CN114097571A - 一种玉米秸秆的发酵及基质化循环利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玉米秸秆的发酵方法，该方法包括：（1.1）将玉米秸秆不经切碎直接建堆；（1.2）每隔7~10天翻堆1次，2~3个月后玉米秸秆发酵腐熟。将发酵腐熟的玉米秸秆作为主要原料配制栽培基质，栽培番茄，废旧栽培基质经无害化处理后还田培肥土壤，实现玉米秸秆基质化的循环利用。与现有技术相比，本发明的发酵方法是一种玉米秸秆降养节本轻简化的发酵腐熟技术模式。将其制成作物栽培基质，可为农业生产提供无土栽培基质，提高作物产量，增加种植收入，利用后的废旧基质通过无害化处理后还田，能够增加土壤有机质，改善土壤理化性状，减少化学肥料的施用量，是一种玉米秸秆绿色、生态、环保、安全、高效的循环利用方法。

Description

一种玉米秸秆的发酵及基质化循环利用的方法
技术领域
本发明属于农业有机废弃物治理领域，具体涉及一种玉米秸秆发酵及循环利用的方法。
背景技术
随着我国现代农业和农村经济的发展，规模化集约化的现代种养业导致农业废弃物的利用方式发生了根本性的改变，造成玉米秸秆等农业废弃物利用难度大，利用率不高。我国是一个农业废弃物产出大国，每年有农作物秸秆6 亿多t（其中玉米秸秆1.21 亿t），农作物秸秆废弃率达到65%。因此，农业废弃物资源化利用的问题，是世界各国普遍需要解决的大课题。玉米秸秆直接还田不易操作且会导致作物减产，于是当地农户选择就地露天焚烧，这种现象不仅浪费了大量有机资源，而且释放的有毒气体及粉尘颗粒物，易引发中毒及雾霾天气，导致严重的环境污染等重大社会问题。现有玉米秸秆发酵腐熟时为了保证微生物的存活和繁殖，惯常做法是将玉米秸秆粉碎后再建堆，传统基质配方中玉米秸秆含量为20%~50%，主要原因是高用量玉米秸秆会引起过高养分烧苗。其余部分用泥炭、椰糠、蛭石等原料代替又造成基质成本提高，生产上难以大面积推广应用。
发明内容
基于上述现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种玉米秸秆的发酵方法。
为实现上述目的一，本发明所采用的技术方案如下：
一种玉米秸秆的发酵方法，包括：
（1.1）将玉米秸秆不经切碎直接建堆；
（1.2）每隔7~10天翻堆1次，2~3个月后玉米秸秆发酵腐熟。
优选地，步骤（1.1）中，玉米秸秆的水分控制在55%~65%，并随水加入尿素1.5~2.0kg/t。
优选地，步骤（1.1）中，采用逐层平铺、压紧的方式建堆，平铺4~6层，堆高1.2~1.5m，堆宽1.5~2m，堆长4~5m，具体可根据秸秆实际量进行增减。
优选地，步骤（1.2）中，在第二次翻堆过程中随水加入尿素1.5~2 kg/t。
本发明的目的之二在于提供一种玉米秸秆基质化循环利用的方法。
为实现上述目的二，本发明所采用的技术方案如下：
一种玉米秸秆基质化循环利用的方法，包括：
（1）将玉米秸秆发酵腐熟；
（2）配制栽培基质，以发酵腐熟的玉米秸秆作为主要原料；
（3）栽培番茄；
（4）废旧栽培基质无害化处理后还田培肥土壤。
优选地，采用如上所述的发酵方法将玉米秸秆发酵腐熟。
优选地，栽培基质中发酵腐熟的玉米秸秆体积比在70%以上，更优选地，体积比达70%~80%。
更优选地，配制栽培基质的步骤包括：
（2.1）将发酵腐熟的玉米秸秆与河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按体积比16:1:1:1:1复配；
（2.2）消毒杀菌。
优选地，栽培番茄的步骤包括：
（3.1）采用宽窄行栽培，大行距100 cm~120 cm，小行距40 cm~50 cm，株距40 cm~45 cm；
（3.1）选用苗龄为5~7叶1心的番茄种苗定植到栽培基质中，每株番茄的栽培基质用量为8 L~12 L；
（3.1）根据番茄生长情况，进行灌溉施肥管理。
番茄生育期为180天，在番茄定植后至开花前，只对番茄提供水分供应，不需要追施任何肥料。
