CN1504104A - 固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，包括以下步骤：将农作物秸秆切碎；将切碎后的农作物秸秆与氮源充分混合进行预氨化处理；然后进行蒸汽爆碎处理。经这种方法处理的秸秆，半纤维素儿乎全部降解，纤维素的结构受到部分破坏，木质素受到一定程度的降解，秸秆的总氮，可溶性氮、结合态氮含量成倍提高，处理后的秸秆富含易发酵碳源和氮源，有机物的消化率大大提高，可直接作为反刍动物饲料和有机缓释肥料。

Description

固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法

发明领域

本发明涉及一种饲料或有机肥料的制备方法，特别涉及一种固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法。

背景技术

农作物秸秆除天然结构特性致密外，其含氮量低，C/N比高，是影响秸秆难以直接作为动物饲料和有机肥料的重要原因之一。目前，主要采用两种方式来提高秸秆的氮含量：一种是在秸秆发酵时补加一定的含氮物质，降低C/N比；另一种是在发酵前，采用含氮物质对秸秆进行预处理，既调整了秸秆的氮含量，同时也改变了秸秆的结构，以利于秸秆的转化利用。最有代表性的例子是秸秆的氨化处理及氨化秸秆在反刍动物瘤胃内的发酵利用。70年代以来，秸秆氨化处理在欧洲得到了大规模的推广应用，80年代初，这种技术才在中国得以发展(翼一伦翼飞，农副产物的营养价值及加工饲用，科学出版社，1994，pp35-58，  秸秆的氨处理)。氨化处理是指应用液氨、氨水、尿素等氮源密闭处理秸秆，目的使秸秆软化，增加秸秆的非蛋白氮，提高秸秆的营养价值。目前常规的氨化方法主要有堆垛法、窖池法、氨化炉法。堆垛法是把秸秆堆成垛，垛用无毒聚乙烯塑料薄膜密封，注入氨源进行氨化处理。窖池法是用水泥制成窖池，可以节省塑料膜的用量，降低成本。秸秆入窖前与氮源混匀，然后装窖，压实密封。氨化炉法可将秸秆快速氨化处理，氨化炉由炉体、加热装置、空气循环***组成。氨化处理秸秆从实质上说也是碱化处理，它可以改***纤维的结构，从而提高动物对有机物的消化率。但目前秸秆氨化处理存在许多问题，如对秸秆的营养价值的提高十分有限，粗纤维含量几乎没有变化，氮主要是以无机氮吸附于秸秆上；处理时间较长(30d)；不能有效破坏秸秆的致密结构(消化利用率低)；操作不安全(液氨不安全)；仅可作为反刍动物粗饲料，并易使动物产生毒害；氨的利用率不高等缺点。

为了解决目前秸秆氨化处理中存在的种种问题，本发明特提出了一种固定氮素于秸秆制备饲料和有机肥料的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法。该方法采用了氨化预处理和蒸汽爆碎结合的步骤，不仅有效破坏秸秆天然的致密结构，产生大量可溶性糖，而且使无机氮部分转化为有机结合氮，汽爆处理周期短(几分钟)，大大提高了氨的利用率和有机物的消化率，通过该方法制备的产品可直接作为动物饲料和有机肥料。

本发明提供的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，依次包括以下步骤：将切碎后的农作物秸秆与氮源充分混合进行预氨化处理；然后进行蒸汽爆碎处理；所述的农作物秸秆为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、豆秸、高梁秸秆或花生秸杆；所述的农作物秸杆被切碎为1～5cm长的小段；所述的预氨化处理为采用基于农作物秸秆重量10～20％的氨水为氮源，将之与农作物秸秆混合，加水调节混合物的固液重量比至1∶0.8～1∶1，搅拌均匀；所述的预氨化处理进一步包括将搅拌均匀的混合物密封8～12小时；所述的预氨化处理为采用基于农作物秸秆重量的2～10％的亚硫酸铵为氮源，将之与农作物秸秆混合，加入水调节固液重量比至1∶0.5～1∶1，搅拌均匀；所述的蒸汽爆碎处理包括以下步骤：

(1)将预氨化后的植物秸秆置于汽爆罐中；

(2)向汽爆罐中通入饱和蒸汽，至汽爆罐中压力达到0.8～1.5MPa范围内，并维压5～15分钟；

(3)之后，瞬间减压释放，即制得植物秸秆饲料/有机肥料。

本发明提供的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，采用了氨化预处理和蒸汽爆碎结合的步骤，不仅有效破坏秸秆天然的致密结构，产生大量可溶性糖，而且使无机氮部分转化为有机结合氮，汽爆处理周期短(几分钟)，大大提高了氨的利用率和有机物的消化率，通过该方法制备的产品可直接作为动物饲料和有机肥料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明展开进一步说明。

实施例1固定氮素于玉米秸制备玉米秸秆饲料：

将玉米秸秆切碎至1～5cm长，按秸秆重的15％的比例加入氨水，调节固：液重量比为1∶1，拌匀，密封12小时，完成预氨化处理。之后，将润湿的玉米秸秆装入汽爆装置中，通入饱和蒸汽，达到1.5MPa压力后，维压5分钟，瞬间减压释放压力，得到的产品即可作为反刍动物饲料。

