CN111689800A - 一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂及其应用 - Google Patents

一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂及其应用，属于农业生物技术领域。本发明中的增温剂包括如下质量百分比的组分：全氮3.4‑7.2％，全磷0.39‑0.78％，全钾0.56‑0.97％，铁0.0004‑0.001％，锌0.0002‑0.0003％，钙0.001‑0.002％，镁0.001‑0.002％，锰0.0002‑0.0007％，硼0.0001‑0.0002％，pH 5.5‑8.5。本发明利用合理元素配比提高腐熟剂中芽孢杆菌类、乳酸菌类及曲霉类微生物菌群的繁殖速度，提升蛋白酶含量、提高微生物菌群对秸秆的腐熟速度从而达到提高堆腐温度、提高降解转化纤维素、木质素的效率以及防止氨挥发、提高养分总量的效果。

Description

一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂及其应用
技术领域
本发明属于农业生物技术领域，尤其涉及一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂及其应用。
背景技术
随着科学技术不断进步和农村经济快速发展，农作物产量不断提高、农产品加工产业迅速发展以及新农村建设不断展开，包括农作物秸秆在内的各种农林废弃物总量和种类呈上升趋势，同时对于可用作燃料和肥料的农林废弃物利用率越来越低，农林废弃物的高效处理处置及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。利用秸秆还田技术将农作物秸秆转化为优质的有机肥，可以实现农田生态系统中物质的良性循环，能够有效的解决因重复耕种导致的土壤养分耗竭、肥力下降等问题。可促进土壤微生物活动，提高土壤有机质含量，在一定范围内维持土壤中有机质的动态平衡。
秸秆等有机物料中具有较高含量的木质素、纤维素及半纤维素，“三素”交织缠绕在一起，与细胞壁成分紧密结合，增加了微生物对秸秆腐熟过程的难度。秸秆腐熟前期(2-3天)为腐熟剂中的微生物生长繁殖期，腐熟效率较低，只有经过一定时期微生物的大量繁殖，分泌较多的木质素、半纤维素降解酶，破坏木质素和半纤维素之间的紧密结构，秸秆中的纤维素随之降解时，秸秆腐熟才进入快速腐解阶段。腐熟初期，正是由于微生物分泌的“三素”酶数量不够，活性不足，从而影响了秸秆腐熟的速度和腐熟率。
有机物料腐熟剂中的微生物在适宜的环境温度下大量繁殖，依靠其自身新陈代谢活动产生的多酶体系降解腐熟有机物料。目前腐熟剂在温度较低时腐熟启动慢、时间长，腐熟不彻底。我国农作物秸秆一般在秋末收割，所以堆肥腐熟一般在这个季节进行，甚至更晚。中国作物种植区多数在这个季节温度较低，尤其东三省秸秆产量大的地区，温度已降至0℃以下，难以达到合适的腐熟启动环境温度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，该增温剂可在温度较低时辅助提升秸秆腐熟过程中微生物的繁殖速度，缩短腐熟前期(准备期)周期，使秸秆腐熟迅速进入快速腐解阶段，从而缩短整个秸秆腐熟周期，通过堆肥过程将秸秆中的化学元素(其中的微量元素)转化为有机态，便于植物或食用菌利用。
为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，包括如下质量百分比的组分：全氮3.4-7.2％，全磷0.39-0.78％，全钾0.56-0.97％，铁0.0004-0.001％，锌0.0002-0.0003％，钙0.001-0.002％，镁0.001-0.002％，锰0.0002-0.0007％，硼0.0001-0.0002％，pH 5.5-8.5。
进一步的，所述增温剂包括如下质量百分比的组分：全氮5.52％，全磷0.58％，全钾0.89％，铁0.0007％，锌0.0001％，钙0.002％，镁0.002％，锰0.0004％，硼0.0001％，pH7.5。
全氮选自硝酸盐、铵盐、尿素中的一种或多种。
全磷选自P2O5或P2O3。
全钾选自氧化钾、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾中的一种或多种。
铁选自氯化铁或硫酸铁。
锌选自氯化锌或硝酸锌。
钙选自氯化钙或硫酸钙。
镁选自氯化镁或硫酸镁。
锰选自硫酸锰或二氧化锰。
硼选自硼酸钠。
