CN105218236A - 高温堆肥组合物、高温堆肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高温堆肥的制备方法，所述方法包括：取900-1300份的农作物秸秆、5-40份氮肥、1.5-6份菌剂；将农作物秸秆堆制成草垛；从草垛顶部均匀注入700-900份水；2-6天后，再次从草垛顶部均匀注入300-400份水；将氮肥、菌剂溶解于30-50份水中，制得氮肥、菌剂水溶液，将氮肥、菌剂水溶液均匀喷洒于草垛；用塑料布将草垛覆盖四周压实，充分腐熟之后，制得高温堆肥。本发明的堆肥制备方法采用两次注水，克服了农作物秸秆吸水难度大，难以达到微生物繁殖所需含水量的缺陷，使得制得的高温堆肥腐熟速度快，且腐熟程度高。
Description
技术领域
本发明属于农作物秸秆回收利用领域，涉及一种高温堆肥组合物、高温堆肥及其制备方法。
背景技术
我国每年都会产生7亿吨以上的农作物秸秆，这些秸秆中有70％被直接焚烧，仅有2.6％经过技术处理之后利用。将农作物秸秆直接焚烧，不仅浪费资源，污染环境，降低土地肥力，加剧土壤板结，而且影响交通安全，影响社会生产和人民生活，现已成为一个严重而普遍的经济和社会问题。
目前，已有一些利用秸秆制备高温堆肥的方法，但是现有的方法复杂，制备成本高，堆肥腐熟时间长且腐熟效果不佳，不利于农户在田间将秸秆直接制成堆肥。
发明内容
有鉴于此，是有必要提供一种高温堆肥的制备方法，其可以充分利用田间的农作物秸秆，使农作物秸秆充分腐熟，直接还田、加工成有机肥或生物有机肥；减少了农作物秸秆焚烧造成的环境污染，还田之后还能提高土壤肥力，有利于农作物的增长。
此外，还提供了一种高温堆肥及高温堆肥组合物。
本发明提供了一种高温堆肥的制备方法，所述方法包括以下步骤，以下份数均为重量份：
取900-1300份的农作物秸秆、5-40份氮肥、1.5-6份菌剂；
将农作物秸秆堆制成草垛；在草垛堆制的过程中，优选地，所述草垛蓬松堆制，这样有利于腐熟过程中好氧菌的繁殖和生存，有利于农作物秸秆的快速腐熟。
从草垛顶部均匀注入700-900份水；进行第一次注水后，秸秆草垛的含水量(这里秸秆的含水量指的是100重量份的秸秆中所含水的重量份数)可以达到25-40％。
2-6天后，再次从草垛顶部均匀注入300-400份水；进行第二次注水之后，可以是草垛的含量水达到55-70％，此时的含水量达到了农作物秸秆发酵所需的含水量，有利于农作物秸秆中微生物的繁殖，从而加快了农作物秸秆的腐熟速度，缩短了腐熟时间。
将氮肥、菌剂溶解于30-50份水中，制得氮肥、菌剂水溶液，将氮肥、菌剂水溶液均匀喷洒于草垛；当所述溶解氮肥和菌剂的水用量过多时，会使得喷洒过程中，氮肥和菌剂过多流失，不利于农作物秸秆的腐熟，因此，最佳的用水量为30-50份。
用塑料布将草垛覆盖四周压实，充分腐熟之后，制得高温堆肥。
所述塑料布优选黑色塑料布，黑色可以吸收热量，有利于堆体快速升温加快腐熟，所述塑料布还可以有效防止外界环境，如雨水对堆体造成干扰。
农作物秸秆在腐熟的过程中需要大量微生物的参与，而微生物的繁殖则要求农作物秸秆具备足够的含水量，本发明的堆肥制备方法采用两次注水，克服了农作物秸秆吸水难度大，难以达到微生物繁殖所需含水量的缺陷，使得制得的高温堆肥腐熟速度快，且腐熟程度高。
优选地，所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、油菜秸秆的一种或多种。
优选地，所述氮肥为尿素、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种。氮肥可以为农作物秸秆发酵过程中的微生物提供氮源，有利于微生物的快速繁殖，从而加快农作物秸秆的腐熟，缩短腐熟所需要的时间。
优选地，所述菌剂为黑曲霉(Aspergillusniger)、青霉(Agbfngnvbnhg)、米曲霉(Aspergillusoryzae)、绿色木霉(Trichodermaviride)、里氏木霉(Trichodermareesei)、康氏木霉((T.koningiiOudem)、哈茨木霉(Trichodermaharzianum)、地衣芽胞杆菌(BaclicuslincheniformisPWD-1)、糙皮侧耳菌(Pleurolusostreatus)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、嗜热脂肪地芽胞杆菌(Bacillusstearothermophilus)、细黄链霉菌(Streptomycesmicroflavus)、绿僵菌(Metarhiziumanisopliae)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)中的一种或多种；其中所述菌剂的总有效活菌数为2～10×108个/mL。所述菌剂有利于农作物秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素更快速彻底的分解，能够加快农作物秸秆的腐熟。
优选地，所述农作物秸秆、氮肥、菌剂的重量比为(900-1200)：(7-35)：(2-5.5)；所述堆制成草垛宽为3-7米，高为2-4米；更优选地，宽为4米，高为2米。
优选地，在喷洒氮肥、菌剂水溶液之前，所述秸秆的含水量为55-70％。
一种高温堆肥，所述堆肥由上述高温堆肥制备方法制得。
一种用于制备高温堆肥的组合物，所述组合物包括以下重量份的组分：900-1300份的农作物秸秆、5-40份氮肥、1.5-6份菌剂、及1030-1350份水。
优选地，所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、油菜秸秆的一种或多种。