本实施例所制备的玉米秸秆饲料中总氮、结合态氮、可溶性氮含量的测定结果：

将本实施例所制备的玉米秸秆饲料烘干，按凯氏定氮法测总氮为2.4％。另取烘干后的秸秆，按1∶20比例(W/W)加入蒸馏水，浸泡3小时，浸泡时要搅拌，然后过滤，烘干滤渣，用凯氏定氮法(《土壤有机质研究法》农业出版社，1984)测滤渣的氮含量，即为结合态氮，含量为1.18％，总氮减去结合态氮即为可溶性氮1.22％。

本实施例所制备的玉米秸秆饲料中纤维组成及消化率结果：

原料玉米秸杆的纤维组成为：半纤维素为35.38％、纤维素为26.03％、木质素为6.83％；有机物质的消化率为43.48％。

本实施例所制备的玉米秸秆饲料纤维组成为：半纤维素为16.93％、纤维素为27.15％、木质素为12.43％；有机物质的消化率为63.38％。

实施例2快速固定氮素于小麦秸秆制备小麦秸秆有机缓释肥料：

将小麦秸秆粉碎至1～5cm长，按秸秆重的20％加入氨水，加水调固：液重量比为1∶0.8，拌匀后直接装入汽爆罐中，通入饱和蒸汽，至压力达到1.0MPa，维压10分钟，瞬间减压释放，将得到的秸秆掺混5％磷肥，按李国学和张福锁编著《固体废物堆肥化与有机复混肥生产》(化学工业出版社，北京，2000年)中的常规方法造粒，烘干，即得到小麦秸秆有机肥料。

应用凯氏定氮法分析秸秆汽爆前后样品的含氮量。结果表明秸秆汽爆氨化处理前后的含氮量由0.31％提高到2.38％，其中60％的氮为有机缓释氮。

实施例3快速固定氮素于玉米秸秆制备玉米秸秆有机缓释肥料：

玉米秸秆粉碎至1～5cm，按秸秆重的5％加入亚硫酸铵，调固：液重量比为1∶1，拌匀后直接装入汽爆罐中，通入饱和蒸汽，达到0.8MPa压力后，维压8分钟，瞬间减压释放秸秆，掺混5％磷肥，按李国学和张福锁编著《固体废物堆肥化与有机复混肥生产》(化学工业出版社，北京，2000年)中的常规方法造粒，烘干，即得到玉米秸秆有机肥料。

应用凯氏定氮法分析秸秆汽爆前后样品的含氮量。结果表明秸秆汽爆氨化处理前后的含氮量由0.38％提高到2.8％，其中70％的氮为有机缓释氮。实施例4快速固定氮素于高梁秸秆制备高梁秸秆有机缓释肥料：

高梁秸秆粉碎至1～5cm，按秸秆重的10％加入亚硫酸铵，调固：液重量比为1∶0.5，拌匀后直接装入汽爆罐中，通入饱和蒸汽，达到1.2MPa压力后，维压15分钟，瞬间减压释放秸秆，掺混5％磷肥，按李国学和张福锁编著《固体废物堆肥化与有机复混肥生产》(化学工业出版社，北京，2000年)中的常规方法造粒，烘干，即得到有机肥料。

通过本发明的方法固定氮素于秸秆，得到的产物可直接作为饲料或添加磷肥后作为有机肥料使用。与目前秸秆氨化处理相比，本发明方法的优点在于采用了氨化预处理和蒸汽爆碎结合的步骤，不仅有效破坏秸秆天然的致密结构，产生大量可溶性糖，而且使无机氮部分转化为有机结合氮，汽爆处理周期短(几分钟)，大大提高了氨的利用率和有机物的消化率，从而避免了目前氨化处理中处理时间较长，不能有效破坏秸秆的致密结构，以及产品仅可作为反刍动物粗饲料，并易使动物产生毒害，氨的利用率不高等缺点。

Claims (7)

1.一种固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，依次包括以下步骤：将切碎后的农作物秸秆与氮源充分混合进行预氨化处理；然后进行蒸汽爆碎处理。

2.如权利要求1所述的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，其特征在于，所述的农作物秸秆为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、豆秸、高梁秸秆或花生秸杆。

3.如权利要求1所述的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，其特征在于，所述的农作物秸杆被切碎为1～5cm长的小段。

4.如权利要求1所述的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，其特征在于，所述的预氨化处理为采用基于农作物秸秆重量10～20％的氨水为氮源，将之与农作物秸秆混合，加水调节混合物的固液重量比至1∶0.8～1∶1，搅拌均匀。

5.如权利要求4所述的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，其特征在于，所述的预氨化处理进一步包括将搅拌均匀的混合物密封8～12小时。

6.如权利要求1所述的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法，其特征在于，所述的预氨化处理为采用基于农作物秸秆重量的2～10％的亚硫酸铵为氮源，将之与农作物秸秆混合，加入水调节固液重量比至1∶0.5～1∶1，搅拌均匀。

7.如权利要求1所述的固定氮素于秸秆制备植物秸秆饲料/有机肥料的方法法，其特征在于，所述的蒸汽爆碎处理包括以下步骤：

(1)将预氨化后的植物秸秆置于汽爆罐中；

(2)向汽爆罐中通入饱和蒸汽，至汽爆罐中压力达到0.8～1.5MPa范围内，并维压5～15分钟；

(3)之后，瞬间减压释放，即制得植物秸秆饲料/有机肥料。