灌溉设备采用膜下滴灌或滴箭式灌溉***。
优选地，无害化处理的步骤包括：
（4.1）将废旧栽培基质堆肥发酵30~40天；
（4.2）发酵完成后，平铺晾晒20~30天，即可还田培肥土壤。
本发明还提供一种番茄用栽培基质，该栽培基质由发酵腐熟的玉米秸秆、河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按体积比为16:1:1:1:1组成。基质的pH为7.5~8.0，容重在0.4~0.5 g/cm3。
有益效果
（1）本发明采用将收获后的玉米秸秆直接在地面上建堆发酵的方法，减少了玉米秸秆粉碎环节或者池式发酵腐熟等劳作工序，是一种玉米秸秆降养节本轻简化的发酵腐熟技术模式。
（2）本发明把玉米秸秆作为栽培基质的主要原料，基质有机质含量高，并富含氮磷钾等大量营养元素和中微量元素供给作物生长发育使用，在番茄定植到开花前，不需要另外追施任何肥料。栽培番茄可以增加番茄产量，提高种植经济效益。
（3）玉米秸秆属于价格低廉的农业废弃物，用于栽培基质生产，取材方便，生产轻简，能大幅降低基质生产成本，其成本低、技术轻简、可复制、可操作性强等特点优势，为日光温室基质栽培提供了技术支撑。
（4）本发明玉米秸秆基质化循环利用的方法，实现了玉米秸秆资源化利用，将其制成作物栽培基质，可为农业生产提供无土栽培基质，提高作物产量，增加种植收入。利用后的废旧基质富含丰富有机质，通过无害化处理后归还农田土壤，能够增加土壤有机质，改善土壤理化性状。从而为玉米秸秆等农业有机废弃物探索了一种基质化循环高效利用的出口，还减少了化学肥料的施用量，是一种玉米秸秆绿色、生态、环保、安全、高效的循环利用方法。
具体实施方式
实施例1：玉米秸秆发酵
a.平整发酵场地，在田间地头或房前屋后选择地面上平整闲置的地方，即可作为玉米秸秆发酵场地，场地宽4 m~5 m，长8 cm~10 m，以便利于翻堆等操作；
b.将玉米联合收割机收获后的玉米秸秆不粉碎直接建堆，水分调整在60%左右，并随水加入的尿素1.5 kg/t(秸秆干重)。把玉米秸秆按层平铺在场地上，每层铺设厚度为50cm~60cm，用脚踩或农用工具拍打等方法将其虚状玉米秸秆压紧；
c.重复4~5次步骤b，把玉米秸秆建成发酵堆体。堆体高度为1.2 m~1.5 m，宽度为1.5 m~2.0 m，长度4 m~5 m，实际长度可以根据秸秆用量增减，用白色棚膜覆盖堆体；
d.7~10天翻堆1次，在第二次翻堆过程中再加入尿素1.5 kg/t(秸秆干重)。60~80天后玉米秸秆发酵腐熟，然后将其平铺成8 cm~10 cm厚度晾晒，当腐熟玉米秸秆含水量为8%~12%时粉碎装袋备用。
对比例1：玉米秸秆发酵
a.平整发酵场地，在田间地头或房前屋后选择地面上平整闲置的地方，即可作为玉米秸秆发酵场地，场地宽4 m~5 m，长8 m~10 m，以便利于翻堆等操作；
b.将玉米联合收割机收获的玉米秸秆粉碎后再建堆，水分调整在60%左右，并随水加入的尿素1.5 kg/t。
c.重复4~5次步骤b，把玉米秸秆建成发酵堆体。堆体高度为1.2 m~1.5 m，宽度为1.5 m-2.0 m，长度4 m~5 m，实际长度可以根据秸秆用量增减，用白色棚膜覆盖堆体；
d.7~10天翻堆1次，在第一次翻堆过程中再加入尿素1.5 kg/t。40~60天后玉米秸秆发酵腐熟，然后将其平铺成8 cm~10 cm厚度晾晒，当腐熟玉米秸秆含水量为8%~12%时粉碎装袋备用。
对比例2：玉米秸秆发酵
a.平整发酵场地，在田间地头或房前屋后选择地面上平整闲置的地方，即可作为玉米秸秆发酵场地，场地宽4 m~5 m，长8 m~10 m，以便利于翻堆等操作；
b.将玉米联合收割机收获后的原状玉米秸秆与粉碎后玉米秸秆各一半掺混均匀后建堆，水分调整在60%左右，并随水加入的尿素1.5 kg/t。把玉米秸秆按层平铺在场地上，每层铺设厚度为50 cm~60 cm，用脚踩或农用工具拍打等方法将其虚状玉米秸秆压紧；
