CN113912439A - 一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机肥料技术领域,特别涉及一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法。本发明利用玉米秸秆和鸡粪制备生物炭组分,再将生物炭组分与畜禽粪料、秸秆混合后堆肥腐熟,制得基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料。本发明原料易得、制备工艺稳定,制得的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料可满足农业生产需求,适合推广应用。
Description
技术领域
本发明属于有机肥料技术领域,特别涉及一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法。
背景技术
有机肥料一般是指有机固体废物,如畜禽粪便、秸秆、饼粕、农副产品和食品加工产生的固体废物,经微生物发酵和完全腐熟后制得的肥料。实际操作中,以畜禽粪便和秸秆作为主料制备有机肥料居多。由于我国养殖业规模巨大,因此我国每年畜禽粪便的产生量也是十分惊人的,我国每年仅猪粪的产生量就达到5亿吨以上;我国农作物秸秆的产生量也很高,传统的农作物秸秆处理方式以焚烧为主,这会造成严重的空气污染。目前,以畜禽粪便、秸秆等材料制备有机肥料,成为回收利用畜禽粪便和秸秆的有效途径。
化肥中的各营养成分虽然能被农作物快速吸收,但长时间施用化肥会破坏土壤结构及土壤中的菌群结构。有机肥料中不仅含有促进作物生长的多种营养成分,有机肥料还富含包括腐殖质在内的多种有机成分,这些有机成分不仅可提高植物抗病性还可以改善土壤结构、提高土壤水肥保持能力;有机肥料中的微生物菌群可改善土壤菌群结构,进一步促进农作物生长。
有机肥料需要经过堆肥腐熟后才能施用于农作物,目前有机肥料在制备过程中存在堆肥时间长、腐熟不充分等问题。
发明内容
本发明为了弥补现有技术中有机肥料堆肥时间长、腐熟不充分等问题,提供了一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,包括如下步骤:(1)将玉米秸秆切割为长度1cm至1.5cm的小段,将上述切割好的玉米秸秆在无氧条件下650℃热解1小时得到热解物,将热解物自然冷却后浸泡于质量百分数30%过氧化氢水溶液中并在28℃下孵育20天,热解物孵育期间每隔5天更换一次质量百分数30%过氧化氢水溶液,孵育结束后以去离子水冲洗热解物,待热解物自然干燥后,研磨得到生物炭A组分;(2)将自然风干的鸡粪粉碎,将上述粉碎后的鸡粪在无氧条件下600℃热解1小时,自然冷却后,研磨得到生物炭B组分;(3)将生物炭A组分与生物炭B组分按质量比4:1至5:1混合均匀后过80目筛,得到生物炭组分;(4)将畜粪与禽粪按质量比7:3混合得到畜禽粪料,随后将畜禽粪料与秸秆混合并调整配比得到碳氮比为20:1至25:1的预混料,再通过自然干燥或加水调整预混料的含水率为65%至70%,调整好含水率的预混料为混合料;(5)将混合料与生物炭组分按质量比10:1混合后得到待腐熟料,将待腐熟料与复合菌剂按质量比300:1混合均匀后堆肥,堆肥期间每隔6天翻堆一次,堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料。
本发明以畜禽粪便和秸秆为主料,仅堆肥18天即可得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料,极大提高了堆肥效率。
优选的,所述步骤(1)中,热解物与质量百分数30%过氧化氢水溶液按质量比1:15至1:20进行孵育。
优选的,所述步骤(4)中,畜粪为猪粪、牛粪、羊粪中的一种,禽粪为鸡粪、鸭粪中的一种。
优选的,所述步骤(4)中,秸秆为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆中的一种。
优选的,所述步骤(5)中,复合菌剂由以下质量百分数的原料组成:枯草芽孢杆菌23%、巨大芽孢杆菌23%、黑曲霉15%、里氏木霉12%、绿色木霉12%、嗜热放线菌15%。
本发明中,选用的畜粪、禽粪和秸秆的种类十分广泛,可根据季节与市场情况,灵活选取原料中所使用的畜粪、禽粪和秸秆;复合菌剂中的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、黑曲霉、里氏木霉、绿色木霉、嗜热放线菌均为市售产品。
本发明相对于现有技术,具有以下有益效果:
本发明通过合理调控生物炭组分、畜禽粪料、秸秆和复合菌剂的配比,实现短时间内堆肥腐熟有机肥料的技术效果。本发明所述热解物经30%过氧化氢水溶液孵育,得到呈酸性的生物炭A组分,生物炭A组分可调控待腐熟料与复合菌剂混合后堆肥过程中的pH值,促进堆肥过程中各菌种代谢增殖;热解鸡粪制得的生物炭B组分中富含各种无机盐营养成分,这些无机盐便于堆肥过程中各菌种摄取利用;由生物炭A组分和生物炭B组分混合而成的生物炭组分中还含有大量生物炭,可起到保氮保磷的作用,防止氮磷流失。本发明所述生物炭组分、畜禽粪料、秸秆和复合菌剂联合作用,确保在堆肥过程中各菌种保持较高的代谢增殖水平,从而实现短时间内堆肥腐熟有机肥料的技术效果;堆肥结束后检测发现,制得的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料具有较高的种子发芽指数,说明腐熟度良好;此外,通过生物炭和各菌种的吸附及降解作用,使制得的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的重金属残留量与抗生素残留量均符合相关标准。
