CN115380917A - 一种稻虾种养模式长效调水剂制备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稻虾种养模式长效调水剂制备及其使用方法，包括以下步骤：步骤（1）、深度腐殖化处理过程；将碳源物质经粉碎、膨化处理后与尾渣燃烧剩余碳渣、生物质颗粒燃烧剩余碳渣复配；对混合物均匀混拌、定期充氧，当高温期（堆体温度≥60℃）持续时间≥10天，视为完成无害化过程；当混合堆体温度稳定在45℃以下，添加复合菌剂并混拌；当降温期持续时间≥20d，混合堆体含水率≤40%，混合堆体温度与室温差值的绝对值≤3℃时，混合堆体即完成深度腐殖化过程；步骤（2）、膨化悬浮处理过程；通过本发明，基于尾渣自身富含Na⁺等盐类物质的特点，并通过“深度腐殖+膨化悬浮”复合改造技术，长效维持其在稻虾种养模式中“培草控苔”的效果。

Description

一种稻虾种养模式长效调水剂制备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种稻虾种养模式长效调水剂制备及其使用方法，属于有机废弃物资源化利用与稻虾种养模式环境优化技术交叉领域。

背景技术

“稻虾(克氏原螯虾(以下简称“小龙虾”))”种养模式通过种植和养殖生产收益，提升稻田经济收益同时，分散了收益风险；且其良好的生态环境效应，促使稻田“肥药双减”过程，被广泛研究报道，已成为江淮地区重要生态农业模式。目前，该模式主要包括“稻前虾苗/成虾”(以下简称“稻前虾”)和“稻中成虾”(以下简称“稻中虾”)养殖过程。

一、稻虾种养模式“培草控苔”过程的重要性；

作为种养过程的“调节器”，伊乐藻等沉水植物(以下简称“水草”)具有净水、释氧等功能，一方面可降低小龙虾缺氧胁迫风险，为其提供食物来源和蜕壳庇护场所，另一方面水草的泌氧作用可在一定程度缓解稻田畦面土壤的次生潜育化风险，为水稻根系营造良好生长环境，提升养分吸收利用效率，稳定作物产量。由于水棉、水网藻、刚毛藻等藻类(以下统称“青苔”)增殖速度较快，易挤占水草生存空间，降低其光合效率，致其死亡腐解，造成种养环境紊乱。因而，实现有效的“培草控苔”过程，将有助于提升种养效率，稳定生产收益。

二、现行“培草控苔”技术及其缺陷；

目前，稻虾种养模式中通过向水体中施用腐殖酸类物质实现“培草控苔”过程。腐殖酸类物质具有浑水作用，可降低水体透明度，使得30cm以下水层光强减弱，进而限制底栖阶段青苔的光合效率，达到控苔目的。此外腐殖酸类物质可为水草供给养分，促进其生物量快速增加，实现培草作用。但腐殖酸类物质施用水体后易淀积，水色维持周期较短，青苔恢复生长，再度爆发风险较高，且其使用成本较高。此外，还可利用重金属盐类的区域性高浓度胁迫、次氯酸钠等化学物质的强氧化作用，实现全生育期青苔的立体灭杀效果，但该方法易造成水体重金属污染等问题，影响稻虾田农产品的安全性，且对水草生长亦具有不利影响。因此亟待开发一种长期稳定、环境友好且成本低的“培草控苔”方法。

三、餐厨垃圾生化尾渣资源化利用与“培草控苔”需求结合，绿色增效；

餐厨垃圾生化处理后(产沼供能、昆虫消纳)的剩余尾渣(以下简称“尾渣”)作为错置资源，不仅养分丰富，其通过好氧发酵技术处理后，可实现腐殖化、稳定化，因而，其腐熟堆肥是一种优质有机肥源；针对餐厨垃圾等有机废弃物进行“深度腐殖+水体可悬浮”的复合技术改造，形成可长时间悬浮在水体中的调节剂，长效维持稻虾种养模式“培草控苔”效果稳定性，并降低其使用成本，此外，通过末端产物尾渣的有效消纳过程，以实现餐厨垃圾全量资源化利用的目标。

发明内容

本发明的目的是这样实现的：一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤(1)、深度腐殖化处理过程；

(1-1)、将碳源物质经粉碎、膨化处理后与尾渣、生物质颗粒燃烧剩余碳渣按照干重比1：3～4：0.02～0.5进行复配得到混合物并堆积形成混合堆体，混合堆体含水率处于60～70％，碳氮比处于20～30:1；定期翻堆充氧，当混合堆体温度≥60℃，并持续时间≥10天，视为完成无害化过程；

