一种堆肥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机肥制备技术领域，具体涉及一种堆肥及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于化肥的大量使用，替代了有机肥的投入，造成目前我国大范围的土壤肥力退 化和氮肥利用效率较低的局面。而采用传统的有机肥，包括蚯蚓肥、微生物腐熟厩肥等， 以及大力提倡的秸杆还田技术，通常认为是安全的土壤肥力恢复方式。但是也存在一定问 题：
[0003] 首先，在有机肥的堆置过程中释放臭气，并由此损失大约30%的氮素营养。而且， 有机肥的含氮量一般为6%以内，为了满足作物的需要，有机肥使用量以满足氮素营养为基 础，从而大量施用。造成环境危害，其中包括氮素淋失、NOx释放、NH3释放，特别是重金属污 染和盐分积累。
[0004] 其次，我国为了保证不断增长的人口所需的粮食供给，不得不采用密集的农业生 产方式。由于种植密集，两个作物生育期之间间隔时间很短，秸杆自然降解的时间就非常有 限，华北平原冬小麦-夏玉米模式的间隔时间只有1周。而即使还田秸杆达到初步腐熟，也 至少需要2-3个月时间。事实上，导致大量的秸杆被焚烧。
[0005]第三，即使是生态农业提倡的秸杆还田，其分解分为矿质氮素释放和固定两个同 时进行的过程，C:N为20-25最适合有机质分解。而且在这一过程中，除了秸杆的C:N比外， 有机质C、N的分解特性也是重要的影响因素。秸杆的C:N高达60左右，因而直接的秸杆还 田，在其腐解的过程固定一定的土壤氮素，和作物争夺氮素营养。
[0006]无论如何，有机肥在中国历史上的传统农业中，起到了至关重要的作用。而针对我 国大量使用化肥造成的土壤肥力退化问题，合理使用有机肥将是未来农业的必由之路。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种堆肥及其制备方法。该制备方法为将普通堆制的有机肥 与生物炭结合的配方有机肥堆制技术。
[0008]本发明所提供的堆肥的制备方法，包括如下步骤：将生物炭和有机肥原料混合进 行堆制发酵，得到所述堆肥（有机肥）。
[0009] 上述制备方法中，所述生物炭是通过如下方法制备得到：将农作物秸杆粉碎，在密 闭容器中，于300-500°C下燃烧30-180min，得到所述生物炭，其中，所述密闭容器中的含氧 量（体积分数）为4-6%，具体可为5%，所述密闭容器可为砖混或者泥土结构的窑，或者高 温炉。
[0010] 所述有机肥原料可为厩肥，所述厩肥具体可为畜禽粪便，如：牛粪、鸡粪、猪粪等。 具体操作中，可将大块的畜禽粪便打碎，过5-10cm的大孔筛。
[0011] 所述混合具体可按如下方法进行：
[0012] 当所述有机肥原料中的C:N比为10-15时，所述有机肥原料和所述生物炭的体积 比为（0. 8-1. 5) :I，具体可为1:1。
[0013]当所述有机肥原料中的C:N比为15-20时，所述有机肥原料和生物炭的体积比为 (1. 5-2. 0) :1，具体可为 3:2。
[0014]当所述有机肥原料中的C:N比为20以上时，所述有机肥原料和生物炭的体积比为 (2. 0-2. 5) :1，具体可为 7:3。
[0015] 所述混合时，还要向混合所得混合物中添加水，控制混合所得混合物的含水量在 60-80%，具体可为70%。
[0016]所述堆制发酵的温度为50-80°C，具体可为70°C，时间为7-14天，具体可为10天。
[0017]上述制备方法中，还包括对所述堆肥放置至常温（25°C)，然后过2-10mm(具体可 为IOmm)筛，最后检测包装的步骤。
