实施例一：
74.一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥，以煤矸石为基质，另行加入生物菌剂混合；所述煤矸石生物有机肥中各元素含量为：有机质452g/kg、速效氮533mg/kg、速效磷422mg/kg、速效钾6530mg/kg、总氮2.95g/kg、总磷3.48g/kg、总钾51g/kg、钙36.9g/kg、硅324g/kg、铝151g/kg、铁27.6g/kg、铬70.4mg/kg、砷0.49mg/kg、镉0.34mg/kg、铅3.4mg/kg、汞1.16mg/kg；其中，钙含量以cao计，硅含量以sio2计，铝含量以al2o3计，铁含量以fe2o3计；所述煤矸石生物有机肥的ph值为8.12。
75.本实施例中的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥，其各元素含量与沙化土地以及煤矸石本体中各元素含量对比详见表1：
76.表1煤矸石生物有机肥主要元素含量对比表
[0077][0078][0079]
通过表1中对煤矸石的含量分析，可以看出煤矸石中含有植物所必须的11种元素及有机质。这11种植物所必须的元素是n、p、k、ca、mg、s、cu、zn、fe、mn及si，这些元素是植物生长所必要的，缺乏这种元素后,植物会表现出特有的病症,且不可替代性,只有补充该元素后症状才能减轻或消失；并且这些元素直接参与植物体的新陈代谢,对植物起直接营养作用。
[0080]
具体而言，煤矸石中的有机碳含量较高，将煤矸石加工成有机肥施到土壤中,能够增加土壤有机质的含量，改良土壤。还能够作为土壤中徽生物的碳源,有利于微生物的生长与繁殖。同时，煤矸石中含有腐植酸，对根系发育有特殊的促进作用，刺激根端组织细胞的分裂与增长，使作物吸收水分和养分的能力大大增强。另外，煤矸石的矿物成分：高岭土、蒙脱石、伊利石、石英、长石、云母等。经过测定,污染环境和对人畜有害的重金属的含量均在国家允许的范围之内。
[0081]
具体而言，以煤矸石为基质生产有机肥具有以下优势：
[0082]
①
改善农产品品质：利用煤矸石作肥料能够改善土壤结构，增强土壤的肥力，使得农作物增产，改替农产品品质。
[0083]
②
煤矸石含有较丰富的有机碳，施入土壤后，能够使土壤中的有机质含量大大增加。
[0084]
③
调节作用：土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉又是土壤中异养微生物的能源物质，通过调节c/n可以促进土壤中的有效微生物的生长，同时也是形成土壤结构的主要因素。
[0085]
④
提供微量元素：煤矸石肥料的徽量元素含量比较丰富，特别是农作物生长所必
须的铜、锌、铁、锰等微量元素，而且在煤矸石肥料研制加工过程中还可针对不同的土壤结构添加适量的微量元素，这就保证了农作物生长期过程中对微量元素的需要。
[0086]
⑤
不会造成二次污染：煤矸石生产的煤矸石肥料对土壤的农化性质和水源没有任何消极影响，煤矸石中重金属含量均在国家允许的范围之中，不会造成二次污染。
[0087]
⑥
提升品质去除污染：农作物施用煤矸石有机肥料，不仅不会造成污染，而且还有去除污染，提高农作物品质的作用。
[0088]
具体实施例二：
[0089]
本发明还提供了一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其步骤包括：
[0090]
生物菌剂的制备；
[0091]
煤矸石经破碎、烘干、球磨、混合后，添加生物菌剂进行好氧发酵；
[0092]
混合、成球、烘干、计量后包装。
[0093]
具体的生产工艺参阅图1，主要工序为：煤矸石经一级破碎、烘干、球磨、混合后，在地坑式发酵池中好氧发酵，添加生物菌剂，混合均匀后，成球、烘干、计量包装后即可出厂。根据不同作物的生长需要，以及基肥和追肥的不同需要，对菌剂和速效营养成分和微量元素等其他添加剂进行调整并添加。
[0094]
具体而言，在煤矸石作为基质的基础上，还需添加生物菌剂。所述生物菌剂，能够充分矿化煤矸石肥料基质和土壤本底中的养分，活化土壤中被固定的磷、钾元素，还具有解析土壤中对植物有益的十多种微量元素，起到盘活土壤中养料库的作用，达到提高肥料利用率的效果，减少由于过度施化肥引起对环境的污染；所述生物菌剂还能分泌吲哚乙酸、赤霉素、细胞分裂素等多种生长素，对农作物具有明显的促生、增效作用。
[0095]
