CN108929121A

CN108929121A - 一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法

Info

Publication number: CN108929121A
Application number: CN201810903441.0A
Authority: CN
Inventors: 杨冬艳; 冯海萍; 赵云霞; 桑婷; 高晶霞; 裴红霞; 于蓉; 黄小晶
Original assignee: Ningxia Academy Of Agriculture And Forestry Sciences Germplasm Resources Institute (ningxia Facilities Agriculture Engineering Technology Research Center)
Current assignee: Ningxia Academy Of Agriculture And Forestry Sciences Germplasm Resources Institute (ningxia Facilities Agriculture Engineering Technology Research Center)
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2018-12-04

Abstract

本发明公开了一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，该方法是将番茄秸秆经过风干粉碎后，与腐熟羊粪或鸡粪有机肥复配，加入秸秆腐熟剂混合均匀后进行堆肥，根据不同堆肥时期及堆体温度及时翻堆。通过本发明加快了番茄秸秆堆肥温度的快速上升和延长高温持续的时间，提高了堆肥物料总养分含量，加速堆体碳氮比值的降解，且腐熟后的堆肥的浸提液不会对种子的发芽产生毒害作用，还田后肥效优于商品鸡粪。将通过本发明的方法获得的番茄秸秆堆肥进行还田，不仅对于番茄没有自毒化感作用，能够促进番茄植株的生长，改善果实品质，提高番茄产量，提高土壤酶活性和C/N，肥效优于鸡粪对照。

Description

一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法

技术领域：

本发明属于有机肥料制备技术领域，特别涉及一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法。

背景技术：

番茄是全球栽培最广、消费量最大的蔬菜作物，中国是世界最大的番茄生产和消费国家之一，2016年中国番茄种植面积约为105万hm2，产量约为5413万t，番茄秸秆年产生量约3.4亿t，大部分秸秆被随意堆放丢弃，传播病菌，污染环境，浪费大量的营养物质。由于番茄植株浸提液、根系分泌物以及植株残体腐解物中普遍存在化感物质，导致番茄秸秆很难直接利用，通过秸秆堆肥过程产生的高温分解化感物质，是削减其化感作用的重要途径。研究发现：堆制番茄秸秆低质量浓度浸提液可提高黄瓜和大白菜种子发芽率，促进幼苗生长和鲜重增加；番茄秸秆堆肥浸提液对番茄幼苗的生长有促进作用，促进作用均随着浓度的增加而增强，对黄瓜种子的萌发和幼苗的生长则均表现出促进作用。此外，番茄秸秆高温堆肥后可作为基质和肥料进行利用。

目前，化感作用的研究多以收集植株各部位浸提液，采用培养皿法测定种子萌发、根系生长、幼苗生长、生物量等指标来分析，田间模拟的方法使用较少，研究发现番茄残株堆肥处理后还田可降低土壤容重，提高土壤有机质含量和生物活性，促进番茄和黄瓜生长，且作用效果随用量的增多加强。因此，申请人提供一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，以期为番茄秸秆资源化利用提供科学依据。

发明内容：

本发明的目的旨在提供一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，包括如下步骤：

1)在种植区附近，选择平整开阔的场地，将收获拉秧风干后的番茄秸秆，去除杂物后利用粉碎设备或秸秆切碎还田机对番茄秸秆进行粉碎，粉碎至5cm以下；

2)将风干粉碎后的番茄秸秆按质量比5:1添加腐熟羊粪或鸡粪，充分混匀得混合物料，其混合物料的碳/氮为20:1～25:1；

3)将秸秆腐熟菌剂加入上述混合物料中，其中所加入的菌剂与所述混合物料的重量比为1～1.5kg/t；

4)将上述加入菌剂的混合物料加水使其含水量至50％～60％；其判断标准即用手紧抓一把混合好的物料，指缝见水印但不滴水，落地即散为宜。

5)将调好C/N、水分、接种菌种后的堆体混合物料堆制成圆堆或梯形；其中，所述堆制成的圆堆直径为2m～4m，梯形宽2m～4m，长度不限，高度均在0.8m～2m，堆肥物料体积不小于1m³，用塑料膜覆盖，利用水银温度计插入堆中心监测温度变化。