本发明原料易得、制备工艺稳定,制得的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料可满足农业生产需求,适合推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明,以便于对本发明的理解,但并不是对本发明的限制。
实施例1:一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,包括如下步骤:(1)将玉米秸秆切割为长度1cm至1.5cm的小段,将上述切割好的玉米秸秆在无氧条件下650℃热解1小时得到热解物,将热解物自然冷却后浸泡于质量百分数30%过氧化氢水溶液中并在28℃下孵育20天,热解物与质量百分数30%过氧化氢水溶液按质量比1:15进行孵育,热解物孵育期间每隔5天更换一次质量百分数30%过氧化氢水溶液,孵育结束后以去离子水冲洗热解物,待热解物自然干燥后,研磨得到生物炭A组分;(2)将自然风干的鸡粪粉碎,将上述粉碎后的鸡粪在无氧条件下600℃热解1小时,自然冷却后,研磨得到生物炭B组分;(3)将生物炭A组分与生物炭B组分按质量比4:1混合均匀后过80目筛,得到生物炭组分;(4)将猪粪与鸡粪按质量比7:3混合得到畜禽粪料,随后将畜禽粪料与小麦秸秆混合并调整配比得到碳氮比为20:1的预混料,再通过自然干燥或加水调整预混料的含水率为65%,调整好含水率的预混料为混合料;(5)将混合料与生物炭组分按质量比10:1混合后得到待腐熟料,将待腐熟料与复合菌剂按质量比300:1混合均匀后堆肥,复合菌剂由以下质量百分数的原料组成:枯草芽孢杆菌23%、巨大芽孢杆菌23%、黑曲霉15%、里氏木霉12%、绿色木霉12%、嗜热放线菌15%,堆肥期间每隔6天翻堆一次,堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料。
检测试验:(1)本实施例待腐熟料与复合菌剂混合组成堆肥体系,分别检测堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系的pH值;(2)分别检测堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系中细菌、真菌、放线菌的增殖情况,检测方法为:取部分堆肥体系样品进行10倍系列稀释后,分别接种于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板内用于检测细菌、接种于PDA培养基平板内用于检测真菌、接种于高氏1号培养基平板内用于检测放线菌,接种后的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板在培养箱内连续培养24小时后统计平板内的菌落数,接种后的PDA培养基平板和高氏1号培养基平板在培养箱内连续培养72小时后统计平板内的菌落数;试验结果以10为底每克堆肥体系样品菌落数的对数值表示(lg CFU/g);(3)按照《有机肥料(NY/T 525-2021)》标准中的方法,使用饱满的黄瓜种子,检测本实施例得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)。
试验结果:(1)堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系的pH值如下所示:
(2)堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系中细菌、真菌、放线菌的菌落数如下所示:
(3)本实施例得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)为89.53%。
以上结果说明:本实施例堆肥过程中堆肥体系的pH值维持在7.5-8,使堆肥体系的pH值保持在适宜微生物代谢增殖的水平,利于有机肥料快速腐熟;堆肥体系菌落数检测也说明,堆肥体系内的细菌处于持续增殖状态、真菌与放线菌的数量也处于稳定水平。本实施例堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)为89.53%,显著高于同类型产品。
