本发明属于有机肥加工技术领域，具体涉及一种牛粪尿一体化有机肥及其制备方法。
【背景技术】
化肥的大量使用造成土壤中的微生物死灭，盐类蓄积，土壤板结，此类田地对于施用有机肥之要求更加迫切。牛粪尿是一项重要的有机肥源，除含有氮、磷、钾外，还含有微量元素，但牛是反刍动物，饲料经过反复咀嚼，使牛粪质地细密，加之牛饮水多，粪便中含水分较多，是一种分解慢、发热量小的冷性肥料。经研究发现，牛粪尿、猪粪尿等畜禽粪便在直接排出后的含水量通常很高，一般在80％以上，因此，由畜禽直接排放的粪便并不能直接作为有机肥生产的原料，必须进行预处理。
随着肉牛养殖业逐渐向规模化、工业化方向发展，其存在的粪便污染环境问题也日益突出，目前肉牛粪污采用常规方法是粪尿干湿分离，分离后再分别处理干粪、尿液和废水，干粪通过添加微生物发酵处理后可制作有机肥，尿液和废水进入沼气池发酵沉淀作无害化处理，达标后再排放肥田，但是这种含水量非常高的粪尿在运输过程中非常不便，其中无用的液体就占了大部分的体积，其操作麻烦、废水处理还需沉淀池，建设经济成本较高，且肥效降低，没有实现资源充分利用。
本发明通过在牛舍铺设微生物垫料，即在混凝土地板上铺放谷糠、木糠、粉碎秸秆等，并在垫料上喷洒微生物混合菌种，使粪尿与微生物垫料进行充分混合，使有益微生物大量繁殖，形成微生物、垫料、粪尿混合态。根据养殖密度和发酵垫料的状态，每3～6个月清理一次垫料和粪便，并采用高温好氧堆肥法进一步制成无害化的有机肥料。该处理方法不仅生态环保，符合养牛业零排放可持续发展的需要，还能有效解决牛粪尿污染环境的问题，实现资源化的有效利用，应用前景广阔。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种牛粪尿一体化有机肥及其制备方法，以解决目前肉牛粪污采用常规方法：将粪尿干湿分离，分离后再分别处理干粪、尿液和废水，干粪通过添加微生物发酵处理后制作有机肥，尿液和废水进入沼气池发酵沉淀作无害化处理，达标后再排放肥田，操作麻烦、废水处理还需要沉淀池，建设经济成本较高，且肥效降低，没有实现资源充分利用和非零排放等问题。本发明生产的牛粪尿一体化有机肥以发酵垫料、微生物制剂、除臭灵、水为原料，通过垫料预处理，并添加微生物制剂进行发酵，将发酵好的垫料铺设于牛舍中，定期清理发酵垫料和粪便混合物，并采用高温好氧堆肥法进一步加工各种复混合有机肥产品，与传统的粪尿干湿分离干粪生产有机肥相比，生产成本显著降低，效益更高，且生产周期短，实施成本低，有利于实现规模化生产。
为了实现上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：
牛粪尿一体化有机肥，以重量份为单位，包括以下原料：发酵垫料900～1000份，微生物制剂3～5份，除臭灵1～2份，水100～200份。
优选地，所述发酵垫料，以重量份为单位，包括以下原料：填充料600～700份，保水料300～400份。
优选地，所述填充料可以是秸秆、树叶、锯末和稻谷壳中一种或多种；所述保水料可以是统糠或木糠中的一种或两种。
优选地，所述微生物制剂是由乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌和酵母菌按照重量比为2:1:1:1组成。
优选地，所述微生物制剂的制备方法是将植酸酶1～2份、糖蜜1～2份、水2～4份加入到所述菌种中，使其充分溶解，然后在常温下复活2～4h，即可配成微生物制剂。
本发明还提供一种牛粪尿一体化有机肥的制备方法，制备步骤如下：
(1)发酵垫料预处理：将填充料和保水料切碎铡短，然后将微生物制剂、除臭灵和水按重量份混合均匀后喷洒到切碎铡短后的填充料和保水料中，搅拌均匀后进行好氧发酵，得到微生物发酵垫料；
(2)发酵床制作：将步骤(1)所得的微生物发酵垫料经过干燥后得到牛发酵床用垫料，调节牛发酵床用垫料的含水量至10％以下，然后均匀铺设于透光避雨顶棚的牛舍中形成发酵床，发酵床上牛的饲养密度为0.2～0.3头/平方米，正常投喂，每3～6个月清理一次发酵床和牛粪尿的混合物；