6)根据不同堆肥时期及堆体温度及时翻堆，具体是：

堆体温度首次上升至60℃～65℃，翻堆一次；堆体温度保持在45℃～55℃时，每5d～7d翻堆一次；当堆体温度超过65℃时，及时翻堆，并调节物料的含水量在50％～60％；堆体温度低于45℃以后，每10d～15d翻堆1次；当堆体温度下降至35℃以下，停止翻堆。

堆体温度自然下降至环境温度，堆肥后的产物无有害及刺激性气味，外观为褐色，呈现自然疏松、大小均匀的纤维状团粒结构便完全腐熟。

上述秸秆腐熟剂采用复合益菌粉剂为主，其含量为活菌总数≥10⁹cfu/g，与加入微生物菌剂的混合物料进行混合前，需加水稀释培养8～12h，或加入米糠或谷糠混合发酵3天。

本发明的有益效果是：

(1)通过本发明的方法将番茄秸秆经过晾晒和粉碎后，与腐熟羊粪或鸡粪有机肥复配，能加快番茄秸秆堆肥温度的快速上升和延长高温持续的时间，提高堆肥物料总养分含量，并能加速堆体碳氮比值的降解，加快番茄秸秆腐熟进程，腐熟后的堆肥的浸提液均不会对种子的发芽产生毒害作用。

(2)通过本发明的方法对高温堆肥后的番茄秸秆进行还田，对于番茄没有自毒化感作用，能够促进番茄植株的生长，改善番茄品质，经试验得知：番茄秸秆经过堆肥后全N、P、K含量为14.49～21.55、5.61～9.06、21.33～28.33g/kg，腐殖酸相对含量21.43％，有机质含量283g/kg；对于番茄的产量具有显著的社会经济效益，其亩产可达到14040kg(生育期7个月)，产量提高19.9％以上。经研究还发现：堆肥浸提液对西瓜、白菜、黄瓜、番茄的种子GI(发芽指数)均在80％以上。

附图说明：

图1是本发明实施例1中不同处理番茄秸秆堆肥温度变化特征图；

图2是本发明实施例1中不同处理番茄秸秆堆肥前后氮磷钾养分的变化图；

图3是本发明实施例1中不同处理番茄秸秆堆肥前后木质纤维素及腐殖酸的变化图；

图4是本发明实施例2中番茄秸秆不同还田方式对番茄植株生长指标的影响；

图5是本发明实施例2中番茄秸秆不同还田方式对番茄根际土壤碳氮含量的影响。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细描述，仅是对本发明的说明，并非限定。

实施例1

1.试验材料有晾干粉碎的番茄秸秆，羊粪、牛粪和鸡粪就近购于试验基地附近养殖场，在试验基地覆膜发酵至完全腐熟，堆肥材料的基本性质如下表1所示：

表1试验材料的基本性质

2.番茄秸秆拉秧后，经过40d的露天晾晒，利用秸秆还田机进行碾压粉碎，长度2～5cm，试验采用单因素随机区组设计：设3个有机肥添加处理，根据堆肥物料养分含量，配制堆肥处理C/N均为25左右；TR1：番茄秸秆200kg+鸡粪40kg；TR2：番茄秸秆200kg+牛粪80kg；TR3：番茄秸秆200kg+羊粪40kg；CK:番茄秸秆；每个处理添加微生物菌剂200g和2kg麦麸混合物，含水量均调节到混合物料的60％，堆成直径1.5m，高1m的圆堆，每个处理3次重复，覆盖塑料薄膜进行发酵，堆至第8d和17d时进行翻料，每次翻料后补充水分至60％。

