一种农作物堆肥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明农作物资源领域，具体的说涉及一种农作物堆肥及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国农业废弃物主要为畜禽粪便和农作物秸杆两大类。2010年我国规模化养殖场 畜禽粪便的排放量约22. 3亿吨，2020年将达到42. 4亿吨。我国农作物秸杆年产量7. 0亿 吨。其中以水稻、玉米和小麦稻杆为主，占稻杆总量的75. 6%。大量稻杆的燃烧及未被资源 化利用的畜禽粪便随意地堆放造成环境污染和资源的浪费。
[0003] 畜禽粪便质地较细、含有丰富的氮、磷和有机质，但是碳氮比较低，5~15。农作 物秸杆的主要成分约为30%纤维素、50%半纤维素和15%木质素，碳氮比高达100~150。 利用畜禽粪便和农作物秸杆堆肥，是农业废弃物作为土壤肥料或调节剂的关键手段之一， 也是一种易于操作、价廉、容易推广、适合我国农业废弃物资源化的方式。然而，在堆肥过程 中氮素损失达23. 3~77. 0%，降低了堆肥产品的养分含量，常用的抑制氨挥发的措施有添 加竹炭、竹醋液、米糠及硫磺粉等。比如，中国发明专利（申请号200710006653)和中国发 明专利（申请号200710006654)通过添加竹炭及竹醋液降低畜禽废弃物堆肥过程中的氮损 失；中国发明专利（申请号201210525624)利用蛋鸡粪与米糠和稻草混合堆肥；中国发明 专利（申请号200910091091)通过在堆肥中添加硫磺粉和硫酸亚铁，抑制堆肥过程中氮损 失。即便如此，农业废弃物堆肥产品中仍存在堆肥产品肥效低等关键问题，还要配合施用其 它肥料，才能满足作物生长发育的要求。因此有必要开发一种肥效高的堆肥，提高堆肥产 品的农用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于提供一种农作物堆肥的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0005] (1)按质量比1 :0. 2 :0. 1~0. 3将畜禽粪便、秸杆与秸杆生物炭混合；
[0006] (2)将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0. 01~0. 05m3 ? 1T1 ?kg湿基' 发酵14~20天后出料。
[0007] 其中所述的畜禽粪便含水率为70~85%，畜禽粪便中有机碳的质量分数以干基 计为30~80% ;
[0008] 所述的农作物秸杆含水率为10~20%，农作物秸杆中有机碳的质量分数以干基 计为50~80% ;
[0009] 所述的秸杆生物炭为各类秸杆来源的生物炭，包括小麦秸杆生物炭、水稻秸杆生 物炭、玉米秸杆生物炭和大麦秸杆生物炭等；
[0010] 秸杆生物炭是以秸杆为原料，将秸杆断成18~20cm的节段，并捆扎装入密闭炭化 炉中，在最终炭化温度为500~6〇o°c、平均升温速度为locrotr 1的条件下对其进行炭化， 升至最终炭化温度后保温lh，得到秸杆生物炭。
[0011] 步骤（2)中将混合物料放入发酵设备内通过静态强制通风方式及人工强制翻堆 相结合的方式进行堆肥发酵处理；每5~7天翻堆一次；通风速率优选为0. 03m3 ? IT1 ? kg 湿基'
[0012] 本发明还提供了由上述方法制备得到的农作物堆肥。
[0013] 本发明制备得到的农作物堆肥水溶性盐分、全氮及速效磷的含量明显增高，肥效 优，适宜农田应用。
[0014] 本发明提供的农作物堆肥所用原料来源广，且均为农业生产中废弃物，成本低廉。
[0015] 由于秸杆生物炭质量轻、孔隙率高、吸附性强，保证堆肥物料与空气充分接触，促 进混合物料中有机质的降解，减少堆肥过程中氮素的损失；并且由于秸杆生物炭富含表面 官能团，促进物料中水溶性有机碳的向堆肥腐殖质转化，从而提高堆肥的腐殖化程度，加快 堆肥提前完成腐熟过程；再者由于秸杆生物炭电导率高、水溶性氮磷丰富，所以适宜比例秸 杆生物炭的添加使获得的农作物堆肥营养成分高。
