CN112939666A - 一种利用农业废弃物制备基质土的方法 - Google Patents

一种利用农业废弃物制备基质土的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用农业废弃物制备基质土的方法，其包括以下步骤：步骤1，采用复合微生物将农业废弃物发酵腐熟；步骤2，将经过步骤1得到的腐熟物料干燥，粉碎，过筛；步骤3，按照预定的比例，将经过步骤2处理的腐熟物料、土和磷酸二胺混合均匀，制得基质土。按照本发明的基质土制备方法可以将农业废弃物转化为无土栽培的基质土，减少环境污染，实现农业废弃物的资源化利用。

Description

一种利用农业废弃物制备基质土的方法
技术领域
本发明属于有机废弃物处理技术领域，具体涉及一种利用农业废弃物制备基质土的方法。
背景技术
随着我国农业的快速发展，农作物的产量不断提高，同时农作物生产和加工过程中的废弃物也大量增加。目前，还有大量的农业废弃物未经有效处理，被随意丢弃在环境中。由于农业废弃物中含有大量的有机物质，随意丢弃会导致这些有机物质腐烂，发臭，污染环境，影响人们的正常生活。
另外，随着农业技术的不断进步，传统农业生产正向机械化、自动化和工厂化的现代农业发展。无土栽培技术是现代农业的一项重要技术，其可以开发利用许多不可耕地，使得耕地资源得到补充，使粮食生产压力得以缓解。栽培基质是无土栽培技术中的关键环节，其可以固定植株，还可以为植物提供稳定协调的水、肥、气和营养元素。
因此，将大量的农业废弃物转化为一种无土栽培的基质，满足无土栽培技术迅速发展的需要，对于我国农业的可持续发展具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种利用农业废弃物制备基质土的方法，将农业废弃物转化为无土栽培的基质土，减少环境污染。
第一方面，本发明提供一种利用农业废弃物制备基质土的方法，其包括以下步骤：
步骤1，采用复合微生物将农业废弃物发酵腐熟；
步骤2，将经过步骤1得到的腐熟物料干燥，粉碎，过筛；
步骤3，按照预定的比例，将经过步骤2处理的腐熟物料、土和磷酸二胺混合均匀，制得基质土。
优选地，所述步骤1包括以下子步骤：
步骤1-1，制备所述复合微生物，选取并粉碎所述农业废弃物；
步骤1-2，按照预定的比例，分别称取所述农业废弃物、氮肥、葡萄糖和/或蔗糖、所述复合微生物；
步骤1-3，将所述农业废弃物、所述氮肥、所述葡萄糖和/或所述蔗糖添加在一起，混合均匀，然后向混合物内添加清水，调节混合物的水分含量；
步骤1-4，将步骤1-2称量的所述复合微生物加入经过步骤1-3处理后的混合物料中，在高于5℃的温度下，堆积发酵，当发酵物料的温度不再升高时，制得腐熟物料。
优选地，在所述步骤1-2中，所述农业废弃物的重量份数为84～93份，所述氮肥的重量份数为5～10份，所述葡萄糖和/或蔗糖的重量份数为2～5份，所述复合微生物的重量份数为0.1～1份。
优选地，在所述步骤1-3中，混合物的水分含量为40～80％。
优选地，在所述步骤1-4中，堆积发酵的时间为4～6个月，并且每两个月将发酵物料翻抛1次，然后用清水调节发酵物料的水分含量为50～60％，再继续发酵。
优选地，在步骤2中，使用的筛子的目数≥80目。
优选地，在步骤3中，所述腐熟物料的重量份数为30～50份，所述土的重量份数为20～40份，所述磷酸二铵的重量份数为0.5～0.8份。
优选地，在步骤3中，所述腐熟物料的重量份数为30～45份，所述土的重量份数为20～35份，所述磷酸二铵的重量份数为0.5～0.7份。
优选地，所述复合微生物由绿色木霉、米曲霉、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和细黄链霉菌组成。