具体而言，所述生物菌剂选自硅酸盐细菌、胶质芽孢杆菌、细胞分解芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌，但不限于上述菌种。
[0096]
制备所述生物菌剂，首先提炼生态菌种:生物菌剂所使用的菌种均为从土壤中筛选出来的、自然界存在的天然菌种，不属于通过转基因合成的工程菌。培养生态菌种：菌种筛选出来后，经过人工复壮、再筛选、再复壮、再筛选后得到的优势菌株，最后进行工业化大生产应用。采用液体发酵罐与固体发酵箱联合发酵的特殊发酵工艺进行生物菌剂的制备，其工艺流程参见图2。
[0097]
本实施例中的生物菌剂能产生多种抗菌素，抑制30多种病源真菌、细菌和病毒性病害；对立枯病、黄萎病、黑斑病、霜霉病、根腐病、晚疫病和病毒性花叶病，有明显的防病效果，同时使农作物的土传病害减少，清洁健康了土壤，减少病虫害的发生，使煤矸石生物有机肥具备了既有肥效又有药效的双重作用。
[0098]
作为本实施例的更进一步的优选实施例，参阅图3，通过第一发酵控制模块对液体发酵罐进行控制，通过第二发酵控制模块对固体发酵罐进行控制；所述第一发酵控制模块用于通过对液体发酵罐的温度变化的控制，控制液体发酵罐的菌数；所述第二发酵控制模块用于通过对固体发酵罐的温度变化的控制，控制固体发酵罐的菌数。
[0099]
具体而言，在液体发酵罐中，液体发酵罐罐体内侧壁设置有第一温度传感器，即，第一温度传感器设置于所述液体发酵罐的内侧壁上，并浸入液体发酵罐的菌液中。第一温度传感器用于实时采集所述液体发酵罐内菌液的温度ty0，所述第一发酵控制模块与所述
第一温度传感器电连接，第一发酵控制模块用于获取液体发酵罐内的实时温度ty0。
[0100]
具体而言，在液体发酵罐中，液体发酵罐罐体内侧壁还设置有第一ph值测量计，即，第一ph值测量计设置于所述液体发酵罐的内侧壁上，并进入液体发酵罐的菌液中。第一ph值测量计用于实时采集所述液体发酵罐内菌液的ph值phy0，所述第一发酵控制模块与所述第一ph值测量计电连接，第一发酵控制模块用于获取发酵罐内的实时ph值phy0。
[0101]
具体而言，在液体发酵罐中，第一菌种的数量记为tya0，第二菌种的数量记为tyb0，第三菌种的数量记为tyc0，
[0102]
具体而言，在液体发酵罐设置有取样口，以及菌种数量检测模块，用于取样并进行菌液菌种数量的检测，菌种的数量反馈传输至第一发酵控制模块。
[0103]
具体而言，第一发酵控制模块用于根据液体发酵罐的菌种数量对液体发酵罐内的ph值即phy0进行调节。
[0104]
具体而言，第一发酵控制模块用于根据液体发酵罐内菌液的温度ty0的实时变化进行液罐第一菌种数量tya0、液罐第二菌种数量tyb0、液罐第三菌种数量tyc0的调节。
[0105]
具体而言，第一发酵控制模块内预设有第一液态预设温度ty1、第二液态预设温度ty2、第三液态预设温度ty3、第四液态预设温度ty4，且ty1＜ty2＜ty3＜ty4；第一发酵控制模块内还预设有液罐第一菌种第一预设数量tya1、液罐第一菌种第二预设数量tya2、液罐第一菌种第三预设数量tya3、液罐第一菌种第四预设数量tya4，且tya1＜tya2＜tya3＜tya4；第一发酵控制模块内还预设有液罐第二菌种第一预设数量tyb1、液罐第二菌种第二预设数量tyb2、液罐第二菌种第三预设数量tyb3、液罐第二菌种第四预设数量tyb4，且tyb1＜tyb2＜tyb3＜tyb4；第一发酵控制模块内还预设有液罐第三菌种第一预设数量tya1、液罐第一菌种第二预设数量tya2、液罐第一菌种第三预设数量tya3、液罐第一菌种第四预设数量tya4，且tya1＜tya2＜tya3＜tya4。
[0106]
具体而言，第一发酵控制模块还用于在获取液体发酵罐内的菌种数量后，根据菌种数量与各预设菌种数量之间的关系，设定液体发酵罐内的ph值：
[0107]
当tya0≤tya1且tyb0≤tyb1且tyc0≤tyc1时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy1；
[0108]
当tya1≤tya0≤tya2且tyb1≤tyb0≤tyb2且tyc1≤tyc0≤tyc2时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy2；
[0109]
