专利名称：一种用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物及制备与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业有机废弃物的处理及资源化利用，特别涉及一种用于种植墨西哥玉米的环保基质及其制造方法。背景技术：
农业有机废弃物种类众多，其中主要是畜禽粪便和农作物秸杆。我国的农业废弃物呈现出四大特点，即数量大、品质差、价格低、危害多的污染特点。据报道，我国各类农作物秸杆的年总产量达7亿吨以上，其中稻草2. 3亿吨，玉米秸杆2. 2亿吨，豆类和秋杂粮秸杆I. O亿吨；锯末、刨花等林业废弃物I. 6X IOlOKg ;我国一年的家畜粪尿排放量约有20. 4 亿吨，其氮、磷、钾总贮量约为0.633X108 t，相当于0.49X108 t尿素，I. 19X108t过磷酸钙和0.34X108 t氯化钾，相当于我国同期化肥用量的78. 9%和57. 4%。20世纪90 年代中期以来，露天焚烧作物秸杆和随地弃置畜禽粪便已成为我国广大农村生态环境所面临的严峻问题，这不仅严重污染了环境，也极大地浪费了有机肥产品的原料，并造成大量的养分资源流失于土壤一植物系统之外。所以，为了充分合理利用农业废弃物资源，防止环境污染，研发综合处理和利用农业废弃物资源的新途径，这对我国乃至世界农业的可持续发展都具有重要意义。
蚯蚓堆制处理是一种新型的利用蚯蚓处理废弃物的“生态环境友好”型技术，通过蚯蚓的新陈代谢作用，有机废弃物被转化为稳定腐殖质类产物一蚯蚓粪的生态_生物转化过程。研究表明，蚯蚓分解有机物的能力很强，对食物的消化量很大。刘庄泉等指出I亿条蚯蚓一天可吞食40 50 t垃圾；廖新悌等经过研究得出，5kg腐熟的猪粪(粪渣)可供150条澳洲蚯蚓(总生物量40g)利用I个月，或100条日本大平2号(总生物量80g) 利用I个月。另有研究表明，蚯蚓在处理有机质过程中，只有一小部分用于合成体内物质， 大部分有机质经消化之后以蚯蚓粪这种特殊消化物形式排出，蚯蚓粪便为小而均匀的颗粒状，其营养价值比处理前提高20% - 30%,同时含有丰富的有益微生物和酶类。蚯蚓粪用于花卉上，可显著延长花期，使花更鲜艳；用于果蔬生产，不仅提高产量，而且可提高品质和耐储藏，且蚯蚓粪作为温室育苗和栽培基质亦显示出促进植物生长的效果，是生产有机食品的最佳肥料。因此，蚯蚓堆肥处理可以作为一种潜在工具快速、高效处理农业有机废弃物，继而利用蚓粪研发环保型基质用于无土栽培，对我国发展有机农业具有重要的理论及生产意义。
栽培基质对牧草、花卉、蔬菜、苗木等植物的生长均具有重意义，利用农业有机废弃物生产经济、适用、环保型有机栽培基质已成为重要的发展方向。利用废弃物进行无土栽培既可节省资金，又可解决环境污染问题，并且可生产出AA级绿色食品。秦嘉海等将炉渣+羊粪+糠醛渣和炉渣+羊粪+草炭作为番茄的无土栽培基质研究后亦表明，两者均明显优于土壤栽培，且炉渣、发酵羊粪、生物有机无机复合肥以体积比3. 5 1.5 O. 5混合基质的理化性状较优federicot等对羊粪蚯蚓堆制物农用于西红柿方面的研究亦得到类似结果。亦有研究认为城市垃圾废弃物与泥炭堆腐树皮等混合后可以作为有机栽培基质，但混合量最好不要超过50%。随着养殖业畜群结构的调整，今后畜牧业发展的重点是加快发展牛羊肉和禽肉的生产，并突出发展奶业和羊毛生产，即农区草食性动物将增加，因此提高饲料的产量及品质将成为发展畜牧业的重点之一。牧草指作为家畜饲料而栽培的植物，其一般包括青饲料和作物，农业种植中一般要求牧草对家畜适口性好、含有丰富的蛋白和适量的磷、钙及丰富的维生素类等。墨西哥玉米为禾本科类蜀黍属一年生草本植物，适应性广，抗逆性较强，其须根发达，茎杆粗壮，直径I. 5-2. Ocm,营养价值高，干物质中粗蛋白质、粗纤维等含量非常丰富，常被用来作为动物饲料。