(1-2)、当混合堆体温度稳定在45℃以下，添加复合菌剂并混拌；当降温期持续时间≥20d，混合堆体含水率≤40％，混合堆体温度与室温差值的绝对值≤3℃时，混合堆体即完成深度腐殖化过程，得到深度腐殖化堆肥；

步骤(2)、膨化悬浮处理过程；

向步骤(1)中最终形成的深度腐殖化堆肥中，加入1～3％干重玉米淀粉、1～5％干重膨胀珍珠岩进行混拌，并进行膨化处理；膨化产物烘干后保证其含水率≤30％，即形成具有Na⁺浓度胁迫、深度腐殖化浑水、可悬浮性延长水色褪淡周期功能的长效“控苔培草”调水剂，即，稻虾种养模式长效调水剂。

步骤(1-1)、(1-2)中，无害化、深度腐殖化过程的翻堆充氧周期分别设定为2～4天/次、5～10天/次。

步骤(1-1)中，尾渣中Na⁺干重占比介于1～3‰，碳源物质包括作物秸秆和谷壳，其膨化前的粉碎粒径介于0.2～2cm；

生物质颗粒燃烧剩余碳渣的比表面积需≥10m²/g，粒径≤1mm。

步骤(1-2)中，复合菌剂以酵母菌和黑曲霉按照质量比1～2:4复配而成，其有效活菌数≥2亿个/g，其添加量设定为混合堆体干重的0.5～1‰；深度腐殖化混合堆体的烘干温度≤70℃，含水率处于15～25％，粒径≤1mm；

步骤(1-2)中，得到深度腐殖化堆肥，经烘干、粉碎、过筛备用。

步骤(2)中，玉米淀粉和膨胀珍珠岩的粒径≤1mm；膨化压力≥0.5MPa，膨化温度处于90～120℃；膨化产物烘干温度≤70℃，含水率≤30％。

一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法制备的调水剂在稻虾种养模式中的使用方法，包括以下步骤：

步骤(A)、春季稻前虾生产过程中，青苔若处于底栖阶段，当水体透明度≥30cm，稻田畦面的调水剂用量设定20～40kg/亩，虾沟用量设定30～50kg/亩；青苔若处于悬浮、漂浮阶段，畦面用量设定30～50kg/亩，虾沟用量设定为40～80kg/亩，尤其针对青苔漂浮区域，可增加局部用量，并辅助解毒菌剂、水体溶氧立体交换设备使用，但需保证调水剂用量≤150kg/亩；

步骤(B)、夏季稻中虾生产过程中，水草因持续高温，其生长极易出现停滞现象；一方面，水草移栽时采取带肥移栽措施，肥料用量控制在40～80kg/亩；另一方面，虾沟和稻田畦面的调水剂用量，则按照稻前虾生产过程用量标准减半分次、并辅助解毒菌剂标准用量、及水体溶氧立体交换设备使用，以降低水质恶化风险。

所述步骤(A)中，稻前虾生产过程中，调水剂使用前需提升稻田畦面水位30cm以上。

所述步骤(B)中，水草移栽肥料包括深度腐殖化堆肥有机肥料；调水剂使用区域需依据水稻封行与否制定，若封行，则稻田畦面青苔的光合效率自动下降，因而仅针对虾沟区域使用即可；若未封行，以不影响水稻生长为前提，稻田畦面水层高度需提升至最大限度，并采取畦面和虾沟同步使用方式进行，其中，畦面水位处于5-20cm，调水剂每次用量按照≤5kg/亩使用，若畦面水深≥20cm，调水剂每次用量按照≤10kg/亩用量使用，具体用量参考青苔的实际控制效果。

稻虾种养模式中，青苔漂浮阶段所采用解毒菌剂为复合菌剂，其组成包括枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、乳酸菌，及扩培营养源；所述水体溶氧立体交换设备特指具有15～20r/min缓速、提水、导水功能增氧设备，其缓解岸埂土壤被侵蚀风险，避免水质快速恶化连锁效应所致不可逆结果。

本发方法先进科学，通过本发明，提供的一种稻虾种养模式长效调水剂制备及其使用方法，基于尾渣自身富含Na⁺等盐类物质的特点，并通过“深度腐殖+膨化悬浮”复合改造技术，长效维持其在稻虾种养模式中“培草控苔”的效果。经“深度腐殖+膨化悬浮”复合技术处理后，形成可控制刚毛藻等藻类爆发、且促进功能沉水植物快速生长的调水剂，实现稳定种养水体环境，提升种养效率的目标。

