本發明屬于農業領域，特別利用大垛疊層堆肥生產有機肥的方法。
背景技術：
：堆肥是一個傳統又頗具現代特點的生物科學，也是一門綜合性和應用性相當強的工程科學。堆肥工藝自創始至今已走過110年的歷史，堆肥方法為生產實踐證明是行之有效，優點突出，易于推廣的制肥方法，是發展速度僅次于化肥的制肥行業。近年來國內外流行槽式堆肥法和條垛式堆肥法，接口技術和設備也已日臻完善。然而以往堆肥技術改進對機械翻堆增氧關注較多，對堆肥微生物的發酵條件、規律和相對應的工藝技術關注較少，尤其在貯料和物料預混階段浪費了不少時間，空間和動力。廣泛存在投資過大，加工成本過高問題，難以適應有機肥市場的薄利化趨勢和變化無常的市場需求。筆者歷經15年堆肥生產和研究，研發了一種堆肥新方法—“大垛堆肥的聯動裝置及其方法”（專利號：ZL.201110105362.3），并在此基礎上又研發出“大垛疊層堆肥法”及其接口設備，經數年生產應用運行良好，效益顯著。近代工業革命的高效率有力地推動了生產力的發展，于是，但凡涉及到工業生產必定是建立標準化廠房，采用大重型設備和全自動化生產線業已成為一種固定而僵化的模式，然而，有機肥產品不象其它工業品具有高額利潤回報，既便有政府給予免稅政策和補貼，企業仍難有較大發展。新建企業還本一般需4-6年。此外，前期的高投入在一定程度上拉升產品價格無形中加重了用戶負擔。事實上，相當多用戶寧可用鏟車或人工翻制堆肥，也不愿買商品有機肥。不少廠商不無自嘲地說，這是在“用啤酒的生產工藝，賣土雜肥的價格”。這種加工費用（有的高達200元/T）遠高于原料成本的倒掛現象構成了當下有機肥產業的致命傷。此外，農業廢棄物比比皆是，在空氣，微生物，陽光和雨水作用下會自然降解，放置一年半載后，也可見其促長效果，用戶追求低成本是有機肥產品長期打不開銷路的又一重要原因。農戶普遍缺乏對有機營養的認識，既而得出的錯誤結論是復合肥總養分比有機肥高1倍。而有機肥可直接為作物吸收的有機營養功能，提高產品質量的功能，改善土壤團粒結構功能；增加作物抗逆性的功能則一概被乎略了。李瑞波（2014.5）通過大量實驗證明，無論是作物根際，還是植物枝葉的每個局部，哪里有機營養物質濃度高，礦物營養就向哪里輸送（運動），這說明水溶有機碳是礦物營養的“聯絡者”和“組織者”，其生物有效性高于離子態礦物營養。無論是槽式翻堆還是條垛式翻堆均為在堆肥過程中通過高強度高頻次的通風爆氣以加快物料的腐熟。而事實是這樣的做法往往導致水分散失過快，堆溫下降，微生物增殖的小環境條件受到干擾發酵不徹底。據觀察堆肥物料中的木屑雖經翻堆機連續多次的擊打仍保持完整的顆粒狀外型，而在堆肥的最佳發酵層（不翻堆）中的木屑，10天后變化為一種灰白色的松散海棉體狀物，這是菌絲體“鉆入”（吃透）木屑顆粒的顯著特征，原來完整的顆粒狀解體為輕搓即散的粉末狀物。表明堆肥物料腐熟的速率與翻堆頻率間并無正相關系。英國著名堆肥先驅霍華德（1940.1）在“農業寶典”一書中介紹了分層墊料垛式堆肥法，強調：對堆體進行翻堆可以確保物料的均一混合和腐熟，并為好氧堆肥完成提供必須的水分和空氣。一般需要翻堆2次。當時在世界各地推廣均取得了很好的堆制效果，至今仍有借鑒意義。技術實現要素：本發明的目的是針對以上問題，發明人經過多年的研究和實驗，得到一種利用大垛疊層堆肥生產有機肥的方法，能夠實現物料來源廣、成本低、產量高和肥率高的效果。