CN102775206A

CN102775206A - 能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法

Info

Publication number: CN102775206A
Application number: CN2012102036386A
Authority: CN
Inventors: 方海兰; 吕子文; 彭喜玲; 郝冠军; 彭红玲; 梁晶
Original assignee: SHANGHAI INST OF GARDEN SCIENCE
Current assignee: SHANGHAI INST OF GARDEN SCIENCE
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明涉及一种能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法。先将绿化植物废弃物粉碎至1～3cm，再加入城市生活污泥或畜禽粪便，调节C/N比为25～30，含水量40～60％后进行堆肥，经过20～40天的堆肥腐熟处理，得到堆肥产品。然后根据堆肥产品的pH、EC、密度、通气性、总养分、有机质、氮、磷、钾含量测定结果再加入腐殖酸或过磷酸钙，进行理化性状和养分指标的调理，使之达到国家林业标准《绿化用有机基质》（LY/T1970-2011）中关于改良基质的要求。用本发明的改良基质能有效地改善绿化土壤的肥力和物理结构，提高土壤通气性，降低土壤容重，同时促进废弃物的循环利用，具有很好的社会和生态效益，可广泛用于改善城市土壤的物理性质。

Description

能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法

技术领域

本发明涉及一种能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法。具体是将绿化植物废弃物和污泥或畜禽粪便堆肥处理后用不同调理剂进行复配而成。属于城市园林绿化、市容环保、市政管理及农业技术领域。

背景技术

城市污泥和畜禽粪便是我国传统以来一直关注较多的有机废弃物，这两种有机废弃物处置得到的产品一般作为有机肥使用。由于绿化植物不追求最高产量，在绿化上有机肥用量是有限的（除了养护中需施有机肥外，由于其盐分含量高，导致其使用面大大受限制）。城市绿化的土壤除了缺肥外，物理性质的改善有时候比肥力的改善更有必要。在绿化施工、土壤改良和植物栽培上，基质应用更多，因为基质中的养分不需要有机肥那样高，但对粒径、通气性等物理性质要求比较高，而且在控制盐分基础上希望达到一定养分要求。因此传统的有机废弃堆肥方式只能满足有机肥产品要求，但不一定满足绿化用的基质要求。

绿化植物废弃物指城市绿地或郊区林地中绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物（间伐物）、草坪修剪物、落叶、枝条、花园和花坛内废弃草花以及杂草等植物性材料。随着我国城镇化进程提高以及绿化面积的逐步扩大，绿化植物废弃物的量也越来越多，成为生活垃圾和污泥之后城市发展中主要固体废弃物之一，其合理处理处置成为城市发展中新的难题。在国外绿化植物废弃物再利用，已经成为一种新的环保产业：在改善城市土壤质量，降低绿化养护成本，维持城市土壤地力和改善城市生态环境起着重要作用。单纯的绿化植物废弃物堆肥，由于技术简单、操作方便，在国内许多大中型城市都已经开展起来，虽然堆肥产品用于绿化养护可起到改善土壤结构和肥力、保水保温和防止扬尘等作用，但由于养分有限，对快速提高土壤肥力、持续提供植物生长所需的养分等方面还明显存在肥力不足的现象，限制了其应用效果。

针对以上的实际情况，我们已经申请了专利“用污泥、树枝落叶和矿化垃圾制备栽培土的方法（200610118501.5）”，虽然针对城市中表土资源有限，通过矿化垃圾、生活污水厂污泥和树枝落叶堆肥产品的合理配比，配置成营养丰富、pH偏酸性、通气透水性好，保水保肥能力强，盐分和容重等各种理化指标适中的合适植物生长的栽培材料，并且能使生活污水厂污泥等材料中的重金属、氮、磷等潜在的污染物质在国家控制标准范围内，完全可以取代自然土壤进行大面积的绿化植物种植，缓解城市土壤的危机，满足植物生长习性的不同或对土壤理化性质参数的不同要求，但该专利产品主要是栽培土，是直接用来替代自然土进行绿化种植的，对于因为城市土壤通气性差而造成城市中发生植物死亡的改善作用不大。因为能改善城市土壤的改良基质的养分含量比栽培土高，但可能没有有机肥那么高，而粒径大小、通气性、密度等物理性质要更好，改良基质不但可以改善城市土壤肥力，而且能直接改善城市土壤普遍存在的压实、通气性差、质地粘重等缺陷。