优选地，所述复合微生物中各组分的重量份数为：所述绿色木霉15～25份，所述米曲霉5～15份，所述酿酒酵母10～20份，所述枯草芽孢杆菌10～25份，所述植物乳杆菌10～20份，所述细黄链霉菌5～15份。
按照本发明的基质土制备方法可以将农业废弃物转化为无土栽培的基质土，减少环境污染，实现农业废弃物的资源化利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应当理解，实施例仅是示例性的，不对本发明的范围构成限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在下文的描述中，所涉及的方法如无特别说明，则均为本领域的常规方法。所涉及的原料如无特别说明，则均是能从公开商业途径获得的原料。
农业废弃物中含有丰富的有机物。如果处理不当，这些有机物会腐烂、发臭、污染环境，但是，这些有机物也可以经过微生物发酵转化为作物生长需要的腐殖质，变废为宝，实现农业废弃物的资源化利用。本发明中的农业废弃物优选秸秆、木耳菌糠、蘑菇渣或植物秧蔓中的任意一种或多种，其中的秸秆进一步优选为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、芦苇秸秆、大豆秸秆或棉花秸秆中的至少一种。本发明先采用微生物将农业废弃物发酵腐熟，然后将腐熟物质与土、磷酸二铵混合，制备得到无土栽培的基质土，从而减少农业废弃物造成的环境污染，实现农业废弃物的资源化利用。
在本发明的一个具体实施方式中，利用农业废弃物制备基质土的方法包括以下步骤：
1)采用复合微生物将农业废弃物发酵腐熟。此步骤主要包括制备复合微生物和粉碎农业废弃物、称取各原料组分、制备混合物料和发酵。四个子步骤的具体过程如下：
1-1)制备复合微生物和粉碎农业废弃物。该步骤中的复合微生物由绿色木霉(Trichoderma viride)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)和细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)组成。复合微生物优选为六种菌粉复配成的固态菌剂，六种菌粉按照重量计的配比为：绿色木霉15～25份，米曲霉5～15份，酿酒酵母10～20份，枯草芽孢杆菌10～25份，植物乳杆菌10～20份，细黄链霉菌5～15份。六种菌粉可以采用市售的合格产品或者自行制备，优选为发明人自行制备。
为了便于原料混合和物料发酵均匀，选取干燥的农业废弃物，并将农业废弃物粉碎成长2～5cm的颗粒。
1-2)各原料的称取。按照预定的重量比例，分别称取农业废弃物颗粒、氮肥、葡萄糖和/或蔗糖、复合微生物。四种原料组分的重量配比分别优选：农业废弃物84～93份，氮肥5～10份，葡萄糖和/或蔗糖2～5份，复合微生物0.1～1份。其中的氮肥优选为尿素、碳酸氢铵、硫酸铵或氯化铵中的任意一种、两种或多种。
1-3)制备混合物料。将农业废弃物颗粒、氮肥、葡萄糖和/或蔗糖添加在一起，搅拌、混合，然后加入清水调节混合物料的水分含量。混合物料的水分含量优选为40～80％。
1-4)发酵。将复合微生物加入水分含量调整后的混合物料中，搅拌、混合均匀，然后在高于5℃的温度下，堆积发酵。每两个月将发酵物料翻抛1次，使不同位置的物料混合均匀，然后用清水调整发酵物料的水分含量为50～60％，再继续发酵，当发酵物料的温度不在升高时，发酵结束，得到的发酵产物作为制备基质土的腐熟物料。混合物料的堆积发酵周期优选为4～6个月。