(3)高温好氧堆肥：将步骤(2)中清理收集到的发酵床混合物，采用高温好氧堆肥法转化为牛粪尿分解物。
优选地，步骤(1)中所述好氧发酵时间为2～3天，发酵过程保持物料含水量为40％-45％。
优选地，步骤(2)中所述牛发酵床用垫料的铺设厚度为30～35cm。
优选地，步骤(3)中所述高温好氧堆肥法的发酵温度为55-65℃，发酵时间为10-15天。
优选地，步骤(3)中所述牛粪尿分解物可以根据需要进一步加工成粉状有机肥或颗粒状有机肥产品，或者掺入化肥制成各种复混合有机肥产品。
发酵床内是一个很复杂的生态系统，因而无论是单一菌种还是某一两种单一菌种“机械性”组合结合，均远远不能适应发酵床中不同部位不同季节的温度、湿度、通气性、酸碱度等复杂多变情况，运行三两个月后极易造成菌种大部分甚至全军覆没的“死床”现象，使整个发酵床报废。做发酵床千万不能急功近利，所谓“复合菌种”，决不能用某几个单一菌种机械相加“复合”了事，最好要用天然复合菌种，如em菌，能“相生不相克”，能相互配合协同作战，而机械型复合的菌种可能导致各菌种内部拮抗、冲突、内耗，失败的风险极大。
本发明采用的是以乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌和酵母菌为主体的多种有益微生物菌群，具有极强的活力及抗逆性，易于保存和运输，常温下可保存三年以上，遇到需要发酵降解的物质时，可以自动启动发酵功能，达到发酵降解的目的，周边环境发生改变时，会自动进入休眠状态，以减少活力损失，做好的发酵床几个月不进动物仍可正常启动。
除臭灵：能快速抑制腐败菌的生长，有效吸收和降解氨氮物、硫化物、甲基硫醇等具有恶臭味的有害物质，从而达到抗菌抑毒和清除异味的功效，尤其是清除环境中腐败有机物的污染，清新空气。本发明在发酵过程中适当添加除臭灵，可以降低牛舍养殖环境中的恶臭物质含量，保持空气清新，减少牛舍中蚊蝇密度，抑制病原微生物繁殖，减少牛呼吸系统疾病，去味快，时间持久，无毒、无刺激、成本低廉。
植酸酶：作为一种由微生物发酵生产的酶制剂，可以分解动物饲料中的天然有机磷。本发明的发酵垫料中适当添加植酸酶，可以有效降低动物粪便中的碳、磷和植酸磷，使磷的排放量减少40％～60％，减少了集约化畜牧场排除粪便中磷对环境的污染。
保水性和透气性：因为水分是影响微生物生命活动的重要因素，微生物在发酵垫料的水膜里进行生命活动。同时，水分也影响垫料内部养分和微生物的移动，影响着发酵效率的高低，也影响着空气成分和垫料及舍内温度。一般情况下发酵垫料的持水量保持在40％左右。含水率过高过低时均不利于发酵处理，当水分含量大于85％以上，由于垫料毛细结构被破坏，从而影响发酵效率。
氧气的供给是耗痒性微生物增殖不可缺少的，依靠微生物的增殖，粪便中有机物被分解为稳定的物质。由于垫料发酵微生物多为耗氧性微生物，只有垫料本身透气性好，才有利于垫料发酵微生物的活动和繁殖，利于粪便的分解。若垫料的透气性差，使得厌气性微生物活动加强，则不利于粪便及垫料的分解，过早的生成大量垫料腐殖质。
本发明采用的发酵垫料：填充料和保水料搭配比例，是经过无数次试验组合之后得到的最佳组合方式，可以确保发酵垫料处于最佳的保水和透气状态，保证微生物发酵的最佳条件。
本发明具有以下技术效果：
(1)本发明生产的牛粪尿一体化有机肥是以发酵垫料、微生物制剂、除臭灵、水为原料，通过垫料预处理，并添加微生物制剂进行发酵，将发酵好的垫料铺设于牛舍中，定期清理发酵垫料和粪便混合物，最后采用高温好氧堆肥法进一步加工各种复混合有机肥产品，与传统的粪尿干湿分离干粪生产有机肥相比，发酵垫料肥水分45％左右，生粪肥水分80％左右，目前有机肥常用水分调节剂为统糠或木糠，最佳发酵湿度50％，每吨垫料肥比生粪肥可节约统糠15％(约100斤)，目前统糠价格600元/吨，可减少成本30元/吨，由于发酵垫料肥在牛舍中已经过微生物菌剂发酵处理，从而节约因牛粪陈化发酵而占用的场地空间和生产时间(陈化时间一般为20-60天，由此可见垫料肥可比生粪肥节省生产周期20天以上，并且可以节省由于陈化过程中浪费的生产场地减少场地投入，提高场地利用率，又由于发酵垫料肥有机质提高，产品每吨售价又高500元以上。因此本发明的生产成本显著降低，效益更高，且生产周期短，实施成本低，有利于实现规模化生产。
