CN102674917A - 一种多功能土壤熟化剂及其制备方法 - Google Patents

一种多功能土壤熟化剂及其制备方法 Download PDF

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付嘉英
潘根兴
李恋卿
刘福礼
张旭辉
郑聚峰
郑金伟
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Abstract

一种多功能土壤熟化剂及其制备方法，土壤熟化剂包括以下组份：生物黑炭：畜禽粪便=10:3-10:5（重量比）。制备方法是：将生物黑炭与畜禽粪便按比例混合，搅拌均匀并调节含水率为60%左右；堆制，表面用一薄层生物黑炭覆盖，堆肥的前20天每天进行翻堆，同时保持含水率为60%左右不变，第20-30天每三天翻堆一次，然后每周翻堆一次，同时防晒防淋。本发明采用生物黑炭与猪粪等养殖场畜禽粪便混合堆肥，既可以解决传统堆肥产生臭味、时间长、肥效低的特点，又可以充分利用畜禽粪便，变废为宝，堆制的产品作为土壤改良剂\熟化剂和园艺基质，将有广阔的市场前景。

Description

一种多功能土壤熟化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用农业废弃物制备的多功能土壤熟化剂及其制备方法。
技术背景
随着我国畜禽养殖业的快速发展，经营模式逐渐由农户分散饲养向规模化、集约化养殖场转变，单位土地载畜量越来越高，从而使当地环境所承受的污染负荷越来越大(董克虞1998)；畜禽养殖场由农村、牧区向城市近郊转移，致使农牧脱节，导致养殖废物局部大量集中，得不到合理的处理，产生污染；而且传统的有机肥料逐渐被化学肥料取代，大量的畜禽粪便被随意堆置而不能及时还田，加剧了农业环境污染。由于以上原因，畜禽粪便往往由农业生产的良好资源变为难以处理利用的废物，形成“畜产公害”(刘旭2004；张克强和高怀有2004)，成为阻碍养殖业持续稳定发展的重要不利因素。我国畜禽粪便排放量大，2003年全国畜禽的饲养量分别为猪65774.99万头、牛18110.51万头、羊34053.66万只、家禽1146310.4万羽，根据畜禽粪便排泄系数，估算出2003年全国畜禽粪尿产生总量为31.90亿吨，远超过当年工业固体废弃物10.00亿吨；估算出2003年我国单位面积耕地负荷的畜禽粪便纯氮养分的平均值是107kg·hm-2，北京市的耕地面积畜禽粪便纯氮养分负荷高达230kg·hm-2，已经严重威胁了环境(王方浩等2006)。据估算，到2010年，全国畜禽粪便的排放量将达45亿吨(柴晓利等2005)。
我国每年养殖场的废弃物如此巨大，如何处理它们是一大难题。由于它们含有丰富的营养物质，可以作为有机肥的来源替代化肥，但是不能直接施用，必须经过一定的处理，其中一个重要的处理方法就是进行堆肥化。
堆肥是处理养殖场的废弃物的常见途径。但利用新鲜畜禽废弃物进行堆肥，就是普通的有机肥，虽然养分多，但是施入土壤中快速分解，养分不持久，有机质不能长久保持于土壤，不利于土壤改良效果。另外，单单用猪粪等废弃物堆肥还易产生臭味，所含氮素在堆制过程中容易损失等环境问题。所以寻找一种可以改善堆肥过程和堆肥产物的物质就是突破传统堆肥的关键。利用添加木屑、石灰等添加剂，可以改善其物理性，但不是成本问题就是所添物质的农化性状不够优良。
发明内容
为了解决现有的问题，本发明的目的在于提供一种多功能土壤熟化剂，利用生物黑炭具有吸附性、外表疏松多孔性以及性质稳定的特点，将生物黑炭与畜禽粪便混合堆肥、发酵，减少养殖场畜禽粪便堆肥的养分损失问题；解决堆肥臭味问题；缩短堆制时间，加快堆肥进程。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种利用农业废弃物生物质的多功能土壤熟化剂，其特征在于生物黑炭与畜禽粪便的的重量比为10∶3-10∶5之间。
一种利用农业废弃物生物质的多功能土壤熟化剂的制备方法，其特征在于将生物黑炭与畜禽粪便以10∶3-10∶5的重量比混合，搅拌均匀并调节含水率为60％左右；
堆制，表面用一薄层生物黑炭覆盖，在温度为30-60℃下发酵6周；
堆肥的前20天每天进行翻堆保持充足的氧气，同时保持含水率为60％不变，堆肥的20-30天每三天翻堆一次，然后每周进行一次翻堆。同时防晒防淋；
生物黑炭的粒径小于0.25mm；
在堆肥之前养殖场的畜禽粪便需要风干，使含水率低于40％且去除大的杂物；
所述养殖厂的畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪；
本发明制备的有机肥具有以下特点：
1)获得的有机肥外观暗色、松软、无臭无异味，有一股泥土的气味，容重为0.077g/cm3，比传统方法获得的肥料容重降低，同时外观上疏松多孔，孔隙度为19.8％，吸水量0.529ml/cm3，吸水及保水性强；
2)采用的生物黑炭疏松多孔，比表面积大，可以吸附堆肥中产生的氨气等气体，堆肥进行约4天就没有刺鼻的难闻气味，而传统堆肥在10天后仍然有不良气味产生，解决了传统堆肥过程中气味难闻的问题；
