CN109956769A - 一种秸秆袋式就地堆肥腐熟方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，选取粉碎的秸秆，送混合机中，将秸秆腐熟菌剂喷洒在混合机内的秸秆上进行混合，通过混合机直接送入堆肥袋内进行就地堆肥发酵，成堆码放形成较大的堆体进行保温，使堆体中秸秆含水率维持在45%‑60%，在秸秆腐熟菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温60‑70℃进行发酵腐熟，待春播时直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。因此，利用割后的秸秆粉碎物，进行袋式就地堆肥发酵，经过整个一个冬季反复升温、降温及持续发酵累积酶活性至秸秆粉碎物完全腐熟，不仅作为优质有机肥料再进行还田，而且还减少了运输资源的成本，解决了农作物秸秆在田间就地资源化处理问题。

Description

一种秸秆袋式就地堆肥腐熟方法及装置
技术领域
本发明涉及一种秸秆袋式就地堆肥腐熟工艺及装置。用于对农作物秸秆资源化进行处理。具体说就是利用生物技术和袋式堆肥的保温及保持湿度的措施使得秸秆就地快速腐熟，达到农作物秸秆资源化处理的目的。
背景技术
每到粮食收获的季节，秸秆如何处理是农民最为头疼的问题。通常的做法是农民将秸秆当场焚烧，但秸秆焚烧产生的浓烟，不仅严重污染了空气（环境），还直接影响人们的身心健康，所以国家大力严格禁止秸秆焚烧，推进秸秆还田。秸秆还田能改善环境质量，带来巨大的生态效益，但如果处置不当也会存在一定的危害。目前各地区最常采用的方法是在收割季节直接将秸秆粉碎埋入田里，由于北方冬季寒冷干燥，秸秆腐熟期长，即使在秸秆粉碎物加入生物腐熟菌剂，到第二年春天，秸秆也不能完全腐熟。而南方地区则由于冬季过于潮湿，秸秆直接翻埋于土壤中并不会顺利腐熟转化为优良有机质，因而成为霉烂发臭的病菌温床，大量滋生病虫源，没有经过完全腐熟处理直接还田的秸秆，带有的病虫不会完全消灭，从而诱发下一茬病虫害，祸害庄稼，直接影响农作物的产量。如果将秸秆收集搬运到有机肥厂集中腐熟发酵后再进行还田，则会造成运输资源的成本提高。为此，就农作物秸秆在田间就地资源化处理是一个亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述现状，本发明提供了一种秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，通过堆肥生物发酵为农作物秸秆粉碎物腐熟提供了较好的发酵环境。在高效秸秆腐熟菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温，秸秆粉中的病虫卵被杀死。
本发明还提供了用于上述方法的装置，通过秸秆粉碎、混合秸秆腐熟菌剂，使秸秆粉碎物完全腐熟，直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。
本发明的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法是：将通过粉碎机粉碎的秸秆，送混合机中，将秸秆腐熟菌剂喷洒在混合机内的秸秆上进行混合，通过混合机直接送入堆肥袋内进行就地堆肥发酵，成堆码放形成较大的堆体进行保温，使堆体中秸秆含水率维持在45%-60%，在秸秆腐熟菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温60-70℃进行发酵腐熟，待春播时直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。
本发明中，所述秸秆腐熟菌剂的制备:将满载各菌种的固体培养料经常温干燥至含水量低于13%后，用超微粉碎机粉碎，并以旋震筛筛分出120目孔径以下的高浓度菌粉，分别计算活菌数后，依黑曲霉40%、枯草芽孢杆菌30%、长枝木霉20%和放线菌10%比例复合，并以无菌水稀释调整其有效活菌数为1.2~2.5×109个/克，制成秸秆腐熟菌制剂液体。
上述中，黑曲霉、长枝木霉斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤5-10克，加无菌水1000倍成稀释液；
