一种用于岸坡生态土壤的快速堆肥方法与流程

本发明涉及土壤治理技术领域，具体是一种用于岸坡生态土壤的快速堆肥方法。

背景技术：

河湖岸坡土壤是细菌、真菌等微生物聚居的场所，这些微生物在土壤功能的体现中起着重要的作用，对土壤中的营养物质和水、热等环境因素变化敏感，特别是河岸带水陆交界，反映土壤和水体生态系统功能的变化，与河岸带土壤本身构成了一个平衡的生态系统，为河岸带植被和生物提供生存环境。

随着城市化的快速发展，城镇土地利用方式发生的急剧变化显著影响了土壤环境。城镇土壤重金属污染主要涉及锌(zn)、铅(pb)、铜(cu)和汞(hg)四种重金属元素。随着城镇人口的高度集和人类的日常生活生产，大量的氮(n)、磷(p)等营养元素进入城镇生态系统。近年来，城镇土壤生源要素(如碳、氧、氢、氮和磷等)污染已经成为城市污染源之一，大部分城市土壤具有较高的磷素含量。同时，城市土壤中的多氯联苯、多环芳烃等持久性有机污染物在居住区花园绿地和工业区附近的含量较高，呈现从中心城区向郊区逐渐递减的趋势。抗生素是生态环境中的一类新型污染物，能够诱导土壤生态环境中的微生物产生耐药性，对生态环境和人类健康造成巨大的潜在威胁。

河湖岸坡土壤环境与城镇土壤环境紧密相连。一方面，岸坡土壤不断受到城镇生活生产固体废弃物和环境的污染。另一方面，在河湖水体的长期浸泡及冲刷下，河岸带坡面径流及其携带的物质对河湖水体富营养化影响极大。岸坡径流裹挟大量物质及泥沙进入水体，其面源污染不仅造成河湖淤积，大量营养盐的输入，使河湖原有的生态系统遭到破坏，水质遭受严重污染。

目前，河湖岸坡土壤主要是岸坡原状土或当地建筑弃渣。岸坡加固时，部分采用无纺布袋装裹园艺土壤加肥料的方式对岸坡土壤进行补给，而肥料的使用极易对河湖水体造成污染。

堆肥是利用含有肥料成分的动植物遗体和排泄物，加上泥土和矿物质混合堆积，在高温、多湿的条件下，经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一种有机肥料。堆肥是一种古老的肥料，制造堆肥需先收集适当的材料，例如稻草、茎蔓、野草、树木落叶或是禽畜粪便等，将其适当混合，并添加适量添加剂，促其发酵，然后覆盖上稻草或塑胶布，避免肥份丧失。每隔三、四周翻积一次，大约经过三个月左右，即可将堆肥使用。传统的堆肥方式微生物发酵时间较长，堆肥原料如未经高温彻底消毒，其携带的虫卵及细菌也会对堆肥体造成污染。

对试验区岸坡土壤进行检测，土壤中含有部分大于2mm的粗骨物质，粗骨物质主要由少量自然石块碎屑，大量混凝土、砖块等人工合成的物质组成。粗骨物质与土壤土粒之间空隙较大，土壤中含沙粒量85％以上，透水性强，保水保肥能力差，土温变化剧烈。土壤水分的快速流失，增加了土壤污染对地下水的威胁。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种用于岸坡生态土壤的快速堆肥方法，模拟岸坡土壤结构，为岸坡生境提供微生物及养分，同时又能增强土壤透气性，稳固岸坡结构，坡面径流净化土壤水体，减少富营养化导致水体和土壤的污染。

一种用于岸坡生态土壤的快速堆肥方法，包括如下步骤：

(1)将腐烂瓜果及果皮、蔬菜叶、玉米棒、落叶、秸秆、蛋壳、茶叶渣及咖啡渣按照质量百分比20％-50％：10％-15％：10％-15％：10％-15％：10％-15％：5-10％：5-10％混合，经过高温脱水、杀菌后的混合物与高温杀菌后的废弃蘑菇菌棒，以60％-70％：30％-40％的质量百分比进行混合，粉碎为0.3-0.5mm的混合物颗粒；