附图说明

图1为实施例3不同调水剂用量对伊乐藻生长影响试验过程气候状况图；

图2-1为实施例3伊乐藻抗逆指标-超氧化物歧化酶活性图；

图2-2为实施例3伊乐藻抗逆指标-过氧化物酶图；

图2-3为实施例3伊乐藻抗逆指标-过氧化氢酶图；

图3为伊乐藻生物量净增加值变化图；

图4为伊乐藻和刚毛藻生物量净增加值图；

图5为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验过程气候状况图；

图6-1为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验底栖阶段伊乐藻生物量净增加值图；

图6-2为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验底栖阶段刚毛藻生物量净增加值图；

图6-3为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验悬浮阶段伊乐藻生物量净增加值图；

图6-4为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验悬浮阶段刚毛藻生物量净增加值)图；

图6-5为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验漂浮阶段伊乐藻生物量净增加值)_图；

图6-6为实施例5刚毛藻不同生长阶段下调水剂用量试验漂浮阶段刚毛藻生物量净增加值图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

将新鲜尾渣与稻壳按照4:1(wt)混拌均匀，采用铲车建堆后，分别按照下述5种方式添加碳渣后进行好氧发酵过程：

CK：不添加碳渣；

B0.5：添加0.5％(堆体干重)碳渣；

B1：添加1.0％(堆体干重)碳渣；

B5：添加5.0％(堆体干重)碳渣；

B10：添加10.0％(堆体干重)碳渣。

各处理好氧堆肥过程中，高温期翻堆频率设置3d/次(d为天的意思)，降温期则为7d/次，以保证氧气浓度和堆体无害化、腐殖化进程；当堆肥降至室温后，取样测定计算腐熟堆肥中富里酸、胡敏酸、胡富比、腐殖化指数。结果表明(表1)，随着碳渣用量增加，代表堆肥腐熟程度的腐殖化指数不断增加，但各处理间差异未达到显著性水平(p>0.05)；代表腐殖化深度的胡富比呈现不断增加趋势，且当碳渣添加量处于1％～10％区间时，与CK差异均达到显著性水平(p<0.05)。综上，碳渣添加对堆肥腐熟度影响较小，但当其添加量为1％～10％时可有效促进堆肥腐殖化进程。

表1腐熟堆肥相关参数

实施例2

将腐熟尾渣70℃烘干，促使其含水率≤20％后，将堆肥粉碎至粒径≤1cm，进行膨化试验。试验设置5个处理，每处理5个重复：

CK-腐熟堆肥；

D1-1％淀粉(干物质重)；

D2-2％淀粉(干物质重)；

D3-3％淀粉(干物质重)；

Z1-1％膨胀珍珠岩(干物质重)；

Z2-3％膨胀珍珠岩(干物质重)；

Z3-5％膨胀珍珠岩(干物质重)；

D2Z2-2％淀粉(干物质重)+3％膨胀珍珠岩(干物质重)。

其中淀粉及膨胀珍珠岩需粉碎后过筛(≥80目)，方可与腐熟堆肥进行物料混拌，并进入料仓进行膨化处理；膨化设备采用双螺杆式挤压机器，工作参数为膨化温度120～140℃，膨化压力0.5～2MPa；采用塑料牛筋桶(开口直径1.2m、高度1.0m)加满纯水，分别添加200g各前述处理物质，计算其沉底时间同时，采用黑白盘测定低于30cm水体透明度维持时间。结果表明(表2)，相较于淀粉添加后膨化处理，珍珠岩的效果更好；二者在中等用量水平下协同添加后膨化处理形成物质，其相较其他单一添加处理而言，无论漂浮-悬浮时间，还是维持低于30cm水体透明度时间均更长，有助于降低“青苔”可接收光强，限制其生长。

表2膨化腐熟堆肥相关性能参数

实施例3

选择稻虾种养模式中常用沉水植物，也即伊乐藻作为研究对象，模拟探究可保证伊乐藻正常存活的调理剂适宜用量。选取长势相近伊乐藻分枝按照每穴一丛移栽于装土容器(开口直径7cm，高度9cm，每丛伊乐藻鲜重20g)后，放入大塑料桶(开口直径35cm、高度40cm)并加满纯水，按照如下试验设计加入相应物质(每处理12个重复)开展试验：

