專利名稱：利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法。
背景技術(shù)：
據(jù)報道，1998年底，全國以蔬菜栽培為主體的設(shè)施園藝面積已達86.7萬公頃，居世界第一位，比1981年增長了120倍，并且最近幾年的發(fā)展速度仍十分迅猛。眾所周知，溫室、大棚作物進行光合作用所需的最適CO2濃度通常約為空氣中CO2濃度的3-5倍(空氣中CO2含量約為350ul/L)。而大棚內(nèi)的CO2濃度通常僅為250μl/L左右，根據(jù)我們最近對草莓大棚的CO2濃度測定結(jié)果表明在晴天上午9-10點鐘棚內(nèi)的CO2濃度可低至100ul/L左右，處于嚴重的CO2饑餓狀態(tài)。因而，大棚施CO2的增產(chǎn)效果非常明顯，一般可達30％左右。由于經(jīng)濟效益十分顯著，棚室作物增施CO2氣肥這一技術(shù)已被廣大農(nóng)民所接受。目前在我國的CO2施肥方法主要有以下幾種(1)通風(fēng)換氣法采用此法只能將CO2濃度提高到350μl/L，并不能滿足作物光合作用對CO2的需要。而且，經(jīng)常換氣會降低棚內(nèi)溫度，影響作物生長(2)深施碳銨法此法基本原理是利用碳銨在田間自然分解釋放出的二氧化碳，。此法簡便、成本低，兼有施氮肥的作用，但濃度不易控制，且易造成氨氣毒害。
(3)化學(xué)反應(yīng)法此法基本原理是利用強酸與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2。普遍采用的是NH4HCO3與稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生CO2。該法成本低，且反應(yīng)產(chǎn)物硫銨經(jīng)處理后可作為化肥再利用，是目前普遍推廣的一種CO2施肥方法。然而，此法也存在許多不足之處①其實費用并不低若每個生長期施肥30～35天，費用超過2000元/hm2，按每畝大棚配1只CO2發(fā)生器計算，連管道需投資7500元/hm2，且農(nóng)民每天要為施肥花上半小時至一小時的時間；②施用過程中因不慎易造成硫酸對人、畜及作物的傷害，反應(yīng)殘液常因硫酸用量過量而酸度增高，施入土壤后常發(fā)生作物死苗、土壤結(jié)構(gòu)惡化等現(xiàn)象；③CO2分布不夠均勻，持續(xù)時間短等缺點。
(4)瓶裝液態(tài)CO2法液態(tài)CO2是酒精工業(yè)的副產(chǎn)品，肥源較多，但成本高。
此外，由于棚室栽培投入大，農(nóng)民為了追求較高的經(jīng)濟效益，往往重施化肥，很少施用有機肥料，加之棚室條件下無天然降水，土壤水通過蒸騰作用向地表運動，大量鹽分隨水分遷移至表土形成鹽霜，致使表土鹽堿化和土壤結(jié)構(gòu)的日益惡化，常發(fā)生死苗現(xiàn)象，這是造成大棚連作障礙的主要原因之一。
另一方面，目前我國已是世界上有機廢棄物產(chǎn)生量最大的國家之一，據(jù)報道，我國各類農(nóng)作物秸桿的年總產(chǎn)量達7億噸以上，其中稻草2.3億噸，玉米秸桿2.2億噸，豆類和秋雜糧秸桿1.0億噸，花生和薯類藤蔓、甜菜葉等1.0億噸；我國一年的家畜糞尿排放量約有20.4億噸。然而，隨著畜牧業(yè)的迅速發(fā)展和規(guī)模化以及勞動力價格的提高，當(dāng)代農(nóng)民很不愿施用有機肥。目前處理秸桿的最簡便方法是在田里直接梵燒。在梵燒季節(jié)，曾多次發(fā)生因滿天煙霧導(dǎo)致航班無法著陸和高速公路被迫關(guān)閉事件，既白白浪費了大量寶貴資源，又給環(huán)境帶來了嚴重污染。因此，秸稈出路已成為政府部門急需解決的一大難題。許多養(yǎng)殖場畜禽糞便堆積如山，對周圍的環(huán)境和水體造成了嚴重污染，對人畜健康帶來了嚴重威脅。即便目前某些規(guī)?