2)取马铃薯150-200克、葡萄糖20克、孟加拉国红0.04克、琼脂20克、蒸馏水1000毫升制成菌种培养液；
3)将稀释液与菌种培养液按1: 9的重量比例一起倒入培养皿内制成平板，再加入已灭菌的0.1%冰醋酸0.5毫升抹于平板上，25-28℃下培养24小时，经分离获得黑曲霉、长枝木霉菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种。
上述中，枯草芽孢杆菌斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤5克放入含有45毫升水的三角瓶中，摇动片刻，然后将此瓶隔水加热至悬浊液沸腾，维持10分钟，而后静置5分钟并吸取上层液0.1毫升加入到含有9.9毫升的无菌水的试管中混合均匀，制成10-2浓度的悬液然后，再吸取悬液0.1毫升加入到含有9.9毫升的无菌水的试管制备10-4浓度土壤悬浊液；
2)取牛肉膏1克、蛋白胨2克、氯化钠1克、葡萄糖2克、琼脂3.6克、蒸馏水200毫升，灭菌后调整pH为7.0-7.2制成牛肉膏蛋白胨培养基；吸取0.1毫升10-4浓度土壤悬浊液滴加到牛肉膏蛋白胨培养基平板上，用涂布棒均匀涂布，并将培养基倒置于37℃恒温培养24至48小时，经分离获得枯草芽孢杆菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种。
上述中，放线菌斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤：5-10克，加无菌水：1000倍成稀释液；
2)取K2HPO4•3H2O： 0.125克、可溶性淀粉：5克，硝酸钾：0.25克、MgSO4•7H2O： 0.125克、FeSO4•7H2O ：0.025克，氯化钠：0.125克，琼脂5：克，蒸馏水：250毫升，调整pH为7.4，灭菌后制成高氏一号培养基，待其冷却前滴入数滴10%酚，将稀释液与高氏一号培养基按1: 9的重量比例一起倒入培养皿内制成平板，28℃下培养3到4天，经分离获得放线菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种；
3)二级菌种的制备:
（1）取马铃薯：150克、葡萄糖或蔗糖：20克、蒸馏水：1000毫升，配制成二级发酵培养液，调pH值为7-8，分装在2000毫升三角瓶中，在121℃下灭菌30-40分钟，分别接入各菌种斜面母菌种，摇床转速为120转/分，发酵温度30℃，发酵时间为3-4天，得到大量活菌体的二级菌种；
（2）固体发酵:所采用的固体发酵培养基成分为: 麦草粉20克、秸杆粉20克、黄豆粉10克、脱脂奶粉10克、蒸馏水60毫升、碳酸钙0.1克、磷酸氢二钾0.1克、硫酸镁0.2克；先将无机盐溶入水中，再将培养料与水充分混合后制成固体发酵培养基，固体发酵培养基装入耐高温塑料袋或发酵瓶中，在121°C下灭菌30分钟，分别接入重量比例5-10%的二级菌种，控制发酵温度为木霉菌25℃，其它菌种30-35℃，发酵时间6至8天，至培养料长出大量菌体、菌丝、或分生孢子。
本发明中，用于秸秆腐熟的装置，包括秸秆粉碎机、混合机、秸秆腐熟菌剂存储罐、喷菌装置、堆肥发酵袋。当秸秆粉碎机粉碎后的农作物秸秆送入混合机时，喷菌装置将生物菌剂存储罐中的菌剂喷入混合机中，经混合机的搅拌，将秸秆腐熟菌剂与秸秆粉充分混合，以便达到生物堆肥发酵的最佳效果。
上述中，除采用秸秆粉碎机之外，也可以利用联合收割机粉碎后的农作物秸秆。
上述中，所述喷菌装置，包括喷头，该喷头通过管路与秸秆腐熟菌剂存储罐连接，在所述管路上装有喷淋泵，所述喷头安装在混合机中。
进一步地，所述堆肥发酵袋为塑料编织袋或是生物降解包装袋。
本发明的有益效果是：通过袋式堆肥发酵方式，将用秸秆腐熟菌剂混合好的秸秆粉碎物装入较大的包装编织袋内（例如吨包装袋），把多个包装袋码放在一起，形成较大的堆体，就地堆肥发酵。由于袋式装填的秸秆粉碎物具有立体构造，保温性好，也利于空气流通、使堆体中秸秆含水率维持在45%-60%利于腐熟进行，成堆码放形成较大的堆体后保温性更好。在南方使用带有内膜大包装编织袋，它具有隔湿防潮的作用，可以保持秸秆粉的含水率在不超過约60%的范围内。因此袋式堆肥生物发酵为农作物秸秆粉碎物腐熟提供了较好的发酵环境。