秸秆堆肥方法

1.本发明涉及有机肥技术领域，具体涉及秸秆堆肥方法。


背景技术：

2.秸秆野外焚烧等做法造成了严重的二次污染。如有有效利用秸秆是解决因焚烧秸秆导致的二次污染的关键。秸秆经过好氧堆肥腐熟还田是重要的秸秆资源化利用方法之一，并且，国内农业大量化学肥料的使用使种植稻米、小麦、蔬菜、茶和果树等的栽培用土地变得非常贫瘠。因此，国家也大力鼓励和推荐利用有机肥料进行有机栽培。
3.作为典型的木质纤维素生物质，秸秆含有大量的纤维素和半纤维素以及木质素；因此，它富含碳而缺乏氮，高c/n比从50到150不等。秸秆的顽固结构和不平衡的c/n比使秸秆直接堆肥困难，包括启动困难、有机物降解效率慢、产品质量低等。例如，芦苇秸秆在未添加其他外源物的情况下堆肥两个月后，有机物的降解效率仅为13％左右，且最终产品质量较差。
4.农业秸秆经常被用作膨胀剂并与富氮材料(例如食物垃圾、牲畜粪便和污水污泥)共同堆肥，在这些过程中添加的农业秸秆量很少(例如，《30％干重)。目前，以秸秆作为主要原料以生产有机肥或者土壤改良剂的报道还很少，在此过程中，找到在秸秆堆肥过程中促进有机部分转化并提高最终产品质量的方法至关重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供秸秆堆肥方法，能提高以秸秆作为主要原料进行堆肥时有机物的降解效率，且施肥效果好。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.秸秆堆肥方法，包括以下步骤：
8.s1、原料预处理：将秸秆进行粉碎处理；
9.s2、物料准备：采用秸秆堆肥启爆剂调整秸秆碳氮比为20-30，所述秸秆堆肥启爆剂为碱性蛋白酶水解液，调整物料的含水量为50-60％，并向物料中加入成熟堆肥；
10.s3、堆肥：将步骤s2获得的物料采用堆积方式进行堆肥处理。
11.碳氮比和水分需要调节到相对合适的值，有利于微生物生长。比如碳氮比20-30较为合适，高于30，堆肥过程变慢，低于20添加蛋白水解物过多，还容易造成发臭的现象。另外堆肥过程水分也很重要，一般50-60％，太低堆肥过程变慢，太高造成厌氧环境，过程也慢，而且产生温室气体。
12.本发明采用碱性蛋白酶水解液作为秸秆堆肥启爆剂，不仅能够调节秸秆的碳氮比，且能提高降解效率，由于秸秆的降解效率提高，使得制备的堆肥质量好，用于农作物施肥时具有施肥效果好的优点。
13.进一步地，步骤s1中，粉碎后秸秆的长度小于等于50mm。
14.将秸秆粉碎呈长度小于等于50mm后，利于秸秆堆肥启爆剂在秸秆中均分分布，能
够在一定程度上提高有机物的降解速率和降解效率。
15.进一步地，步骤s1中，粉碎后秸秆的长度小于等于20mm。
16.进一步地，步骤s2中，采用秸秆堆肥启爆剂调整秸秆碳氮比为20，调整物料的含水量为60％。
17.进一步地，步骤s2中，碱性蛋白酶水解液以鱼鳞为底物，以碱性蛋白酶为酶解剂进行水解获得。
18.申请人通过对不同底物的物质含量进行分析，最终选择了不含有脂质的鱼鳞作为底物，且鱼鳞的蛋白含量为50-80％。
19.不同底物的物质含量如表1所示：
20.表1
[0021] 蛋白质(％)脂质(％)其他有机物(％)无机物(灰分)(％)猪皮44.438.116.70.8鱼骨35.742.97.114.3鱼鳞51.20.11.447.3
[0022]
表1中的指标均为干重，其他的有机物为从有机物全量减去蛋白质和脂质的值从分析值可以看出，鱼鳞不含有脂质，因此没有必要利用己烷等有机溶剂等进行提取步骤。另外，因为其蛋白质含量超过了50％，从各原料分析值选取鱼鳞作为提取蛋白水解液的原料。
[0023]
鱼鳞利用酸性试剂或碱性试剂提取时提取物一般称为明胶。利用酸性试剂提取时分子量大于100kda。利用碱性试剂提取时，多数蛋白质在100kda以下，尽管如此，两者均为高分子化合物。提取出的蛋白质溶液分别加入秸秆中通过堆积式方法进行堆肥化实验，然而尽管经过4周以上并没有促进腐熟，可知利用此方法短时间内无法生产成熟堆肥。可见，利用酸性或者碱性试剂进行鱼鳞蛋白水解制备秸秆堆肥加速剂不可行。
[0024]
申请人发现，不仅利用碱性蛋白酶为酶解剂鱼鳞相比酸性试剂或碱性试剂，具有更好的分几率，分解率在60％以上，且碱性蛋白酶相比酸性蛋白酶，具有更高的效率。
[0025]
进一步地，鱼鳞的干重浓度小于等于10％，所述碱性蛋白酶的添加量小于等于鱼鳞重量的10％。
[0026]
进一步地，鱼鳞的蛋白含量为50-80％，所述碱性蛋白酶的来源为bacillus sp.。
[0027]
申请人通过实验发现：
[0028]
采用来源为bacillus sp.的碱性蛋白酶分解鱼鳞，分解率约为85.8％，为目前找到的最佳鱼鳞分解剂。
[0029]