所述的利用大垛疊層堆肥生產有機肥的方法如下：（1）將少量免翻堆發酵菌種放在發酵罐中擴大培養，培養基由紅糖、尿素、木糠和雞糞按照重量份數比0.5：0.5:2:1混合，發酵溫度控制在56℃-58℃，發酵24小時；（2）將擴大培養后的免翻堆發酵菌種按照20kg/t的比例加入到當天新進物料中并混合攪拌15-30分鐘后，靜置24小時進行發酵；（3）將發酵完成后的物料倒入混合攪拌設備，物料經過混合攪拌設備后由輸送帶送至高處進行疊層堆肥；（4）每層不超過25m3，間隔24小時重復（2）和（3）步驟進行疊層堆肥發酵10-20天；（5）將堆肥發酵好的肥料推至空曠場地后，利用翻堆機進行4-6天反復開條后過篩裝車。所述的免翻堆發酵菌種包括釀酒酵母、放線菌、植物乳桿菌、糞腸球菌和枯草芽孢桿菌混合比例為1:1:0.5:0.5:0.5，這些細菌包含好氧發酵菌和厭氧發酵菌，兩類菌協作，達到疊層堆垛過程中不需要翻堆也能保證發酵效果的目的；所述的疊層堆肥大垛高度不低于5米；所述步驟（5）篩選出的腐熟不完全物料重新加入到物料中二次發酵，因為腐熟不完全的物料經過發酵，含有大量發酵菌，加入到新物料中可以促進新物料發酵的同時能夠提高物料利用率；在第一次堆肥的時候，是先將木糠或甘蔗渣與城市污泥以0.5：1的重量比例混合置于底層。一方面給木糠或甘蔗渣吸收污泥的水分，另一方面保持發酵足夠的溫度，使得以上堆肥能夠持續發酵。本發明利用“最佳發酵層現象”，每24小時堆疊一層，保證每一層都能經過“最佳發酵層現象”發酵，從而提高腐熟程度，提高有機肥中有機物含量的同時降低發酵時間，且成本較低。“最佳發酵層現象”是指所有的堆肥在堆制7-10天以后，于表層下10-30cm的物料均會出現白色或灰白色質變現象，為整個堆垛中腐熟最快的部分。表層下30-50cm處為堆垛中溫度最高的部分，為堆垛中的高溫層或失活層。（1）變為白色或灰白色的物料，在顯微鏡下可見有大量菌絲體。這是基質擴散進入微生物細胞，變成為絮狀物或菌絲體后的質變現象。（2）白色絮狀物大多于堆制7-10天后形成，此后隨堆制時間延長該層范圍略有擴展，腐熟程度加深。（3）升溫速度快，堆制24小時后表層下40cm處溫度達50℃以上，48小時后達65-70℃，此后逐漸緩慢下降趨勢。（4）堆料10天后的PH值為7，其余部位多在6以下。（5）含水量減至40%左右，其它部位仍為50-60%。（6）嗅有腐熟堆肥特有的香味，而堆垛深部物料為酸臭或惡臭味。（7）原為有形的物質，如玉米粒，羽毛莖軸、葉片等在該層腐解為易碎的粉末狀。（8）翻堆后7-10天又會形成新的白色絮狀物，翻堆過頻則不能形成。形成最佳發酵層的原因：（1）堆垛完成后糖代謝開始導致堆溫迅速上升，在62-68℃間約持續7-15天。（2）當溫度上升至高溫菌（多為細菌和放線菌）的耐受上限，多余的溫度和水分以水蒸汽態從堆垛表層大量揮發。同時堆外含氧空氣進入堆垛內層，氧氣穿過與固體基質結合的液相層面的擴散傳輸，完成在微生物細胞內的有氧代謝，二氧化碳和氧氣在不斷交換中達到最佳平衡點，這即為最佳發酵層所處的位置，從而滿足和維持所需微生物濃度的要求。（3）堆肥物料腐熟有賴于最小水解停留時間（HRT），而水解停留時間需要一個穩定的堆肥狀態——固體停留時間（SRT）。水解停留時間約為10-20天，而固體停留時間約為60-180天，這與最佳發酵層的高溫持續時間，和后熟期所需時間基本吻合。（4）表層下10-20cm的物料對最佳發酵層能起到保護層或緩沖層的作用：阻擋陽光紫外線對堆肥微生物增殖的抑制。同時可吸附部分雨水，避免過多水分進入最佳發酵層降低堆溫和影響發酵正常進行。（5）特定的堆肥條件，例如物料的種類和混合比例，含水率，C/N比，透氣性等因素決定最佳發酵層的發酵速率和腐熟度水平。