在高效生物菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温（一般可达60-70℃），在高温下秸秆粉中的病虫卵被杀死。农作物秸秆含有一定养分和纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质及灰分元素，既有较多有机质，又有氮、磷、钾等营养元素，在生物发酵过程中，这些营养成分被酶解，成为有利于农作物吸收的养分。秸秆完全腐熟还田促进了微生物活动，土壤微生物在整个农业生态系统中具有分解土壤有机质和净化土壤的重要作用。经微生物分解转化后产生的纤维素、木质素、多糖和腐殖酸等黑色胶体物，具有粘结土粒的能力，同黏土矿物形成有机与无机的复合体，促进土壤形成团粒结构，使土壤容量减轻，增加土壤中水、肥、气、热的协调能力，提高土壤保水、保肥、供肥的能力，改善土壤理化性状。秸秆完全腐熟还田给土壤微生物增添了大量能源物质，各类微生物数量和酶活性也相应增加。实行秸秆完全腐熟还田可增加微生物18．9%，接触酶活性可增加33%，转化酶活性可增加47%，尿酶活性可增加17%。这就加速了对有机物质的分解和矿物质养分的转化，使土壤中的氮、磷、钾等元素增加，土壤养分的有效性也有所提高。秋天农作物收割后，秸秆粉碎物开始进行袋式就地堆肥发酵，初步腐熟时间约为20天左右，入冬前基本达到无害化，再经过整个一个冬季反复升温、降温及持续发酵累积酶活性，到来年开春春播的时候，秸秆粉碎物完全腐熟，直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。
附图说明
图1是本发明的装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的方法及装置对本发明作进一步说明。
本发明的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法是：选取粉碎的秸秆（利用粉碎机或是预先经联合收割机粉碎后的秸秆），送混合机中，将秸秆腐熟菌剂喷洒在混合机内的粉碎秸秆上进行混合，通过混合机直接送入堆肥袋内进行就地堆肥发酵，成堆码放形成较大的堆体进行保温，使堆体中秸秆含水率维持在45%-60%，在秸秆腐熟菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温60-70℃进行发酵腐熟，待春播时直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。本发明的方法中，所涉及的秸秆腐熟菌剂的制备:将满载各菌种的固体培养料经常温干燥至含水量低于13%后，用超微粉碎机粉碎，并以旋震筛筛分出120目孔径以下的高浓度菌粉，分别计算活菌数后，依黑曲霉40%、枯草芽孢杆菌30%、长枝木霉20%和放线菌10%比例复合，并以无菌水稀释调整其有效活菌数为1.2~2.5×109个/克，制成秸秆腐熟菌制剂液体。本实施例所涉及的秸秆腐熟菌剂中的各菌种的制备。上述中，所涉及的黑曲霉、长枝木霉斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤5-10克，加无菌水1000倍成稀释液；
2)取马铃薯150-200克、葡萄糖20克、孟加拉国红0.04克、琼脂20克、蒸馏水1000毫升制成菌种培养液；3)将稀释液与菌种培养液按1: 9的重量比例一起倒入培养皿内制成平板，再加入已灭菌的0.1%冰醋酸0.5毫升抹于平板上，25-28℃下培养24小时，经分离获得黑曲霉、长枝木霉菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种。上述中，所涉及的枯草芽孢杆菌斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤5克放入含有45毫升水的三角瓶中，摇动片刻，然后将此瓶隔水加热至悬浊液沸腾，维持10分钟，而后静置5分钟并吸取上层液0.1毫升加入到含有9.9毫升的无菌水的试管中混合均匀，制成10-2浓度的悬液然后，再吸取悬液0.1毫升加入到含有9.9毫升的无菌水的试管制备10-4浓度土壤悬浊液；
