CN109777442A - 一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法 - Google Patents

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本发明涉及一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,包括收集园林垃圾,晾晒至含水量为60%以下切段,置于碳化设备中,200‑800℃碳化10‑35分钟,取出放凉后粉碎为多孔碳基颗粒,均匀地撒上复合菌剂,置于空调房内好氧发酵,每10‑30分钟翻堆一次,分多次喷洒浓度为5‑10%的酵母菌溶液并翻堆,继续发酵2‑3小时,制得土壤改良剂。本发明采用较短时间碳化的方式制备为多孔碳基颗粒,是不完全碳化的植物材料,黑曲霉很快就能生长繁殖,因此本发明的多孔碳基发酵3‑5小时,即可制得,而且只要放置得当,放置时间越长,黑曲霉的酶解产物越多,对土壤改良的效果就越好。本发明的发酵时间短,生产效率高,土壤改良剂中含有多种成分,有利于构建土壤团粒结构。

Description

一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法
技术领域
本发明涉及土壤改良领域,具体是一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法。
背景技术
土壤问题是现代农业发展面临的重大问题,目前在农业生产中,一方面大部分的农田土壤由于有机肥料的补充不足或干脆得不到应有的补充,使有机物质含量出现了逐年下降的趋势,土壤物理和化学性质变坏,土壤的基础肥力趋于下降,土壤对外界不良环境的抵抗能力下降;另一方面有些地方的土壤,由于有机肥料补充过量,使土壤有机物质含量已经严重超出了其适宜范围,造成了一些负面的影响,其中表现最为明显的就是土壤中植物病源菌数量大大增加,植物病虫害加重,并由此造成化学农药的使用量逐年增加,农作物果实的农药残留量增加。土壤管理的不合理,使得目前农田土壤的板结现象和“越种越搀”现象普遍出现,致使土壤的生产力和施肥管理成本逐年加大。
园林垃圾包括树枝、枝条、碎草、落叶等废弃物,其主要成分为纤维素、半纤维素和一些矿物质等。随着我国花园式城市的建设进程快速发展,这些新增的大量垃圾,给城市的环卫及垃圾消纳系统造成极大的压力。在正规的收集和处理顾及不到的地方,甚至出现随意焚烧或填埋的现象,带来新的空气或地下水污染的危害。碳化是国内国际均可以接受的厨余垃圾、园林垃圾、污泥等物质的有效减量化处理方式,但其高能耗和低附加值等特点,尚需进一步研究开发。
现有技术已经提出将园林垃圾碳化后做成肥料的技术,比如中国专利201410156834.1公开的一种园林垃圾综合利用的工艺和方法,提出将直径1.5cm以下的树枝、树叶和花草残肢在专用碳化窑内碳化1-2天后,得炭基肥料用炭,再经槽式堆肥高温发酵,菌种选用发酵菌种和木质素分解特种菌种,在60-70℃条件下发酵15-30天,获得的有机肥养分含量控制在5%以上,有机质含量控制在60%以上,水分含量控制在30~40%,生物炭含量控制在10~25%。中国专利201510111933.2公开了一种生物炭基微生物土壤改良剂及其制备方法,利用造粒机对80~85重量份生物炭进行造粒,然后用喷雾器将10~13重量份复合微生物菌液喷入造粒机中,使生物炭对复合微生物菌液充分吸附,同时加入1~2重量份氧化淀粉粘合剂,即得生物炭基微生物土壤改良剂,所用菌种包括菌种由光合细菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌组成。
土壤是一个有生命的有机系统,除植物外,土壤中还有大量的土壤动物、微生物,土壤好不好,关键在于土壤团粒结构,土壤中的有机质含量过多或者过少,都会破坏土壤团粒结构,过量使用微生物会引起土壤腐殖质大量消耗,也会破坏土壤团粒结构,团粒结构被破坏后,土壤就形成板结,板结土壤的“固相、液相、气相”三相比例就会严重失调,土壤的活力和自我调节能力就降低,抗逆性减弱,保水、保肥性能变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案:
一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,包括如下步骤:
1)准备物料:收集园林垃圾,晾晒至含水量为60%以下,切段,长度为20cm以下;
2)制备多孔碳基:将步骤1)所得物料置于碳化设备中,在无空气供应的条件下,200-800℃碳化10-35分钟,取出放凉后粉碎为1-5mm粒径的多孔碳基颗粒备用;
3)添加菌剂发酵:将步骤2)所得多孔碳基颗粒平铺,均匀地撒上复合菌剂,然后收拢成堆,置于空调房内好氧发酵,每10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃;
4)喷洒酵母菌:将浓度为5-10%的酵母菌溶液分多次喷洒到步骤3)所述发酵堆上并翻堆,喷洒比例为多孔碳基质量的3-7%;
5)制得土壤改良剂:将步骤3)所述发酵堆在1-2小时内喷洒完步骤4)所述酵母菌,继续发酵2-3小时,期间保持10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃,制得土壤改良剂,分装后置于阴凉通风避雨处保存。
