CN103964968B - 一种促进植被修复的污泥有机肥料及制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于肥料技术领域，涉及一种利用湖底污泥生产促进植被修复的污泥有机肥机及制备方法与应用，其特征是，利用武汉市东湖通道工程采挖的湖底污泥，加入稻草、堆肥菌剂、化学氮肥和植物生长调节剂堆制成堆肥。该污泥有机肥成品有机质含量为35-45％，全N含量为0.7-1.0％。本发明的污泥有机肥养分全，配比合理，符合植被修复初期养分吸收规律，能显著促进植被生长，加快植被修复的进程。以乔木香樟、麻栎和灌木桂花树、海桐最佳实施例为例，新生叶SPAD值比对照增加11.4％-15.6％，叶面积增加13.6-40.7％。施肥后土壤有机质比对照增加14.5-15.3％，全N增加5.1-5.9％。
Description
技术领域
本发明属于肥料开发与应用技术领域，具体涉及一种利用湖底污泥为原料生产能够促进植被修复的污泥有机肥料及制备方法与应用。
背景技术
在湖北省武汉市的东湖通道施工过程中，由于施工范围大，开挖山体自然植被和土壤破坏严重，急需对开挖山体自然植被和土壤进行修复。通常植被修复的关键在于初期植被群落的构建，但由于开挖过程中原有的表层土壤破坏严重，新形成的土壤有效养分十分缺乏，严重限制了植物的生长，也影响到植被恢复初期群落的构建。如何加快修复初期植被群落，促进植被修复进程，一直是生态脆弱区生态修复的重要课题之一。
本发明具体涉及一种能够培肥土壤，促进植被修复的污泥有机肥。土壤是植物生长的载体，为植物的生长发育提供必需的营养元素，因此，土壤的质量决定了植被修复的效果。本发明考虑武汉市东湖通道疏挖所产生的大量污泥的合理处置，若能直接或间接就地取材用于植被的基质种植，既为植被种植提供有机质原料，又能显著降低底泥的处理和运输成本，同时也可减少因底泥的转运引起城市的二次污染。因此，将土壤生态功能的维护与湖底污泥的循环利用相结合，将对减轻城市环境压力，提高土壤肥力，促进城市节能减排和生态文明建设有着非常重要的意义。
国际上把污泥称为二次原料肥，加大土地利用中污泥资源化与无害化利用对迅速恢复植被、促进土壤熟化和提高植物的生长具有巨大作用，被认为是一种利用废弃物资源且符合我国国情的方法。污泥堆肥中的有机质含量高达30％以上，它对维持良好的土壤物理、化学和生物学特性等方面起着重要的作用，一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素，另一方面这些物质在土壤中可以通过功能基、氢键、范德华力等形式促进土壤团粒结构的形成，使土壤的透水性、保水性、通气性以及根系的生长环境有所改善。污泥经高温堆肥无害化处理后作为林地植物基肥，既避开食物链，又实现了污泥的安全处置和资源化永续利用，被认为是一条很有发展前景的利用途径，目前正在逐渐成为世界各国污泥处置的主流方法。
有资料显示，在种植土壤中适量施用污泥堆肥可以有效促进植物的生长发育和生物量的积累，能明显提高植被地上、地下生物量和叶绿素含量,促进植物叶片对养分的吸收。