2)取牛肉膏1克、蛋白胨2克、氯化钠1克、葡萄糖2克、琼脂3.6克、蒸馏水200毫升，灭菌后调整pH为7.0-7.2制成牛肉膏蛋白胨培养基；吸取0.1毫升10-4浓度土壤悬浊液滴加到牛肉膏蛋白胨培养基平板上，用涂布棒均匀涂布，并将培养基倒置于37℃恒温培养24至48小时，经分离获得枯草芽孢杆菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种。上述中，所涉及的放线菌斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤：5-10克，加无菌水：1000倍成稀释液；
2)取K2HPO4•3H2O： 0.125克、可溶性淀粉：5克，硝酸钾：0.25克、MgSO4•7H2O： 0.125克、FeSO4•7H2O ：0.025克，氯化钠：0.125克，琼脂5：克，蒸馏水：250毫升，调整pH为7.4，灭菌后制成高氏一号培养基，待其冷却前滴入数滴10%酚，将稀释液与高氏一号培养基按1: 9的重量比例一起倒入培养皿内制成平板，28℃下培养3到4天，经分离获得放线菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种；
3）级菌种的制备:
（1）取马铃薯：150克、葡萄糖或蔗糖：20克、蒸馏水：1000毫升，配制成二级发酵培养液，调pH值为7-8，分装在2000毫升三角瓶中，在121℃下灭菌30-40分钟，分别接入各菌种斜面母菌种，摇床转速为120转/分，发酵温度30℃，发酵时间为3-4天，得到大量活菌体的二级菌种；
（2）固体发酵:所采用的固体发酵培养基成分为: 麦草粉20克、秸杆粉20克、黄豆粉10克、脱脂奶粉10克、蒸馏水60毫升、碳酸钙0.1克、磷酸氢二钾0.1克、硫酸镁0.2克；先将无机盐溶入水中，再将培养料与水充分混合后制成固体发酵培养基，固体发酵培养基装入耐高温塑料袋或发酵瓶中，在121°C下灭菌30分钟，分别接入重量比例5-10%的二级菌种，控制发酵温度为木霉菌25℃，其它菌种30-35℃，发酵时间6至8天，至培养料长出大量菌体、菌丝、或分生孢子。本发明中，用于上述方法所涉及的装置，该装置包括，秸秆粉碎机1、混合机2、秸秆腐熟菌剂存储罐3、喷菌装置4、堆肥发酵袋5。当秸秆粉碎机1粉碎后的农作物秸秆送入混合机2时，喷菌装置4将生物菌剂存储罐3中的秸秆腐熟菌剂喷入混合机2中，经混合机2内的搅拌叶片进行搅拌，将秸秆腐熟菌剂与粉碎的秸秆进行充分混合，以便达到生物堆肥发酵的最佳效果。本实施例中，所述喷菌装置4，包括喷头，该喷头通过管路与秸秆腐熟菌剂存储罐连接，在所述管路上装有喷淋泵，所述喷头安装在混合机中（图中未示意）。本实施例堆肥发酵袋为塑料编织袋。
上述中，除堆肥发酵袋为塑料编织袋之外，还可以选用生物降解材料编织袋。
上述中，所涉及的秸秆粉碎机、混合机为已有技术设备，故在说明书中省略表述。
操作过程：首先将秸秆进行粉碎（或是预先经联合收割机粉碎后的秸秆），送混合机中，将生物发酵菌剂喷洒在混合机内的秸秆上进行混合，混合后的秸秆通过混合机输出装入塑料编织袋（堆肥袋）包装中进行就地堆肥发酵，将塑料编织袋（堆肥袋）成堆码放形成较大的堆体进行保温性，使堆体中秸秆含水率维持在45%-60%，在生物发酵菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温60-70℃进行发酵腐熟，待春播时直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。

Claims (8)

1.一种秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，其特征是，选取粉碎的秸秆，送混合机中，将秸秆腐熟菌剂喷洒在混合机内的秸秆上进行混合，通过混合机直接送入堆肥袋内进行就地堆肥发酵，成堆码放形成较大的堆体进行保温，使堆体中秸秆含水率维持在45%-60%，在秸秆腐熟菌剂的生物发酵作用下，秸秆粉迅速产生高温60-70℃进行发酵腐熟，待春播时直接旋耕在农田作为优质的有机肥料。
2.根据权利要求1所述的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，其特征是，所述秸秆腐熟菌剂的制备:将满载各菌种的固体培养料经常温干燥至含水量低于13%后，用超微粉碎机粉碎，并以旋震筛筛分出120目孔径以下的高浓度菌粉，分别计算活菌数后，依黑曲霉40%、枯草芽孢杆菌30%、长枝木霉20%和放线菌10%比例复合，并以无菌水稀释调整其有效活菌数为1.2~2.5×109个/克，制成秸秆腐熟菌剂液体。