发明目的

本发明的目的在于公开一种改良基质的研制方法，用本发明的方法研制出的改良基质养分含量相对比较高、理化性质比较好，因此不但能使有机废弃物变废为宝，而且对城市土壤普遍存在的养分贫瘠、压实、通气性差、质地粘重等缺陷具有改善作用。

为了达到上述目的，本发明将C/N比高、疏松的绿化植物废弃物和C/N低、透气性差的生活污水厂污泥或畜禽粪便进行堆肥，同时通过添加相互匹配的不同材料进行调理，得到完全符合国家林业标准《绿化用有机基质》中关于改良基质的技术指标要求的改良基质。

具体步骤如下：

第一步，绿化植物废弃物、生活污水厂污泥或畜禽粪便的预处理

先将绿化植物废弃物粉碎，得到粒径为1～3cm的绿化植物废弃物（其中75％绿化植物废弃物的粒径<2cm），再测定其含水量和C/N比。然后再分别测定生活污水厂污泥和畜禽粪便的含水量和C/N比；

第二步，绿化植物废弃物的堆肥产品

先按照质量百分比量取绿化植物废弃物：生活污水厂污泥或畜禽粪便=10～70％：30～90％，然后加入市售尿素，尿素的加入量为生活污水厂污泥或畜禽粪便重量的0～0.5％，以使绿化植物废弃物和生活污水厂污泥或畜禽粪便混合后的C/N为25～30，水分为40～60％，最后在挡雨的地方进行堆肥，堆肥高度为0.45～1.2m，堆肥体积2～10立方米；再经过20～40天的堆肥腐熟处理，当堆肥的温度不再上升，且含水量达到38％以下，即得到堆肥产品；

上述堆肥腐熟处理为堆体内部温度达到55℃～60℃的升温期，每天翻堆一次，避免堆体形成厌氧环境；堆体内部温度在60℃～65℃高温期，每3～5天翻堆一次；在<55℃降温期7～12天翻堆一次；当堆体温度超过70℃时必须及时翻堆；

第三步：改良基质的制备

先测定上述第二步的堆肥产品的pH、EC、密度、通气性、总养分、有机质、氮、磷、钾含量，然后根据测定结果再加入腐殖酸或过磷酸钙，腐殖酸的加入量为堆肥产品量0～0.3％质量百分比，过磷酸钙的加入量为堆肥产品量0～0.3％质量百分比，混合均匀，制成改良基质，该改良基质中粒径<2mm的杂物<5％，EC=0.5～3.5mS/cm，含水量<35％，有机质含量≥20g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）≥2.5％，干密度=0.1～0.8Mg/m³，湿密度<1.2Mg/m³，通气性>15％，符合中华人民共和国林业行业标准《绿化用有机基质》（LY/T1970-2011）要求。

所述的尿素的加入量为：当生活污水厂污泥或畜禽粪便用量为50～90％质量百分比（绿化植物废弃物10～50％）时，不需要另外加尿素；当生活污水厂污泥或畜禽粪便用量为30～50％（绿化植物废弃物50～70％）时，尿素加入量约为生活污水厂污泥或畜禽粪便重量的0.5％～1％。

本发明的优点和效果是：

1，由于本发明的主要原料均为有机废弃物，而且几种废弃物综合利用，避免其单独利用存在的弊病，如污泥或畜禽粪便养分高，但透气性不好且盐分含量高；而绿化植物废弃物优点是疏松、盐分含量适中，缺点是养分含量低，因此得到的基质既有一定的养分含量但盐分受到严格控制，而且粒径、通气性、密度等物理性质合理，具有较好的透气性和保水性能，对改善绿化土壤肥力、理化性质均有重要作用。

2.由于本发明的堆肥采用蓬松的绿化植物废弃物，以及C/N比较高的生活污水厂污泥或畜禽粪便，两者的综合利用正好解决彼此单独堆肥存在的问题，因此本发明第二步的仅就堆肥工艺而言，基本不需要增加额外材料和费用，降低了堆肥成本，并且不需要对第二步制得堆肥产品进行筛分，因此工艺简单。

3.由于本发明根据堆肥产品测定结果再加入腐殖酸或过磷酸钙进行调理：利用酸性、养分含量高的腐殖酸，降低堆肥产品pH并增加养分，突破传统堆肥产品局限，得到能改良普遍存在养分贫瘠、压实、通气性差、质地粘重等缺陷的城市土壤的改良基质。

4.本发明的改良基质养分含量高、理化性质好，特别适用于绿化施工中大面积的土方改良，直接改善土壤的物理结构，提高城市土壤通气性，降低土壤容重，满足城市绿化的土壤改良要求，同时促进废弃物的循环利用，具有很好的社会和生态效益。

