一種農作物堆肥及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明農作物資源領域，具體的說涉及一種農作物堆肥及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 我國農業廢棄物主要為畜禽糞便和農作物秸桿兩大類。2010年我國規模化養殖場 畜禽糞便的排放量約22. 3億噸，2020年將達到42. 4億噸。我國農作物秸桿年產量7. 0億 噸。其中以水稻、玉米和小麥稻桿為主，占稻桿總量的75. 6%。大量稻桿的燃燒及未被資源 化利用的畜禽糞便隨意地堆放造成環境污染和資源的浪費。
[0003] 畜禽糞便質地較細、含有豐富的氮、磷和有機質，但是碳氮比較低，5~15。農作 物秸桿的主要成分約為30%纖維素、50%半纖維素和15%木質素，碳氮比高達100~150。 利用畜禽糞便和農作物秸桿堆肥，是農業廢棄物作為土壤肥料或調節劑的關鍵手段之一， 也是一種易于操作、價廉、容易推廣、適合我國農業廢棄物資源化的方式。然而，在堆肥過程 中氮素損失達23. 3~77. 0%，降低了堆肥產品的養分含量，常用的抑制氨揮發的措施有添 加竹炭、竹醋液、米糠及硫磺粉等。比如，中國發明專利（申請號200710006653)和中國發 明專利（申請號200710006654)通過添加竹炭及竹醋液降低畜禽廢棄物堆肥過程中的氮損 失；中國發明專利（申請號201210525624)利用蛋雞糞與米糠和稻草混合堆肥；中國發明 專利（申請號200910091091)通過在堆肥中添加硫磺粉和硫酸亞鐵，抑制堆肥過程中氮損 失。即便如此，農業廢棄物堆肥產品中仍存在堆肥產品肥效低等關鍵問題，還要配合施用其 它肥料，才能滿足作物生長發育的要求。因此有必要開發一種肥效高的堆肥，提高堆肥產 品的農用價值。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的之一在于提供一種農作物堆肥的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0005] (1)按質量比1 :0. 2 :0. 1~0. 3將畜禽糞便、秸桿與秸桿生物炭混合；
[0006] (2)將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0. 01~0. 05m3 ? 1T1 ?kg濕基' 發酵14~20天后出料。
[0007] 其中所述的畜禽糞便含水率為70~85%，畜禽糞便中有機碳的質量分數以干基 計為30~80% ;
[0008] 所述的農作物秸桿含水率為10~20%，農作物秸桿中有機碳的質量分數以干基 計為50~80% ;
[0009] 所述的秸桿生物炭為各類秸桿來源的生物炭，包括小麥秸桿生物炭、水稻秸桿生 物炭、玉米秸桿生物炭和大麥秸桿生物炭等；
[0010] 秸桿生物炭是以秸桿為原料，將秸桿斷成18~20cm的節段，并捆扎裝入密閉炭化 爐中，在最終炭化溫度為500~6〇o°c、平均升溫速度為locrotr 1的條件下對其進行炭化， 升至最終炭化溫度后保溫lh，得到秸桿生物炭。
[0011] 步驟（2)中將混合物料放入發酵設備內通過靜態強制通風方式及人工強制翻堆 相結合的方式進行堆肥發酵處理；每5~7天翻堆一次；通風速率優選為0. 03m3 ? IT1 ? kg 濕基'
[0012] 本發明還提供了由上述方法制備得到的農作物堆肥。
[0013] 本發明制備得到的農作物堆肥水溶性鹽分、全氮及速效磷的含量明顯增高，肥效 優，適宜農田應用。
[0014] 本發明提供的農作物堆肥所用原料來源廣，且均為農業生產中廢棄物，成本低廉。
[0015] 由于秸桿生物炭質量輕、孔隙率高、吸附性強，保證堆肥物料與空氣充分接觸，促 進混合物料中有機質的降解，減少堆肥過程中氮素的損失；并且由于秸桿生物炭富含表面 官能團，促進物料中水溶性有機碳的向堆肥腐殖質轉化，從而提高堆肥的腐殖化程度，加快 堆肥提前完成腐熟過程；再者由于秸桿生物炭電導率高、水溶性氮磷豐富，所以適宜比例秸 桿生物炭的添加使獲得的農作物堆肥營養成分高。