3.根据权利要求2所述的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，其特征是，黑曲霉、长枝木霉斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤5-10克，加无菌水1000倍成稀释液；
2)取马铃薯150-200克、葡萄糖20克、孟加拉国红0.04克、琼脂20克、蒸馏水1000毫升制成菌种培养液；
3)将稀释液与菌种培养液按1: 9的重量比例一起倒入培养皿内制成平板，再加入已灭菌的0.1%冰醋酸0.5毫升抹于平板上，25-28℃下培养24小时，经分离获得黑曲霉、长枝木霉菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种。
4.根据权利要求2所述的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，其特征是，枯草芽孢杆菌斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤5克放入含有45毫升水的三角瓶中，摇动片刻，然后将此瓶隔水加热至悬浊液沸腾，维持10分钟，而后静置5分钟并吸取上层液0.1毫升加入到含有9.9毫升的无菌水的试管中混合均匀，制成10-2浓度的悬液然后，再吸取悬液0.1毫升加入到含有9.9毫升的无菌水的试管制备10-4浓度土壤悬浊液；
2)取牛肉膏1克、蛋白胨2克、氯化钠1克、葡萄糖2克、琼脂3.6克、蒸馏水200毫升，灭菌后调整pH为7.0-7.2制成牛肉膏蛋白胨培养基；吸取0.1毫升10-4浓度土壤悬浊液滴加到牛肉膏蛋白胨培养基平板上，用涂布棒均匀涂布，并将培养基倒置于37℃恒温培养24至48小时，经分离获得枯草芽孢杆菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种。
5.根据权利要求2所述的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，其特征是，放线菌斜面母菌种的制备:
1)取植物根表土壤：5-10克，加无菌水：1000倍成稀释液；
2)取K2HPO4•3H2O： 0.125克、可溶性淀粉：5克，硝酸钾：0.25克、MgSO4•7H2O： 0.125克、FeSO4•7H2O ：0.025克，氯化钠：0.125克，琼脂5：克，蒸馏水：250毫升，调整pH为7.4，灭菌后制成高氏一号培养基，待其冷却前滴入数滴10%酚，将稀释液与高氏一号培养基按1: 9的重量比例一起倒入培养皿内制成平板，28℃下培养3到4天，经分离获得放线菌株，经纯化后转移至试管斜面内作斜面母菌种；
3)二级菌种的制备:
（1）取马铃薯：150克、葡萄糖或蔗糖：20克、蒸馏水：1000毫升，配制成二级发酵培养液，调pH值为7-8，分装在2000毫升三角瓶中，在121℃下灭菌30-40分钟，分别接入各菌种斜面母菌种，摇床转速为120转/分，发酵温度30℃，发酵时间为3-4天，得到大量活菌体的二级菌种；
（2）固体发酵:所采用的固体发酵培养基成分为: 麦草粉20克、秸杆粉20克、黄豆粉10克、脱脂奶粉10克、蒸馏水60毫升、碳酸钙0.1克、磷酸氢二钾0.1克、硫酸镁0.2克；先将无机盐溶入水中，再将培养料与水充分混合后制成固体发酵培养基，固体发酵培养基装入耐高温塑料袋或发酵瓶中，在121°C下灭菌30分钟，分别接入重量比例5-10%的二级菌种，控制发酵温度为木霉菌25℃，其它菌种30-35℃，发酵时间6至8天，至培养料长出大量菌体、菌丝、或分生孢子。
6.用于权利要求1的装置，其特征是，该装置包括秸秆粉碎机、混合机、秸秆腐熟菌剂存储罐、喷菌装置、堆肥发酵袋。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述喷菌装置，包括喷头，该喷头通过管路与秸秆腐熟菌剂存储罐连接，在所述管路上装有喷淋泵，所述喷头安装在混合机中。
8.根据权利要求6所述的秸秆袋式就地堆肥腐熟方法，其特征是，所述堆肥发酵袋为塑料编织袋或是生物降解编织袋。
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