CN112293353B - 一种利用预腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用预腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法及其应用。本发明将玉米秸秆腐熟至中熟阶段，将该阶段的腐熟玉米秸秆建床后撒播蚯蚓种子，控制含水率和温度，能显著提高秸秆养殖蚯蚓的效率，年亩蚯蚓产达到0.89‑0.91t。通过本发明方法养殖蚯蚓所获得的蚯蚓粪中全氮、有机质、全磷、微生物氮的含量较牛粪养殖的蚯蚓粪提高幅度约30‑79％，蚯蚓粪可以作为有机肥料应用于农业生产和土壤改良。本发明方法操作简便，便于推广应用，既能够回收利用秸秆变废为宝，同时又替代了牛粪养殖蚯蚓方法，解决了牛粪养殖蚯蚓所带来的成本高和环境污染的问题，对于限制养殖的水源涵养区保持有机质的稳定和生态链的完整性有重要意义。

Description

一种利用预腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法及其应用

技术领域

本发明涉及蚯蚓养殖与土地保护与涵养技术领域，具体涉及一种利用预腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法及其应用该方法获得的蚯蚓粪在农业生产与土地环境改良中的应用。

背景技术

蚯蚓生活在土里，它在土里钻来钻去，以泥土为食物，经过它的消化管道之后又从肛门排出来，蚯蚓粪素有有机肥之王之称，其效果远远超过其他肥种。蚯蚓排出来的土不仅由粗糙、干燥变得细腻、湿润，而且还增加了许多化学物质，把贫瘠的土壤变成肥沃的土壤。蚯蚓还经常将细土翻到上面，粗土盖到下面，上下翻动就把土壤翻松，相当于把地犁过一样，使庄稼在松松的土里充分吸收水分和养料，从而茁壮成长。

农业用地在经历多轮种植后土壤营养下降，贫瘠土地、沙化土地肥料不足不利于作物种植，均可以利用蚯蚓进行土地改良，进而促进植物生长；蚯蚓还能处理城市垃圾废物、净化环境、积造肥料等，解决了各城区处理垃圾的难题。因此蚯蚓在农业发展和城镇化环境治理中，均有广泛的用途。蚯蚓最喜食动物粪便，特别是牛粪，目前养殖蚯蚓的培养基质均含有牛粪，但采用牛粪养殖成本高，容易污染临近的水源地，不利于环境保护。尤其是在水源涵养地，方圆不能饲养畜禽，也就无法重复利用畜禽粪便养殖蚯蚓，但为了农业用地的改良，又迫切希望在水源涵养地低成本、高效率地养殖蚯蚓，提高蚯蚓产量，因此需要提供一种不用牛粪为培养基质养殖蚯蚓的新方法。

中国是农业大国，秸秆资源十分丰富，约6～8亿t。水稻、小麦、玉米秸秆是我国秸秆资源的主要来源，其利用方式主要包括秸秆还田、饲料用途、能源用途等。目前，我国以秸秆资源利用为基础的秸秆产业开发还处于初级阶段，秸秆综合利用项目中的技术尚不成熟。秸秆还田是秸秆利用的一种重要方式，对于土壤养分补给、农田生态系统平衡具有重要意义；但焚烧还田所带来的大气污染、直接还田带来的病虫害蔓延、堆肥氨化技术中的污染都是不可忽视的问题。秸秆作为青贮饲料时，其技术中的纤维素消化率低较难解决。秸秆作为生物质原料生产乙醇、秸秆气、沼气、发电等能源用途，秸秆气化中的焦油、乙醇生产的能量转化率低(仅18％左右)、发电设备的高成本等问题，使得秸秆的综合利用很难取得很好收益。为此，深化对秸秆资源的认识，提高秸秆利用率，提高秸秆资源利用的价值和效益，充分发挥物尽其用、废物利用的指导思想，是资源节约型社会发展的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种需要添加牛粪或其他畜禽粪便、利用腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法。