[0016] 秸桿生物炭添加后的堆肥14~20天，堆肥產品中電導率為1. 41~2. 35ms ?〇!!' 全氮含量為16. 4~21. 0g *kg'速效磷含量為554~801mg ?kg'可以明顯提高堆肥產品 中的電導率21. 2~45. 5%、全氮含量6. 1~19. 0%、速效磷含量12. 1~26. 2%，最終獲得 的生物炭基堆肥產品質量高、肥效優、適宜農用。
[0017] 另外，由于秸桿生物炭具有吸附性能強、來源廣泛、成本低廉等優點，在堆肥過程 中，促使物料松散易分離、堆肥周期縮短。
[0018] 本發明選用秸桿生物炭應用于農業廢棄物混合堆肥中，由于秸桿生物炭含有豐富 的官能團基團，可以加快水溶性有機物中的有機碳向腐殖質碳轉移，最終實現農業廢棄物 的減量化、資源化和無害化。
[0019] 秸桿生物炭是將小麥、大麥、水稻或玉米等農作物秸桿在無氧或限氧的條件下經 高溫熱解后得到的深褐色或黑色多孔性物質。生物炭具有較大比表面積、表面官能團及豐 富的微孔結構，對養分保持、水分利用、土壤結構、重金屬和有機污染物生物有效性都將產 生重要影響。特別是秸桿生物炭來源于秸桿生物質，其電導率范圍3. 5~10. 0ms ? cnT1、速 效磷含量范圍700~1200mg ? kg'硝態氮含量介于80~120mg ? kg'按態氮含量范圍 20~60mg ? kg4等，均高于木炭和竹炭。因此，秸桿生物炭不僅具備常規生物炭的促進堆 肥腐殖化程度的特性，而且應用于農田土壤后可以供給土壤養分和促進植物生長。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0021] 實施例1
[0022] 本實施例中使用的畜禽糞便為豬糞，農作物秸桿為小麥秸桿，分別取自上海市奉 賢區莊行試驗站的養豬場和試驗田。其中，豬糞的含水率為85.0%，有機碳的質量分數以干 基計為34. 4% ;秸桿的含水率為9. 1%，有機碳的質量分數以干基計為62. 6%。
[0023] 將小麥秸桿斷成18~20cm的節段，并捆扎裝入莊行試驗站內密閉炭化爐（浙江 省悟能環保科技發展有限公司，型號EC0-5000)中，在最終炭化溫度為500°C、平均升溫速 度為ioo°c ?tr1的條件下對其進行炭化，升至最終炭化溫度500°c后保溫lh，得到秸桿生物 炭為小麥秸桿炭，制備成的小麥秸桿生物炭電導率7. 9ms ? cnT1、pH值5. 5、水溶性有機碳含 量2. 7g ? kg'速效磷含量llOOmg ? kg'硝態氮含量22. 6mg ? kg'全氮含量15. 2g ? kg'
[0024] (1)按質量比1 :0. 2 :0. 2將豬糞、小麥秸桿與小麥秸桿生物炭混合，得混合物料， 該混合物料含水率為70% ;
[0025] (2)將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0. 03m3 ? 1T1 ? kg濕基 '每7天翻 堆一次；發酵20天后出料。
[0026] 在堆肥過程中的第14及20天取堆肥樣品分析其養分組成及含量，結果見表1。
[0027] 對比例：
[0028] (1)按質量比1 :0. 2將豬糞與小麥秸桿混合，得混合物料，該混合物料含水率為 70% ；
[0029] (2)將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0. 03m3 ? 1T1 ? kg濕基 '每7天翻 堆一次；發酵20天后出料。
[0030]其中原料同實施例1，在堆肥過程中的第14及20天取堆肥樣品分析其養分組成及 含量，結果見表1。
[0031] 實施例2
[0032] 本實施例中使用的畜禽糞便為豬糞，農作物秸桿為小麥秸桿，分別取自上海市奉 賢區莊行試驗站的養豬場和試驗田。其中，豬糞的含水率為85%，有機碳的質量分數以干基 計為34. 4% ;秸桿的含水率為9. 1%，有機碳的質量分數以干基計為62. 6%。
