CN105801187B - 基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法。该方法根据蚯蚓喜湿忌积水的特性，规划好蔬菜种植园地，选择蔬菜品种进行播种或定植；取发酵后的牛粪接种赤子爱胜蚓，并保持牛粪含水率及环境温度预培养，获得蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧混合的蚯蚓接种单元；待蔬菜定植或出苗后在蔬菜行间设置新鲜牛粪堆体，并接种预先制备的蚯蚓接种单元进行堆肥处理；待蔬菜成熟后采摘蔬菜，收集蚯蚓，并通过翻耕将剩余的蚯蚓粪有机肥施入土壤。本发明将传统的蚯蚓堆肥、蔬菜种植和蚓粪利用三个相关却又彼此分离的农艺措施有机的整合到了一个体系当中，实现了牛粪的原位处理、原位利用，大幅减少了传统牛粪收集‑蚯蚓处理‑农田应用的成本投入。

Description

基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法

技术领域

本发明涉及畜禽粪便资源化利用范畴，具体地指一种基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法。

背景技术

近年来，随着养牛业规模化、集约化的迅速发展，牛场粪便集中排放造成的环境污染问题日益凸显。据统计，我国养牛数早已超过亿头，按照每头奶牛日产粪尿约58.93kg，每头肉牛日产粪尿约24.32kg计算，我国牛粪产生量高达7.72亿t(湿重)，而这一数据还在持续增长。牛粪广泛分布于全国各农牧业地区，若随意堆放，牛粪本身及其在自然条件下分解产生的腐殖质可通过雨水冲刷、水土流失、渗流等多种途径和方式进入各类水环境中，对地表水体和地下潜水造成污染。牛粪长期暴露在空气中会产生大量恶臭气体，其中含有大量的氨、硫化物、甲烷等有毒有害成分，污染大气环境，严重影响空气质量。此外，牛粪中含有大量的病原微生物、寄生虫卵并会滋生蚊蝇，进而导致环境中病原种类增多、菌量增大，造成病原菌和寄生虫的大量繁殖，出现人、畜传染病的蔓延，对人和动物造成潜在的危害。随着我国养牛业的进一步发展，牛粪等养殖废弃物的产生量逐渐增加，并带来更为严峻的环境污染问题。合理有效的对畜禽养殖废弃物进行资源化处理和再利用，已成为当今我国亟待解决的主要环境问题之一。

蚯蚓是土壤中的主要动物类群，是一种杂食性的环节动物。作为生态系统的分解者，蚯蚓能够显著促进枯枝落叶等有机物质的分解和矿化这一复杂过程。蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量有机物质(1亿条蚯蚓一天可吞食约40～50吨有机物质，排出20吨蚯蚓粪)，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用进行分解转化。蚯蚓吞食的有机物质经过消化道分泌的蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶及淀粉酶作用后能够水解为简单的碳水化合物、脂肪、醇等低分子化合物，而后再与土壤中的矿物质结合成高度融合的有机-无机复合体，并以蚯蚓粪的形式排出。此外，蚯蚓还是维持和提高土壤肥力的重要生物。蚯蚓体内富含的各种酶使促使土壤矿物发生一定程度的分解，转化为植物易于利用的氨、碳酸、尿素、尿嘌呤以及速效性的磷、钾矿质养分等可给态化合物，提高了植物根系对土壤养分的吸收利用效率，蚯蚓在吞食-排泄过程中亦能够通过混合土壤、改善土壤结构、形成良好的土壤团聚体并提高土壤透气、排水和深层持水能力来促进植物生长。