研究表明，投料22kg墨西哥玉米即可养Ikg鲜鱼，用其喂奶牛，日均每头产奶量比喂普通青饲料玉米提高4.5%。由于墨西哥玉米具有生长旺盛、单位面积产量高、再生力强、可多次收割等特点，因此，如能立足各地资源，充分利用我国农村地区丰富的农作物秸杆和畜禽粪资源，研发墨西哥玉米种植过程中所需的环保型栽培基质，必能带来巨大的社会、经济和生态效益。本发明采用畜粪和作物秸杆为原材料，通过蚯蚓处理及配方优选调节使之作为环保型有机基质用于牧草作物的无土栽培，为解决农业和农村环境污染、发展有机农业、降低生产成本、提高牧草品质等提供了技术支撑。
发明内容
本发明目的是提供一种利用农业有机废弃物生产种植墨西哥玉米的环保基质及制造方法，以实现畜牧业生产废弃物内部循环和资源化利用。本发明采用的技术方案是本发明涉及一种用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，所述农业有机废弃物按如下方法制备(I)畜粪混合物将畜禽粪便在自然条件下堆肥，然后将堆肥后的畜禽粪便与自然风干的稻草秸杆碎片以干重比I. 5 4:1混合，充分搅拌，制成畜粪混合物；(2)将蛭石加入槽体模具内制成蛭石层，在蛭石层表面铺设筛网a，然后取畜粪混合物a置于孔径为60(Γ800 μ m筛网a表面上制成畜粪混合物A层，将槽体模具在遮阳、温度25 30°C，湿 度6(Γ75%条件下静置2 3周进行预发酵；所述蛭石层与畜粪混合物a层体积比为I: f 3 ;
(3)在步骤(2)预发酵后的畜粪混合物A层上，以15 45mg/g畜粪混合物a的密度接种预驯化后的蚯蚓，将接种蚯蚓后的槽体模具在遮阳、温度1(T20°C、湿度6(Γ75%条件下静置25^45天；所述蚯蚓预驯化的方法为将蚯蚓(市售)预先于畜粪腐熟堆肥中，在遮阳、温度1(T20°C、湿度60 75%条件下养殖2(Γ30天，以增强其生长适应性，获得预驯化后的蚯蚓；
(4)在步骤(3)槽体模具的畜粪混合物A层表面铺设孔径为60(Γ800 μ m的筛网b，再取畜粪混合物b置于筛网b的表面制成畜粪混合物B层，所述的畜粪混合物b与畜粪混合物a体积比为1 2 :1，将模具在遮阳、温度1(T20°C、湿度60 75%条件下静置25 40天后，然后再去除筛网b和畜粪混合物B层；取出畜粪混合物A层进行翻堆处理并去除蚯蚓，在去除蚯蚓的畜粪混合物A层中加入氮源2. 50 5. 20 mol/m3 (以N2O摩尔量计)、磷源3. 20 6· 00 mol/m3 (以P2O5摩尔量计)和钾源0.8(Tl.80 mol/m3 (以K2O摩尔量计)，获得所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物。进一步，步骤(I)所述畜粪混合物为堆肥后的畜禽粪便与稻草秸杆以干重比优选2^ 3:1的混合物，最优选2. 3:1。进一步，所述畜粪混合物为畜禽粪便在自然条件下堆肥3飞周，然后取堆肥后的畜禽粪便与风干并破碎至f 3cm长的稻草秸杆碎片以干重比2 3:1的混合物。进一步，所述氮源为尿素，所述磷源为过磷酸钙，所述钾源为硝酸钾。进一步，步骤(4)所述每立方米畜粪混合物A层中添加尿素T 4 mol/m3 (以N2O摩尔量计)(优选3 mol/m3)、过磷酸I丐4^5 mol/m3 (以P2O5摩尔量计)和硝酸钾I"!· 5mol/m3 (以K2O摩尔量计)(优 选I mol/m3)。进一步，步骤(3)中所述蚯蚓为赤子爱胜蚓，所述赤子爱胜蚓自市场购回后预先于畜粪腐熟堆肥中养殖2(Γ30天后用于接种，以增强其生长适应性；养殖温度和湿度分别为1(T20°C和 60-75%。