本发明在研究秸秆养殖蚯蚓的工作过程中，如果纯粹用粉碎秸秆进行蚯蚓养殖，蚯蚓产量远远低于牛粪养殖的产量，而用完全腐熟的秸秆养殖蚯蚓，则由于有机物降解量大，并不利于蚯蚓生长。申请人意外发现将堆肥腐熟至中熟阶段的秸秆可以养殖蚯蚓，产量高，且蚯蚓粪便中有机物、总氮、总磷等土肥营养含量均高于牛粪养殖获得的蚯蚓粪。

具体来说，本发明提供了一种利用预腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法，其是以腐熟至中熟阶段的秸秆为培养基质养殖蚯蚓。

所述腐熟至中熟阶段的秸秆是通过以下方法制备得到的：将粉碎后的秸秆中加入腐熟菌剂，调节碳氮比为25-35:1，采用有氧发酵的方法进行腐熟堆制，待温度上升至稳定阶段后，并开始略有温度下降时，进入中熟阶段，此时停止腐熟得到中熟阶段的秸秆。

所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、花生秸秆、小米秸秆、芝麻秸秆或水稻秸秆，所述腐熟菌剂含有纤维素分解菌。

本发明的实施例中因地制宜选择玉米秸秆为原料，腐熟堆制为有氧发酵，腐熟的过程分为加料、喷水、预混、温度上升、温度稳定、温度下降六个步骤。首先将粉碎的玉米秸秆加入到腐熟发酵池中，喷水补充粉碎玉米秸秆的水分，使秸秆充分吸水并保持含水量在50％左右；随后进行粉碎玉米秸秆与尿素和腐熟菌剂的混合，混合均匀后进入粉碎秸秆的腐熟阶段；腐熟的过程初期温度持续上升，待上升到70℃左右后基本稳定，温度稳定后每周进行一次翻堆(翻堆是为了使粉碎秸秆与腐熟菌剂的充分接触反应，并使温度保持稳定)；温度稳定一段时间后，开始下降过程，至此，腐熟过程完成。

粉碎后的秸秆中加入尿素来调节碳氮比，每吨粉碎玉米秸秆中加入15-30kg尿素，优选20kg尿素。

粉碎玉米秸秆的最初碳氮比为50：1(详细见表1)，尿素的含氮量为46.4％。本发明实施例中，每吨粉碎玉米秸秆中加入约20kg尿素，调整后碳氮比约为25～35：1。

表1秸秆的C/N

在上述技术方案中，加入腐熟菌剂的目的是提高秸秆的腐熟效率，由2-3个月完成腐熟，效率提高了30％。腐熟菌剂为市售产品，主要成份是纤维素分解菌和纤维素酶。本发明实施例中每吨粉碎玉米秸秆中加入2kg腐熟菌剂。

在上述技术方案中，温度上升时间大约需要一周，温度从20℃上升至63-73℃。温度稳定阶段，从66-73℃，需要两周。

在上述技术方案中，温度稳定后即可建床撒播蚯蚓种。切记，不要等温度下降到空气温度后再建床撒播蚯蚓种。一般堆肥过程是在好氧条件下借助好氧微生物的生命活动降解有机物，经历三个阶段，温度升高阶段、温度稳定阶段、温度降低阶段，分别是7-10天、30天、10-14天，堆肥腐熟的标志是硝酸盐含量达到稳定、微生物CO₂释放速率＜2mg/g原料，而碳水化合物、氨基酸等为未腐熟堆肥的过程产物。因此，本试验控制堆肥的发酵阶段到中熟，使得富含碳水化合物、氨基酸等营养物质，有利于蚯蚓直接吸收利用和转化。试验表明，温度上升阶段为1周，温度稳定阶段为2周，共需3周时间。大大缩短腐熟时间。

本发明提供的利用腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法还包括将培养基质在空地铺成蚯蚓床，厚度20-40cm，按照0.15-0.25kg/m²撒播蚯蚓种子。优选0.2kg/m²撒播蚯蚓种子。本发明实施例是将秸秆腐熟发酵后，在林间空地铺成1m×40m×30cm的蚯蚓床，养殖蚯蚓。