CK-无调水剂添加；

T2.5-调水剂2.5g/桶；

T5.0-调水剂5g/桶；

T10-调水剂10g/桶；

T20-调水剂20g/桶；

T40-调水剂40g/桶。

试验过程中，每隔6d测定伊乐藻抗逆(CAT(过氧化氢酶)、POD(过氧化物酶)、SOD(超氧化物歧化酶))、生长(以初始生物量为参照的生物量净增加值)指标。结果表明(图2-1、图2-2、图2-3)，抗逆指标方面，SOD、CAT在调水剂添加量为2.5g/桶～20g/桶区间内，随着时间延长总体呈现不断增加趋势，POD则在5g/桶～20g/桶区间内存在类似变化趋势；生物量净增加值方面(图3)，除40g/桶添加量之外，其余处理随着时间延长存在小幅增加趋势；综上，调水剂添加量在不高于40g/桶时，其可保证夏季伊乐藻正常存活的同时，有效提升其抗逆能力。

实施例4

选择稻虾种养模式中常见沉水植物(伊乐藻)和藻类(刚毛藻)作为研究对象，探究NaCl为主盐分胁迫作用、腐殖酸钠浑水作用、及二者协同添加复合作用，对前述两种植物20d生物量净增加值的影响。采用玻璃烧杯(1L)中定植长势相近伊乐藻断枝(5g)和悬浮阶段刚毛藻(5g)，按照如下试验设计加入相应物质(每处理5个重复)，25℃恒温条件下开展试验：

CK-纯水；

N1-0.001‰NaCl溶液；

N2-0.01‰NaCl溶液；

F1-腐殖酸钠0.005‰溶液；

F2-腐殖酸钠0.01‰溶液；

N1F1-0.001‰NaCl+腐殖酸钠0.005‰溶液；

N1F2-0.001‰NaCl+腐殖酸钠0.01‰溶液；

N2F1-0.01‰NaCl+腐殖酸钠0.005‰溶液；

N2F2-0.01‰NaCl+腐殖酸钠0.01‰溶液。

其中NaCl浓度设定依据餐厨垃圾NaCl浓度、及其在伊乐藻培育中合理用量换算而成。

7d试验结束时，以伊乐藻和刚毛藻初始鲜重为参照，计算二者生物量净增加值。结果表明(图4)，与对照组相比较，NaCl和腐殖酸钠单用、或混用均可有效抑制刚毛藻生长；混用方式不仅可以保持伊乐藻生物量累积趋势，且可大幅抑制刚毛藻生长(p>0.05)；相较于NaCl单用，腐殖酸钠单用更可促进伊乐藻生物量累积(p<0.05)；而在低浓度腐殖酸钠(0.005‰)基础之上，配施高浓度NaCl(0.01‰)(N2F1)，其抑制刚毛藻生长的效果最佳，且对伊乐藻生长的促进效果仅次于N1F1，表明NaCl合理增施可提升“控苔”效果，且保证伊乐藻生物量累积趋势；这一结论佐证了含盐(NaCl为主)、含腐殖酸的尾渣腐熟堆肥在“控苔培草”过程中具有一定可行性。

实施例5

以伊乐藻为代表性沉水植物，以易粘附水草生长的刚毛藻作为代表性“青苔”，综合筛选可抑制不同生长阶段刚毛藻爆发风险，且可保证水草正常生长的调水剂合理用量。采用塑料桶(开口直径35cm、高度40cm)进行模拟试验，加满纯水后添加不同生长阶段(底栖、悬浮、漂浮)的刚毛藻各20g(鲜重)，底部采取小盆栽定植伊乐藻(开口直径7cm，高度9cm，每桶伊乐藻鲜重为20g)，待稳定一周后，设置不同调水剂添加量(0g/桶、10g/桶、20g/桶)试验采取完全随机的裂区设计(表3)，每处理12个重复：

表3完全随机裂区设计表

试验过程中，每隔6d测定一次性刚毛藻和伊乐藻生物量净增加值(以初始生物量为参照)。结果表明(图6-1、图6-2、图6-3、图6-4、图6-5、图6-6)，刚毛藻底栖阶段，调理剂添加量≥10g/桶时，即可扭转“藻旺草衰”局面，且当添加量为20g/桶，青苔在处理7d后即基本死亡，而伊乐藻净生物增加量虽较小，但相较于对照组，仍较好存活于夏季高温环境中；悬浮阶段，调理剂添加对伊乐藻和刚毛藻生长影响趋势与底栖阶段相似，不同之处在于，刚毛藻基本消亡时间相对较长，这主要由于悬浮阶段光照接受能力增强所致，与对照组相比，伊乐藻虽然生物量略有下降，但14d后基本保持稳定存活状态；漂浮阶段，刚毛藻7d后发生藻华，伊乐藻和刚毛藻生物量均出现下降去趋势，但调理剂添加组仍伊乐藻较低生物量损失量同时，实现刚毛藻生物量有效抑制和快速清除，稳定水体环境。

Claims (9)