(2)在容器内，将混合物颗粒与少量生物碳颗粒分层铺置，底层为1.5-2cm的生物碳颗粒，中层为9-10cm的混合物颗粒，上层为1-1.5cm的生物碳颗粒；

(3)容器以60-80摄氏度的温度进行半通风发酵24小时再降至常温，降温过程45分钟-60分钟；

(4)发酵完成后，将容器内的物体进行充分搅拌混合得到堆肥生态土；

(5)经堆肥处理的生态土进一步粉碎成为1-2微米的团粒状结构，用于模拟岸坡土壤。

进一步的，步骤(1)中腐烂瓜果和果皮按照2:1的质量比配置，茶叶渣和咖啡渣按照2:1的质量比配置。

进一步的，步骤(2)中所述生物碳颗粒制备方法是：用玉米棒和秸秆按照质量百分比60％-70％：30％-40％进行混合，在450-600摄氏度的高温热解后粉碎成粒径为0.5-0.8mm的生物碳颗粒。

本发明将不含油脂和盐分的厨余废弃物与农作物产品，同蘑菇菌棒经堆肥处理后与生物碳颗粒混合，进一步粉碎后模拟岸坡土壤1-2微米的团粒状结构，岸坡生态土壤的制备可精细还原岸坡原状土的结构，有利于岸坡植被生长和岸坡水土生物多样性的恢复，同时提高岸坡对雨污的净化降解能力；由于选取的材料不含油脂和盐分，可避免餐饮垃圾的油脂及盐分影响堆肥时微生物的生长，以及油脂盐分经雨水裹挟对河湖水体的污染；废弃的蘑菇菌棒在堆肥制备时用于混合物的微生物发酵，在制备成1-2微米的团粒状土壤用于岸坡时，用于进一步提高土壤微生物量和群落结构；生物碳在堆肥制备时用于增大混合原料的透气性，消除堆肥体臭味，在岸坡生态土壤中能过滤雨污杂质、净化水体，将农作物产品与蘑菇菌棒经堆肥处理后与生物碳颗粒混合，可提高堆肥土壤微生物量和对污染物的净化降解能力。

附图说明

图1是本发明用于岸坡生态土壤的快速堆肥方法的流程示意图；

图2是利用本发明获得的堆肥土壤模拟岸坡土壤结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明用于岸坡生态土壤的快速堆肥方法的流程示意图，所述方法包括如下步骤：

(1)夏季盛产瓜果，可用腐烂瓜果及果皮(例如西瓜、苹果、梨等)、蔬菜叶、玉米棒、落叶、秸秆、蛋壳、茶叶渣及咖啡渣按照20％：15％：15％：15％：15％：10％：10％混合，经过高温脱水、杀菌后的混合物与高温杀菌后的废弃蘑菇菌棒，以65％：35％的质量百分比进行混合，粉碎为0.3-0.5mm的混合物颗粒。其他季节，可适当提高玉米棒和秸秆的比例；本发明实施例主要采用不含油脂不含盐分的厨余废弃物和农作物产品，因为油脂和盐分在发酵中会影响微生物的生长。其中腐烂瓜果和果皮按照2:1的质量比配置，茶叶渣和咖啡渣按照2:1的质量比配置。

腐烂瓜果及果皮、蔬菜叶、玉米棒、蛋壳、茶叶渣及咖啡渣，含氮量高，为细菌的食物，落叶、秸秆含碳量高，为真菌的食物，废弃蘑菇菌棒属真菌，以上组成了快速、有效堆肥的生态原材料。

(2)在容器内，将混合物颗粒与少量生物碳颗粒分层铺置，底层为1.5cm的生物碳颗粒，中层为9cm的混合物颗粒，上层为1-1.5cm的生物碳颗粒；其中所述生物碳颗粒制备方法是：用玉米棒和秸秆按照质量百分比70％：30％进行混合，在500摄氏度的高温热解后粉碎成粒径为0.5-0.8mm的生物碳颗粒；