本发明提供的增温剂中包含N、P、K及微量元素。该增温剂是与秸秆腐熟剂配合使用从而达到使秸秆腐熟初期快速升温的作用。该增温剂在温度较低时辅助提升秸秆腐熟过程中微生物的繁殖速度，缩短腐熟前期(准备期)周期，使秸秆堆内温度快速升至50℃以上，秸秆腐熟迅速进入快速腐解阶段，从而缩短了整个秸秆腐熟周期。
本发明还提供了上述增温剂在农业中的应用。
本发明提供的增温剂的使用方法为：按照每1-3g的增温剂加100g水的比例稀释后直接喷洒在秸秆表面，使秸秆湿润，然后配合使用常规腐熟剂及其方法对秸秆进行腐熟处理。本发明增温剂在每腐熟1t秸秆时的添加量为14-20kg。
本发明利用合理元素配比提高腐熟剂中芽孢杆菌类、乳酸菌类及曲霉类微生物菌群的繁殖速度，提升蛋白酶含量、提高微生物菌群对秸秆的腐熟速度从而达到提高堆腐温度、提高降解转化纤维素、木质素的效率以及防止氨挥发、提高养分总量的效果。
本发明所述秸秆腐熟增温剂可以迅速提高堆肥物料温度，尤其是在环境温度处于0℃以下时效果明显。与不添加增温剂秸秆腐熟过程相比较，在夏季环境温度较高时，添加增温剂的堆体1天即可达到快速腐熟的温度，比不添加增温剂堆体提早2天进入快速腐熟阶段；在冬季环境温度较低时，尤其低于0℃时，添加增温剂的堆体3-5天即可达到快速腐熟的温度，比不添加增温剂堆体提早7-10天进入快速腐熟阶段。添加增温剂的堆体升温快，降温慢，促进常温腐熟菌生长繁殖、提高降解腐熟有机物料效率，达到相同腐熟程度比不添加增温剂早5-8天。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
①本发明增温剂在环境温度低于0℃时可以快速提高腐熟堆体温度，提高微生物活性，使堆体快速进入腐熟过程。其他带有升温效果的添加剂、调节剂、助剂一般适用于5℃以上环境温度，当环境温度处于零下时效果不明显。
②本发明增温剂配制方法简单，便于保存，性质稳定，保存期较其他添加剂、调节剂、助剂长。
③本发明增温剂单独保存，可以随腐熟物料的变化随时调整添加量，使用方便。其他添加剂、调节剂、助剂一般是与腐熟剂菌粉混合保存，不便在腐熟物料种类发生变化是进行调节。
具体实施方式
以下对比例和实施例中使用的秸秆腐熟剂商标为龙头岭，名称为秸秆腐熟剂2号，施用量为15kg/t。
对比例1
将玉米秸秆平铺与地面，玉米秸秆干、鲜均可；对玉米秸秆进行集中洒水，使秸秆含水量达到70％左右；将秸秆腐熟剂按照使用说明均匀喷洒在玉米秸秆表面，同时配合使用市售其他增温剂，施用方法与秸秆腐熟剂相同，用量参照添加剂、调节剂、助剂使用说明；均匀搅拌后用铲车将玉米秸秆堆成3m高的堆体进行腐熟处理；堆体在腐熟剂和增温剂的作用下先升温后降温；在秸秆腐熟期间翻堆1-2次；当最后一次翻堆结束温度下降后玉米秸秆腐熟完成。秸秆腐熟期间对其腐熟堆温度进行监测，结果如表1所示。
表1冬季腐熟期间腐熟堆温度记录(黑龙江)
日期 腐熟堆温度(℃)
2018.12.5(建堆) -12
12.8 19
12.9-12.12 38
12.16 51
2018.12.18-2019.1.3 64
1.14(翻堆) 55
1.17 39
1.18 51
1.19 52
1.20-1.21 57
1.22-1.23 63
实施例1
本实施例使用的秸秆、秸秆腐熟剂以及用量与对比例1相同。
本实施例提供的增温剂包括如下质量百分比的组分：全氮5.52％，全磷0.58％，全钾0.89％，铁0.0007％，锌0.0001％，钙0.002％，镁0.002％，锰0.0004％，硼0.0001％，pH7.5。
上述增温剂的使用步骤如下：
将玉米秸秆平铺与地面，玉米秸秆干、鲜均可；对玉米秸秆进行集中洒水，使秸秆含水量达到70％左右；将秸秆腐熟剂按照使用说明均匀喷洒在玉米秸秆表面，按照每1.7g的增温剂加100g水的比例稀释，施用方法与秸秆腐熟剂相同，用量为每腐熟1t秸秆时的添加量为17kg；均匀搅拌后用铲车将玉米秸秆堆成3m高的堆体进行腐熟处理；堆体在腐熟剂和增温剂的作用下先升温后降温；在秸秆腐熟期间翻堆1-2次；当最后一次翻堆结束温度下降后玉米秸秆腐熟完成。秸秆腐熟期间对其腐熟堆温度进行监测，结果如表2所示。
表2冬季腐熟期间腐熟堆温度记录(黑龙江)
日期 腐熟堆温度(℃)
2018.12.5(建堆) -12
12.8 31
12.9-12.12 50
12.16 78
2018.12.18-2019.1.3 83
1.14(翻堆) 73
1.17 53
1.18 60
1.19 65
1.20-1.21 72
1.22-1.23 76
本实施例的表2与对比例1的表1相比，可知添加本增温剂后，秸秆腐熟堆升温迅速且温度更高，更有利于腐熟效果的提升。
实施例2
本实施例使用的秸秆、秸秆腐熟剂以及用量与对比例1相同。
本实施例使用的增温剂与实施例1相同，其使用步骤如下：