(2)本发明巧妙地将微生物发酵技术引入有机肥生产的前处理过程中，利用发酵产生的高温蒸发水分，快速降低了畜禽粪尿的含水量，不仅便于运输，而且将发酵垫料与粪尿有机结合，肥料有机质可以达到80％，而粪尿分离干粪肥有机质只有45-55％，使原料能够在后续生产中直接被使用，极大地减少了人工，节约了有机肥生产的成本和设备成本，有效解决制约肉牛产业健康发展的难题，对提高生产效率、增加经济效益具有里程碑式的积极意义。
(3)发酵床畜禽养殖技术是一种低碳、环保、微生态、无污染、零排放的有机农业畜禽养殖技术。本发明粪尿经与预处理发酵垫料混合后能促进微生物分解代谢牛排泄粪尿中的氨氮等，此外，本发明在发酵过程中适当添加除臭灵，还可以降低牛舍养殖环境中的恶臭物质含量，保持空气清新，减少牛舍中蚊蝇密度，抑制病原微生物繁殖，减少牛呼吸系统疾病，去味快，时间持久，无毒、无刺激，使牛舍干净无嗅，牛排泄粪尿水分等的挥发。
【具体实施方式】
实施例1
牛粪尿一体化有机肥，以重量份为单位，包括以下原料：秸秆100公斤，树叶100公斤，锯末200公斤，稻谷壳100公斤，统糠200公斤，木糠200公斤，微生物制剂3公斤，除臭灵1公斤，水100公斤；所述微生物制剂的制备方法是将植酸酶1公斤、糖蜜1公斤、水2公斤加入到由乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌和酵母菌按照重量比为2:1:1:1组成的菌种中，使其充分溶解，然后在常温下复活2h，即可配成微生物制剂；
所述牛粪尿一体化有机肥的制备方法，制备步骤如下：
(1)发酵垫料预处理：将秸秆，树叶，锯末，稻谷壳，统糠和木糠切碎铡短，并将微生物制剂、除臭灵和水按重量份混合均匀后喷洒到切碎铡短后的物料中，搅拌均匀后进行好氧发酵2天，发酵过程保持物料含水量为40％-45％，发酵结束时，检测其水分和感官(气味、质地和颜色等)等指标合格即可得到微生物发酵垫料；
(2)发酵床制作：将步骤(1)所得的微生物发酵垫料经过干燥后得到牛发酵床用垫料，调节牛发酵床用垫料的含水量至10％以下，然后均匀铺设于透光避雨顶棚的牛舍中形成发酵床，垫料的铺设厚度为30cm，发酵床上牛的饲养密度为0.2～0.3头/平方米，正常投喂，每3个月清理一次发酵床和牛粪尿的混合物；
(3)高温好氧堆肥：将步骤(2)中清理收集到的发酵床混合物，采用高温好氧堆肥法：控制发酵温度在55-60℃，发酵15天，即可转化为牛粪尿分解物，将牛粪尿分解物进一步加工成粉状有机肥产品。
实施例2
牛粪尿一体化有机肥，以重量份为单位，包括以下原料：锯末650公斤，木糠320公斤，微生物制剂4.5公斤，除臭灵1.8公斤，水180公斤；所述微生物制剂的制备方法是将植酸酶1.5公斤、糖蜜1.5公斤、水3.5公斤加入到由乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌和酵母菌按照重量比为2:1:1:1组成的菌种中，使其充分溶解，然后在常温下复活3h，即可配成微生物制剂；
所述牛粪尿一体化有机肥的制备方法，制备步骤如下：
(1)发酵垫料预处理：将秸秆，树叶，锯末，稻谷壳，统糠和木糠切碎铡短，并将微生物制剂、除臭灵和水按重量份混合均匀后喷洒到切碎铡短后的物料中，搅拌均匀后进行好氧发酵3天，发酵过程保持物料含水量为40％-45％，发酵结束时，检测其水分和感官(气味、质地和颜色等)等指标合格即可得到微生物发酵垫料；
(2)发酵床制作：将步骤(1)所得的微生物发酵垫料经过干燥后得到牛发酵床用垫料，调节牛发酵床用垫料的含水量至10％以下，然后均匀铺设于透光避雨顶棚的牛舍中形成发酵床，垫料的铺设厚度为33cm，发酵床上牛的饲养密度为0.2～0.3头/平方米，正常投喂，每5个月清理一次发酵床和牛粪尿的混合物；
(3)高温好氧堆肥：将步骤(2)中清理收集到的发酵床混合物，采用高温好氧堆肥法：控制发酵温度在58-62℃，发酵12天，即可转化为牛粪尿分解物，将牛粪尿分解物进一步加工成颗粒状有机肥产品。