5.本发明能直接有效地提高有机废弃物再利用量，有利于有机废弃物循环产业的形成和发展。

具体实施方式

实施例1

首先对上海市静安区华山绿地建设过程中的土方现场调查，发现该工程的土壤的本底值为pH=8.58，EC=0.12mS/cm，有机质含量=9.78g/Kg，通气孔隙度=3.89％，是典型的没有肥力的深层土壤，而且土壤结构差，严重阻碍植物的正常生长。

根据以上现场调查结果，该绿化工程土方对改良基质的养分和理化性质均要求比较高，为此我们对堆肥用有机废弃物含水率和C/N比测定下将比例进行如下调整：先将绿化植物废弃物粉碎至粒径小于3cm，再按重量百分比量取70％生活污水厂污泥和30％粉碎的绿化植物废弃物，混匀后堆置成为堆体，因为污泥量多，因此不需要另外加尿素，并且堆体体积2～10立方米时高度可适当降低，约在0.45～1m。接着，在60℃～65℃高温期保持5天翻堆一次，并注意适当加水，使湿度保持在45～60％。45天左右腐熟，因为考虑到土方改良后到植物种植有一段时间，因此没有经过后腐熟阶段直接利用。考虑到现场本底土壤pH为强碱性，而堆肥产品pH检测为7.26，为进一步降低pH，在堆肥产品中添加了堆肥产品质量约0.3％的市售过磷酸钙。根据国家林业标准《绿化用有机基质》对改良基质的粒径要求，除特殊需要外，一般不需要对第二步制得堆肥产品进行筛分，然后再进行pH、EC、密度、通气性、总养分、有机质、氮、磷、钾等指标进行测定，然后根据测定结果，用酸性、养分含量高的腐殖酸（主要起降低基质pH并增加养分作用）进行调理，确保制成的产品完全符合《绿化用有机基质》对改良基质的质量要求。即改良基质的杂物（粒径<2mm）<5％，EC在0.5～3.5mS/cm之间，含水量<35％，有机质含量≥20g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）≥2.5％，干密度在0.1～0.8Mg/m³，湿密度<1.2Mg/m³，通气性>15％。

上述pH值用中华人民共和国林业行业标准LY/T1239-1999方法测定；电导率用LY/T1251-1999方法测定；有机质用中华人民共和国林业行业标准LY/T1237-1999方法测定；容重和通气孔隙度用中华人民共和国林业行业标准LY/T1215-1999方法测定；全氮、全磷和全钾测定参见中华人民共和国农业行业标准NY 525。检测结果显示该改良基质产品无明显杂物（粒径<2mm），EC=2.87mS/cm，pH=6.74，含水量=34％，干密度=0.52Mg/m³，有机质含量=51g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）=3.25％，湿密度=1.09Mg/m³，通气性=17％。完全符合国家林业标准《绿化用有机基质》（LY/T1970-2011）中关于改良基质的技术指标要求，即杂物（粒径<2mm）<5％，EC在0.5～3.5mS/cm之间，含水量<35％，有机质含量≥20g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）≥2.5％，干密度在0.1～0.8Mg/m³，湿密度<1.2Mg/m³，通气性>15％。

然后将研制的改良基质按13240kg·hm^-2的用量均匀铺到工地土方上，按30cm深度将其和本底土充分混合，监测结果显示土壤的pH降低7.83，有机质增加到37.29g/kg¹，通气孔隙度为12.34％，其它养分如全氮、碱解氮、全磷、有效磷和速效钾含量也有明显地增加，和没有使用改良基质的对照比较存在显著差异。从种植的高羊茅草皮、矮牵牛花、四季海棠和杜鹃等植物的长势来看，其效果也是很明显的，使用改良基质的要大大好于没有使用改良基质的，而且从不同的绿化基质用量配比试验来看，只要改良基质控制在13240kg·hm^-2的用量范围内，其对土壤改良效果以及对植物生长的促进作用是随改良基质用量增加而增加的。

实施例2

首先对辰山植物园某标段的土方进行现场调查，发现该工程土壤的本底值为：pH=7.43，EC=0.21mS/cm，有机质含量=21.8g/Kg，通气孔隙度=3.89％，密度为1.48Mg·m^-3。相对市中心典型的深层土，辰山土壤质量相对比较好，养分含量尚可，pH为中性，其主要障碍是比较板结，质地粘重、通气性差物理性质，因此限制植物生长。