[0016] 秸杆生物炭添加后的堆肥14~20天，堆肥产品中电导率为1. 41~2. 35ms ?〇!!' 全氮含量为16. 4~21. 0g *kg'速效磷含量为554~801mg ?kg'可以明显提高堆肥产品 中的电导率21. 2~45. 5%、全氮含量6. 1~19. 0%、速效磷含量12. 1~26. 2%，最终获得 的生物炭基堆肥产品质量高、肥效优、适宜农用。
[0017] 另外，由于秸杆生物炭具有吸附性能强、来源广泛、成本低廉等优点，在堆肥过程 中，促使物料松散易分离、堆肥周期缩短。
[0018] 本发明选用秸杆生物炭应用于农业废弃物混合堆肥中，由于秸杆生物炭含有丰富 的官能团基团，可以加快水溶性有机物中的有机碳向腐殖质碳转移，最终实现农业废弃物 的减量化、资源化和无害化。
[0019] 秸杆生物炭是将小麦、大麦、水稻或玉米等农作物秸杆在无氧或限氧的条件下经 高温热解后得到的深褐色或黑色多孔性物质。生物炭具有较大比表面积、表面官能团及丰 富的微孔结构，对养分保持、水分利用、土壤结构、重金属和有机污染物生物有效性都将产 生重要影响。特别是秸杆生物炭来源于秸杆生物质，其电导率范围3. 5~10. 0ms ? cnT1、速 效磷含量范围700~1200mg ? kg'硝态氮含量介于80~120mg ? kg'按态氮含量范围 20~60mg ? kg4等，均高于木炭和竹炭。因此，秸杆生物炭不仅具备常规生物炭的促进堆 肥腐殖化程度的特性，而且应用于农田土壤后可以供给土壤养分和促进植物生长。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0021] 实施例1
[0022] 本实施例中使用的畜禽粪便为猪粪，农作物秸杆为小麦秸杆，分别取自上海市奉 贤区庄行试验站的养猪场和试验田。其中，猪粪的含水率为85.0%，有机碳的质量分数以干 基计为34. 4% ;秸杆的含水率为9. 1%，有机碳的质量分数以干基计为62. 6%。
[0023] 将小麦秸杆断成18~20cm的节段，并捆扎装入庄行试验站内密闭炭化炉（浙江 省悟能环保科技发展有限公司，型号EC0-5000)中，在最终炭化温度为500°C、平均升温速 度为ioo°c ?tr1的条件下对其进行炭化，升至最终炭化温度500°c后保温lh，得到秸杆生物 炭为小麦秸杆炭，制备成的小麦秸杆生物炭电导率7. 9ms ? cnT1、pH值5. 5、水溶性有机碳含 量2. 7g ? kg'速效磷含量llOOmg ? kg'硝态氮含量22. 6mg ? kg'全氮含量15. 2g ? kg'
[0024] (1)按质量比1 :0. 2 :0. 2将猪粪、小麦秸杆与小麦秸杆生物炭混合，得混合物料， 该混合物料含水率为70% ;
[0025] (2)将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0. 03m3 ? 1T1 ? kg湿基 '每7天翻 堆一次；发酵20天后出料。
[0026] 在堆肥过程中的第14及20天取堆肥样品分析其养分组成及含量，结果见表1。
[0027] 对比例：
[0028] (1)按质量比1 :0. 2将猪粪与小麦秸杆混合，得混合物料，该混合物料含水率为 70% ；
[0029] (2)将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0. 03m3 ? 1T1 ? kg湿基 '每7天翻 堆一次；发酵20天后出料。
[0030]其中原料同实施例1，在堆肥过程中的第14及20天取堆肥样品分析其养分组成及 含量，结果见表1。
[0031] 实施例2
[0032] 本实施例中使用的畜禽粪便为猪粪，农作物秸杆为小麦秸杆，分别取自上海市奉 贤区庄行试验站的养猪场和试验田。其中，猪粪的含水率为85%，有机碳的质量分数以干基 计为34. 4% ;秸杆的含水率为9. 1%，有机碳的质量分数以干基计为62. 6%。