为了获取最佳的鱼鳞分解剂，申请从市场销售的酶制剂选择16种类购买，鱼鳞作物底物，评价了各酶制剂的分解能力。反应条件为各酶制剂说明书中的推荐最适条件(ph、温度)，结果如表2所示：
[0030]
表2各酶制剂的蛋白分解效果
[0031][0032][0033]
从表2可知：
[0034]
有6种酶制剂达到了60％以上的分解率。其中，bacillus subtilis(日本天野
ェンザィム
株式会社)和bacillus sp.来源(天津诺奥科技发展有限公司)的酶效果最好，分别达
到69.2％和85.8％。因为这些酶制剂为碱性蛋白酶，尤其是bacillus sp.来源(酶制剂l)反应条件高达10，我们将其调节到ph8(相对基质浓度添加量重量比为5％)再次评价了酶制剂的效果，发现用bacillus sp.来源酶制剂蛋白分解效率也达到了85.8％。
[0035]
进一步地，水解温度为50-60℃，ph值为7-8，水解时间为10-60分钟。
[0036]
上述温度和ph酶活性有最佳温度和ph范围，时间相对长一些可以提高水解率，但不能无限长。
[0037]
进一步地，步骤s2中，成熟堆肥为沼渣成熟肥。
[0038]
进一步地，步骤s3中，堆肥过程中，每隔4～5天，对物料进行翻堆处理，堆肥化天数为5-8周。
[0039]
进一步地，还可以在堆肥过程中对物料进行通气，通气方式可以选择在堆底部间歇通气或连续通气。
[0040]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0041]
1、本发明采用碱性蛋白酶水解液作为秸秆堆肥启爆剂，不仅能够调节秸秆的碳氮比，且能提高降解效率，由于秸秆的降解效率提高，使得制备的堆肥质量好，用于农作物施肥时具有施肥效果好的优点。
[0042]
2、采用本发明所述堆肥方法，秸秆中有机物的分解率为50.1％，其施肥效果明显高于尿素。
具体实施方式
[0043]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0044]
实施例1：
[0045]
秸秆堆肥方法，包括以下步骤：
[0046]
s1、原料预处理：将水稻秸秆进行粉碎处理，将秸秆粉碎成长度为20-30mm的小段；
[0047]
s2、物料准备：采用秸秆堆肥启爆剂调整秸秆碳氮比为20，所述秸秆堆肥启爆剂为碱性蛋白酶水解液，调整物料的含水量为60％，并向物料中加入成熟堆肥(沼渣成熟肥)；
[0048]
碱性蛋白酶水解液以鱼鳞为底物，以碱性蛋白酶为酶解剂进行水解获得，选用的碱性蛋白酶的来源为bacillus sp.，鱼鳞为(市场获得)，其物质组成如表1所示：蛋白质含量为52.1％；鱼鳞的干重浓度为5％，所述碱性蛋白酶的添加量为鱼鳞重量的5％(每升反应液体鱼鳞重量50g，蛋白酶2.5g)；水解温度为60℃，ph值为8，水解时间为60分钟。
[0049]
s3、堆肥：将步骤s2获得的物料采用堆积方式进行堆肥处理，堆肥过程中，每隔4～5天，对物料进行翻堆处理，堆肥化天数为8周。
[0050]
对比例1：
[0051]
本对比例基于实施例1，与实施例1的区别在于：
[0052]
步骤s2中，采用尿素替换碱性蛋白酶水解液。
[0053]
对经过实施例1和对比例1处理后的堆肥进行有机物降解率测试：
[0054]
测试方法为：参照国标有机物降解率。
[0055]
测试就结果：蛋白水解组添加组和尿素添加组秸秆有机物降解率分别为50.10％
和47.85％。
[0056]
将经过实施例1和对比例1后的堆肥用于小白菜施肥实验：
[0057]
将尿素(rsu对比例1)和蛋白水解物(rsph实施例1)处理组获得的成熟堆肥以150kg-n
·
公顷-1
施用于小白菜，观察是否促进小白菜增产。不同处理的盆栽实验中小白菜的生长情况如表3所示：
[0058]
表3秸秆成熟肥施加对小白菜产量的影响
[0059][0060]
空白：不施肥；urea，施肥尿素(施肥尿素为化学肥料施肥对照)；rsu：施加尿素调节的秸秆成熟肥；rsph：施加碱性蛋白水解液调节的秸秆成熟肥。数值为三个重复的平均值，字母表示显著差异(p《0.05)
[0061]
由表3可知：
[0062]
不同肥料的施用对小白菜生物量的影响不同。堆肥处理增加了大白菜的生物量，rsph处理获得了最大的生物量增加量。计算rsph处理组100株植株鲜重722.30g(表3)，比空白对照高65.70％，比rsu处理高26.84％。该研究表明rsph成熟堆肥的应用增加了种植小白菜的生物量。
[0063]
因此，添加碱性蛋白水解液不仅有利于秸秆堆肥启动，提高了秸秆的有机物降解率，还造成最终产品质量增加，即利用碱性蛋白水解液制备的堆肥产品质量高。
[0064]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。