将玉米秸秆平铺与地面，玉米秸秆干、鲜均可；对玉米秸秆进行集中洒水，使秸秆含水量达到70％左右；将秸秆腐熟剂均匀喷洒在玉米秸秆表面，按照每1.7g的增温剂加100g水的比例稀释，施用方法与秸秆腐熟剂相同，用量为每腐熟1t秸秆时的添加量为14kg；均匀搅拌后用铲车将玉米秸秆堆成3m高的堆体进行腐熟处理；堆体在腐熟剂和增温剂的作用下先升温后降温；在秸秆腐熟期间翻堆1-2次；当最后一次翻堆结束温度下降后玉米秸秆腐熟完成。对照堆所有操作方法与腐熟堆一致，但在整个实验过程中未添加本实施例的增温剂。秸秆腐熟期间对其腐熟堆温度进行监测，结果如表3所示。
表3夏季腐熟期间堆腐温度对比(河北)
Figure BDA0002552664950000051
注：由于雨水量较大，数据变化规律性稍差。
由上表可知，与对照相比，腐熟堆再添加本增温剂后在处理相同时间情况下升温较快，本增温剂可以有效加快秸秆堆体的升温速度。
实施例3
本实施例使用的秸秆、秸秆腐熟剂以及用量与对比例1相同。
本实施例使用的增温剂与实施例1相同，其使用步骤如下：
将玉米秸秆平铺与地面，玉米秸秆干、鲜均可；对玉米秸秆进行集中洒水，使秸秆含水量达到70％左右；将秸秆腐熟剂均匀喷洒在玉米秸秆表面，按照每1.7g的增温剂加100g水的比例稀释，施用方法与秸秆腐熟剂相同，用量为每腐熟1t秸秆时的添加量为20kg；均匀搅拌后用铲车将玉米秸秆堆成3m高的堆体进行腐熟处理；堆体在腐熟剂和增温剂的作用下先升温后降温；在秸秆腐熟期间翻堆1-2次；当最后一次翻堆结束温度下降后玉米秸秆腐熟完成。对照堆所有操作方法与腐熟堆一致，但在整个实验过程中未添加本实施例的增温剂。秸秆腐熟期间对其腐熟堆温度进行监测，结果如表4所示。
表4冬季腐熟期间腐熟堆温度记录(黑龙江)
日期 腐熟堆温度(℃)
2018.12.5(建堆) -12
12.8 28
12.9-12.12 45
12.16 67
2018.12.18-2019.1.3 72
1.14(翻堆) 65
1.17 45
1.18 50
1.19 53
1.20-1.21 66
1.22-1.23 70
本实施例的表4与对比例1的表1相比，可知添加本增温剂后，秸秆腐熟堆升温迅速且温度更高，更有利于腐熟效果的提升。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，其特征在于，所述增温剂包括如下质量百分比的组分：全氮3.4-7.2％，全磷0.39-0.78％，全钾0.56-0.97％，铁0.0004-0.001％，锌0.0002-0.0003％，钙0.001-0.002％，镁0.001-0.002％，锰0.0002-0.0007％，硼0.0001-0.0002％，pH 5.5-8.5。
2.根据权利要求1所述的使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，其特征在于，所述增温剂包括如下质量百分比的组分：全氮5.52％，全磷0.58％，全钾0.89％，铁0.0007％，锌0.0001％，钙0.002％，镁0.002％，锰0.0004％，硼0.0001％，pH 7.5。
3.根据权利要求1或2所述的使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，其特征在于，全氮选自硝酸盐、铵盐、尿素中的一种或多种；全磷选自P2O5或P2O3。
4.根据权利要求1或2所述的使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，其特征在于，全钾选自氧化钾、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾中的一种或多种；铁选自氯化铁或硫酸铁；锌选自氯化锌或硝酸锌。
5.根据权利要求1或2所述的使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，其特征在于，钙选自氯化钙或硫酸钙；镁选自氯化镁或硫酸镁。
6.根据权利要求1或2所述的使玉米秸秆腐熟初期快速升温的增温剂，其特征在于，锰选自硫酸锰或二氧化锰；硼选自硼酸钠。
7.权利要求1或2所述的增温剂在农业中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，包括如下步骤：
增温剂与水按照1-3：100的质量比进行稀释，直接喷洒在秸秆表面，使秸秆湿润，然后配合使用腐熟剂及其方法对秸秆进行腐熟处理；
所述增温剂与秸秆的质量比为14-20：1000。
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