2)处理腐熟物料。采用阴干或低温烘干的方式，将步骤1)制得的腐熟物料干燥，然后将腐熟物料粉碎，过筛，得到细小的颗粒或者粉末，筛子的目数优选≥80目。
3)制备基质土。按照预先设定的比例，将经过步骤2)处理后的腐熟物料、土和磷酸二胺混合均匀，制得无土栽培的基质土。三种原料的重量配比优选为：腐熟物料30～50份，土20～40份，磷酸二铵0.5～0.8份，其中的土优选菜园土、草炭土、腐叶土、厩肥土或山泥土中的任意一种、两种或多种。
为了帮助更好地理解本发明的技术方案，以下提供实施例，用于说明本发明的利用农业废弃物制备基质土的方法。
实施例一
本实施例的利用玉米秸秆制备基质土的方法包括以下步骤：
1)采用复合微生物将玉米秸秆发酵腐熟。此步骤包括以下四个子步骤：
1-1)制备复合微生物和粉碎玉米秸秆。一方面，将按照重量计的15份绿色木霉菌粉、13份米曲霉菌粉、20份酿酒酵母菌粉、10份枯草芽孢杆菌菌粉、17份植物乳杆菌菌粉和15份细黄链霉菌菌粉复配成复合微生物。发明人自行制备六种单菌株菌粉，先分别将酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和细黄链霉菌的保藏菌种活化、扩大培养制备成液态种子液，然后接入相应的液态发酵培养基中，发酵培养得到液态培养物，再将液态培养物的菌体分离，浓缩，干燥，得到酿酒酵母菌粉、枯草芽孢杆菌菌粉、植物乳杆菌粉和细黄链霉菌菌粉，其中的酿酒酵母的含菌量≥2.0×1010cfu/g，枯草芽孢杆菌的含菌量≥3.0×1010cfu/g，植物乳杆菌的含菌量≥4.0×1011cfu/g，细黄链霉菌的含菌量≥2.5×1010cfu/g。另外，将绿色木霉和米曲霉的保藏菌种分别活化、扩大培养制备成液态种子液，然后分别接入相应的固态培养基中，发酵培养得到固态培养物，再将固态培养物干燥，粉碎，得到绿色木霉菌粉和米曲霉菌粉，其中的绿色木霉的含菌量≥1.5×1010cfu/g，米曲霉的含菌量≥2.0×1010cfu/g。
另一方面，将干燥的玉米秸秆粉碎成长2cm的颗粒。
1-2)各原料的称取。按照预定的重量比例，分别称取玉米秸秆颗粒84份、碳酸氢铵10份、葡萄糖5份和复合微生物1份。
1-3)制备混合物料。将玉米秸秆颗粒、碳酸氢铵、葡萄糖添加在一起，搅拌、混合，然后加入清水调节混合物料的水分含量为40％。
1-4)发酵。将复合微生物加入水分含量为40％的混合物料中，搅拌、混合均匀，然后在高于5℃的温度下，堆积发酵。在第60天将发酵物料翻抛1次，使物料混合均匀，然后用清水调整发酵物料的水分含量为50％，再继续发酵，从第100天开始，发酵物料的温度不在升高，一直持续至第120天，发酵结束，得到制备基质土的腐熟物料。
2)处理腐熟物料。采用阴干的方式，将步骤1)制得的腐熟物料干燥，然后将腐熟物料粉碎，采用80目的筛子筛分，得到粒径≤80目的腐熟物料颗粒或者粉末。
3)制备基质土。按照重量计的配比关系，分别称取30份腐熟物料、20份菜园土和0.5份磷酸二胺，然后将三种原料混合均匀，制得无土栽培的基质土1。
实施例二
本实施例的利用马铃薯秧制备基质土的方法包括以下步骤：
1)采用复合微生物将马铃薯秧发酵腐熟。此步骤包括以下四个子步骤：
1-1)制备复合微生物和粉碎马铃薯秧。一方面，将按照重量计的18份绿色木霉菌粉、9份米曲霉菌粉、10份酿酒酵母菌粉、15份枯草芽孢杆菌菌粉、13份植物乳杆菌菌粉和12份细黄链霉菌菌粉复配成复合微生物。发明人按照实施例一的方法自行制备六种单菌株菌粉。
另一方面，将干燥的马铃薯秧粉碎成长3cm的颗粒。
1-2)各原料的称取。按照预定的重量比例，分别称取马铃薯秧颗粒87份、硫酸铵8份、葡萄糖3份和复合微生物0.8份。