所述蚯蚓为赤子爱胜蚓(Eisenia fetida蚯蚓)。商品名：大平2号。由美国红蚯蚓与日本花蚯蚓杂交而成；具有生长快和成熟早的特点，每条鲜重为0.5g左右，体长为2.5-8.5cm，试验表明，赤子爱胜蚓最喜食牛粪，采用纯牛粪养殖，环境温度为8-30℃，20-25℃时最适宜；含水量为37-70％，平均体长为5-8cm时取出配成蚯蚓种。

本发明方法中，在培养基质养殖蚯蚓过程中控制培养基质的含水量为37％-70％，温度8-30℃。

本发明还提供了一种用于养殖蚯蚓的培养基质，其为腐熟至中熟阶段的秸秆，是通过以下方法制备得到的：将粉碎后的秸秆中加入尿素、腐熟菌剂，调节碳氮比为25-35:1，采用有氧发酵的方法进行腐熟堆制，待温度上升至稳定阶段持续一段时间后，开始略有温度下降时，进入中熟阶段，此时停止腐熟得到中熟阶段的秸秆即为用于养殖蚯蚓的培养基质。

采用本发明方法或培养基质养殖蚯蚓的产出为0.89-0.91t/年·亩。

采用本发明方法或培养基质养殖蚯蚓后的蚯蚓粪中全氮含量较纯牛粪养殖的蚯蚓粪中全氮含量提高63.12％。

采用本发明方法或培养基质养殖蚯蚓后的蚯蚓粪中全磷含量较纯牛粪养殖的蚯蚓粪中全磷含量提高30.43％。

采用本发明方法或培养基质养殖蚯蚓后的蚯蚓粪中有机质含量较纯牛粪养殖的蚯蚓粪中有机质含量提高40.69％。

采用本发明方法或培养基质养殖蚯蚓后的蚯蚓粪中微生物碳含量较纯牛粪养殖的蚯蚓粪中微生物碳含量提高79.05％。

本发明提供了上述方法或所述的培养基质在替代牛粪养殖、提高蚯蚓产率、或农业生产与土地环境改良中的应用。

本发明提供了上述方法或所述的培养基质在提高蚯蚓粪中全氮、有机质、全磷含量中的应用。

本发明的优异效果主要体现在：

(1)本发明所提供的利用腐熟秸秆养殖蚯蚓的方法，通过预腐熟过程调节土壤C/N，控制堆肥的发酵阶段到中熟，由温度上升至稳定阶段后，温度开始下降时结束腐熟过程，此阶段中秸秆中富含碳水化合物、氨基酸等营养物质，有利于蚯蚓直接吸收利用和转化。整个腐熟过程仅持续20天左右，大大少于普通的堆肥时间。

(2)本发明提供的利用秸秆养殖蚯蚓的方法，通过把腐熟的秸秆在林间空地铺成1m×40m×30cm的蚯蚓床，撒播量为0.2kg/m²，含水率和温度分别为37-70％和8-30℃，此状态下，秸秆养殖蚯蚓的产出平均为0.89-0.91t/年·亩，比纯牛粪养殖蚯蚓的效率仅低35％，但亩均年产出保持在万元左右，大大改善了蚯蚓的秸秆适口性，提高了秸秆的养殖效率。而且，利用秸秆养殖蚯蚓的蚯蚓粪较牛粪养殖的蚯蚓粪中全氮、全磷、有机质、微生物碳含量分别提高63.12％、30.43％、40.69％、79.05％。蚯蚓粪是土壤有机质、氮磷等营养元素补充的优质肥料。对于养殖业不发达区域或者养殖业禁限区域，如水源涵养区、北京密云水源地等区域保持有机质平衡、提高秸秆的利用效率、促进农民增收具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例中秸秆腐熟过程中的温度变化图。

图2为本发明实施例中腐熟秸秆养殖蚯蚓产出图。

图3为本发明实施例中腐熟秸秆养殖蚯蚓的蚯蚓粪与纯牛粪养殖蚯蚓的蚯蚓粪中全氮、全磷含量对比图。

图4为本发明实施例中腐熟秸秆养殖蚯蚓的蚯蚓粪与纯牛粪养殖蚯蚓的蚯蚓粪中有机质、微生物总氮、微生物总碳含量对比图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