优选地，所述氮肥为尿素、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种；所述菌剂为黑曲霉、青霉、米曲霉、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉、哈茨木霉、地衣芽胞杆菌、糙皮侧耳菌、黄孢原毛平革菌、枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽胞杆菌、细黄链霉菌、绿僵菌、酿酒酵母中的一种或多种；其中，所述菌剂的总有效活菌数为2×108～10×108个/mL；优选地，总有效活菌数为5×108～8×108个/mL。
与现有技术相比，本发明的高温堆肥制备方法具有以下有益效果：
1)本发明制得的高温堆肥腐熟程度高，用其直接还田、加工成有机肥或生物有机肥施于农作物后，对农作物无毒性，发芽指数可达81.9％以上。
2)本发明的制备方法通过两次注水，使得农作物秸秆表面的蜡质层逐步分解，从而保证腐熟后期农作物秸秆堆体中含有适当的含水量，以促进微生物快速繁殖、加速秸秆腐熟、缩短发酵周期，解决了农作物秸秆表面蜡质层不利于保水、保肥、保菌的问题。
3)本发明高温堆肥的制备方法可以避免因场地受限、成本增加而带来的系列难题；操作方法简便，有利于各农户、各村落在田间地头开展秸秆腐熟，也有利于企业规模化的定点腐熟。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将900吨的小麦秸秆堆制成长、宽、高分别为150m、6m、3m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入700吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)5天后，再次从草垛顶部均匀注入300吨水，在草垛的顶部均匀喷洒30吨氯化铵、2.5吨复合菌剂、30吨水制得的水溶液。所述复合菌剂为黑曲霉、青霉、绿色木霉、嗜热脂肪地芽胞杆菌的混合物，其重量比5:2:3:3；所述复合菌剂的总有效活菌数为8×108个/mL。
4)用塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表1所示：
表1秸秆腐熟期间指标变化
从表1可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.77m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的病原菌等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的78.7降低至22.9，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达85.6％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例2
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将1000吨的小麦秸秆堆制成长、宽、高分别为200m、6m、4m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入900吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)6天后，再次从草垛顶部均匀注入350吨水，在草垛的顶部均匀喷洒7吨氯化铵、7吨硫酸铵、7吨碳酸氢铵、3.5吨复合菌剂、50吨水制得的水溶液。所述复合菌剂为里氏木霉、哈茨木霉、黄孢原毛平革菌、绿僵菌的混合物，其重量比3:1:3:2；所述复合菌剂的总有效活菌数为5×108个/mL。
4)用塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表2所示：
表2秸秆腐熟期间指标变化
从表2可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.98m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的80.3降低至27.1，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达83.6％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例3
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将500吨的小麦秸秆和500吨的玉米秸秆一起堆制成长、宽、高分别为50m、5m、2.5m的数条草垛。其中，在堆制之前先将玉米秸秆粉碎至长度约为4-7cm。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入850吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)6天后，再次从草垛顶部均匀注入380吨水，在草垛的顶部均匀喷洒5吨尿素、5吨氯化铵、12吨碳酸氢铵、3吨复合菌剂、40吨水制得的水溶液。所述复合菌剂为青霉、米曲霉、里氏木霉、糙皮侧耳菌、嗜热脂肪地芽胞杆菌、酿酒酵母＝的混合物，其重量比2:1:3:3:2:2；所述复合菌剂的总有效活菌数为2×108个/mL。
4)用黑色塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表4所示：
表4秸秆腐熟期间指标变化