本发明还涉及一种由所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物制备的环保基质，所述环保基质由如下体积配比的原料组成蛭石I体积份、农业有机废弃物广3体积份。进一步，所述环保基质的制备方法为将蛭石加入槽体模具内制成蛭石层，在蛭石层表面铺设农业有机废弃物，所述蛭石层与农业有机废气物层体积比为1:广2。进一步，所述蛭石层的高度为15 30cm。更进一步，所述农业有机废弃物层的高度为15 30cm。更进一步，本发明所述用于墨西哥玉米种植的环保基质的制备方法推荐为(1)畜禽混合物将畜禽粪便在自然条件下堆肥30天，再将稻草秸杆自然风干后剪碎至f2cm长，然后将畜禽粪便与稻草秸杆以干重比I. 5 4:1 (优选2-3:1)混合，充分搅拌，制成畜禽混合物；(2)将蛭石加入槽体模具内制成蛭石层，在蛭石层表面铺设孔径为60(Γ800 μ m的筛网a，然后将畜禽混合物a置于筛网a表面上制成畜禽混合物A层，将槽体模具在遮阳、温度25 30°C，湿度6(Γ75%条件下放置2 3周进行预发酵；所述蛭石层与畜禽混合物A层体积比为1:广2 ;(3)在步骤(2)预发酵后的畜禽混合物A层上，以16 45mg/g畜禽混合物a的密度接种蚯蚓，将接种蚯蚓后的槽体模具在遮阳、温度1(T20°C、湿度6(Γ75%条件下静置25^45天；(4)在步骤(3)槽体模具的畜禽混合物A层表面铺设孔径为60(Γ800 μ m的筛网b，将畜禽混合物b置于筛网b的表面制成畜禽混合物B层，再将模具在遮阳、温度1(T20°C、湿度6(Γ70%条件下静置25 40天后，去除筛网b和畜禽混合物B层，畜禽混合物B层用于后续的环保基质的制备；将畜禽混合物A层进行翻堆处理去除蚯蚓后，在去除蚯蚓的畜禽混合物A层中加入氮源2. 50 5. 20 mol/m3 (以N2O计)、磷源3. 20 6· 00 mol/m3 (以P2O5计)和钾源0.8(Tl.80 mol/m3 (以K2O计)，获得所述用于墨西哥玉米种植的环保基质。本发明所述槽体模具为各种形状的4(T60cm高度、底部具孔(孔径约2 4cm)凹槽结构即可，材质为陶瓷、PE塑料等。本发明所述制备用于种植墨西哥玉米的环保基质过程中，湿度调节通过自然曝晒和人工洒水方式交替进行，温度调节通过棚室内控温装置进行。本发明所述畜粪混合物a和畜粪混合物b、所述畜粪混合物A层、畜粪混合物B层均为畜粪混合物，为便于区分不同步骤所用畜粪混合物量的差异而命名；所述筛网a和筛网b均为筛网，为便于区分不同步骤所用筛网不同而命名。与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在本发明的原料均采用可再生资源，不会破坏环境。农业有机废弃物的蚯蚓处理与环保基质生产集成于同一槽式蚯蚓反应器中，反应器及经配方调节后的基质可直接用于牧草种植，所获牧草可以重新循环于畜牧业生产过程。
图I为本发明制备用于种植墨西哥玉米环保基质的流程图。图2为本发明制备用于种植墨西哥玉米环保基质的槽式模具的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例I :用于种植墨西哥玉米环保基质的制备 制备流程和槽式模具如图I和图2所示。(I)新鲜畜禽粪便收集于畜粪池中经过自然堆放(温度25 32°C，湿度50 60%)约30天，稻草秸杆先经过自然风干剪碎至约2cm，然后将畜禽粪便与稻草秸杆碎片按干重比约7 3搅拌混合，制成农业有机废弃物。(2)将蛭石(粒径约2_4mm)铺设于槽式模具(模具为长方形槽体，长为100cm，宽为50cm,高为60cm)中制成约15cm高的蛭石层,然后在蛭石层表面铺设孔径为800 μ m的筛网a，在筛网a表面加入步骤(I)制备的农业有机废弃物，形成约25cm高的农业有机废弃物A层，然后将模具在温度25 3(TC，湿度6(Γ75%条件下静置2周进行预发酵。