1-3)制备混合物料。将马铃薯秧颗粒、硫酸铵、葡萄糖添加在一起，搅拌、混合，然后加入清水调节混合物料的水分含量为55％。
1-4)发酵。将复合微生物加入水分含量为55％的混合物料中，搅拌、混合均匀，然后在高于5℃的温度下，堆积发酵。分别在第60天和第120天分别将发酵物料翻抛1次，使物料混合均匀，然后用清水调整发酵物料的水分含量为55％，再继续发酵，从第130天开始，发酵物料的温度不在升高，一直持续至第145天，发酵结束，得到制备基质土的腐熟物料。
2)处理腐熟物料。采用阴干的方式，将步骤1)制得的腐熟物料干燥，然后将腐熟物料粉碎，采用80目的筛子筛分，得到粒径≤80目的腐熟物料颗粒或者粉末。
3)制备基质土。按照重量计的配比关系，分别称取37份腐熟物料、25份草炭土和0.6份磷酸二胺，然后将三种原料混合均匀，制得无土栽培的基质土2。
实施例三
本实施例的利用蘑菇渣制备基质土的方法包括以下步骤：
1)采用复合微生物将蘑菇渣发酵腐熟。此步骤包括以下四个子步骤：
1-1)制备复合微生物和粉碎蘑菇渣。一方面，将按照重量计的21份绿色木霉菌粉、15份米曲霉菌粉、16份酿酒酵母菌粉、20份枯草芽孢杆菌菌粉、20份植物乳杆菌菌粉和5份细黄链霉菌菌粉复配成复合微生物。发明人按照实施例一的方法自行制备六种单菌株菌粉。
另一方面，将干燥的蘑菇渣粉碎成长4cm的颗粒。
1-2)各原料的称取。按照预定的重量比例，分别称取蘑菇渣颗粒90份、氯化铵6份、蔗糖4份和复合微生物0.1份。
1-3)制备混合物料。将蘑菇渣颗粒、氯化铵、葡萄糖添加在一起，搅拌、混合，然后加入清水调节混合物料的水分含量为65％。
1-4)发酵。将复合微生物加入水分含量为65％的混合物料中，搅拌、混合均匀，然后在高于5℃的温度下，堆积发酵。分别在第60天和第120天将发酵物料翻抛1次，使物料混合均匀，然后用清水调整发酵物料的水分含量为55％，再继续发酵，从第140天开始，发酵物料的温度不在升高，一直持续至第160天，发酵结束，得到制备基质土的腐熟物料。
2)处理腐熟物料。采用低温烘干的方式，将步骤1)制得的腐熟物料干燥，然后将腐熟物料粉碎，采用90目的筛子筛分，得到粒径≤90目的腐熟物料颗粒或者粉末。
3)制备基质土。按照重量计的配比关系，分别称取45份腐熟物料、35份腐叶土和0.7份磷酸二胺，然后将三种原料混合均匀，制得无土栽培的基质土3。
实施例四
本实施例的利用木耳菌糠制备基质土的方法包括以下步骤：
1)采用复合微生物将木耳菌糠发酵腐熟。此步骤包括以下四个子步骤：
1-1)制备复合微生物和粉碎木耳菌糠。一方面，将按照重量计的25份绿色木霉菌粉、5份米曲霉菌粉、14份酿酒酵母菌粉、25份枯草芽孢杆菌菌粉、10份植物乳杆菌菌粉和8份细黄链霉菌菌粉复配成复合微生物。发明人按照实施例一的方法自行制备六种单菌株菌粉。
另一方面，将干燥的木耳菌糠粉碎成长5cm的颗粒。
1-2)各原料的称取。按照预定的重量比例，分别称取木耳菌糠颗粒93份、尿素5份、葡萄糖2份和复合微生物0.4份。
1-3)制备混合物料。将木耳菌糠颗粒、尿素、蔗糖添加在一起，搅拌、混合，然后加入清水调节混合物料的水分含量为80％。
1-4)发酵。将复合微生物加入水分含量为80％的混合物料中，搅拌、混合均匀，然后在高于5℃的温度下，堆积发酵。分别在第60天和第120天将发酵物料翻抛1次，使物料混合均匀，然后用清水调整发酵物料的水分含量为60％，再继续发酵，从第162天开始，发酵物料的温度不在升高，一直持续至第180天，发酵结束，得到制备基质土的腐熟物料。
2)处理腐熟物料。采用低温烘干的方式，将步骤1)制得的腐熟物料干燥，然后将腐熟物料粉碎，采用100目的筛子筛分，得到粒径≤100目的腐熟物料颗粒或者粉末。