进一步,所述复合菌剂由双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉加水混合而成,按照质量计,水含量为70-85份,双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉分别为5-10份。
进一步,所述园林垃圾晾晒至含水量为30-60%。
进一步,所述碳化温度为200-400℃。
本发明的有益效果是:
1、成功地将黑曲霉引入碳基肥料发酵过程:园林垃圾如果采用较长时间的碳化处理方式获得的多孔碳基pH值较高,不适合黑曲霉生长,因此现有技术的多孔碳基肥料里,并没有采用黑曲霉来发酵的。而本技术方案采用较短时间碳化的方式制备为多孔碳基颗粒,是不完全碳化的植物材料,含有的有机质足够供由双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉制备的复合菌剂进行发酵,而且这些有机质在200-800℃条件下分子结构已经有改变,在酵母的催化下,在适合黑曲霉生长的环境条件下,黑曲霉很快就能生长繁殖,因此本发明的多孔碳基发酵3-5小时,即可制得,分装后置于阴凉通风处保存,黑曲霉的生长繁殖仍然在继续,大大延长了本发明的土壤改良剂的保质期。
2、不完全碳化的方式节能环保:本发明的方法,园林垃圾晾晒至含水量为60%以下,之后在无空气供应的条件下,200-800℃碳化10-35分钟,在这样短的时间里,园林垃圾的水分蒸发,蛋白质、糖类分解变性,部分纤维素半纤维素开始分解,这时制备而得的多孔碳基呈酸性,PH值比较低,正好符合黑曲霉生长繁殖的要求,因此采用本发明的技术方案,不需要和现有技术一样将园林垃圾碳化几个小时甚至几天,就能获得土壤改良剂产品,而且只要放置得当,放置时间越长,黑曲霉的酶解产物越多,对土壤改良的效果就越好。因此采用本发明的方法,可以大大节约植物碳化时的能耗和成本。
3、发酵时间短,生产效率高:本发明提出的方法,连添加菌剂和酵母的时间算上,发酵时间只需要3-5小时即可,但是要每10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃,因此选择在空调房内好氧发酵,这是为了促进黑曲霉尽快定殖,为了加快发酵速度,采用少量多次喷洒酵母菌的方法,这是为了配合黑曲霉、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌的生长繁殖速度,如果一开始就添加大量的酵母菌,反而会对黑曲霉、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌的生长繁殖造成抑制作用。3-5小时后,黑曲霉、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌已经在不完全碳化的多孔碳基上定殖并开始生长繁殖,这时分装通风保存即可,发酵过程会继续缓慢进行。
4、土壤改良剂中含有多种成分,有利于构建土壤团粒结构:本发明的土壤改良剂,不仅含有多孔的生物炭成分,有利于微生物定殖,还含有经黑曲霉、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌发酵的有机物质成分,这些成分经过不完全碳化和发酵过程,已经分解为各种无机元素、有机酸、胶体、酶等物质,附着在生物炭的孔状结构中,进入土壤后,能自行构建土壤团粒的基本结构,再与土壤中的元素发生交互作用,起到改良土壤的功效。
5、原料简单易得,成本低廉:本发明的方法原料简单,来源广泛,成本低廉,制作方法上只有碳化设备和空调房比较贵,但一次投资长期使用,而且本方法制备环节少、时间短、生产效率高,可以大大降低终端产品的售价。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明的技术方案,但是本发明的技术方案不以实施例为限。
实施例1
一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,包括如下步骤:
1)准备物料:收集园林垃圾,晾晒至含水量为30%,切段,长度为20cm以下;
2)制备多孔碳基:将步骤1)所得物料置于碳化设备中,在无空气供应的条件下,400℃碳化20分钟,取出放凉后粉碎为1-3mm粒径的多孔碳基颗粒备用;
3)添加菌剂发酵:将步骤2)所得多孔碳基颗粒平铺,均匀地撒上复合菌剂,然后收拢成堆,置于空调房内好氧发酵,每10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃;
4)喷洒酵母菌:将浓度为5%的酵母菌溶液分多次喷洒到步骤3)所述发酵堆上并翻堆,喷洒比例为多孔碳基质量的7%;
5)制得土壤改良剂:将步骤3)所述发酵堆在1-2小时内喷洒完步骤4)所述酵母菌,继续发酵3小时,期间保持10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃,制得土壤改良剂,分装后置于阴凉通风避雨处保存。