当tya2≤tya0≤tya3且tyb2≤tyb0≤tyb3且tyc2≤tyc0≤tyc3时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy3；
[0110]
当tya3≤tya0≤tya4且tyb3≤tyb0≤tyb4且tyc3≤tyc0≤tyc4时，将液体发酵罐内的ph值设定为phy4。
[0111]
具体而言，通过根据液体发酵罐内的菌种数量对液体发酵罐内的ph值进行设定，能够及时的根据菌种数量的多少控制液体发酵罐内的ph值，从而能够在菌种数量增加的同时，调整液体发酵罐内的菌种发酵环境，以进一步保证菌种发酵的效率。
[0112]
具体而言，第一发酵控制模块内还预设有第一预设液罐ph值修正系数a1、第二预设液罐ph值修正系数a2、第三预设液罐ph值修正系数a3、第四预设液罐ph值修正系数a4，且a1＜a2＜a3＜a4。
[0113]
具体而言，第一发酵控制模块还用于将液体发酵罐内的ph值设定为第i预设液罐
ph值phyi后，i＝1，2，3，4，第一发酵控制模块实时获取液体发酵罐内的温度值ty0，并根据所述液体发酵罐内的温度值ty0与各预设温度之间的关系，选定ph值修正系数以对设定的第i预设ph值phyi进行修正：
[0114]
当ty0≤ty1时，选定第一预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a1；
[0115]
当ty1≤ty0≤ty2时，选定第二预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a2；
[0116]
当ty2≤ty0≤ty3时，选定第三预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a3；
[0117]
当ty3≤ty0≤ty4时，选定第四预设液罐ph值修正系数对第i预设液罐ph值phyi进行修正，修正后的液体发酵罐内的ph值为phyi*a4。
[0118]
具体而言，通过根据液体发酵罐内的温度值选定修正系数对液体发酵罐内phy值进行修正，能够使得液体发酵罐内phy值的变化实时的根据液体发酵罐内的温度进行调整，从而使得液体发酵罐内的温度始终保持最佳的菌种发酵温度值，能够有效的提高液体发酵罐内的菌种发酵效率，使之处于最佳的发酵状态，进一步提高液体发酵罐内的发酵效率。上述液体发酵罐内phy值在设定以及修正时，是根据前一时刻的液体发酵罐内的菌种数量以及液体发酵罐内的温度值的情况，进行下一时刻的液体发酵罐内的phy的设定以及修正的。
[0119]
进一步地，在固体发酵罐中，固体发酵罐罐体内侧壁设置有第二温度传感器，即，第二温度传感器设置于所述固体发酵罐的内侧臂，并浸入固体发酵罐的菌体中。第二温度传感器用于实时采集所述固体发酵罐内菌体的温度tg0，所述第二发酵控制模块与所述第二温度传感器电连接，第二发酵控制模块用于获取固体发酵罐内的实时温度tg0。
[0120]
具体而言，在固体发酵罐中，固体发酵罐罐体内侧壁还设置有第二ph值测量计，即，第二ph值测量计设置于所述固体发酵罐的内侧壁上，并进入固体发酵罐的菌体中。第二ph值测量计用于实时采集所述固体发酵罐内菌液的ph值phg0，所述第二发酵控制模块与所述第二ph值测量计电连接，第二发酵控制模块用于获取发酵罐内的实时ph值phg0。
[0121]
具体而言，在固体发酵罐中，第一菌种的数量记为tga0，第二菌种的数量记为tgb0，第三菌种的数量记为tgc0。
[0122]
具体而言，在固体发酵罐设置有取样口，以及菌种数量检测模块，用于取样并进行菌液菌种数量的检测，菌种的数量反馈传输至第二发酵控制模块。
[0123]
具体而言，第二发酵控制模块用于根据固体发酵罐的菌种数量对固体发酵罐内的ph值即phg0进行调节。
[0124]
具体而言，第二发酵控制模块用于根据固体发酵罐内菌液的温度tg0的实时变化进行固罐第一菌种数量tga0、固罐第二菌种数量tgb0、固罐第三菌种数量tyc0的调节。
[0125]
具体而言，第二发酵控制模块内预设有第一固罐预设温度tg1、第二固罐预设温度tg2、第三固罐预设温度tg3、第四固罐预设温度tg4，且tg1＜tg2＜tg3＜tg4；第二发酵控制模块内还预设有固罐第一菌种第一预设数量tga1、固罐第一菌种第二预设数量tga2、固罐第一菌种第三预设数量tga3、固罐第一菌种第四预设数量tga4，且tga1＜tga2＜tga3＜tga4；第二发酵控制模块内还预设有固罐第二菌种第一预设数量tgb1、固罐第二菌种第二预设数量tgb2、固罐第二菌种第三预设数量tgb3、固罐第二菌种第四预设数量tgb4，且tgb1