实施例2:一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,包括如下步骤:(1)将玉米秸秆切割为长度1cm至1.5cm的小段,将上述切割好的玉米秸秆在无氧条件下650℃热解1小时得到热解物,将热解物自然冷却后浸泡于质量百分数30%过氧化氢水溶液中并在28℃下孵育20天,热解物与质量百分数30%过氧化氢水溶液按质量比1:20进行孵育,热解物孵育期间每隔5天更换一次质量百分数30%过氧化氢水溶液,孵育结束后以去离子水冲洗热解物,待热解物自然干燥后,研磨得到生物炭A组分;(2)将自然风干的鸡粪粉碎,将上述粉碎后的鸡粪在无氧条件下600℃热解1小时,自然冷却后,研磨得到生物炭B组分;(3)将生物炭A组分与生物炭B组分按质量比5:1混合均匀后过80目筛,得到生物炭组分;(4)将牛粪与鸡粪按质量比7:3混合得到畜禽粪料,随后将畜禽粪料与水稻秸秆混合并调整配比得到碳氮比为25:1的预混料,再通过自然干燥或加水调整预混料的含水率为70%,调整好含水率的预混料为混合料;(5)将混合料与生物炭组分按质量比10:1混合后得到待腐熟料,将待腐熟料与复合菌剂按质量比300:1混合均匀后堆肥,复合菌剂由以下质量百分数的原料组成:枯草芽孢杆菌23%、巨大芽孢杆菌23%、黑曲霉15%、里氏木霉12%、绿色木霉12%、嗜热放线菌15%,堆肥期间每隔6天翻堆一次,堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料。
检测试验:(1)本实施例待腐熟料与复合菌剂混合组成堆肥体系,分别检测堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系的pH值;(2)分别检测堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系中细菌、真菌、放线菌的增殖情况,检测方法为:取部分堆肥体系样品进行10倍系列稀释后,分别接种于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板内用于检测细菌、接种于PDA培养基平板内用于检测真菌、接种于高氏1号培养基平板内用于检测放线菌,接种后的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板在培养箱内连续培养24小时后统计平板内的菌落数,接种后的PDA培养基平板和高氏1号培养基平板在培养箱内连续培养72小时后统计平板内的菌落数;试验结果以10为底每克堆肥体系样品菌落数的对数值表示(lg CFU/g);(3)按照《有机肥料(NY/T 525-2021)》标准中的方法,使用饱满的黄瓜种子,检测本实施例得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)。
试验结果:(1)堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系的pH值如下所示:
(2)堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系中细菌、真菌、放线菌的菌落数如下所示:
(3)本实施例得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)为91.28%。
以上结果说明:本实施例堆肥过程中堆肥体系的pH值维持在7.5-8,使堆肥体系的pH值保持在适宜微生物代谢增殖的水平,利于有机肥料快速腐熟;堆肥体系菌落数检测也说明,堆肥体系内的细菌处于持续增殖状态、真菌与放线菌的数量也处于稳定水平。本实施例堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)为91.28%,显著高于同类型产品。
实施例3:一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,包括如下步骤:(1)将玉米秸秆切割为长度1cm至1.5cm的小段,将上述切割好的玉米秸秆在无氧条件下650℃热解1小时得到热解物,将热解物自然冷却后浸泡于质量百分数30%过氧化氢水溶液中并在28℃下孵育20天,热解物与质量百分数30%过氧化氢水溶液按质量比1:17进行孵育,热解物孵育期间每隔5天更换一次质量百分数30%过氧化氢水溶液,孵育结束后以去离子水冲洗热解物,待热解物自然干燥后,研磨得到生物炭A组分;(2)将自然风干的鸡粪粉碎,将上述粉碎后的鸡粪在无氧条件下600℃热解1小时,自然冷却后,研磨得到生物炭B组分;(3)将生物炭A组分与生物炭B组分按质量比4:1混合均匀后过80目筛,得到生物炭组分;(4)将羊粪与鸭粪按质量比7:3混合得到畜禽粪料,随后将畜禽粪料与玉米秸秆混合并调整配比得到碳氮比为22:1的预混料,再通过自然干燥或加水调整预混料的含水率为67%,调整好含水率的预混料为混合料;(5)将混合料与生物炭组分按质量比10:1混合后得到待腐熟料,将待腐熟料与复合菌剂按质量比300:1混合均匀后堆肥,复合菌剂由以下质量百分数的原料组成:枯草芽孢杆菌23%、巨大芽孢杆菌23%、黑曲霉15%、里氏木霉12%、绿色木霉12%、嗜热放线菌15%,堆肥期间每隔6天翻堆一次,堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料。
