CN204079818U - 一种玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，其采用高温芽孢纤维分解菌作为玉米秸秆腐熟菌种，该方法是在玉米栽种地选择平整区域，将收取玉米后的整株玉米秸秆按照横竖交替的方式堆置，堆置玉米秸秆的总高度为150cm～180cm，在堆置过程中当堆置的厚度达25cm～35cm时将其挤压紧实并在表面均匀撒菌种和尿素，菌种用量为玉米秸秆重量的1‰～3‰和尿素用量为玉米秸秆重量的1.5‰～3‰，每堆玉米秸秆堆垛重量不低于1000kg；然后使用农膜进行覆盖，覆盖后在顶部用石块将其压紧实，同时在压石块处的农膜上开洞，通过雨水补充水分；堆制时间90～120天。采用本方法后，可促进有机质矿化和腐殖化，促进玉米秸秆腐熟，改善堆肥质量。

Description

一种玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构

技术领域

本实用新型涉及一种玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，属于有机肥及其制备技术领域。 

背景技术

西南地区是我国玉米的主要产区之一，玉米种植面积多达6202万亩，超过旱粮作物播种面积和产量的70%，每年产生玉米秸秆49096.8万吨。由于当地山高坡陡，耕地主要以坡耕地为主，其存在地块小，坡度大的问题，导致其既不宜机械化粉碎玉米秸秆还田。中国专利号为2012100795739，专利名称为“一种玉米秸秆无菌剂有机肥及其制备方法”的专利中公开了一种利用玉米秸秆制作有机肥的方法，但其制备步骤为“a、将玉米秸秆加工成45-50mm长短；b、将秸秆用水浸泡或用水淋透，使秸秆内相对水分含量在58-62%；c、在所选积肥区域采用铺一层秸秆浇一遍清粪水、再撒一层油枯的循环方式堆积成型，堆积后用泥浆封严；每层秸秆厚度为30-40cm，油枯厚度为0.4-0.6cm；d、堆积25天掘起翻倒一次，再重新堆制封严，重复操作3次至发酵结束；制成有机肥。”该方法虽能使玉米秸秆得到有效利用，但其涉及到玉米秸秆的“搬运”、“粉碎”和“翻堆”，致使整个生产过程需要高强度劳动、涉及到机械化设备和能源；受上述条件的限制，使得该方法虽好但难以普及。因此，玉米秸秆一般留置于田间自然腐烂或就地焚烧，不仅影响下茬作物种植，而且浪费大量的有机质资源，并造成严重的空气污染。 

玉米秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，以及少量的氮、磷、钾、钙、镁、硅等。在西方发达国家和我国北方，土地平整辽阔，玉米秸秆经过机械粉碎还田。当它们进入土壤之后，向微生物提供需要的能源和营养物质，促进其生长繁殖。同时，微生物分解有机质，供给植物营养；部分有机物又在微生物的作用下，合成腐殖质，改良土壤理化性质。因此，秸秆还田兼具供肥改土之功能，是国内外普遍采用的利用方式。但是，由于地形和社会因素的限制，玉米秸秆机械粉碎还田不适用于我国西南山区和类似地区。因此急需一种适合西南地区使用的玉米秸秆腐熟技术。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种劳动强度低、、无需机械化设备及能源、适合西南地区秸秆腐熟使用的一种玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，可以克服现有技术的不足。 

本实用新型的技术方案： 

A、菌株筛选

取新鲜家畜粪便1000g，加入4000mL无菌水，搅拌5min，离心10min，取上清液备用；

B、腐熟菌剂制备

（1）原菌种制备：取1000g粉碎滤纸、80gNa₂HPO₄、50gKH₂PO₄、75g蛋白胨和pH6.5~7.5的30L水放于发酵罐中，121℃灭菌30min，冷却至55℃±0.5℃，加入A步骤中的上清液3500mL，保持55℃±0.5℃，60转/分搅拌培养120小时，获得发酵液原种；