(3)由于夏季气温高，容器以65-70摄氏度的温度进行半通风发酵24小时再降至常温，降温过程45-60分钟。其他季节，需提高容器温度，控制在80摄氏度为宜；

(4)发酵完成后，将容器内的所有物体进行充分搅拌混合得到堆肥生态土；

(5)经堆肥处理的生态土进一步粉碎成为2微米的团粒状结构。

使用三维扫描仪扫描采集的岸坡土壤颗粒形态，土壤结构形态有片状、棱柱状、柱状、角块状、粒状结构等。其中，团粒结构体是适宜植物生长的结构体土壤类型，协调土壤水分和空气矛盾，能调节土壤温度，改良土壤的和改善植物根系生长条件。因此，我们模拟岸坡土壤的质地和结构，将腐烂瓜果及果皮、蔬菜叶、玉米棒、落叶、秸秆、蛋壳和茶叶渣咖啡渣，以及废弃蘑菇菌棒和生物碳颗粒制备的堆肥的土壤进一步粉碎，将其形态转变成为2微米左右的团粒状结构，以真实再现岸坡土壤；废弃蘑菇菌棒主要用于腐烂瓜果及果皮、蔬菜叶、玉米棒、落叶、秸秆、蛋壳和茶叶渣制备堆肥时混合物的微生物发酵，在混合物制备成2微米的团粒状土壤用于岸坡时，进一步调节岸坡土壤的微生物群落结构。

生物碳颗粒主要作用为在腐烂瓜果及果皮、蔬菜叶、玉米棒、落叶、秸秆、蛋壳、茶叶渣和咖啡渣，以及废弃蘑菇菌棒制备堆肥时，增大混合原料的透气性，消除堆肥时发酵的臭味；另外，在用于岸坡土壤时，生物碳可用于吸附部分雨污混合物，净化岸坡渗流水体，避免河湖水体的污染；将农作物产品与蘑菇菌棒经堆肥处理后与生物碳颗粒混合，可提高堆肥土壤微生物量和对污染物的净化降解能力。

堆肥材料中不选用油污含量重的餐饮垃圾及人畜粪便和河湖底泥，避免未经处置的材料给水体和土壤带来二次污染。

使用本发明的堆肥土壤进行模拟岸坡土壤结构时，具体步骤为：

如图2所示，经堆肥处理的土壤进一步粉碎成为2微米左右的粒状结构后，岸坡土壤结构遵循底层碎石，底土采用岸坡原状土，表层土将堆肥土壤与原状土及生物碳颗粒混合，腐殖质层则全部采用堆肥土壤，以此模拟土壤的结构组成，使得堆肥土壤更具养分，生物碳颗粒增大土壤透气性，过滤雨污杂质。

对试验区岸坡土壤进行检测，实施前，土壤中含有部分大于2mm的粗骨物质，粗骨物质主要由少量自然石块碎屑，大量混凝土、砖块等人工合成的物质组成。粗骨物质与土壤土粒之间空隙较大，土壤中含沙粒量85％以上，透水性强，保水保肥能力差，土温变化剧烈。土壤水分的快速流失，增加了土壤污染对地下水的威胁。试验区岸坡土壤检测，土壤表层土中的全磷含量0.03％，平均值略高。对湖体沉积物样品检测，c/n比例介于12～20，沉积物的有机质来源以外源污染为主，主要是富营养盐的输入，也是水体富营养化的主要来源。

岸坡生态土壤实施1个月后，试验区岸坡土壤检测，土壤的腐殖质层粒径为2微米左右的营养土，表层土为2微米至0.5毫米左右的混合土壤，底土为原状土。土壤孔隙度大小均衡，透气性和透水性能提高，土壤含沙粒与黏粒比例为60％：40％，转化为壤土，土壤结构得到改善。6个月后，岸坡植被生长良好，岸坡结构稳固，壤土通气、透水、保水保肥性能良好，土壤温度变化小，生境逐渐恢复，生态土壤为岸坡生境提供了良好的微生物及养分。8个月后，检测土壤表层土中的全磷含量0.10％，沉积物c/n比例为9/9.5，土壤状况逐步修复，水体富营养化缓解。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。