(3)选取经饲料驯养后的赤子爱胜蚓(市售)，将上述蚯蚓以30mg/g农业有机废弃物的量接种至农业有机废弃物A层上，然后将槽体模具在20°C、湿度70%、遮阳条件下静置25天；所述赤子爱胜蚓于畜粪腐熟堆肥中养殖2(Γ30天后用于接种，养殖温度和湿度分别为 1(T20°C和 60 75%。(4)在步骤(3)的农业有机废弃物A层表面铺设孔径为800 μ m的筛网b，再在筛网b的表面加入步骤(I)的农业有机废弃物形成高度25cm的农业有机废弃物B层，以促进蚯蚓上移摄食处理，将模具在遮阳，温度20°C、湿度70%条件下静置20天，湿度调节通过自然曝晒和人工洒水方式，温度调节通过棚室内控温装置进行。去除农业有机废弃物B层和筛网b，用于下一批环保基质生产。用15cm深钉耙将农业有机废弃物A层深翻，不用翻动蛭石层，农业有机废弃物A层深翻后按其总量添加尿素3. O mo Ι/m3 (以N2O计)、过磷酸钙4.5mol /m3 (以P2O5计)和硝酸钾I. Omol/m3 (以K2O计)后，获得用于种植墨西哥玉米的环保基质。实施例2 :环保基质的配方优化环保基质中蛭石层深度为15cm，分别调节农业有机废弃物A层与蛭石层的体积配比为广3:1，按实施例I所述按农业有机废弃物A层进总量添加氮源3. O mol/m3 (以N2O计)、磷源4.5 mol /m3 (以P2O5计)和钾源I. Omol/m3 (以K2O计)，然后将槽体模具(即槽式蚯蚓处理反应器)中的农业有机废弃物A层与蛭石层固定成型。所添加的无机氮源为尿素，无机磷源为过磷酸钙，无机钾源为硝酸钾，同时通过人工喷淋法控制基质含水量为70%左右范围。实施例3 :环保基质用于墨西哥玉米的种植按照实施例I的方法制备用于种植墨西哥玉米的环保基质，操作及各物质的参数同实施例1，不同的是环保基质样品分为3组，组I中蛭石层与农业有机废弃物A层的体积比为1:1，尿素118，过磷酸钙498，硝酸钾15g ;组2中蛭石层与农业有机废弃物A层的体积比1: 2，尿素22g，过磷酸钙98g，硝酸钾30g ;组3中蛭石层与农业有机废弃物A层的体积比1: 3，尿素32g，过磷酸钙250g，硝酸钾44g ;同时以土壤作为对照，分别在环保基质和对照上种植墨西哥玉米，在25 30°C的自然条件下生长45天后，采集植物地上部分及根系样品，洗净后烘干、称重、磨碎测定玉米茎叶中的粗纤维、粗蛋白及茎叶中氮、磷和钾的含量，结果如表I 表3所不。表I环保基质对墨西哥玉米茎叶生物量影响
权利要求
1.一种用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，其特征在于所述农业有机废弃物按如下方法制备(I)畜粪混合物将畜禽粪便在自然条件下堆肥，然后将堆肥后的畜禽粪便与自然风干的稻草秸杆碎片以干重比I. 5 4:1混合，充分搅拌，制成畜粪混合物；(2)将蛭石加入槽体模具内制成蛭石层，在蛭石层表面铺设筛网a，然后取畜粪混合物a置于孔径为60(Γ800 μ m筛网a表面上制成畜粪混合物A层，将槽体模具在遮阳、温度25 30°C，湿度6(Γ75%条件下静置2 3周进行预发酵；所述蛭石层与畜粪混合物a体积比为1:广3 ;(3)在步骤(2)预发酵后的畜粪混合物A层上，以15 45mg/g畜粪混合物a的密度接种预驯化后的蚯蚓，将接种蚯蚓后的槽体模具在遮阳、温度1(T20°C、湿度6(Γ75%条件下静置25 45天；所述蚯蚓预驯化的方法为将蚯蚓置于畜粪腐熟堆肥中，在遮阳、温度1(T20°C、湿度60^75%条件下养殖2(Γ30天，获得所述预驯化后的蚯蚓；(4)在步骤(3)槽体模具的畜粪混合物A层表面铺设孔径为60(Γ800 μ m的筛网b，取畜粪混合物b置于筛网b的表面制成畜粪混合物B层，所述的畜粪混合物b与畜粪混合物a体积比为广2 :1，再将模具在遮阳、温度1(T20°C、湿度60 75%条件下静置25 40天，然后去除筛网b和畜粪混合物B层；取出畜粪混合物A层进行翻堆处理并去除蚯蚓，在去除蚯蚓的畜粪混合物A层中加入氮源2. 5(Γ5. 20mol/m3、磷源3. 20 6. 00 mol/m3和钾源O. 80 I. 80 mol/m3,获得所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物。