（2）母种制备：取谷糠、粉碎至3mm以下的作物秸秆、水、尿素和发酵液原种，按质量比100： 10：40：1：1混合均匀，按高度1.0m~1.5m堆置，在堆置后每隔5天翻堆一次，堆置20-25天即可制备出母种；

（3）生产菌种制备：谷糠、粉碎至10mm以下的作物秸秆、水、尿素和母种，按质量比100： 10：40：1：1混合均匀，按高度1.0m~1.5m堆置，在堆置后每隔5天翻堆一次，堆置25-30天即可制备出腐熟菌剂。

上述的腐熟菌剂的制备方法是，在步骤A中，从上清液中分离出高温芽孢纤维分解菌作为玉米秸秆腐熟菌种。 

玉米秸秆原位整株堆集腐熟方法是在玉米栽种地选择平整区域，将收取玉米后的整株玉米秸秆按照横竖交替的方式堆置，堆置玉米秸秆的总高度为150 cm ~180cm，在堆置过程中当堆置的厚度达25 cm ~35cm时将其挤压紧实并在表面均匀撒菌种和尿素，菌种用量为玉米秸秆重量的1‰~3‰和尿素用量为玉米秸秆重量的1.5‰~3‰，每堆玉米秸秆堆垛重量不低于1000kg；玉米秸秆堆置完成后对其顶部进行整形，使其顶部相对平整，然后使用农膜进行覆盖，覆盖后在顶部用石块将其压紧实，同时在压石块处的农膜上开洞，通过雨水补充水分；堆制时间90天~120天。 

玉米秸秆原位整株堆集腐熟方法也可以采用将收完玉米的玉米秸秆沿根砍倒后使其平铺在田间，然后按每亩取1.5-2.0kg菌种、2.5-3.0kg尿素、均匀洒在砍倒后的玉米秸秆上，使其完全腐熟。 

玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，它包括种植玉米的田地，在田地的田边地角设有用整株玉米秸秆堆置而成的玉米秸秆堆垛，玉米秸秆堆垛的总高度为150-180cm，在厚度为25-35cm的玉米秸秆之间设有腐熟菌剂层，在玉米秸秆堆垛外包覆有农膜，在玉米秸秆堆垛顶部的农膜上压有石块，在石块下设有渗水孔。 

前述的玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构是，在玉米秸秆堆垛侧面的农膜上开设有4-6个透气孔。 

上述的玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构是，整株玉米秸秆按照横竖交替的方式分层堆置。 

前述的玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构是，玉米秸秆堆垛的顶部为平顶结构。 

与现有技术比较， 

本实用新型的创新点主要体现在以下方面：

1、腐熟菌剂的选择，腐熟菌剂采用高温芽孢纤维分解菌和尿素，高温芽孢纤维分解菌可增加耐高温发酵微生物的数量，尿素可降低玉米秸秆的碳氮比，可满足微生物碳、氮营养需要，可整体提升玉米秸秆堆腐肥的品质；

2、提供了一种新的玉米秸秆原位整株堆集腐熟方法，堆置法，其方法的堆置区域选择玉米栽种地，无需远距离搬运、无需农机、无需重劳力；其方法采用玉米秸秆整株交替垒放，无需机械设备、无需能源、老弱妇孺均可完成；其方法无需翻堆，对劳动者来说省时、省力、省心；原地平铺法

3、提供了一种玉米秸秆原位整株腐熟方法，其方法简单、省力到将收完玉米的玉米秸秆沿根砍倒后使其自然平铺在田间，然后将菌种、尿素均匀洒在砍倒后的玉米秸秆上即可；虽其效果略差，但也能很好的在我国西南地区推广；

4、新提出的玉米秸秆原位整株堆集腐熟方法、玉米秸秆原位整株腐熟方法，两者的操作非常简单、解决了现有发酵过程中的技术难点，使发酵技术变为“傻瓜化”农民容易掌握。

同时为证明高温芽孢纤维分解菌的效果，申请人以权利要求3采用的方法（玉米秸秆原位整株堆集腐熟方法）进行试验，以自然堆肥为参照（自然堆肥的玉米秸秆的堆置方式和数量与试验方法相同，但不盖薄膜，不加菌剂、尿素）进行对比试验，试验内容如下 