国内污泥堆肥多以城市污水污泥为材料用于农田土壤，近年来在已有林地、矿山绿化、高速公路绿化等方面得到了应用和发展，但很少有利用湖底污泥就地取材进行堆肥利用或针对重度人工干扰后植被修复过程的污泥有机肥配方，重度人工干扰区内因工程开挖造成土壤结构及土壤种子库严重破坏，导致生态系统退化，植被恢复成为一大难点；并且传统方法在污泥堆肥实际应用中未关注植被初期群落构建过程中植物的生长和养分需求规律，养分含量比例不平衡，影响和限制了植被修复的效果。其中与本发明最接近的现有技术是林兰稳等报道了(林兰稳等，2006年)广州市污水污泥堆肥的方法，其步骤是将脱水生污泥与粉煤灰、稻草按质量比例4:1.2:1混合堆肥，其效果表明土壤理化性质有不同程度的改善，植物生长响应良好，土壤中N、P、K养分含量丰富，w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)比例为：1∶3.48∶2.31。但是该方法还存在下述一些缺陷：1)对于建植初期的绿化专用肥料，磷钾含量较高而氮含量相对不足；2)树木移栽初期生长势较微弱，堆肥中缺少促进树木恢复的植物生长调节剂，植物生长调节剂一方面促进植被恢复，另一方面能够显著提高堆肥过程中微生物菌群的活性。
本发明根据武汉市东湖通道工程开挖湖底污泥的理化性状、修复区土壤理化特点，利用湖底污泥、适当添加有机物等进行混合堆肥，对于促进武汉市东湖通道工程污泥的资源化利用及重度人工干扰后植被修复具有重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种以湖底污泥为原料制备促进植被修复的有机肥料及其制备方法与应用，它考虑到重度人工干扰区陆生植被修复过程土壤养分供应特点和植被养分需求规律，利用东湖通道工程采挖的湖底污泥，适当添加有机物、发酵菌剂、植物生长调节剂和含氮养分生产适合于修复的污泥有机肥，该污泥有机肥具有养分齐全、释放均匀等特点，能有效促进植被叶绿素含量的增加及叶面积的生长，可显著促进植被的修复过程。
实现本发明的技术方案是：
一种以湖底污泥为原料制备促进植被修复的有机肥料，按照下列配方制备：
含水量低于10％的风干湖底污泥，按干重比计1.2-1.8；
稻草，按干重比计0.8-1.2；
化学氮肥，按堆肥材料加入纯N0.6-1.2％；
植物生长调节剂，按堆肥材料6-8‰；
堆肥菌剂，按堆肥材料1-2‰；
糖蜜或红糖，按堆肥材料1-2‰；
水，按堆肥材料50-60％；
上述成分中的化学氮肥选自尿素，堆肥菌剂选自VT-1000，植物生长调节剂选自海藻精；
通过如下步骤制备获得：
将采挖的湖底污泥风干，以风干的污泥与稻草按配方量配制，将风干的湖底污泥和稻草破碎作为堆肥材料，分别加入堆肥菌剂、糖蜜或红糖的水溶液、化学氮肥以及植物生长调节剂进行混合堆制发酵，控制堆肥温度为50-60℃，堆制发酵时间为42d，得到污泥有机肥成品，其有机质含量为35-45％，纯N为0.7-1.0％。
申请人提供了一种以湖底污泥为原料制备促进植被修复的有机肥料的制备方法，按照下列配方制备：
含水量低于10％的风干湖底污泥，按干重比计1.2-1.8；
稻草，按干重比计0.8-1.2；
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植物生长调节剂，按堆肥材料6-8‰；
堆肥菌剂，按堆肥材料1-2‰；
糖蜜或红糖，按堆肥材料1-2‰；
水，按堆肥材料50-60％；
上述成分中的化学氮肥选自尿素，堆肥菌剂选自VT-1000，植物生长调节剂选自海藻精；
通过如下步骤制备获得：
将采挖的湖底污泥风干，以风干的污泥与稻草按配方量配制，将风干的湖底污泥和稻草破碎作为堆肥材料，分别加入堆肥菌剂、糖蜜或红糖的水溶液、化学氮肥以及植物生长调节剂进行混合堆制发酵，控制堆肥温度为50-60℃，堆制发酵时间为42d，得到污泥有机肥成品，其有机质含量为35-45％，纯N为0.7-1.0％。
本发明制备的污泥有机肥料可以应用于植被修复中。
实施本发明的具体方法是：