＜tgb2＜tgb3＜tgb4；第二发酵控制模块内还预设有固罐第三菌种第一预设数量tga1、固罐第三菌种第二预设数量tga2、固罐第三菌种第三预设数量tga3、固罐第三菌种第四预设数量tga4，且tga1＜tga2＜tga3＜tga4。
[0126]
具体而言，第二发酵控制模块还用于在获取固体发酵罐内的菌种数量后，根据菌种数量与各预设菌种数量之间的关系，设定固体发酵罐内的ph值：
[0127]
当tga0≤tga1且tgb0≤tgb1且tgc0≤tgc1时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg1；
[0128]
当tga1≤tga0≤tga2且tgb1≤tgb0≤tgb2且tgc1≤tgc0≤tgc2时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg2；
[0129]
当tga2≤tga0≤tga3且tgb2≤tgb0≤tgb3且tgc2≤tgc0≤tgc3时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg3；
[0130]
当tga3≤tga0≤tga4且tgb3≤tgb0≤tgb4且tgc3≤tgc0≤tgc4时，将固体发酵罐内的ph值设定为phg4。
[0131]
具体而言，通过根据固体发酵罐内的菌种数量对固体发酵罐内的ph值进行设定，能够及时的根据菌种数量的多少控制固体发酵罐内的ph值，从而能够在菌种数量增加的同时，调整固体发酵罐内的菌种发酵环境，以进一步保证菌种发酵的效率。
[0132]
具体而言，第二发酵控制模块内还预设有第一预设固罐ph值修正系数b1、第二预设固罐ph值修正系数b2、第三预设固罐ph值修正系数b3、第四预设固罐ph值修正系数b4，且b1＜b2＜b3＜b4。
[0133]
具体而言，第二发酵控制模块还用于将固体发酵罐内的ph值设定为第i预设固罐ph值phgi后，i＝1，2，3，4，第二发酵控制模块实时获取固体发酵罐内的温度值tg0，并根据所述固体发酵罐内的温度值tg0与各预设温度之间的关系，选定ph值修正系数以对设定的第i预设ph值phgi进行修正：
[0134]
当tg0≤tg1时，选定第一预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phgi*b1；
[0135]
当tg1≤tg0≤tg2时，选定第二预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phgi*b2；
[0136]
当tg2≤tg0≤tg3时，选定第三预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phi*b3；
[0137]
当tg3≤tg0≤tg4时，选定第四预设固罐ph值修正系数对第i预设固罐ph值phgi进行修正，修正后的固体发酵罐内的ph值为phi*b4。
[0138]
具体而言，通过根据固体发酵罐内的温度值选定修正系数对固体发酵罐内ph值进行修正，能够使得固体发酵罐内ph值的变化实时的根固液体发酵罐内的温度进行调整，从而使得固体发酵罐内的温度始终保持最佳的菌种发酵温度值，能够有效的提高固体发酵罐内的菌种发酵效率，使之处于最佳的发酵状态，进一步提高固体发酵罐内的发酵效率。上述固体发酵罐内ph值在设定以及修正时，是根据前一时刻的固体发酵罐内的菌种数量以及固体发酵罐内的温度值的情况，进行下一时刻的固体发酵罐内的ph的设定以及修正的。
[0139]
本发明还提供了一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥在改良沙化土地过程中的应用。煤矸石生物有机肥是非常好的沙化土地改良剂，不仅不会对沙化土地造成重金属
污染，还能通过其有机质中的腐殖酸固定沙化土地中部分重金属，同时大量增加沙化土地中氮磷钾、有机质和其他植物生长所需的必要元素，提高沙化土地的肥力，促进微生物的生长繁殖，提升农作物的品质与产量。
[0140]