1、微生物种群和数量

表1是堆肥过程中可培养微生物种群及数量变化。结果表明，在试验前，从玉米秸秆中分离出14种细菌，7种真菌，4种放线菌。在试验处理的秸秆物料中，高温期（35 d）的微生物种群显著减少，仅分离出2株细菌（其中1株为接种的高温纤维芽孢杆菌），1株真菌和1株放线菌；在腐熟后（90 d），微生物种群比高温期增加，分离出9种细菌，2种真菌，2种放线菌。在自然堆肥（对照）的秸秆物料中，高温期的微生物种群比堆肥前略微降低，细菌、真菌和放线菌分别为11种、5种和3种；堆置90 d时与试验前无显著差异。

2 .温度对比 

从图1可见，堆肥实验开始后，秸秆物料的温度表现出明显的升温期、高温期、降温期。其中，升温期约5~7d；在高温期，秸秆物料的温度在50~64°C之间，约维持50d；堆置后第57d温度降至50°C以下，约在堆肥后第80d，秸秆物料的温度降至与气温相似。但是，在自然堆肥过程中，秸秆物料的温度在第5~70d高于气温，但平均温度比试验处理的低20.5°C，且波动较大。

3.水分对比 

在堆置前，玉米秸秆的含水量为63.4%，堆肥过程中，物料的含水量持续降低，约在堆置第80d后降至恒定值（23.8%~24.6%）。但是，在自然堆肥的处理中，降雨影响物料的含水量，总体上呈波浪式降低。堆置后第90d，堆体物料的含水量降至43.1%，显著高于试验处理（图2）。

4.pH对比 

图3可见，在试验处理中，秸秆物料的pH值持续降低，试验处理的pH值显著低于自然堆肥。在堆肥结束时，堆肥物料的pH值分别为pH6.14（试验处理）和pH6.42（自然堆肥）。

5.外观、有机质及养分 

采用本试验处理，随着堆置时间的增加，玉米秸秆的颜色由黄色逐渐转变为灰色、灰褐色、褐色、黑褐色，体积缩小。堆置90 d时，玉米秸秆均呈黑褐色，为碎屑或粉末状，完全腐熟。在自然堆肥的过程中，堆置90 d时，玉米秸秆呈灰色或灰褐色，秸秆表面有白灰色的菌斑，尽管体积减小，但基本保持原有形态，难于折断，腐熟不佳。

采用本试验处理，堆置90 d时，秸秆物料的活性有机质、氮、五氧化二磷、氧化钾含量依次为4.35%、1.26%、0.57%和1.85%。在自然堆肥过程中，堆置90d的有机质、氮、五氧化二磷、氧化钾含量依次为3.47%、0.72%、0.46%和1.74%，均显著低于试验处理。 

由上述试验可以看出在堆肥过程中，采用高温芽孢纤维分解菌使物料的有机质发生矿化和腐殖化，温度、水分、pH和碳氮比等与微生物活动和堆肥质量密切相关。在试验处理中，接入高温纤维分解菌，可增加耐高温发酵微生物的数量；添加尿素降低玉米秸秆的碳氮比，可满足微生物碳、氮营养需要；盖膜可保持物料温度，防止降雨积水，减小环境条件的不良影响，这些均有益于微生物活动，促进堆肥发酵。 