首先分别测得原有污泥、开挖后生土有机质含量为3.75％、1.35％，全氮(N)含量分别为2.2g/kg、0.95g/kg，速效磷(P2O5)含量分别为14.5mg/kg、3.5mg/kg，速效钾(K2O)含量分别为157mg/kg、68mg/kg，pH值分别为8.18、5.26。然后对采挖污泥及有机添加物(稻草)按干重比1.2-1.8:0.8-1.2作为堆肥材料混合堆肥(参照中华人民共和国国家标准《农用污泥中污染物控制标准》，中华人民共和国城乡建设环境保护部批准，1984年5月发布，1985年3月实施，1984.10第1版，(标准号GB4284—84))。另在堆肥材料中添加适量化学氮肥以氮补氮，以氮促氮，此为还添加适量植物生长调节剂，和用于促进堆肥发酵的堆肥菌剂。所述的化学氮肥优选为为尿素(但不限于此，例如可以选用硝酸铵、碳酸氢铵、磷铵或硝酸钾等氮素化肥)，化学氮肥按堆肥材料干重纯N0.6-1.2％添加；植物生长调节剂优选为海藻精(山东嘉宁生物科技有限公司产品，有效成分含量70％)，添加量按堆肥材料干重6-8‰添加；所述的堆肥菌剂优选为VT-1000(北京沃土天地生物科技有限公司产品，有效活菌数≥2×108个/ml，所述的菌剂不限于此)，添加量按堆肥材料干重1-2‰添加，此外还向所述的堆肥材料添加1-2‰的糖蜜或红糖的水溶液，在堆肥的堆制过程中保持堆肥中水分含量为50-60％，堆制42天(堆制温度为50-60℃)，得到污泥有机肥料成品，该污泥有机肥料成品中有机质含量为35-45％，纯N为0.7-1.0％，控制pH值为6.8-7.2。
本发明堆肥工艺流程见图1所示。
与现有技术相比，本发明的种植基质就地取材，且堆肥养分含量全，养分配比合理，养分形态配方适宜，符合植被修复过程中植被对养分的吸收规律，能显著促进植被叶片叶绿素含量的增加及叶面积的生长、促进植被修复过程。
附图说明
图1：是本发明的总体技术路线图。
图2：是本发明的堆肥制备工艺图。
具体实施方式
实施例1-本发明污泥有机肥的制备工艺
1.堆肥材料
取自湖北省武汉市东湖风景区东湖通道工程开挖的湖底污泥(使用时将其干燥至含水量低于10％)进行破碎处理，与稻草(粉碎后)一起用作堆肥材料(粉碎的堆肥材料的粒径为2-60mm)，将风干后的污泥与稻草(按干重比)为1.5:1或1.2：1或1.8：1的比例进行混合作为堆肥材料。
2.堆肥配方
按生产100kg污泥有机肥料的成品计，取风干或干燥后的湖底污泥(含水量控制在10％以下)75kg，稻草(含水量低于10％)50kg，清水60-70kg，植物生长调节剂海藻精0.75-1.0kg，堆肥菌剂VT-10000.125-0.25kg，糖蜜或红糖0.125-0.25kg，尿素1.3-2.6kg。
3.发酵过程
(1)配料
先将糖蜜(红糖)用水溶化(解)，再加入VT-1000菌剂、充分搅匀，用该含糖溶液活化商购菌剂VT-1000，然后将活化后的菌剂稀释液均匀拨洒在堆肥原料上，并充分翻搅均匀。添加尿素、海藻精、清水，物料水分控制在50-60％，控制碳/氮(C/N)比至25-30:1。
(2)堆制发酵
发酵时，物料呈梯形堆积发酵，堆高1.5m左右，料堆底部宽2m以上。物料堆好后，加盖透气覆盖物适当遮光。控制发酵温度为50-60℃，堆肥总发酵时间为42天，每2-3天翻耕堆肥1次(或当堆肥的料温超过60℃时即开始翻堆)。
发酵完成后，应及时将堆肥均匀散开，完成堆肥的堆制。
实施例2-本发明制备的湖底污泥有机肥料的应用验证
(1)湖底污泥有机肥料的制备实施例
具体工艺按照实施例1的工艺。
本发明的污泥堆肥按最佳配方即堆肥材料按干重计风干污泥：稻草＝1.5：1以及其他全辅助成分：氮肥，堆肥菌剂，植物生长调节剂，糖水等制成污泥有机肥，用于武汉市东湖通道工程重度人工干扰区陆生植被修复试验区的团山路段。以室外盆栽植物进行试验，比较本发明的污泥有机肥与对照植物的生长情况。试验结果见表1。