从表3可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.68m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的81.1降低至27.5，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达81.9％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例4
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将500吨的水稻秸秆和800吨的大豆秸秆一起堆制成长、宽、高分别为80m、5m、2m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入800吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)2天后，再次从草垛顶部均匀注入400吨水，在草垛的顶部均匀喷洒2吨尿素、1吨氯化铵、1吨硫酸铵、1吨碳酸氢铵、6吨复合菌剂、35吨水制得的水溶液。所述复合菌剂为黑曲霉、康氏木霉的混合物，其重量比3:2；所述复合菌剂的总有效活菌数为10×108个/mL。
4)用黑色塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表4所示：
表4秸秆腐熟期间指标变化
从表4可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.28m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的79.5降低至25.1，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达83.2％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例5
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将600吨的高粱秸秆和600吨的油菜秸秆一起堆制成长、宽、高分别为80m、7m、5m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入750吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)5天后，再次从草垛顶部均匀注入350吨水，在草垛的顶部均匀喷洒10吨尿素、12吨氯化铵、18吨碳酸氢铵、1.5吨复合菌剂、40吨水制得的水溶液。所述复合菌剂为绿色木霉、康氏木霉、地衣芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌、绿僵菌的混合物，其重量比4:3:4:2：3；所述复合菌剂的总有效活菌数为6×108个/mL。
4)用黑色塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表5所示：
表5秸秆腐熟期间指标变化
从表5可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.95m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的83.1降低至26.3，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达81.9％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例6
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将1100吨高粱秸秆一起堆制成长、宽、高分别为60m、5m、3m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入700吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)5天后，再次从草垛顶部均匀注入300吨水，在草垛的顶部均匀喷洒6吨尿素、8吨氯化铵、7吨硫酸铵、4吨菌剂、30吨水制得的水溶液。所述菌剂为黑曲霉；所述菌剂的总有效活菌数为7×108个/mL。
4)用黑色塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表6所示：
表6秸秆腐熟期间指标变化
从表6可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.62m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的82.3降低至27.5，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达82.1％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例7
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将1200吨小麦秸秆一起堆制成长、宽、高分别为150m、5m、3m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入900吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)5天后，再次从草垛顶部均匀注入400吨水，在草垛的顶部均匀喷洒5吨尿素、6吨氯化铵、10吨硫酸铵、14碳酸氢铵、5.5吨复合菌剂、50吨水制得的水溶液。所述复合菌剂由黑曲霉、细黄链霉菌、康氏木霉组成，其重量比为4:2:3；所述菌剂的总有效活菌数为4×108个/mL。