1.一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤（1）、深度腐殖化处理过程；

（1-1）、将碳源物质经粉碎、膨化处理后与尾渣、生物质颗粒燃烧剩余碳渣按照干重比1：3~4：0.02~0.5进行复配得到混合物并堆积形成混合堆体，混合堆体含水率处于60~70%，碳氮比处于20~30:1；定期翻堆充氧，当混合堆体温度≥60℃，并持续时间≥10天，视为完成无害化过程；

（1-2）、当混合堆体温度稳定在45℃以下，添加复合菌剂并混拌；当降温期持续时间≥20d，混合堆体含水率≤40%，混合堆体温度与室温差值的绝对值≤3℃时，混合堆体即完成深度腐殖化过程，得到深度腐殖化堆肥；

步骤（2）、膨化悬浮处理过程；

向步骤（1）中最终形成的深度腐殖化堆肥中，加入1~3%干重玉米淀粉、1~5%干重膨胀珍珠岩进行混拌，并进行膨化处理；膨化产物烘干后保证其含水率≤30%，即形成具有Na⁺浓度胁迫、深度腐殖化浑水、可悬浮性延长水色褪淡周期功能的长效“控苔培草”调水剂，即，稻虾种养模式长效调水剂。

2.根据权利要求1所述的一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法，其特征是，步骤（1-1）、（1-2）中，无害化、深度腐殖化过程的翻堆充氧周期分别设定为2~4天/次、5~10天/次。

3.根据权利要求1所述的一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法，其特征是，步骤（1-1）中，尾渣中Na⁺干重占比介于1~3‰，碳源物质包括作物秸秆和谷壳，其膨化前的粉碎粒径介于0.2~2cm；

生物质颗粒燃烧剩余碳渣的比表面积≥10m²/g，粒径≤1mm。

4.根据权利要求1所述的一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法，其特征是，步骤（1-2）中，复合菌剂以酵母菌和黑曲霉按照质量比1~2:4复配而成，其有效活菌数≥2亿个/g，其添加量设定为混合堆体干重的0.5~1‰；深度腐殖化混合堆体的烘干温度≤70℃，含水率处于15~25%，粒径≤1mm；

步骤（1-2）中，得到深度腐殖化堆肥，经烘干、粉碎、过筛备用。

5.根据权利要求1所述的一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法，其特征是，步骤（2）中，玉米淀粉和膨胀珍珠岩的粒径≤1mm；膨化压力≥0.5MPa，膨化温度处于90~120℃；膨化产物烘干温度≤70℃，含水率≤30%。

6.权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种稻虾种养模式长效调水剂制备方法制备的调水剂在稻虾种养模式中的使用方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤（A）、春季稻前虾生产过程中，青苔若处于底栖阶段，当水体透明度≥30cm，稻田畦面的调水剂用量设定20~40kg/亩，虾沟用量设定30~50kg/亩；青苔若处于悬浮、漂浮阶段，畦面用量设定30~50kg/亩，虾沟用量设定为40~80kg/亩，尤其针对青苔漂浮区域，可增加局部用量，并辅助解毒菌剂、水体溶氧立体交换设备使用，但需保证调水剂用量≤150kg/亩；

步骤（B）、夏季稻中虾生产过程中，水草因持续高温，其生长极易出现停滞现象；一方面，水草移栽时采取带肥移栽措施，肥料用量控制在40~80kg/亩；另一方面，虾沟和稻田畦面的调水剂用量，则按照稻前虾生产过程用量标准减半分次、并辅助解毒菌剂标准用量、及水体溶氧立体交换设备使用，以降低水质恶化风险。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述步骤（A）中，稻前虾生产过程中，调水剂使用前需提升稻田畦面水位30cm以上。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述步骤（B）中，水草移栽肥料包括深度腐殖化堆肥有机肥料；调水剂使用区域需依据水稻封行与否制定，若封行，则稻田畦面青苔的光合效率自动下降，因而仅针对虾沟区域使用即可；若未封行，以不影响水稻生长为前提，稻田畦面水层高度需提升至最大限度，并采取畦面和虾沟同步使用方式进行，其中，畦面水位处于5-20cm，调水剂每次用量按照≤5kg/亩使用，若畦面水深≥20cm，调水剂每次用量按照≤10kg/亩用量使用，具体用量参考青苔的实际控制效果。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征是，稻虾种养模式中，青苔漂浮阶段所采用解毒菌剂为复合菌剂，其组成包括枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、乳酸菌，及扩培营养源；所述水体溶氧立体交换设备特指具有15~20r/min缓速、提水、导水功能增氧设备，其缓解岸埂土壤被侵蚀风险，避免水质快速恶化连锁效应所致不可逆结果。

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