表1湖底污泥与开挖后生土有机质及N、P、K成分的含量测试
表2湖底污泥有机肥料最佳配方制备的成品中有机质及全N含量测试
| 有机质含量/％ | 全N含量/g/kg | pH值 | |
| 污泥有机肥制备成品 | 38.0-42.0 | 8.0-10.0 | 7.0-7.2 |
(2)污泥有机肥的应用
试验设计两种盆栽土壤处理，一种是开挖后的生土作为对照；一种是开挖后生土施用本发明制备的污泥有机肥的土壤，施肥用量3.0kg/m2，肥料与土壤表层30cm混合施用。盆栽土壤体积为0.5m(长)×0.5m(宽)×0.5m(高)，选取具有代表性的地带性植被种类乔木香樟(株高2.3-2.5m，胸径4.5-4.8cm)、麻栎(株高2.3-2.5m，胸径4.5-4.8cm)、灌木桂花树(株高1.8-2.0m)、海桐(株高1.5-1.8m)作为试验材料，每个处理设置5个重复，种植4个月后，记录评价本发明的修复效果，数据见表3-6。
表3两种处理对香樟的效应
表3备注：新叶平均SPAD值的计算方法参照文献：姜丽芬等，2005.
表4两种处理对麻栎的效应
表4备注：新叶平均SPAD值的计算方法同表3。
表5两种处理对桂花树的效应
表5备注：新叶平均SPAD值的计算方法同表3。
表6两种处理对海桐的效应
表6备注：新叶平均SPAD值的计算方法同表3。
乔木试验：香樟树新叶平均SPAD值(实测叶绿素的含量)与对照相比增加13.7％，新叶平均叶面积增加38.7％；种植4个月后，施用本发明制备的污泥有机肥的土壤有机质含量平均值比对照增加15.3％，全氮含量增加5.7％。
麻栎新叶平均SPAD值与对照相比增加13.9％，新叶平均叶面积增加29.9％；种植4个月后，施用本发明制备的污泥有机肥的土壤有机质含量平均值比对照增加14.6％，全氮含量增加5.1％。
灌木试验：桂花树新叶平均SPAD值与对照相比增加15.6％，新叶平均叶面积增加13.6％；种植4个月后，施用本发明制备的污泥有机肥的土壤有机质含量平均值比对照增加14.5％，全氮含量增加5.9％。
海桐新叶平均SPAD值与对照相比增加11.4％，新叶平均叶面积增加40.7％；种植4个月后，施用本发明制备的污泥有机肥的土壤有机质含量平均值比对照增加15.1％，全氮含量增加5.3％。
主要参考文献
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Claims (2)
1.一种利用湖底污泥制备促进植被修复的有机肥料，其特征在于，所述的有机肥料按下列配方制备：
含水量低于10％的风干湖底污泥，按干重比计1.2-1.8；
按干重计的稻草，按干重比计0.8-1.2；
化学氮肥，按堆肥材料加入纯N0.6-1.2％；
植物生长调节剂，按堆肥材料6-8‰；
堆肥菌剂，按堆肥材料1-2‰；
糖蜜或红糖，按堆肥材料1-2‰；
水，按堆肥材料50-60％；
上述成分中的化学氮肥选自尿素，堆肥菌剂选自VT-1000，植物生长调节剂选自海藻精；
通过如下步骤制备：
将采挖的湖底污泥风干，以风干的污泥与稻草按配方量配制，将风干的湖底污泥和稻草破碎作为堆肥材料，分别加入堆肥菌剂、糖蜜或红糖的水溶液、化学氮肥以及植物生长调节剂进行混合堆制发酵，控制堆肥温度为50-60℃，堆制发酵时间为42d，得到污泥有机肥成品，其有机质含量为35-45％，纯N为0.7-1.0％。
2.权利要求1所述的有机肥料在植被修复中的应用。
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