本發明的顯著優勢：（1）發酵效率高質量好：在大堆垛上每次每層10-30cm，延長了每層物料與外層空間接觸的時間，并且均經歷過了表層→中溫層→高溫層→中低溫層和后熟層5個層次的發酵過程，從而保證大堆垛內所有物料的發酵質量和一致性，持續10-20天60-68℃，厚度為1米的前期高效發酵，足以殺滅絕大多數有害致病生物，纖維素和半纖維素得到較好水解，減少N和CO2排放，大幅提高可被植物直接吸收的水溶性有機碳含量，同時基質中的有益微生物數量增加，物料在最佳發酵層快速水解，氨很快轉化為有機N，并在水解尚未結束時，外層又被新一層的物料覆蓋，大部分養分代謝和轉換是在堆垜內進行，CO2和甲烷的排放也大幅減少。翻堆的時間和次數遠低于常規工藝，N揮發損失很少，而此前的報道是堆肥導致N（N2O）損失43%—27%，C（CO2）損失40%—20%。（2）簡化工藝增效節支：通常物料運進廠后需占用較大的存放場地，約占全廠面積的1/3-1/4，少則堆放數日，多則數10日，臭味較大的物料還招引蒼蠅和糞蟲，影響廠區和周邊空氣。本發明大垛疊層堆肥法無需原料堆放區和預混設備，用裝載機直接將各種物料混合后傾倒入濕料粉碎機加工，用輸送機輸上大堆垛，并于當日全部加工完，保證新料不過夜，可以利用原有廠房的原料堆放場，引進濕料粉碎連動裝置，30千瓦配置日可加工300米3物料，60千瓦配置日加工量可達600米3物料量，提高生產效率30-50%，以最少的資金投入創造盡可能多的社會價值。（3）物料混勻度及產品商品性好：為了調配合適的物料含水量和C/N比，通常要配置預混設備，這類預混設備和方法的通病是局部物料混勻好，總體物料混勻度低。各批次間的養分，顆粒度，含水量、腐熟易度很難調勻，最終影響產品質量的一至性。本發明采用大垛疊層堆肥法可以很好地解決物料混勻度問題。將粉碎物料輸送至大垛最高點，物料沿圓錐形堆垛斜面均勻下滑，使得縱向橫切面的每個局部均有不同性質的物料分布。再從各橫切面隨機取料堆成條垛，然后用翻堆機擊打混均，這可以便捷地將數千甚至數萬立方不同質的物料充分混勻，利用最佳發酵層現象使得出廠有機肥含水量低于35%，含水量往往決定了有機肥的品質，且含水量較高的有機肥在運輸和施肥的過程中都較為不便；肥料中各成分含量不超過30%，不會引發燒苗現象。（4）可高效處理常見的有機廢棄物，如糞便、秸桿、木屑、藥渣、菇渣、工廠下腳料、污泥、塘泥、垃圾、尾菜等多種有機廢棄物料，處理量可大、可小，適合我國絕大部分地區室外堆肥及北方和高寒山區的棚內堆肥。具體實施方式本發明的優選實施方式如下：（1）將少量免翻堆發酵菌種放在發酵罐中擴大培養，培養基由紅糖、尿素、木糠和雞糞按照重量份數比0.5：0.5:2:1混合，發酵溫度控制在56℃，發酵24小時；（2）將擴大培養后的免翻堆發酵菌種按照20kg/t的比例加入到當天新進物料中并混合攪拌30分鐘后，靜置24小時進行發酵；（3）將發酵完成后的物料倒入混合攪拌設備，物料經過混合攪拌設備后由輸送帶送至高處進行疊層堆肥；（4）每層不超過25m3，間隔24小時重復（2）和（3）步驟進行疊層堆肥發酵10天；（5）將堆肥發酵好的肥料推至空曠場地后，利用翻堆機進行4天反復開條后過篩裝車。所述的免翻堆發酵菌種包括釀酒酵母、放線菌、植物乳桿菌、糞腸球菌和枯草芽孢桿菌混合比例為1:1:0.5:0.5:0.5，這些細菌包含好氧發酵菌和厭氧發酵菌，兩類菌協作，達到疊層堆垛過程中不需要翻堆也能保證發酵效果的目的；所述的疊層堆肥大垛高度不低于5米；所述步驟（5）篩選出的腐熟不完全物料重新加入到新物料中二次發酵；發明人對本發明與傳統方法生產的有機肥進行了對比，對比如下：組別含水量生產周期經濟效益本發明35%以下10-20天成本較低、工藝簡單、產品質量均衡穩定、生產效率提高30%-50%傳統有機肥40-45%60-90天生產周期較長、產品質量不穩定當前第1頁1 2 3