c.重复4~5次步骤b，把玉米秸秆建成发酵堆体。堆体高度为1.2 m~1.5 m，宽度为1.5 m~2.0 m，长度4 m~5 m，实际长度可以根据秸秆用量增减，用白色棚膜覆盖堆体；
d.7-10天翻堆1次，优选在第一次翻堆过程中再加入尿素1.5 kg/t。50~60天后玉米秸秆发酵腐熟，然后将其平铺成8 cm~10 cm厚度晾晒，当腐熟玉米秸秆含水量为8%~12%时粉碎装袋备用。
实施例2：栽培基质配方
将实施例1的腐熟玉米秸秆、河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按照体积比16:1:1:1:1充分混合均匀，加入多菌灵40 g/m3建堆覆膜消毒杀菌得到栽培基质，在番茄各生育期测定株高、茎粗、SPAD值等植株生长指标及产量。
对比例3：栽培基质配方
将实施例1的腐熟玉米秸秆、河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按照体积比14:2:1:1:2充分混合均匀，加入多菌灵40 g/m3建堆覆膜消毒杀菌得到栽培基质，在番茄各生育期测定株高、茎粗、SPAD值等植株生长指标及产量。
对比例4：栽培基质配方
将实施例1的腐熟玉米秸秆、腐熟牛粪、河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按照体积比14:2:1:1:1:1充分混合均匀，加入多菌灵40 g/m3建堆覆膜消毒杀菌得到栽培基质，在番茄各生育期测定株高、茎粗、SPAD值等植株生长指标及产量。
对比例5：栽培基质配方
将实施例1的腐熟玉米秸秆、腐熟牛粪、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按照体积比14:1:1:1:1:2充分混合均匀，加入多菌灵40 g/m3建堆覆膜消毒杀菌得到栽培基质，在番茄各生育期测定株高、茎粗、SPAD值等植株生长指标及产量。
对比例6：栽培基质配方
将实施例1的腐熟玉米秸秆、腐熟牛粪、河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按照体积比14:1:2:1:1:1充分混合均匀，加入多菌灵40 g/m3建堆覆膜消毒杀菌得到栽培基质，在番茄各生育期测定株高、茎粗、SPAD值等植株生长指标及产量。
以玉米秸秆为主要原料的基质番茄栽培试验方法
试验于2021年3~12月在甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所武威试验站的日光温室内进行。采用实施例2（T1）和对比例3~6（D3~D6）共5种不同基质配方处理开展试验。采用槽式宽窄行栽培，大行距100 cm~120 cm，小行距40 cm~50 cm，株距40 cm~45cm，供试番茄品种为“粉禧9号”，选用苗龄为5-7叶1心长势一致的番茄种苗定植到基质中，每株番茄的基质用量为8 L~12 L，采用滴箭式水肥一体机供水供肥，定植后30天开始追肥，座果期追施等养分水溶肥（N:P2O5:K2O=16:16:16），盛果期追施高钾水溶肥（N:P2O5:K2O=15:6:30）和硝酸铵钙。全生育期灌溉15~20次，追肥7~8次。按番茄生育期调查植株生长指标，同时测定番茄产量。
对采用实施例2（T1）和对比例3~6（D3~D6）的基质栽培的番茄农业性状和产量进行跟踪调查。
1、不同基质配方对农艺性状的影响
试验结果表明，以T1基质配方栽培的番茄，其株高、茎粗、SPAD值均表现良好，明显优于其它处理。
2、不同基质配方对番茄产量及其生产成本的影响
试验结果表明，以T1基质配方栽培的番茄单株产量最高，达1.58 kg/株。经核算，以玉米秸秆为主要原料的基质配方的生产成本大幅下降，较市场基质降幅在25%~30%。（见表1）。
表1 不同基质配方对番茄生长和产量指标
处理 株高（cm） 茎粗（cm） SPAD值 单株产量(kg/株) 生产成本(元/m<sup>3</sup>)