蚯蚓堆肥(vermicompost)，是根据蚯蚓在自然生态系统中具有消化分解有机物质的功能而发展起来的一项主要针有机固体废弃物的生物处理技术。我国于上世纪70年代末从日本引入“大平2号”(赤子爱胜蚓Eisenia fetida的人工饲养型)蚯蚓品种并展开了蚯蚓堆肥相关的研究与应用，确定了牛粪的预处理要求、蚯蚓堆肥的最适环境条件等因素。相比较传统堆肥工艺，蚯蚓的加入可使牛粪中有机物质的发酵分解速度提高了3～4倍，并获得稳定的蚯蚓粪有机肥产品。而将蚯蚓粪有机肥施用于农田，可显著改善土壤中速效养分及有机质的含量，并增产1～2倍。此外，蚯蚓堆肥处理牛粪还具有工艺简单、投资少、堆肥周期短、不产生二次废物、不会形成二次环境污的特点，而在处理牛粪过程中所产出的蚯蚓亦是一种高蛋白质饲料。利用蚯蚓堆肥处理牛粪不仅能够降低对环境的危害，还能促进废物资源化利用，具有显著的环境效益和社会效益，因此，该技术在我国得到了大范围的推广和使用。

目前我国传统的蚯蚓堆肥大多在专门的场地通过修建固定的牛粪堆体来进行蚯蚓的生物处理与转化，这需要占用一定面积的土地，并从周边运输收集牛粪等畜禽粪便作为原料，产出的蚯蚓粪有机肥则再次通过包装运输后进行农田施用，这在一定程度上增加了蚯蚓堆肥的成本。同时，传统的蚯蚓堆肥通常建议将新鲜牛粪进行预处理后在利用蚯蚓进行生物转化，这是由于新鲜牛粪较高的含水率和可能存在的氨气等有害物质极易导致接种蚯蚓的死亡。此外，传统堆肥由于将蚯蚓限定在固定的牛粪堆体中活动，无法充分发挥蚯蚓在土壤肥力维持和提高方面的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法。该方法利用制备的蚯蚓接种单元在蔬菜种植行间设置蚯蚓堆肥来处理牛粪，产出的蚯蚓粪作为有机肥原位施用于菜地，在此过程中，蚯蚓活化的养分能够被作物直接吸收利用，而蚯蚓活动对土壤的改良作用亦可促进作物的生长。相比传统蚯蚓堆肥，该技术可有效降低牛粪处理利用的成本，并可充分发挥蚯蚓在改良土壤、促进作物生长上的作用。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法，包括以下步骤：

1)根据蚯蚓喜湿忌积水的特性，挖好排水沟，规划好蔬菜种植园地；

2)选择生长期在40～70天的蔬菜品种进行播种或定植，双行种植；

3)取高温好氧发酵后的牛粪接种赤子爱胜蚓，保持牛粪含水率为40～60％，保持环境温度15～25℃预培养25～40天，获得蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧混合的蚯蚓接种单元；其中，接种密度为每克牛粪干重放置15～25条蚯蚓；

4)待步骤2)中的蔬菜出苗或定植后，在宽行间每隔30～50cm放置新鲜牛粪堆体；

5)在牛粪堆体间隔处补充蚯蚓接种单元，并且蚯蚓接种单元与牛粪堆体平行；

6)在随后的蔬菜生长期内通过向牛粪堆体顶部洒水保持堆体水分维持在40-60％；

7)待蔬菜成熟，牛粪堆体中蚯蚓密度已达2-3万条/平方米时，即可采摘蔬菜并收集成蚓，同时通过翻耕将剩余的蚯蚓粪有机肥施入土壤；或者，在采摘蔬菜后、翻耕前收集蚓粪、蚯蚓与蚓茧的混合物作为下一种植周期的蚯蚓接种单元。

进一步地，所述步骤2)中，蔬菜品种为地黄瓜、西红柿、小白菜、小油菜、青江菜或油麦菜；蔬菜种植的宽行距为50～100cm，窄行距可根据不同蔬菜品种要求适当减小。

再进一步地，所述步骤3)中，蚯蚓接种单元以蚯蚓粪为主，但每平方蚯蚓粪中含有1～2万条蚯蚓及2～4万个蚯蚓茧，其中，蚯蚓茧活性不低于80％。

再进一步地，所述步骤4)中，新鲜牛粪堆体的含水量低于80％；新鲜牛粪堆体底部长为100～150cm；宽为30～40cm，其高度为15-25cm。

再进一步地，所述步骤5)中，蚯蚓接种单元底部宽度为30～40cm，高度为15～25cm。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明将传统的蚯蚓堆肥、蔬菜种植和蚓粪利用三个相关却又彼此分离的农艺措施有机的整合到了一个体系当中，实现了牛粪的原位处理、原位利用，大幅减少了牛粪收集-蚯蚓处理-农田应用的土地投入及运输成本。