3.结果与分析

3.1由图1可见：堆制初期，物料中有机物在好氧微生物作用下快速分解，并释放出大量热能，TR3温度上升最快，第3天就升至55.9℃，第8天达到70℃，其后依次为TR2、TR1和CK，最高温达到66.6℃、63.7℃和55.5℃，CK温度上升最慢；堆肥第8d进行第一次翻堆，不同处理堆肥物料温度经过短暂下降后逐渐上升，17d时TR3接近70℃时进行了第二次翻堆，堆体温度短暂下降后进入一个高温稳定时期，TR3处理50℃以上温度达到32d，TR2、TR1和CK稳定50℃以上温度时间分别为：30d、26d和22d，保持55℃以上温度时间最长的是TR3为20d，随后依次为TR1、TR2、CK：13d、12d和7d。各处理积温依次为TR3、TR1、TR2和CK：3079.6℃、2926.7℃、2844.5℃、2795.8℃。方差分析和多重比较结果表明TR3积温显著高于TR1、2，TR1和TR2之间没有显著差异，但显著高于CK，说明添加有机肥能够促进番茄秸秆堆肥提早升温和延长高温保持时间，其中TR3效果最佳。

3.2由图2可见：堆肥初始，添加有机肥处理的番茄秸秆堆肥物料的总磷含量和速效磷含量显著高于CK，其中添加TR1鸡粪处理的总磷含量和速效磷含量最高，这可能与消毒鸡粪的总磷含量较高有关，经过60d堆肥后，各处理总磷含量均显著高于堆肥前，增加百分比分别为：136.32％、62.75％、69.34％和157.96％，虽然CK和TR3增加幅度较大，但仍以TR1的总磷和速效磷含量高于其他处理，速效磷养分的反应与总磷相反，各处理速效磷含量经过堆肥发酵后显著降低，较发酵前分别下降了13.4％、18.68％、24.84％和15.38％，说明番茄秸秆堆肥存在速效磷养分损失，消毒鸡粪对于堆体物料磷养分的贡献多于其他有机肥。

添加有机肥的堆肥处理总钾含量堆肥前后没有显著差异，而CK的总钾含量较堆肥前显著增加了24.61％，各处理速效钾含量堆肥前后的变化各不相同，CK的速效钾含量堆肥后增加了32.39％，TR1的速效钾含量也增加了34.69％，TR2速效钾含量发酵前后没有显著变化，TR3速效钾含量则显著下降，处理之间速效钾含量发酵后没有显著差异，但低于CK，未添加有机肥源的番茄秸秆钾养分含量最高。

不同处理的番茄秸秆堆肥后，总氮和速效氮含量均显著上升，其中TR3的总氮和速效氮含量最高，为24.21g/kg和1533mg/kg，其次为TR2，分别为18.12g/kg和1322mg/kg，TR1则与CK没有显著差异，说明添加羊粪更有利于番茄秸秆有机物的矿化分解，同时伴随着堆肥的质量和体积逐渐变小而促成了总氮的浓缩及速效氮的积累。

3.3由图3可见：在番茄秸秆有机碳物质组分中，纤维素含量比例最高，平均43.77％，其次腐殖酸所占比例平均16.81％，再次是木质素13.75％和半纤维素4.36％；不同处理的番茄秸秆堆肥后的纤维素、木质素和半纤维素质量分数较发酵前均显著下降，腐殖酸质量分数显著上升，各处理的纤维素降解在21.21％～24.79％，木质素降解幅度在26.57％～32.19％，半纤维素质量分数下降了56.59％～76.02％，腐殖酸质量分数增加了16.08％～49.74％，其中，CK的纤维素、半纤维素组分含量下降最多，TR2的木质素含量降解率最高32.19％，TR1的腐殖酸质量分数发酵后最高为28.53％。

综上所述，番茄秸秆经过晾晒和粉碎后，与3种有机肥复配均能加快番茄秸秆堆肥温度的快速上升和延长高温持续的时间，提高堆肥物料总养分含量，并能加速堆体碳氮比值的降解，加快番茄秸秆腐熟进程，腐熟后的堆肥的浸提液均不会对种子的发芽产生毒害作用，其中添加羊粪处理在堆肥温度提升方面性能较优，且堆肥总养分含量更高。因此，在进行番茄秸秆堆肥处理时，可优先选择羊粪与番茄秸秆联合堆肥。