所述复合菌剂由双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉加水混合而成,按照质量计,水含量为70份,双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉分别为10份。
所述双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉为从市场购得的商品化菌粉产品。
实施例2
一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,包括如下步骤:
1)准备物料:收集园林垃圾,晾晒至含水量为60%,切段,长度为20cm以下;
2)制备多孔碳基:将步骤1)所得物料置于碳化设备中,在无空气供应的条件下,400℃碳化35分钟,取出放凉后粉碎为1-3mm粒径的多孔碳基颗粒备用;
3)添加菌剂发酵:将步骤2)所得多孔碳基颗粒平铺,均匀地撒上复合菌剂,然后收拢成堆,置于空调房内好氧发酵,每10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃;
4)喷洒酵母菌:将浓度为10%的酵母菌溶液分多次喷洒到步骤3)所述发酵堆上并翻堆,喷洒比例为多孔碳基质量的3%;
5)制得土壤改良剂:将步骤3)所述发酵堆在1-2小时内喷洒完步骤4)所述酵母菌,继续发酵3小时,期间保持10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃,制得土壤改良剂,分装后置于阴凉通风避雨处保存。
所述复合菌剂由双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉加水混合而成,按照质量计,水含量为70份,双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉分别为5份。
所述双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉为从市场购得的商品化菌粉产品。
实施例3
采用盆栽辣椒苗试验,选取同地块板结土壤为试验用土,A组为对照组,B组添加1%实施例1所得的的土壤改良剂,C组添加3%实施例1所得的土壤改良剂,D组添加1%实施例2所得的的土壤改良剂,E组添加3%实施例2所得的土壤改良剂,每组3盆,每盆移植辣椒苗3株,种植期3个月,实验组每个月追施1%相应的土壤改良剂。结果如下:
表1利用园林垃圾制备的土壤改良剂种植试验结果
根据盆栽试验的结果可见,采用本发明提供的方法,对园林垃圾进行不完全碳化处理后接种黑曲霉和双歧杆菌及枯草芽孢杆菌和酵母进行发酵,获得的土壤改良剂,解决了完全碳化后的碳基PH值较高,而未经碳化处理的园林垃圾有机质含量太高,在发酵菌作用下堆肥温度太高,都不适合黑曲霉生长繁殖的问题。本发明提供的土壤改良剂,含有一定碳基的孔状结构、不完全碳化的有机胶体、黑曲霉分解有机质产生的有机酸和酶类、生长繁殖状态良好的黑曲霉、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和酵母,以1-3%的使用量添加到板结土壤中,能显著提高板结土壤中的土壤团粒比例,再与土壤中的元素发生交互作用,起到改良土壤的功效。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)准备物料:收集园林垃圾,晾晒至含水量为60%以下,切段,长度为20cm以下;
2)制备多孔碳基:将步骤1)所得物料置于碳化设备中,在无空气供应的条件下,200-800℃碳化10-35分钟,取出放凉后粉碎为1-5mm粒径的多孔碳基颗粒备用;
3)添加菌剂发酵:将步骤2)所得多孔碳基颗粒平铺,均匀地撒上复合菌剂,然后收拢成堆,置于空调房内好氧发酵,每10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃;
4)喷洒酵母菌:将浓度为5-10%的酵母菌溶液分多次喷洒到步骤3)所述发酵堆上并翻堆,喷洒比例为多孔碳基质量的3-7%;
5)制得土壤改良剂:将步骤3)所述发酵堆在1-2小时内喷洒完步骤4)所述酵母菌,继续发酵2-3小时,期间保持10-30分钟翻堆一次,保持发酵堆温度为20-30℃,制得土壤改良剂,分装后置于阴凉通风避雨处保存。
2.根据权利要求1所述利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,其特征在于,所述复合菌剂由双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉加水混合而成,按照质量计,水含量为70-85份,双歧杆菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉分别为5-10份。
3.据权利要求1所述利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,其特征在于,所述园林垃圾晾晒至含水量为30-60%。
4.据权利要求1所述利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法,其特征在于,所述碳化温度为200-400℃。
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