通过具体实施例一中的表1可知，沙化土地的ph值为8.70，略偏碱性，本煤矸石生物有机肥的ph值为8.12，使用煤矸石生物有机肥能够适当降低沙化土地ph值，使其更有利于植物的生长。速效氮磷钾能够快速的被植物吸收利用，而煤矸石生物有机肥中速效氮磷钾的含量远高于沙化土地与煤矸石，煤矸石生物有机肥中速效氮、速效磷、速效钾的含量分别是沙化土地46.35倍、84.4倍、98.94倍，煤矸石生物有机肥中总氮、总磷、总钾的含量也比较高，同时煤矸石生物有机肥中有机质含量是沙化土地的53.8倍。
[0141]
同时，煤矸石生物有机肥与沙化土地中一些有毒重金属的含量都在《土壤质量《农业地土壤环境污染风险管控标准》和ny884-2012《生物有机肥》标准以内，且有毒重金属含量远低于此标准。煤矸石有机肥中一些重金属元素砷、铅、汞的含量都低于沙化土地，镉的含量与沙化土地基本相同，由此表明煤矸石生物有机肥对沙化土地没有任何副作用。
[0142]
将本发明中的煤矸石生物有机肥试用于沙化土地改良，其主要操作为：在沙化土地上种植荞麦，并用5种不同的处理方法对沙化土地施肥：
[0143]
第一，一亩地施5吨煤矸石生物有机肥；
[0144]
第二，一亩地施3吨煤矸石生物有机肥；
[0145]
第三，一亩地施3吨煤矸石生物有机肥+20kg液体生物有机肥；
[0146]
第四，一亩单独施液体生物有机肥20kg；
[0147]
第五，空白对照，不施任何肥料的原始沙化土地。
[0148]
通过研究与观察从播种到收获期间荞麦长势与生长变化，记录荞麦播种40天后，对不同处理的沙化土地进行取样并检测分析。其中，
[0149]
播种10天后，荞麦种子开始发芽，长出幼苗，施5t煤矸石生物有机肥和3t煤矸石有机肥+20kg液体肥的效果最好，因为这两种处理施肥量最大，植物所需的营养元素最多，所以植物发芽率最高，且长势最好。而空白对照沙化土地的发芽率最低，且长势最差。
[0150]
播种17天后，荞麦幼苗开始长大，施5t煤矸石生物有机肥和3t煤矸石有机肥+20kg液体肥的效果最好，看上去绿油油的一片，植物幼苗数量最多，且长势最好。而空白对照沙化土地幼苗最少，且长势最差，因为空白对照沙化土地大量缺乏植物生长所需的必要元素。
[0151]
同时对沙化土地使用不同施肥处理的检测结果如表2所示。
[0152]
表2生物有机肥不同施肥处理检测结果
[0153][0154]
根据表2可知，四种不同施肥方式与空白组的ph无较大差距，而氮磷钾与有机质的含量与空白组具有较大变化，其中5吨煤矸石生物有机肥与3吨煤矸石生物有机肥+20kg液体肥处理效果最好，因为这两种处理施肥量最大，对沙化土地营养元素的补充也最多。其他金属元素在一定程度上有少量的波动，与检测时造成的误差有关，但基本与对照组无较大差距，且都在《土壤质量农业地土壤环境污染风险管控标准》和ny884-2012《生物有机肥》标准以内，且有毒重金属含量远低于此标准。
[0155]
通过空白对照组的检测数据可知，沙化土地中营养元素匮乏，不利于植物的生长，需要对沙化土地改良，适当增加植物生长所需的营养元素，来促进种子发芽率和植物的生长发育。煤矸石生物有机肥中含有较高的植物生长所需元素，特别是氮磷钾与有机质的含量较高，这是植物生长所需的大量营养物质。使用煤矸石生物有机肥来改良沙化土地方面可以增加土壤有机质的含量，改良土壤；同时能为沙化土地中徽生物提供碳源，有利于微生物的生长与繁殖。煤矸石中还含有一定量的腐植酸，腐植酸对根系发育有特殊的促进作用。
[0156]
通过检测数据和大田试验荞麦生长情况可知，煤矸石生物有机肥是非常好的沙化土地改良剂，不仅不会对沙化土地造成重金属污染，还能通过其有机质中的腐殖酸固定沙化土地中部分重金属，同时大量增加沙化土地中氮磷钾、有机质和其他植物生长所需的必要元素，提高沙化土地的肥力，促进微生物的生长繁殖，提升了农作物的品质与产量。将煤矸石经过一系列加工处理制作成生物有机肥，实现了废物资源化利用，同时用其改良沙化土地，有利于促进农业可持续发展的需要，也有利于解决煤矸石长期大量堆积所造成侵占大量的耕地，污染水质等一系列问题。