实施例2

1.试验材料：试验番茄秸秆为日光温室拉秧后的废弃秸秆，经过近30d的晾晒后，利用粉碎机粉碎成1～2cm的碎段，其中一部分粉碎后的番茄秸秆添加秸秆发酵剂堆制1m³左右进行堆肥，堆肥60d后备用，消毒鸡粪外购，试验材料养分特性见下表2：

表2试验材料养分特征

2.试验在某园艺产业园日光温室内进行，采用盆栽的方法，土壤为种植5年以上温室的土壤，供试土壤基本理化性质：pH9.02、EC 0.17ms/cm、有机质19.9g/kg、全氮2.91g/kg、速氮124.2mg/kg、速磷42.1mg/kg、速钾211.8mg/kg。花盆长×宽×高为55cm×25cm×20cm,每个花盆均装干土13kg，试验设3个处理，TR1为番茄秸秆直接还田，还田量550g/盆，TR2为番茄堆肥还田，还田量528g/盆，TR3为鸡粪还田，还田量390g/盆，平均每个栽培盆还田秸秆和肥料供氮量均为7.97g，设空白对照。每个花盆定植2株番茄，栽培盆南北并排两列摆放20盆，每个处理60盆，摆放3畦；11月初定植，铺设滴灌带，生长期间单杆整枝，留8穗果，水肥管理一致，第二年6月底拉秧。

3.结果与分析：

3.1由图4可见，还田30d(12月5日)时，TR2(番茄秸秆堆肥还田处理)、TR3(鸡粪施肥处理)的番茄株高显著高于CK 41.41％和9.09％，同时TR2的茎粗和叶片也显著高于对照8.85％和15％，TR3的茎粗和叶片数与CK没有显著差异，而TR1(番茄秸秆直接还田处理)的株高和叶片数则显著低于CK13.13％和15％，茎粗与CK没有显著差异，说明番茄秸秆直接还田初期对番茄本身的生长有显著的抑制效应；还田30d～60d期间，由于冬季低温，株高和叶片生长量较小，株高在0.3cm/d～0.49cm/d之间,叶片单叶发生率为8.2d/片～10d/片，其中TR3的日生长量最高，各处理茎粗的生长量没有减少，尤其是TR2的茎粗生长量达到0.1mm/d，显著高于CK和其他2个处理；随着温室温光条件的逐步回升，还田60d～90d期间，各处理番茄植株的株高和叶片数进入快速生长期，TR1的株高、茎粗和叶片生长速率跃居第一，分别为2.38cm/d、0.1mm/d和4.05d/片，显著高于CK，TR2和TR3则与CK的生长量没有显著差异，在第二年2月25日调查时，TR1、TR2、TR3之间的株高和叶片数量没有显著差异，但TR2的茎粗依然显著高于CK、TR1和TR3。到番茄生长的中后期，TR2的株高、茎粗和叶片数生长速率最高，到番茄拉秧时，株高依次为TR2(246.4m)＞TR1(231.4m)、TR3(223m)＞CK(208.6m)；茎粗依次为TR2(13.17mm)、TR1(13.14mm)＞TR3(12.58m)、CK(12.21m)；叶片数依次为TR2(47片)＞TR1(44.4片)、TR3(44片)＞CK(43.6片)。

3.2试验发现：番茄秸秆2种还田处理和鸡粪施肥处理较空白CK均能显著提高果实中可溶性固形物、可溶性糖和可溶性蛋白质含量，降低总酸比例，其中TR1的番茄果实可溶性糖含量显著高于CK和其他处理，TR2和TR3之间各项指标没有显著差异；分析单株产量发现，TR2和TR3产量显著高于CK19.06％和11.36％，平均单株产量达到7.78kg和7.28kg，TR1与CK没有显著差异。如下表3可知：番茄秸秆直接还田能够显著提升番茄果实品质，而番茄秸秆堆肥还田则显著增加了番茄的产量，且增加幅度高于常规的鸡粪施肥处理。