3)制备基质土。按照重量计的配比关系，分别称取50份腐熟物料、40份山泥土和0.8份磷酸二胺，然后将三种原料混合均匀，制得无土栽培的基质土4。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用农业废弃物制备基质土的方法，其包括以下步骤：
步骤1，采用复合微生物将农业废弃物发酵腐熟；
步骤2，将经过步骤1得到的腐熟物料干燥，粉碎，过筛；
步骤3，按照预定的比例，将经过步骤2处理的腐熟物料、土和磷酸二胺混合均匀，制得基质土。
2.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：所述步骤1包括以下子步骤：
步骤1-1，制备所述复合微生物，选取并粉碎所述农业废弃物；
步骤1-2，按照预定的比例，分别称取所述农业废弃物、氮肥、葡萄糖和/或蔗糖、所述复合微生物；
步骤1-3，将所述农业废弃物、所述氮肥、所述葡萄糖和/或蔗糖添加在一起，混合均匀，然后向混合物内添加清水，调节混合物的水分含量；
步骤1-4，将步骤1-2称量的所述复合微生物加入经过步骤1-3处理后的混合物料中，在高于5℃的温度下，堆积发酵，当发酵物料的温度不再升高时，制得腐熟物料。
3.根据权利要求2所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：在所述步骤1-2中，所述农业废弃物的重量份数为84～93份，所述氮肥的重量份数为5～10份，所述葡萄糖和/或蔗糖的重量份数为2～5份，所述复合微生物的重量份数为0.1～1份。
4.根据权利要求2或3所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：在所述步骤1-3中，混合物的水分含量为40～80％。
5.根据权利要求2或3所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：在所述步骤1-4中，堆积发酵的时间为4～6个月，并且每两个月将发酵物料翻抛1次，然后用清水调节发酵物料的水分含量为50～60％，再继续发酵。
6.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：在步骤2中，使用的筛子的目数≥80目。
7.根据权利要求1所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：在步骤3中，所述腐熟物料的重量份数为30～50份，所述土的重量份数为20～40份，所述磷酸二铵的重量份数为0.5～0.8份。
8.根据权利要求7所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：在步骤3中，所述腐熟物料的重量份数为30～45份，所述土的重量份数为20～35份，所述磷酸二铵的重量份数为0.5～0.7份。
9.根据权利要求1、2、3、6、7或8中任一项所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：所述复合微生物由绿色木霉、米曲霉、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌和细黄链霉菌组成。
10.根据权利要求9所述的利用农业废弃物制备基质土的方法，其特征在于：所述复合微生物中各组分的重量份数为：所述绿色木霉15～25份，所述米曲霉5～15份，所述酿酒酵母10～20份，所述枯草芽孢杆菌10～25份，所述植物乳杆菌10～20份，所述细黄链霉菌5～15份。
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