2.如权利要求I所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，其特征在于步骤(I)所述畜粪混合物为堆肥后的畜禽粪便与稻草秸杆碎片以干重比2 3:1的混合物。
3.如权利要求I所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，其特征在于所述畜粪混合物为畜禽粪便在自然条件下堆肥3飞周，然后取堆肥后的畜禽粪便与自然风干并破碎至f 3cm长的稻草秸杆以干重比2 3:1的混合物。
4.如权利要求I所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，其特征在于所述氮源为尿素，所述磷源为过磷酸钙，所述钾源为硝酸钾。
5.如权利要求I所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，其特征在于步骤(4)所述去除蚯蚓的畜粪混合物A层中添加尿素T 4 mol/m3、过磷酸钙4飞mol/m3和硝酸钾I.O L 5 mol/m3。
6.如权利要求I所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物，其特征在于步骤(3)中所述蚯蚓为赤子爱胜蚓，所述赤子爱胜蚓于畜粪腐熟堆肥中养殖2(Γ30天后用于接种，养殖温度和湿度分别为1(T20°C和60 75%。
7.一种由权利要求I所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物制备的环保基质，其特征在于所述环保基质由如下体积配比的原料组成蛭石I体积份、农业有机废弃物广3体积份。
8.如制备权利要求7所述环保基质，其特征在于所述环保基质按如下方法制备将蛭石加入槽体模具内制成蛭石层，在蛭石层表面铺设农业有机废弃物，所述蛭石层与农业有机废弃物层体积比为I: Γ2。
9.如权利要求8所述环保基质，其特征在于所述蛭石层的高度为15 30cm。
10.如权利要求8所述环保基质，其特征在于所述农业有机废弃物层的高度为15 30cmo
全文摘要
本发明公开了一种用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物及制备与应用，所述农业有机废弃物按如下方法制备将蛭石加入槽体模具内制成蛭石层，然后取畜粪混合物a置于筛网a表面上制成畜粪混合物A层，进行预发酵，然后在畜粪混合物A层上接种蚯蚓，在遮阳、温度10~20℃、湿度60~75%条件下静置25~45天；取出畜粪混合物A层进行翻堆处理并去除蚯蚓，加入氮源、磷源和钾源，获得所述用于墨西哥玉米种植的农业有机废弃物；本发明的原料均采用可再生资源，不会破坏环境，农业有机废弃物的蚯蚓处理与环保基质生产集成于同一槽式蚯蚓反应器中，反应器及经配方调节后的基质可直接用于牧草种植，所获牧草可以重新循环于畜牧业生产过程。
文档编号C05F17/00GK102924147SQ201210380190
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者朱维琴, 贾秀英, 李淑英, 郭丹, 冯萍 申请人:杭州师范大学