检测试验:(1)本实施例待腐熟料与复合菌剂混合组成堆肥体系,分别检测堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系的pH值;(2)分别检测堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系中细菌、真菌、放线菌的增殖情况,检测方法为:取部分堆肥体系样品进行10倍系列稀释后,分别接种于牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板内用于检测细菌、接种于PDA培养基平板内用于检测真菌、接种于高氏1号培养基平板内用于检测放线菌,接种后的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基平板在培养箱内连续培养24小时后统计平板内的菌落数,接种后的PDA培养基平板和高氏1号培养基平板在培养箱内连续培养72小时后统计平板内的菌落数;试验结果以10为底每克堆肥体系样品菌落数的对数值表示(lg CFU/g);(3)按照《有机肥料(NY/T 525-2021)》标准中的方法,使用饱满的黄瓜种子,检测本实施例得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)。
试验结果:(1)堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系的pH值如下所示:
(2)堆肥第6天、第12天、第18天时堆肥体系中细菌、真菌、放线菌的菌落数如下所示:
(3)本实施例得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)为91.06%。
以上结果说明:本实施例堆肥过程中堆肥体系的pH值维持在7.5-8,使堆肥体系的pH值保持在适宜微生物代谢增殖的水平,利于有机肥料快速腐熟;堆肥体系菌落数检测也说明,堆肥体系内的细菌处于持续增殖状态、真菌与放线菌的数量也处于稳定水平。本实施例堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的种子发芽指数(GI)为91.06%,显著高于同类型产品。
经检测发现,本发明实施例1-3中得到的生物炭A组分的pH值为5-6,说明经质量百分数30%过氧化氢水溶液孵育得到的生物炭A组分确实呈酸性。
进一步检测发现,本发明实施例1-3得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料的有机质质量分数、总氮磷钾含量、重金属残留量、粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率等指标均符合《有机肥料(NY/T 525-2021)》标准。按照《有机肥料中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量测定 高效液相色谱法(GB/T 32951-2016)》的方法,在本发明实施例1-3得到的基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料中均未检出土霉素、四环素、金霉素、强力霉素。
在上述实施例中,对本发明的最佳实施方式做了描述,很显然,在本发明的发明构思下,仍可做出很多变化。在此,应该说明,在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,其特征为,包括如下步骤:(1)将玉米秸秆切割为长度1cm至1.5cm的小段,将上述切割好的玉米秸秆在无氧条件下650℃热解1小时得到热解物,将热解物自然冷却后浸泡于质量百分数30%过氧化氢水溶液中并在28℃下孵育20天,热解物孵育期间每隔5天更换一次质量百分数30%过氧化氢水溶液,孵育结束后以去离子水冲洗热解物,待热解物自然干燥后,研磨得到生物炭A组分;(2)将自然风干的鸡粪粉碎,将上述粉碎后的鸡粪在无氧条件下600℃热解1小时,自然冷却后,研磨得到生物炭B组分;(3)将生物炭A组分与生物炭B组分按质量比4:1至5:1混合均匀后过80目筛,得到生物炭组分;(4)将畜粪与禽粪按质量比7:3混合得到畜禽粪料,随后将畜禽粪料与秸秆混合并调整配比得到碳氮比为20:1至25:1的预混料,再通过自然干燥或加水调整预混料的含水率为65%至70%,调整好含水率的预混料为混合料;(5)将混合料与生物炭组分按质量比10:1混合后得到待腐熟料,将待腐熟料与复合菌剂按质量比300:1混合均匀后堆肥,堆肥期间每隔6天翻堆一次,堆肥18天得到基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料。
2.根据权利要求1所述的一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,热解物与质量百分数30%过氧化氢水溶液按质量比1:15至1:20进行孵育。
3.根据权利要求1所述的一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中,畜粪为猪粪、牛粪、羊粪中的一种,禽粪为鸡粪、鸭粪中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中,秸秆为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于畜禽粪便和秸秆的有机肥料制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中,复合菌剂由以下质量百分数的原料组成:枯草芽孢杆菌23%、巨大芽孢杆菌23%、黑曲霉15%、里氏木霉12%、绿色木霉12%、嗜热放线菌15%。
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