在堆肥的高温阶段，高温微生物最为活跃，有机质迅速矿化并脱水；降温期主要进行腐殖化作用，二者均是堆肥发酵生产有机肥的关键时期。在试验处理中，秸秆物料的温度迅速升高，表现出明显的高温期，°C的高温期约维持50 d，最高达到64 °C，不仅有益于秸秆物料的有机质迅速矿化和自然脱水，而且能有效地杀灭病原微生物。接种高温纤维菌之后，升温快，约5~7 d；在高温期，秸秆物料中的微生物种群显著减少，但微生物数量显著增加，且绝大多数为细菌。说明接种微生物加速升温，秸秆有机质的高温分解与耐高温细菌有关，接种微生物参与了高温期的秸秆分解。所以，在田间堆肥处理整体玉米秸秆生产有机肥的过程中，接种高温纤维菌是具有显著效果的。。 

在试验处理中，堆肥结束时的物料含水量和pH显著低于自然堆肥，但有机质、氮、五氧化二磷、氧化钾含量则显著高于自然堆肥，且呈黑褐色和碎屑粉末状态，说明玉米秸秆经试验处理之后，腐熟程度优于自然堆肥。在烤烟种植过程中，化肥与秸秆有机肥适量配施显著提高烤烟产量和产值，并改善烟叶品质。其中，50%化肥配施50%秸秆有机肥的烟叶产量、均价和产值最高。此外，在化肥配施秸秆有机肥的处理中，烟碱含量显著降低，烟叶钾、总糖、糖碱比和施木克值显著提高，糖碱比和施木克值分别保持在11.80~12.67和4.30~4.42之间。烟叶的化学成分的含量及其比值是反映其品质的客观标准，直接影响着烟叶质量的优劣。其中，钾能改善烟叶的燃烧性，适量的糖使烟气口感醇和，香味浓厚，过高的蛋白质和烟碱产生杂味，刺激性增加。卷烟产品的含糖量随等级提高而增加, 而蛋白质量随等级提高而减少, 故施木克值较大, 烟叶质量较好。糖碱比是可溶性总糖与烟碱含量的比值, 用于反应烟叶的酸碱协调性。一般烟叶的糖碱比在10 ~13的范围内较佳。在化肥与秸秆有机肥配施的处理中，烟叶含钾量、总糖、施木克值和糖碱比提高，说明烟化学成分协调，质量改善，。贵州省的土壤多为酸性-中性黄壤，有效钾含量一般不高，气候多雾少光，不利于烟叶糖分积累，施用玉米秸秆有机肥可替代化肥，补钾增糖，提高烟叶品质。 

综上所述，在田间堆肥处理整体玉米秸秆制备有机肥过程中，接种高温纤维菌，添加尿素和硫酸镁，覆盖农用薄膜有益于增强微生物活动，促进有机质矿化和腐殖化，促进玉米秸秆腐熟，改善堆肥质量。在烤烟栽培中，50%化肥配施50%秸秆有机肥可显著提高烟叶产量、均价、产值，改善烟叶品质。 

附图说明：

图1温度对比图；

图2是水份对比图；

图3pH值对比图；

图4是本申请的截面图。

具体实施方式：

实施例1，本申请首选涉及到腐熟菌剂的制备方法，其包括以下步骤

A、菌株筛选

取新鲜家畜粪便1000g，加入4000mL无菌水，搅拌5min，离心10min，取上清液备用；

B、腐熟菌剂制备

（1）原菌种制备：取1000g粉碎滤纸、80gNa₂HPO₄、50gKH₂PO₄、75g蛋白胨和pH6.5~7.5的30L水放于发酵罐中，121℃灭菌30min，冷却至55℃±0.5℃，加入A步骤中的上清液3500mL，保持55℃±0.5℃，60转/分搅拌培养120小时，获得发酵液原种；

（2）母种制备：取谷糠、粉碎至3mm以下的作物秸秆、水、尿素和发酵液原种，按质量比100： 10：40：1：1混合均匀，按高度1.0m~1.5m堆置，在堆置后每隔5天翻堆一次，堆置20-25天即可制备出母种；

（3）生产菌种制备：谷糠、粉碎至10mm以下的作物秸秆、水、尿素和母种，按质量比100： 10：40：1：1混合均匀，按高度1.0m~1.5m堆置，在堆置后每隔5天翻堆一次，堆置25-30天即可制备出腐熟菌剂。