T1 113.17a 8.54a 52.89a 1.58a 276
D3 106.50ab 8.20a 51.33a 1.36ab 302
D4 117.17a 8.02a 56.75a 1.26b 273
D5 112.33a 7.93a 52.05a 1.37ab 304
D6 108.83a 8.33a 58.08a 1.39ab 274
玉米秸秆发酵和栽培基质配方综合评价：
综上所述，实施例1玉米秸秆发酵腐熟方法，用玉米联合收割机收获后的玉米秸秆直接建堆，不用粉碎，腐熟期延迟10天左右，但省工、省力、操作轻简方便，能达到发酵腐熟的效果。实施例2的基质配方栽培番茄的株高、茎粗和产量都表现良好。在番茄生长过程中，该基质配方稳定性好，病虫害发生少，能保持产量不减的情况下，可大幅降低基质成本，实现玉米秸秆的资源化循环高效利用，该配方将会为农业有机废弃物基质化循环高效利用提供理论和试验依据。
实施例3：废旧基质无害化处理
a.将栽培用过的废旧栽培基质建堆发酵30~40天，然后平铺成10 cm厚度晾晒20~30天。
b.将发酵晾晒后的废旧基质直接归还农田培肥土壤。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玉米秸秆的发酵方法，包括：
（1.1）将玉米秸秆不经切碎直接建堆；
（1.2）每隔7~10天翻堆1次，2~3个月后玉米秸秆发酵腐熟。
2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于：步骤（1.1）中，玉米秸秆的水分控制在55%~65%，并随水加入尿素1.5~2kg/t。
3.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于：步骤（1.1）中，采用逐层平铺、压紧的方式建堆，平铺4~6层，堆高1.2~1.5m，堆宽1.5~2m。
4.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于：步骤（1.2）中，在第二次翻堆过程中随水加入尿素1.5~2kg/t。
5.一种玉米秸秆基质化循环利用的方法，包括：
（1）将玉米秸秆发酵腐熟；
（2）配制栽培基质，以发酵腐熟的玉米秸秆作为主要原料；
（3）栽培番茄；
（4）废旧栽培基质无害化处理后还田培肥土壤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：采用权利要求1-4任一所述方法将玉米秸秆发酵腐熟。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：配制栽培基质的步骤包括：
（2.1）将发酵腐熟的玉米秸秆与河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按体积比16:1:1:1:1复配；
（2.2）消毒杀菌。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：栽培番茄的步骤包括：
（3.1）采用宽窄行栽培，大行距100 cm~120 cm，小行距40 cm~50 cm，株距40 cm~45cm；
（3.1）选用苗龄为5~7叶1心的番茄种苗定植到栽培基质中，每株番茄的栽培基质用量为8 L~12 L；
（3.1）根据番茄生长情况，进行灌溉施肥管理。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：无害化处理的步骤包括：
（4.1）将废旧栽培基质堆肥发酵30~40天；
（4.2）发酵完成后，平铺晾晒20~30天，即可还田培肥土壤。
10.一种番茄用栽培基质，其特征在于：所述栽培基质由发酵腐熟的玉米秸秆、河沙、蛭石、珍珠岩、凹凸棒石按体积比为16:1:1:1:1组成。
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