(2)本发明制备了蚯蚓粪、蚯蚓和蚯蚓茧的混合物作为蚯蚓接种单元，可直接对新鲜牛粪进行蚯蚓堆肥处理。蚯蚓接种单元通过引入不同生命阶段(蚓茧、幼蚓、成蚓)的种蚓结合蚯蚓粪建立的培养基质，解决了传统蚯蚓堆肥技术中向新鲜牛粪直接引种易导致蚯蚓死亡的问题，缩短了传统蚯蚓堆肥的处理周期。

(3)本发明通过选用不同生长期的蔬菜品种，以耦合蚯蚓处理转化牛粪的速度，达到同步收获蔬菜、蚯蚓和蚓粪有机肥的效果。

(4)本发明能够充分发挥蚯蚓在活化养分、培肥土壤上的作用，并显著促进作物生长，提高作物产量。相对传统种植来看，本发明能够大幅减少种植过程中的化肥投入，并通过提高蔬菜产量和产出商品蚯蚓来提高经济效益。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

(1)在温室大棚中播种地黄瓜种子，播种株距30cm，宽行距55cm，窄行距40cm。

(2)取高温好氧发酵后的牛粪堆放成底部宽1m，高0.8m的堆体，接种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)，接种数量为每克牛粪干重放置20条蚯蚓。保持牛粪含水率为40-60％，在15℃-25℃的环境温度下培养30天，获得蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧的混合物，其中蚯蚓密度约为1.5万条/m²，蚓茧密度为每2.3万个/m²，蚓茧活性为94％。

(3)待地黄瓜出苗后，在宽行间每隔40cm设置一段长120cm的牛粪堆体。牛粪堆体底部宽度为40cm，高度为20cm。

(4)在(3)中牛粪堆体间隔处补充(2)制备的蚯蚓粪、蚯蚓与蚓茧混合的接种单元。接种单元底部宽度为40cm，高度为20cm，与牛粪堆体持平。

(5)在随后的地黄瓜生长期内通过洒水维持堆体水分在40-60％，期间不对蔬菜进行灌溉、施肥。

(6)待地黄瓜成熟后采摘，在保留部分蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧的混合物后收集蚯蚓，同时通过翻耕将剩余的蚯蚓粪有机肥施入土壤。

在实施例开展的同时，于相邻且土壤条件一致的大棚同时开展常规种植方式下的地黄瓜种植。于一个种植周期结束后对地黄瓜产量及土壤理化性质进行测定。结果(表1-1)显示，与常规种植相比，实施例地黄瓜单株产量提高了10％，地黄瓜可溶性糖含量提高了3％。此外，实施例相比常规种植还增加了土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷及速效钾含量，而土壤容重则有所下降。

表1-1实施例与常规种植下黄瓜产量及可溶性糖含量，土壤养分含量的对比

对实施例和常规黄瓜种植下的收入支出进行分析，结果(表1-2)显示，与常规种植相比，实施例虽然增加了生产资料成本及人工成本投入，但提高了产品收益，且获得了额外的商品蚯蚓收益，综合来看，实施例相比常规种植提高纯收益58％。

表1-2实施例与常规种植下成本、收益分析对比

实施例2

(1)在温室大棚中定植西红柿幼苗，定植株距32cm，宽行距80cm，窄行距50cm。

(2)取高温好氧发酵后的牛粪堆放成底部宽1m，高0.8m的堆体，接种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)，接种数量为每克牛粪干重放置20条蚯蚓。保持牛粪含水率为40-60％，在15℃-25℃的环境温度下培养30天，获得蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧的混合物，其中蚯蚓密度约为1.4万条/m²，蚓茧密度为每2.1万个/m²，蚓茧活性为88％。