4)用黑色塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表7所示：
表7秸秆腐熟期间指标变化
从表7可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.58m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的84.3降低至22.3，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达84.6％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
实施例8
一种静态高温堆肥的制备方法，其包括以下步骤：
1)将1000吨大豆秸秆一起堆制成长、宽、高分别为150m、5m、3m的数条草垛。
2)用水泵从草垛顶部堆草垛均匀注入800吨水，保证草垛从上到下均已吃透水。
3)5天后，再次从草垛顶部均匀注入350吨水，在草垛的顶部均匀喷洒5吨尿素、2吨氯化铵、2吨复合菌剂、40吨水制得的水溶液。所述复合菌剂由米曲霉、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉组成，其重量比为2:2:3:5；所述菌剂的总有效活菌数为10×108个/mL。
4)用黑色塑料布将草垛覆盖四周压实，45天后制得高温堆肥。
在秸秆腐熟期间，定期检测堆肥的各项指标，测得的各项指标如表8所示：
表8秸秆腐熟期间指标变化
从表8可知，经过45天腐熟，秸秆堆体高度持续性下降至0.60m，色泽、手感、气味等指标均符合腐熟化特征，秸秆在腐熟的前面35天均保持在较高的温度，这样有利于杀灭发酵物料中的有害病原菌及杂草种子等，且发酵温度较高，有利于堆肥的快速、完全腐熟。堆肥的人粪尿碳氮比(C/N)比从最初的81.0降低至24.，说明堆肥经过45天后，已经进入腐熟状态。经过45天后堆肥的发芽指数可达85.9％，说明腐熟的秸秆对作物生长基本没有毒性。以上理化及生物指标，均显示秸秆已达到国家有机肥无害化标准，腐熟后的秸秆可直接还田、加工成有机肥或生物有机肥。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求或等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种高温堆肥的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，以下份数均为重量份：
取900-1300份的农作物秸秆、5-40份氮肥、1.5-6份菌剂；
将农作物秸秆堆制成草垛；
从草垛顶部均匀注入700-900份水；
2-6天后，再次从草垛顶部均匀注入300-400份水；
将氮肥、菌剂溶解于30-50份水中，制得氮肥、菌剂水溶液，将氮肥、菌剂水溶液均匀喷洒于草垛；
用塑料布将草垛覆盖四周压实，充分腐熟之后，制得高温堆肥。
2.根据权利要求1所述的高温堆肥的制备方法，其特征在于，所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、油菜秸秆的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高温堆肥的制备方法，其特征在于，所述氮肥为尿素、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高温堆肥的制备方法，其特征在于，所述菌剂为黑曲霉、青霉、米曲霉、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉、哈茨木霉、地衣芽胞杆菌、糙皮侧耳菌、黄孢原毛平革菌、枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽胞杆菌、细黄链霉菌、绿僵菌、酿酒酵母中的一种或多种；其中所述菌剂的总有效活菌数为2×108～10×108个/mL。
5.根据权利要求1所述的高温堆肥的制备方法，其特征在于，所述农作物秸秆、氮肥、菌剂的重量比为(900-1200)：(7-35)：(2-5.5)；所述堆制成草垛宽为3-7米，高为2-4米。
6.根据权利要求1-5任一项所述的静态高温堆肥的制备方法，其特征在于，在喷洒氮肥、菌剂水溶液之前，所述秸秆的含水量为55-70％。
7.一种高温堆肥，其特征在于，所述高温堆肥由权利要求1-6任一项所述的方法制得。
8.一种用于制备高温堆肥的组合物，其特征在于，所述组合物包括以下重量份的组分：900-1300份的农作物秸秆、5-40份氮肥、1.5-6份菌剂、及1030-1350份水。
9.根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、油菜秸秆的一种或多种。
10.根据权利要求8或9所述的组合物，其特征在于，所述氮肥为尿素、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种；所述菌剂为黑曲霉、青霉、米曲霉、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉、哈茨木霉、地衣芽胞杆菌、糙皮侧耳菌、黄孢原毛平革菌、枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽胞杆菌、细黄链霉菌、绿僵菌、酿酒酵母中的一种或多种；其中，所述菌剂的总有效活菌数为2×108～10×108个/mL。
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