3)减少了氨气的挥发损失，同时能增加氧气的含量，使微生物能进行好氧发酵，堆肥所得产物的养分含量比对照高，尤其是N元素：速效氮0.82g/kg，速效磷6.8g/kg，稳定有机质含量达到712g/kg；
4)比传统堆肥提前进入高温期，维持高温的时间比对照长约4天，且最高温度也比对照高，达到了堆肥所要求的温度55度，所以堆肥的时间也比对照缩短了约7天。
总之，本发明采用生物黑炭与猪粪等养殖场畜禽粪便混合堆肥，既可以解决传统堆肥产生臭味、时间长、肥效低的特点，又可以充分利用畜禽粪便，变废为宝，堆制的产品作为土壤改良剂\熟化剂和园艺基质当有广阔的市场前景。
附图说明
图1为堆肥过程中不同考察组的温度、气体的变化曲线图；
图2是堆肥过程产生的温室气体的比较图；
图3所得堆肥外观的比较图，左侧为处理前；右侧为处理后。
具体实施方式
本发明采用的黑炭购自河南三利新能源有限公司，粒径小于0.25mm
实施例1
收集养猪场的猪粪，风干使其含水量小于40％，并除去大的杂物。然后将生物黑炭与猪粪进行混合，重量比为10∶3，搅拌均匀，调节其碳氮比为25-35之间，含水量为60％左右。
堆制，表面用一薄层生物黑炭覆盖，在30-50℃发酵6周；堆肥的前20天每天进行翻堆保持充足的氧气，同时保持含水率为60％不变，堆肥的20-30天每三天翻堆一次，然后按照每周一次的频率翻堆。同时防晒防淋；在堆肥的4天后臭味明显减少。
实施例1制备的有机肥各理化指标与国家标准的对照见表1：
表1
    指标     处理组     国家标准
    有机质     70％     ＞30％
    总养分：(N+P2O5+K2O)     5.9％     ＞4.0％
    水分含量     12.8％     ＜20％
    pH     7.4     5.5＜pH＜8.0
从表1可见，制备得到的有机肥各项指标均明显优于国家标准。
实施例2  堆肥时间、温度的比较
将实施例1获得的混合物堆肥，同时采用传统方法设置对照组。
每天检测肥堆的温度(见图1)，处理组的温度上升得明显比对照组要快，第三天处理组的温度达到最高55℃，而对照组在10天之后才达到最高温度35℃；同时处理组也比对照组提前进入腐熟期，在40天左右温度就基本保持不变，与室温相差不大，而对照组则还需要一周多的时间才基本达到腐熟。
实施例  3堆肥过程产生的温室气体的比较
将实施例1获得的混合物堆肥测定产生的温室气体，同时采用传统方法设置对照组。
测定频率是：在堆肥前10天每天检测一次，之后每5天测定一次；
测定项目是：N2O，CH4，CO2。
结果见图2：处理组产生的N2O比对照组少，产生的CH4也明显小于对照组，而产生的CO2则高于对照组。说明处理组中微生物进行的是好氧呼吸，同时由于微生物的活性大大的提高了，所以能加快对有机物质的分解，故能产生更多的CO2，这也是为什么处理组会缩短堆肥周期的原因。
实施例4  有机肥理性参数的比较
测定实施例1获得的混合物堆肥前后的理化参数，同时采用传统方法设置对照组，测定的理化参数包括速效氮、全氮、盐分、pH，结果见表2：
表2处理组与对照组获得的肥料的理化参数比较表
对表2进行分析：堆肥过程中速效氮的损失率：处理组4.8％，而对照组37.6％；总氮损失率：处理组7.37％，对照组20.7％。说明在堆肥过程中，生物黑炭起到了很好的保氮的效果。处理组的容重明显的小于对照组，同时也疏松多孔，有一股泥土的气味(见图3)。
实施例4
内容与实施例1同，除了生物黑炭与猪粪的重量比为10∶4，搅拌均匀，调节其碳氮比为25-35之间，含水量为60％左右。
实施例5
内容与实施例1同，除了生物黑炭与猪粪的重量比为10∶5，搅拌均匀，调节其碳氮比为25-35之间，含水量为60％左右。

Claims (6)

1.一种多功能土壤熟化剂，其特征在于生物黑炭与畜禽粪便的的重量比为10:3-10:5之间。
2.根据权利要求1所述的多功能土壤熟化剂，其特征在于生物黑炭的粒径小于0.25 mm。
3.根据权利要求1所述的多功能土壤熟化剂，其特征在于所述畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪。
4.一种多功能土壤熟化剂的制备方法，其特征在于将生物黑炭与畜禽粪便以10:3-10:5的重量比混合，搅拌均匀并调节含水率为60%左右；
堆制，表面用一薄层生物黑炭覆盖，在30-60℃发酵6周；
堆肥的前20天每天进行翻堆，同时保持含水率为60%不变，第20-30天每三天翻堆一次，然后每周翻堆一次，同时防晒防淋。
5.根据权利要求3所述的多功能土壤熟化剂的制备方法，其特征在于生物黑炭的粒径小于0.25 mm。
6.根据权利要求3所述的多功能土壤熟化剂的制备方法，其特征在于在堆肥之前养殖场的畜禽粪便需要风干，使含水率低于40重量%，且去除大的杂物。
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