(3)待西红柿幼苗定植5天后，在宽行间每隔40cm设置一段长120cm的牛粪堆体。牛粪堆体底部宽度为40cm，高度为20cm。

(4)在(3)中牛粪堆体间隔处补充(2)制备的蚯蚓粪、蚯蚓与蚓茧混合的接种单元。接种单元底部宽度为40cm，高度为20cm，与牛粪堆体持平。

(5)在随后的西红柿生长期内通过洒水维持堆体水分在40-60％，期间不对蔬菜进行灌溉、施肥。

(6)待西红柿成熟后采摘，在保留部分蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧的混合物后收集蚯蚓，同时通过翻耕将剩余的蚯蚓粪有机肥施入土壤。

在实施例开展的同时，于相邻且土壤条件一致的大棚同时开展单独施用化肥与单独施用牛粪种植方式下的西红柿种植。于一个种植周期结束后对西红柿产量及土壤理化性质进行测定。结果(表2-1)显示，与常规种植相比，实施例西红柿株高更高，单果重更大，且亩产相比单施化肥和单施牛粪的种植方式提高了11％和5.6％。除此之外，实施例中收获的西红柿可溶性糖含量和维生素C含量也要高于单施化肥和单施牛粪的种植方式。

表2-1实施例与单施化肥、单施牛粪种植下西红柿产量及品质对比

实施例相比单施化肥和单施牛粪的种植方式在一定程度上改善了土壤质量，表现为土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷及速效钾含量得到了提高，而土壤容重则有所下降(表2-2)。

表2-2实施例与单施化肥、单施牛粪种植下土壤理化性质对比

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (4)

1.一种基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据蚯蚓喜湿忌积水的特性，挖好排水沟，规划好蔬菜种植园地；

2)选择生长期在40～70天的蔬菜品种进行播种，双行种植；

3)取高温好氧发酵后的牛粪接种赤子爱胜蚓，保持牛粪含水率为40～60％，保持环境温度15～25℃预培养25～40天，得到蚯蚓粪、蚯蚓与蚯蚓茧混合的蚯蚓接种单元；其中，接种密度为每克牛粪干重放置15～25条蚯蚓；蚯蚓接种单元以蚯蚓粪为主，且每平方蚯蚓粪中含有1～2万条蚯蚓及2～4万个蚯蚓茧，蚯蚓茧活性不低于80％；

4)待步骤2)中的蔬菜出苗后，在宽行间每隔30～50cm放置新鲜牛粪堆体；

5)在牛粪堆体间隔处补充蚯蚓接种单元，并且蚯蚓接种单元与牛粪堆体平行；

6)在随后的蔬菜生长期内通过向牛粪堆体顶部洒水保持堆体水分维持在40-60％；

7)待蔬菜成熟，牛粪堆体中蚯蚓密度已达2～3万条/平方米时，即采摘蔬菜并收集成蚓，同时通过翻耕将剩余的蚯蚓粪有机肥施入土壤；或者，在采摘蔬菜后、翻耕前收集蚓粪、蚯蚓与蚓茧的混合物作为下一种植周期的蚯蚓接种单元。

2.根据权利要求1所述基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法，其特征在于：所述步骤2)中，蔬菜品种为黄瓜、西红柿、小白菜、小油菜、青江菜或油麦菜；蔬菜品种种植的宽行距为50～100cm。

3.根据权利要求1或2所述基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法，其特征在于：所述步骤4)中，新鲜牛粪堆体的含水量低于80％；新鲜牛粪堆体底部长为100～150cm；宽为30～40cm，其高度为15～25cm。

4.根据权利要求3所述基于蚯蚓堆肥和蔬菜种植的牛粪一体化处理利用方法，其特征在于：所述步骤5)中，蚯蚓接种单元底部宽度为30～40cm，高度为15～25cm。