[0033] 将小麦秸杆断成18~20cm的节段，并捆扎装入庄行试验站内密闭炭化炉（型号 EC0-5000)中，在最终炭化温度为500°C、平均升温速度为100°C ?tr1的条件下对其进行炭 化，升至最终炭化温度后保温lh，得到秸杆生物炭为小麦秸杆炭，制备成的小麦秸杆生物炭 电导率7. 9ms ? cm'pH值5. 5、水溶性有机碳含量2. 7g ? kg_\速效磷含量llOOmg ? kg_i、硝 态氮含量22. 6mg ? kg'全氮含量15. 2g ? kg'
[0034] (1)按质量比1 :0. 2 :0. 3将猪粪、小麦秸杆与小麦秸杆生物炭混合，得混合物料， 该混合物料含水率为70% ;
[0035] (2)将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0. 03m3 ? 1T1 ? kg湿基 '每7天翻 堆一次；发酵20天后出料。
[0036] 在堆肥过程中的第14及20天取堆肥样品分析其养分组成及含量，结果见表1。
[0037] 实施例3
[0038] 本实施例中使用的畜禽粪便为猪粪，农作物秸杆为水稻秸杆，分别取自上海市奉 贤区庄行试验站的养猪场和试验田。其中，猪粪的含水率为85%，有机碳的质量分数以干基 计为34. 4% ;秸杆的含水率为10. 1%，有机碳的质量分数以干基计为41. 0%。
[0039] 将水稻秸杆断成18~20cm的节段，并捆扎装入庄行试验站内密闭炭化炉（型号 EC0-5000)中，在最终炭化温度为500°C、平均升温速度为100°C ?tr1的条件下对其进行炭 化，升至最终炭化温度后保温lh，得到秸杆生物炭为稻秸杆炭，该水稻秸杆生物炭电导率 5. 4ms ? cnT1、pH值7. 2、水溶性有机碳含量2. 3g ? kg'速效磷含量800mg ? kg_\硝态氮含 量 43. Omg ? kg'
[0040] (1)按质量比1 :〇. 2 :0. 1将猪粪、水稻秸杆与水稻秸杆生物炭混合，得混合物料， 该混合物料含水率为70% ;
[0041] (2)将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0. 03m3 ? 1T1 ? kg湿基 '每7天翻 堆一次；发酵20天后出料。
[0042] 在堆肥过程中的第14及20天取堆肥样品分析其养分组成及含量，结果见表1。
[0043] 表1实施例和对比例的农作物堆肥养分组成及含量
[0044]
【主权项】
1. 一种农作物堆肥的制备方法，该方法包括如下步骤： (1) 按质量比1 :〇. 2 :0. 1~0. 3将畜禽粪便、秸杆与秸杆生物炭混合； (2) 将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0. 01~0. 05m3 ?IT1 ?kg湿基 '发酵 14~20天后出料。
2. 根据权利要求1所述的农作物堆肥的制备方法，其中所述的秸杆生物炭是以秸杆为 原料，将秸杆断成18~20cm的节段，并捆扎装入密闭炭化炉中，在最终炭化温度为500~ 600°C、平均升温速度为100°C?IT1的条件下对其进行炭化，升至最终炭化温度后保温lh， 得到的秸杆生物炭。
3. 根据权利要求1所述的农作物堆肥的制备方法，其中通风速率为0. 03m3 ?kg湿 基―1。
4. 根据权利要求1-3任一项所述方法制备成的农作物堆肥。
【专利摘要】本发明公开了一种农作物堆肥及其制备方法，该农作物堆肥是通过如下方法制备得到的：(1)按质量比1：0.2：0.1～0.3将畜禽粪便、秸秆与秸秆生物炭混合；(2)将上述混合物料进行堆肥发酵，通风速率为0.01～0.05m3·h-1·kg湿基-1，发酵14～20天后出料。本发明制备得到的农作物中因为添加了农作物秸秆生物炭，堆肥水溶性盐分、全氮及速效磷的含量明显增高，肥效优，适宜农田应用。
【IPC分类】C05F17-00, C05G3-00
【公开号】CN104844317
【申请号】CN201510163931
【发明人】张继宁, 周胜, 陈桂发, 孙会峰, 付子轼, 宋祥甫
【申请人】上海市农业科学院
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月8日