若未特别指明，本发明各实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。若未特别指明，所用原料均为市售商品。

1、植物秸秆的来源和处理：植物秸秆来源于密云试验基地附近农田粉碎的玉米秸秆或稻草秸秆。

2、蚯蚓的来源和处理：蚯蚓来源于以牛粪为原料的蚯蚓养殖场，蚯蚓品种为日本大平2号Eisenia fetida蚯蚓。

3、秸秆腐熟菌剂购自永济共和百康生物技术有限公司生产的有机物料腐熟剂，该腐熟菌剂含有纤维素分解菌。

实施例1一种利用秸秆养殖蚯蚓的方法

本试验在密云区太师屯镇太师庄村试验基地进行(北纬40°33.667～40°30.145，东经117°03.553～117°08.833)。属季风区温带半干旱区域，大陆性季风特征显著。

蚯蚓种自行养殖。

在背风地选择地势平坦、水源便捷、交通便利地块，建立1m×40m×0.3m的纯牛粪蚯蚓床。保持蚓床50-60％的含水率，温度为15-25℃；撒少量蚯蚓(Eisenia fetida)。经过一个半月后收取作为蚯蚓种。

同样在背风平坦、水源便捷、交通便利地块，将粉碎的秸秆(5-10cm)、与尿素、腐熟菌剂、水，按200：4：1：100的比例，混合均匀，调节C/N比(最初C/N见表1)，覆塑料膜进入腐熟阶段；期间每一周翻堆一次，经过温度上升、温度平稳、温度略有下降结束腐熟堆制阶段。

具体来说，腐熟堆制为有氧发酵，腐熟的过程分为加料、喷水、预混、温度上升、温度稳定、温度下降六个步骤。首先将粉碎的玉米秸秆加入到腐熟发酵池中，喷水补充粉碎玉米秸秆的水分，使秸秆充分吸水并保持含水量在50％左右；随后进行粉碎玉米秸秆与尿素和腐熟菌剂的混合，混合均匀后进入粉碎秸秆的腐熟阶段；腐熟的过程初期温度持续上升，待上升到70℃左右后基本稳定，温度稳定后每周进行一次翻堆(翻堆是为了使粉碎秸秆与腐熟菌剂的充分接触反应，并使温度保持稳定)；温度稳定一段时间后，开始下降过程，至此，腐熟过程完成。粉碎后的秸秆中加入尿素来调节碳氮比，每吨粉碎玉米秸秆中加入20kg尿素。调整碳氮比在25～35：1范围内即可。

在背风地选择地势平坦、水源便捷、交通便利地块，建立1m×40m×0.3m的腐熟秸秆蚯蚓床，并以纯牛粪蚯蚓床、未腐熟纯秸秆蚯蚓床为参考对照。保持蚯蚓床50％-60％的含水率，温度为15-25℃；撒蚯蚓(Eisenia fetida)0.2kg/m²。经过约两个月后收获蚯蚓和蚯蚓粪。即：试验设3个处理，每处理重复三次。

试验处理1纯玉米秸秆，未腐熟；

试验处理2中熟阶段腐熟玉米秸秆；

试验处理3纯牛粪；

图1、表2所示为本发明实施例中秸秆腐熟过程中的温度变化情况。控制腐熟阶段到中熟的秸秆养殖的蚯蚓产量结果(见表3、图2)显示，其产量较用牛粪养殖的减产35％，但仍达到了0.9t/亩，农民收入达到万元左右。

表2秸秆腐熟过程中温度变化情况

表3不同培养基质养殖蚯蚓的产出情况

以此控制腐熟阶段到中熟的秸秆养殖的蚯蚓粪结果(表4、图3，图4)显示，其蚯蚓粪较用牛粪养殖的蚯蚓粪全氮、全磷、有机质、微生物碳、氮都有明显的提高，提高幅度为30％-166％。