[0033] 將小麥秸桿斷成18~20cm的節段，并捆扎裝入莊行試驗站內密閉炭化爐（型號 EC0-5000)中，在最終炭化溫度為500°C、平均升溫速度為100°C ?tr1的條件下對其進行炭 化，升至最終炭化溫度后保溫lh，得到秸桿生物炭為小麥秸桿炭，制備成的小麥秸桿生物炭 電導率7. 9ms ? cm'pH值5. 5、水溶性有機碳含量2. 7g ? kg_\速效磷含量llOOmg ? kg_i、硝 態氮含量22. 6mg ? kg'全氮含量15. 2g ? kg'
[0034] (1)按質量比1 :0. 2 :0. 3將豬糞、小麥秸桿與小麥秸桿生物炭混合，得混合物料， 該混合物料含水率為70% ;
[0035] (2)將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0. 03m3 ? 1T1 ? kg濕基 '每7天翻 堆一次；發酵20天后出料。
[0036] 在堆肥過程中的第14及20天取堆肥樣品分析其養分組成及含量，結果見表1。
[0037] 實施例3
[0038] 本實施例中使用的畜禽糞便為豬糞，農作物秸桿為水稻秸桿，分別取自上海市奉 賢區莊行試驗站的養豬場和試驗田。其中，豬糞的含水率為85%，有機碳的質量分數以干基 計為34. 4% ;秸桿的含水率為10. 1%，有機碳的質量分數以干基計為41. 0%。
[0039] 將水稻秸桿斷成18~20cm的節段，并捆扎裝入莊行試驗站內密閉炭化爐（型號 EC0-5000)中，在最終炭化溫度為500°C、平均升溫速度為100°C ?tr1的條件下對其進行炭 化，升至最終炭化溫度后保溫lh，得到秸桿生物炭為稻秸桿炭，該水稻秸桿生物炭電導率 5. 4ms ? cnT1、pH值7. 2、水溶性有機碳含量2. 3g ? kg'速效磷含量800mg ? kg_\硝態氮含 量 43. Omg ? kg'
[0040] (1)按質量比1 :〇. 2 :0. 1將豬糞、水稻秸桿與水稻秸桿生物炭混合，得混合物料， 該混合物料含水率為70% ;
[0041] (2)將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0. 03m3 ? 1T1 ? kg濕基 '每7天翻 堆一次；發酵20天后出料。
[0042] 在堆肥過程中的第14及20天取堆肥樣品分析其養分組成及含量，結果見表1。
[0043] 表1實施例和對比例的農作物堆肥養分組成及含量
[0044]
【主權項】
1. 一種農作物堆肥的制備方法，該方法包括如下步驟： (1) 按質量比1 :〇. 2 :0. 1~0. 3將畜禽糞便、秸桿與秸桿生物炭混合； (2) 將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0. 01~0. 05m3 ?IT1 ?kg濕基 '發酵 14~20天后出料。
2. 根據權利要求1所述的農作物堆肥的制備方法，其中所述的秸桿生物炭是以秸桿為 原料，將秸桿斷成18~20cm的節段，并捆扎裝入密閉炭化爐中，在最終炭化溫度為500~ 600°C、平均升溫速度為100°C?IT1的條件下對其進行炭化，升至最終炭化溫度后保溫lh， 得到的秸桿生物炭。
3. 根據權利要求1所述的農作物堆肥的制備方法，其中通風速率為0. 03m3 ?kg濕 基―1。
4. 根據權利要求1-3任一項所述方法制備成的農作物堆肥。
【專利摘要】本發明公開了一種農作物堆肥及其制備方法，該農作物堆肥是通過如下方法制備得到的：(1)按質量比1：0.2：0.1～0.3將畜禽糞便、秸稈與秸稈生物炭混合；(2)將上述混合物料進行堆肥發酵，通風速率為0.01～0.05m3·h-1·kg濕基-1，發酵14～20天后出料。本發明制備得到的農作物中因為添加了農作物秸稈生物炭，堆肥水溶性鹽分、全氮及速效磷的含量明顯增高，肥效優，適宜農田應用。
【IPC分類】C05F17-00, C05G3-00
【公開號】CN104844317
【申請號】CN201510163931
【發明人】張繼寧, 周勝, 陳桂發, 孫會峰, 付子軾, 宋祥甫
【申請人】上海市農業科學院
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月8日