表3番茄秸秆不同还田方式对番茄果实品质及产量的影响

3.3由表4可见：TR1番茄秸秆直接还田处理在还田60d之前对番茄株高、茎粗和叶片数均有抑制效应(R＜0)，到还田90d后，对番茄生长的自毒化感作用减弱，表现为化感促进效应，并在番茄生育后期促进作用强度鸡粪处理或与鸡粪处理作用相当；TR2番茄堆肥还田和鸡粪施肥处理在番茄整个生育期都是促进作用，且在番茄生长初期的促进效应强度后期，化感促进作用强度始终高于常规鸡粪施肥处理，说明番茄秸秆直接还田对番茄有自毒作用，但这种效应在还田90d之前解除，而番茄堆肥还田对于番茄生长的促进显著优于鸡粪施肥。

表4番茄秸秆不同还田方式对番茄植株生长的化感效应指数

3.4由图5可见：试验3个处理在还田初期对土壤全碳含量没有产生显著的影响，但显著增加了土壤全氮含量20％左右，同时TR1和TR2的土壤C/N在还田初期也显著的下降，TR3的土壤C/N与对照没有差异，经过长时间的腐解，到还田210d时，3个处理的土壤全碳、全氮含量均显著高于CK，TR2土壤的全碳含量最高，显著高于CK56.9％，其次为TR3和TR1，土壤全氮含量则是TR3最高，其次为TR1和TR2，因此TR2的土壤C/N显著高于CK，TR1和TR3的土壤C/N与CK没有显著差异。

综合以上分析：番茄秸秆堆肥还田对于番茄没有自毒化感作用，与空白对照和鸡粪施肥相比能够促进番茄植株的生长，改善果实品质，提高番茄产量，提高土壤酶活性和C/N，番茄秸秆还田在还田90d内对番茄生长有化感抑制作用，自毒作用在90d后减弱，后期还能显著促进番茄植株的生长，提高番茄果实品质。

Claims

1.一种利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)在种植园区附近，选择平整开阔的场地，将收获拉秧风干后的番茄秸秆，去除杂物后利用粉碎设备或秸秆切碎还田机对番茄秸秆进行粉碎，粉碎至5cm以下；

2)将风干粉碎后的番茄秸秆按质量比5:1添加腐熟羊粪或鸡粪，充分混合得混合物料，其混合物料的碳/氮为20:1～25:1；

4)将上述加入秸秆腐熟菌剂的混合物料加水使其含水量至50％～60％；

5)将调好C/N、水分、接种菌种后的堆体混合物料堆制成圆堆或梯形，采用条垛式堆肥方法进行堆肥；

6)根据不同堆肥时期及堆体温度及时翻堆。

2.根据权利要求1所述的利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，其特征在于：步骤5)中所述堆肥过程堆制成的圆堆直径为2m～4m，梯形宽2m～4m，长度不限，高度均在0.8m～2m，堆肥物料体积不小于1m³，用塑料膜覆盖，利用水银温度计插入堆中心监测温度变化。

3.根据权利要求1所述的利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，其特征在于：步骤6)中所述根据不同堆肥时期及堆体温度及时翻堆具体为：堆体温度首次上升至60℃～65℃，翻堆一次；堆体温度保持在45℃～55℃时，每5d～7d翻堆一次；当堆体温度超过65℃时，及时翻堆，并调节物料的含水量在50％～60％；堆体温度低于45℃以后，每10d～15d翻堆1次；当堆体温度下降至35℃以下，停止翻堆。

4.根据权利要求1所述的利用番茄秸秆进行高温堆肥的方法，其特征在于：步骤4)中所述秸秆腐熟菌剂采用复合益菌粉剂为主，其含量为活菌总数≥10⁹cfu/g；其与加入所述菌剂的混合物料进行混合前，加水稀释培养8～12h，或加入米糠或谷糠混合发酵3天。