其中腐熟菌剂的有效成份为在步骤A中从上清液中分离出高温芽孢纤维分解菌作为玉米秸秆腐熟菌种。 

在制备得到腐熟菌剂后，利用该腐熟菌剂进行玉米秸秆原位整株堆集腐熟的方法是，就地选择种植玉米的田地1，选田地1平整的田边地角，按照横竖交替的方式整株分层堆置玉米秸秆堆垛2，堆置的玉米秸秆堆垛2的总高度为150-180cm，玉米秸秆堆垛2的重量不低于1000kg，每层厚度25-35cm，每层玉米秸秆堆置好后将其挤压紧实并在表面均匀撒菌种和尿素、菌种用量为玉米秸秆重量的1‰~3‰和尿素用量为玉米秸秆重量的1.5‰~3‰，形成腐熟菌剂层3后再进行下层的堆置；玉米秸秆堆垛2置堆完成后对其顶部进行整形，使其相对平整，然后使用农膜4进行覆盖，覆盖后在顶部用石块5将其压紧实，同时在压石块处的农膜4上开洞，通过雨水补充水分；为实现透气，在玉米秸秆堆垛（2）侧面的农膜上开设有透气孔，透气孔的数量为每平方米4-6个，孔径5mm。整个堆肥时间为90~120 天。 

实施例2，本申请首选涉及到腐熟菌剂的制备方法，其包括以下步骤 

A、菌株筛选

取新鲜家畜粪便1000g，加入4000mL无菌水，搅拌5min，离心10min，取上清液备用；

B、腐熟菌剂制备

（1）原菌种制备：取1000g粉碎滤纸、80gNa₂HPO₄、50gKH₂PO₄、75g蛋白胨和pH6.5~7.5的30L水放于发酵罐中，121℃灭菌30min，冷却至55℃±0.5℃，加入A步骤中的上清液3500mL，保持55℃±0.5℃，60转/分搅拌培养120小时，获得发酵液原种；

（2）母种制备：取谷糠、粉碎至3mm以下的作物秸秆、水、尿素和发酵液原种，按质量比100： 10：40：1：1混合均匀，按高度1.0m~1.5m堆置，在堆置后每隔5天翻堆一次，堆置20-25天即可制备出母种；

（3）生产菌种制备：谷糠、粉碎至10mm以下的作物秸秆、水、尿素和母种，按质量比100： 10：40：1：1混合均匀，按高度1.0m~1.5m堆置，在堆置后每隔5天翻堆一次，堆置25-30天即可制备出腐熟菌剂。

其中腐熟菌剂的有效成份为在步骤A中从上清液中分离出高温芽孢纤维分解菌作为玉米秸秆腐熟菌种。 

在制备得到腐熟菌剂后，利用该腐熟菌剂进行玉米秸秆原位整株堆集腐熟的方法是，将收完玉米的玉米秸秆沿根砍倒后使其平铺在田间，然后按每亩取1.5-2.0kg菌种、2.0-3.0kg尿素、均匀洒在砍倒后的玉米秸秆上，使其完全腐熟。 

Claims (3)

1.一种玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，它包括种植玉米的田地（1），其特征在于：在玉米栽种地（1）的田边地角设有用整株玉米秸秆堆置而成的玉米秸秆堆垛（2），玉米秸秆堆垛（2）的总高度为150 cm~180cm，在厚度为25cm~35cm的玉米秸秆之间设有腐熟菌剂层（3），在玉米秸秆堆垛（2）外包覆有厚农膜（4），在玉米秸秆堆垛（2）顶部的厚农膜（4）上压有石块（5），在石块（5）下设有渗水孔（6）。

2.根据权利要求1所述的玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，其特征在于：整株玉米秸秆按照横竖交替的方式分层堆置。

3.根据权利要求1所述的玉米秸秆原位整株堆集腐熟结构，其特征在于：玉米秸秆堆垛（2）的顶部为平顶结构。