[0157]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥，其特征在于：以煤矸石为基质，另行加入生物菌剂；所述煤矸石生物有机肥中各元素含量为：有机质452g/kg、速效氮533mg/kg、速效磷422mg/kg、速效钾6530mg/kg、总氮2.95g/kg、总磷3.48g/kg、总钾51g/kg、钙36.9g/kg、硅324g/kg、铝151g/kg、铁27.6g/kg、铬70.4mg/kg、砷0.49mg/kg、镉0.34mg/kg、铅3.4mg/kg、汞1.16mg/kg；其中，钙含量以cao计，硅含量以sio2计，铝含量以al2o3计，铁含量以fe2o3计；所述煤矸石生物有机肥的ph值为8.12。2.一种制备如权利要求1中所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于，步骤为：生物菌剂的制备；煤矸石经破碎、烘干、球磨、混合后，添加生物菌剂进行好氧发酵；混合、成球、烘干、计量后包装。3.根据权利要求2所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：所述生物菌剂的制备包含以下步骤：从土壤中提炼三个菌种，记为第一菌种、第二菌种、第三菌种；所述菌种筛选后，经人工复壮、再筛选、再复壮、再筛选后得优势菌株。4.根据权利要求3所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：所述生物菌剂采用液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备。5.根据权利要求4所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：通过第一发酵控制模块对液体发酵罐进行控制，通过第二发酵控制模块对固体发酵罐进行控制；所述第一发酵控制模块用于通过对液体发酵罐的温度变化的控制，控制液体发酵罐的菌数；所述第二发酵控制模块用于通过对固体发酵罐的温度变化的控制，控制固体发酵罐的菌数。6.根据权利要求5所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：在液体发酵罐中，液体发酵罐罐体内侧壁设置有第一温度传感器，即，第一温度传感器设置于所述液体发酵罐的内侧壁上，并浸入液体发酵罐的菌液中；第一温度传感器用于实时采集所述液体发酵罐内菌液的温度ty0，所述第一发酵控制模块与所述第一温度传感器电连接，第一发酵控制模块用于获取液体发酵罐内的实时温度ty0。7.根据权利要求6所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：在固体发酵罐中，固体发酵罐罐体内侧壁设置有第二温度传感器，即，第二温度传感器设置于所述固体发酵罐的内侧臂，并浸入固体发酵罐的菌体中；第二温度传感器用于实时采集所述固体发酵罐内菌体的温度tg0，所述第二发酵控制模块与所述第二温度传感器电连接，第二发酵控制模块用于获取固体发酵罐内的实时温度tg0。8.根据权利要求7所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：液体发酵罐内phy值在设定以及修正时，是根据前一时刻的液体发酵罐内的菌种数量以及液体发酵罐内的温度值的情况，进行下一时刻的液体发酵罐内的phy的设定以及修正的；固体发酵罐内ph值在设定以及修正时，是根据前一时刻的固体发酵罐内的菌种数量以及固体发酵罐内的温度值的情况，进行下一时刻的固体发酵罐内的ph的设定以及修正的。9.根据权利要求1所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥在改良沙化土地过程中的应用。
10.根据权利要求9所述的改良沙化土地的煤矸石生物有机肥的制备方法，其特征在于：沙化土地的ph值为8.70，加入所述煤矸石生物有机肥后，降低沙化土地的ph值。
技术总结一种改良沙化土地的煤矸石生物有机肥，以煤矸石为基质加入生物菌剂；制备步骤为：生物菌剂的制备；煤矸石经破碎、烘干、球磨、混合后，添加生物菌剂进行好氧发酵；混合、成球、烘干、计量后包装。所述生物菌剂采用液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备。利用智能控制的液体发酵罐与固体发酵罐联合发酵制备生物菌剂，以煤矸石作为基质和载体，加入生物菌剂的有机肥料应用于沙化土地后，降低沙化土地pH值，利于植物生长，还能够通过腐殖酸固定沙化土地中重金属，提高沙化土地的肥力。本有机肥不会对沙化土地造成重金属污染，同时大量增加沙化土地中氮磷钾、有机质和其他植物生长所需的必要元素，促进微生物的生长繁殖，提升农作物的品质与产量。与产量。与产量。
技术研发人员：艾克拜尔
受保护的技术使用者：新疆美丽扩科达拉农业科技有限公司
技术研发日：2022.05.06
技术公布日：2022/7/5