实施例3
牛粪尿一体化有机肥，以重量份为单位，包括以下原料：秸秆150公斤，锯末300公斤，稻谷壳200公斤，统糠200公斤，木糠100公斤，微生物制剂4公斤，除臭灵1.5公斤，水150公斤；所述微生物制剂的制备方法是将植酸酶1.5公斤、糖蜜1.5公斤、水3公斤加入到由乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌和酵母菌按照重量比为2:1:1:1组成的菌种中，使其充分溶解，然后在常温下复活3.5h，即可配成微生物制剂；
所述牛粪尿一体化有机肥的制备方法，制备步骤如下：
(1)发酵垫料预处理：将秸秆，树叶，锯末，稻谷壳，统糠和木糠切碎铡短，并将微生物制剂、除臭灵和水按重量份混合均匀后喷洒到切碎铡短后的物料中，搅拌均匀后进行好氧发酵2.5天，发酵过程保持物料含水量为40％-45％，发酵结束时，检测其水分和感官(气味、质地和颜色等)等指标合格即可得到微生物发酵垫料；
(2)发酵床制作：将步骤(1)所得的微生物发酵垫料经过干燥后得到牛发酵床用垫料，调节牛发酵床用垫料的含水量至10％以下，然后均匀铺设于透光避雨顶棚的牛舍中形成发酵床，垫料的铺设厚度为32cm，发酵床上牛的饲养密度为0.2～0.3头/平方米，正常投喂，每5个月清理一次发酵床和牛粪尿的混合物；
(3)高温好氧堆肥：将步骤(2)中清理收集到的发酵床混合物，采用高温好氧堆肥法：控制发酵温度在57-63℃，发酵13天，即可转化为牛粪尿分解物，将牛粪尿分解物掺入到化肥制成复合有机肥产品。
实施例4
牛粪尿一体化有机肥，以重量份为单位，包括以下原料：锯末400公斤，稻谷壳300公斤，统糠300公斤，微生物制剂5公斤，除臭灵2公斤，水200公斤；所述微生物制剂的制备方法是将植酸酶2公斤、糖蜜2公斤、水4公斤加入到由乳酸杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌和酵母菌按照重量比为2:1:1:1组成的菌种中，使其充分溶解，然后在常温下复活4h，即可配成微生物制剂；
所述牛粪尿一体化有机肥的制备方法，制备步骤如下：
(1)发酵垫料预处理：将秸秆，树叶，锯末，稻谷壳，统糠和木糠切碎铡短，并将微生物制剂、除臭灵和水按重量份混合均匀后喷洒到切碎铡短后的物料中，搅拌均匀后进行好氧发酵3天，发酵过程保持物料含水量为40％-45％，发酵结束时，检测其水分和感官(气味、质地和颜色等)等指标合格即可得到微生物发酵垫料；
(2)发酵床制作：将步骤(1)所得的微生物发酵垫料经过干燥后得到牛发酵床用垫料，调节牛发酵床用垫料的含水量至10％以下，然后均匀铺设于透光避雨顶棚的牛舍中形成发酵床，垫料的铺设厚度为35cm，发酵床上牛的饲养密度为0.2～0.3头/平方米，正常投喂，每6个月清理一次发酵床和牛粪尿的混合物；
(3)高温好氧堆肥：将步骤(2)中清理收集到的发酵床混合物，采用高温好氧堆肥法：控制发酵温度在60-65℃，发酵10天，即可转化为牛粪尿分解物，将牛粪尿分解物掺入到化肥制成复合有机肥产品。
应用试验
测定实施例1-4中制备所得到的有机肥产品肥效，如下表1：
与一般有机肥处理厂利用生物发酵技术处理牛粪尿比较结果如下表2：
从表2中可以看出，有机肥处理厂处理后的有机肥总养分为4.10-4.37％，有机质含量为45.2-58.3％，且清理周期短，需要投入较多的人力物力去管理，劳动强度大，成本高；而利用本发明的牛舍发酵床处理得到的有机肥总养分为5.09-5.48％，有机质含量为80.2-82.6％，明显高于有机肥处理厂，且牛舍发酵床在使用过程中干净无嗅，减少人力资源的投入管理，生产成本显著降低，效益更高，后期可以直接掺入到各种复合肥料中，缩短生产周期短，实施成本低，有利于实现规模化生产。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的工艺操作人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。