[0018] 其中，将所述堆肥样品提交给具备资质的环境安全分析实验室，检测分析重金属、 有害有机物、包括农药和塑料制品降解后残留有害物质，确认无污染、无有害物质后包装上 市，用于各种农业生产的优质有机肥。如果检测结果不合格，如：仍含有有害生物，可再次堆 制；如果重金属含量较高，可以限定该有机肥的使用量和使用范围，如：不适合用于蔬菜和 其他农作物，可适量用于森林和园林绿化等。
[0019] 此外，本发明所制备得到的堆肥（有机肥）也属于本发明的保护范围。
[0020] 本发明首次提出在普通有机肥堆制过程加入生物炭，并提出根据有机肥原料的C: N比，确定添加的生物炭的量，可以最大程度地减少普通有机肥堆制过程的氮素损失，通常 在有机肥自然堆制过程中，高达30 %的氮素营养以铵态氮的形式流失，而加入生物炭后，铵 态氮基本被生物炭吸附，流失率减少90%以上。避免秸杆焚烧、不提倡实际操作性较差的传 统秸杆还田技术，而采用工业化的低温、低氧燃烧过程来替代秸杆还田的自然腐解过程，采 用生物炭还田技术替代目前的秸杆直接还田技术。
[0021] 此外，在有机肥堆制过程中添加生物炭，以吸附铵态氮，避免堆制过程中的氮素损 失，将会减少順 3和其他危害环境的气体（如NOjS温室效应气体）的释放，避免大量氮素 的流失。
[0022] 所述堆肥能有效提高营养元素利用率的原因在于：1、有机物稳定性更强，同时能 够更缓慢地从有机改良剂中释放，这是由于（1)营养元素被物理地固定在非结晶炭合物的 适宜的孔隙中；（2)缓慢的生物氧化产生羧基，结合到生物炭结构上缩合的芳香族主链的 末端，从而提高阳离子交换能力（CEC) ;2、生物炭比其他任何形式的有机改良剂更稳定。而 利用生物炭提高土壤肥力、同时增加土壤内C的固定量和植物的养分可利用量。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0024] 1)所述堆肥具有如下特点：1、良好的物理结构，满足植物根系生长的需要，包括 良好的透气性，是土壤的3倍左右、保水和保肥能力为土壤的15-20倍；2、操作简易、没有异 味；3、相对稳定；4、无病虫害源、杂草种子、污染物；5、适合植物生长，符合供货商向消费者 对产品的描述；
[0025] 而且符合感官质量：1、原料来源清洁；2、卫生的、稳定的、腐熟的；3、黑色，并具 有土壤气息；4、散碎，不干不湿，没有灰尘；5、容重低，为0.6-0. 8g/ml，导电率为（EC)为 700-900ys?cm1O
[0026] 2)该堆肥（有机肥）的使用提高了氮素使用效率，同时减少淋熔等各类损耗，可以 大幅度减少化肥的使用量。
[0027] 3)将普遍采用焚烧方式处理的农业废弃物秸杆，转化为具有巨大利益价值的生 物炭，极大地保护了环境，并为土壤肥力恢复和化肥利用效率提供了有效途径；与此同时， 避免堆制过程的温室效应气体排放和氮素损失，同时解决秸杆焚烧和土壤肥力退化两个问 题。
[0028] 4)使用该堆肥可补充由农产品产出而带出田间的氮、磷、钾等营养元素；避免 传统有机肥的重金属污染风险，并提高氮肥的利用效率达10-20%、促进磷肥的吸收达 20-30 %〇
【附图说明】
[0029] 图1为实施例1中的有机肥生产过程的堆制（上左、上右）和过筛（下）。
[0030] 图2为实施例1中的贫瘠土壤（左）与施加有机肥后富含有机质土壤（右）比较。
[0031] 图3为实施例1中生菜分别生长在普通土壤（右图）和含有1%有机肥的普通土 壤（左图）中6周后的生长状况对比图。
[0032] 图4为实施例1中黄瓜分别生长在普通土壤（右图）和含有1%有机肥的普通土 壤（左图）中7周后的生长状况对比图。
[0033]图5为实施例1中番茄和黄瓜均分别生长在普通土壤（右图）和含有1%有机肥 的普通土壤（左图）中7周后的生长状况对比图。
[0034] 图6为实施例1中芹菜分别生长在普通土壤（右图）和含有1%有机肥的普通土 壤（左图）中10周后的生长状况对比图。
[0035]图7为实施例1中芹菜分别生长在普通土壤（CK)和含有1 %有机肥的普通土壤 (