根据以上现场调查结果，该绿化工程土方改良主要是理化性质改良为主，养分增加为辅，为此我们对堆肥用有机废弃物含水率和C/N比测定下将比例进行调整。先将绿化植物废弃物粉碎至粒径小于3cm，量取30％重量百分比生活污水厂污泥和70％重量百分比绿化植物废弃物，并加入生活污水厂污泥重量的0.5％的尿素。混合均匀后堆置成为堆体，因为绿化植物废弃物的粒径相对较粗，污泥量加入量相对不高，因此堆体体积2～10立方米时高度可适当增高，在0.6～1.2m，在60℃～65℃高温保持5天翻堆一次，并注意适当加水，使湿度保持在45～60％。约45天腐熟，因为考虑到土方改良后到植物种植有一段时间，因此没有经过后腐熟阶段直接利用。考虑到现场本底土壤pH为中性，而堆肥产品pH检测为7.53，因此没有进行pH的调理。测定方法与实施例1相同。检测结果显示该改良基质无明显杂物（粒径<2mm），EC=2.17mS/cm，pH=7.53，含水量=34％，干密度=0.41Mg/m³，有机质含量=51g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）=2.85％，，湿密度=0.91Mg/m³，通气性=21％，完全符合国家林业标准《绿化用有机基质》中关于改良基质的技术指标要求，即杂物（粒径<2mm）<5％，EC在0.5～3.5mS/cm之间，含水量<35％，有机质含量≥20g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）≥2.5％，干密度在0.1～0.8Mg/m³，湿密度<1.2Mg/m³，通气性>15％。

然后将研制的改良基质按13240kg·hm^-2的用量均匀铺到工地土方上，按30cm深度将其和本底土充分混合，监测结果显示土壤的pH为7.57，有机质增加到30.12g/kg¹，通气孔隙度为10.21％，其它养分如全氮、碱解氮、全磷、有效磷和速效钾含量也有明显地增加，和没有使用改良基质的对照相比较存在显著差异。从种植草坪、广玉兰等长势来看，其效果也是使用改良基质的要大大好于没有使用改良基质的。

Claims

1.一种能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法，其特征在于：

先将绿化植物废弃物粉碎，得到粒径为1～3cm的粉碎的绿化植物废弃物，然后分别测定粉碎的绿化植物废弃物、生活污水厂污泥、畜禽粪便的含水量和C/N比；

第二步，绿化植物废弃物的堆肥产品

先按照质量百分比量取粉碎的绿化植物废弃物：生活污水厂污泥或畜禽粪便=10％～70％：30％～90％，然后加入市售尿素，尿素的加入量为生活污水厂污泥或畜禽粪便质量的0～1％质量百分比，混匀后检测C/N为25～30，水分为40～60％即可在挡雨的地方进行堆肥，堆肥高度为0.45～1.2m，堆肥体积为2～10立方米；再经过20～40天的堆肥腐熟处理，当堆肥的温度不再上升，且含水量达到38％以下，即得到堆肥产品；

上述堆肥腐熟处理为堆体温度达到55℃～60℃时，每天翻堆一次；堆体温度达到60℃～65℃时3～5天翻堆一次；堆体温度<55℃时7～12天翻堆一次；当堆体温度超过70℃时必须及时翻堆；

第三步：改良基质的制备

先测定上述第二步的堆肥产品的pH、EC、密度、通气性、总养分、有机质、氮、磷、钾含量，然后根据测定结果再加入腐殖酸或过磷酸钙，腐殖酸的加入量为堆肥产品质量的0～0.3％质量百分比，过磷酸钙的加入量为堆肥产品质量的0～0.3％质量百分比，混合均匀，制成改良基质，该改良基质中粒径<2mm的杂物<5％质量百分比，EC=0.5～3.5mS/cm，含水量<35％质量百分比，有机质含量≥20g/Kg，总养分（N+P₂O₅+K₂O）≥2.5％质量百分比，干密度=0.1～0.8Mg/m³，湿密度<1.2Mg/m³，通气性>15％。

2.根据权利要求1所述的一种能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法，其特征在于：所述的第二步加入市售尿素是，当生活污泥或畜禽粪便量取的比例为50～90％重量百分比时，尿素加入量为0；当生活污泥或畜禽粪便取的比例为30～50％时，尿素加入量为污泥或畜禽粪便的0.5～1％质量百分比。

3.根据权利要求1所述的一种能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法，其特征在于：所述的第一步将绿化植物废弃物粉碎是，粒径<2cm的绿化植物废弃物为粉碎的绿化植物废弃物重量的75％重量百分比。