表4不同基质养殖蚯蚓的蚯蚓粪营养性状

综合以上结果表明，将秸秆加腐熟菌剂堆制发酵并控制发酵阶段到中熟阶段，即堆制过程经历温度上升、温度平稳、温度略有下降时结束发酵阶段。然后，在林间空地铺成1m×40m×30cm的蚯蚓床，保持含水量为37-70％、温度为25℃左右，不超过8-30℃范围，撒播蚯蚓(赤子爱胜蚓)为0.2kg/m²，养殖蚯蚓。可极大提高秸秆养殖蚯蚓的效率，与非腐熟秸秆相比，平均每亩提高蚯蚓产量约0.782t。与蚯蚓的最适饵料牛粪养殖蚯蚓相比，减产35％，但仍达到了0.9t/亩，农民收入达到万元左右，蚯蚓粪中全氮、有机质、全磷、微生物氮的含量较牛粪养殖的蚯蚓粪大幅度提高，提升了蚯蚓粪的利用价值。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种利用预腐熟玉米秸秆养殖蚯蚓的方法，其特征在于，以腐熟至中熟阶段的玉米秸秆为培养基质养殖蚯蚓；将培养基质在空地或林下铺成蚯蚓床，厚度20-40cm，按照0.15-0.25kg/m²撒播蚯蚓；

所述蚯蚓为赤子爱胜蚓；

所述腐熟至中熟阶段的秸秆是通过以下方法制备得到的：将粉碎玉米秸秆加入到腐熟发酵池中，喷水补充粉碎玉米秸秆的水分，使粉碎玉米秸秆充分吸水并保持含水量在50%；使用尿素调节粉碎玉米秸秆的碳氮比为25-35:1，随后将粉碎玉米秸秆与尿素和腐熟菌剂混合，混合均匀后进入粉碎玉米秸秆的堆制阶段；堆制过程初期，粉碎玉米秸秆温度持续上升，待上升到70℃后基本稳定，温度稳定后每周进行一次翻堆，待粉碎玉米秸秆温度开始下降时，进入中熟阶段，停止堆制，得到中熟阶段的预腐熟玉米秸秆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐熟菌剂含有纤维素分解菌和纤维素酶。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，粉碎后的玉米秸秆中加入尿素来调节碳氮比，每吨粉碎玉米秸秆中加入15-30 kg尿素。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，粉碎后的玉米秸秆中加入尿素来调节碳氮比，每吨粉碎玉米秸秆中加入20 kg尿素。

5.根据权利要求1所述的方法，将中熟秸秆基质在林地空间铺成1m×40m×30cm的蚯蚓床，按照0.2 kg/m²撒播蚯蚓种子，养殖蚯蚓。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，采用腐熟至中熟阶段的玉米秸秆作为培养基质养殖蚯蚓过程中，培养基质的含水量为37%-70%，温度8-30℃。

7.一种用于养殖蚯蚓的培养基质，其特征在于，其为腐熟至中熟阶段的玉米秸秆，是通过以下方法制备得到的：将粉碎玉米秸秆加入到腐熟发酵池中，喷水补充粉碎玉米秸秆的水分，使粉碎玉米秸秆充分吸水并保持含水量在50%；使用尿素调节粉碎玉米秸秆的碳氮比为25-35:1，随后将粉碎玉米秸秆与尿素和腐熟菌剂混合，混合均匀后进入粉碎玉米秸秆的堆制腐熟阶段；堆制过程初期，粉碎玉米秸秆温度持续上升，待上升到70℃后基本稳定，温度稳定后每周进行一次翻堆，待粉碎玉米秸秆温度开始下降时，停止堆制得到用于养殖蚯蚓的培养基质。

8.权利要求7所述的培养基质在农业生产中的应用，所述应用包括：采用权利要求7所述的培养基质替代未腐熟玉米秸秆进行蚯蚓养殖、提高蚯蚓产出率。

9.权利要求7所述的培养基质在土壤环境改良中的应用，所述应用包括：采用权利要求7所述的培养基质替代牛粪进行蚯蚓养殖、提高蚯蚓粪中有机质、全氮、全磷含量。

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