；B(yǎng)殖場已通過堆制有機復(fù)合肥的方式對畜、禽糞便進行了處理，但在堆制過程中，約有30％的有機質(zhì)在發(fā)酵過程中被消耗，又因發(fā)酵過程pH升高，氮素損失可高達60％以上，并且每噸有機肥的處理加工費用需100元左右。這既浪費了大量C、N資源，又給農(nóng)民增加了肥料成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡便易行、既可解決大量農(nóng)業(yè)有機廢棄物對環(huán)境的污染、又能防止大棚土壤退化的利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法。
本發(fā)明方法是利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物在大棚內(nèi)發(fā)酵，直接獲釋二氧化碳的氣肥，具體包括以下步驟1)將農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便混合作為基質(zhì)，其用量按每立方米大棚農(nóng)作物秸稈0.2～0.4kg，畜禽糞便0.3～0.6kg，使基質(zhì)的C/N比為40/1，調(diào)節(jié)基質(zhì)的pH值至6.0～7，含水量至60％～80％；2)將上述混合物裝入發(fā)酵裝置中，直接在大棚中發(fā)酵，發(fā)酵過程保持發(fā)酵溫度在45℃～55℃，基質(zhì)pH值6.0～7，在大棚內(nèi)獲釋二氧化碳氣肥；3)發(fā)酵1～2周后，每周從發(fā)酵裝置底部取出部分發(fā)酵廢渣，從裝置頂部加入部分新基質(zhì)，維持大棚內(nèi)的二氧化碳氣肥濃度至少在800μLL-1。
上述的農(nóng)作物秸桿包括稻草、麥桿、玉米秸桿、豆類和秋雜糧秸桿、花生和薯類藤蔓以及甜菜葉和無害可降解垃圾等。一般將農(nóng)作物秸稈切成10cm左右長度，經(jīng)多次反復(fù)灑水和塑料薄膜覆蓋使其含水。
本發(fā)明中發(fā)酵的最佳溫度為50℃，直接在大棚中發(fā)酵，第二天發(fā)酵溫度就可達到50℃以上，并開始往大棚釋放大量CO2，發(fā)酵溫度可通過調(diào)節(jié)發(fā)酵裝置的通氣量來控制?；|(zhì)的最佳含水量為70％，最佳pH值為6.5。
發(fā)酵后的廢渣是很好的腐熟有機肥，可直接施入大棚土壤，對提高大棚土壤肥力和解決大棚連作障礙效果很好。此外，發(fā)酵廢渣也是大棚作物育苗的理想基質(zhì)。
試驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明方法可使大棚CO2濃度保持在500μl/L以上，僅處理15天，菠菜、青菜和油麥菜的產(chǎn)量比對照高出80％以上，不但品質(zhì)明顯提高，而且至少可提前7天上市，經(jīng)濟效益十分可觀。
本發(fā)明將目前對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染的有機廢棄物通過合理的碳素循環(huán)，使之既能解決有機廢棄物對生態(tài)環(huán)境的污染，又可解決棚室栽培中CO2嚴重虧缺和土壤惡化等生產(chǎn)實際問題，既解決了污染，又充分利用了C、N資源，使污染源變成了寶貴的資源，可謂一舉幾得。此外，發(fā)酵全過程pH控制在7以下，故可有效防止常規(guī)堆放中的NH3揮發(fā)N素損失；因經(jīng)高溫發(fā)酵，原畜禽糞便中的有害病菌被殺滅，某些有害物質(zhì)如抗生素、激素等可被有效降解。
具體實施例方式
按大棚體積計算，每立方米大棚用干稻草0.3kg，鮮豬糞0.5kg(禽糞便因含水量較低、含氮量較高，用量可降至0.3kg)，使兩者混合后的初始C/N比在40/1左右。將稻草切成10cm左右長度，經(jīng)多次反復(fù)灑水和塑料薄膜覆蓋使稻草吸水。然后將稻草和豬糞混合均勻；用pH試紙檢測，用米醋或稀硫酸調(diào)節(jié)基質(zhì)的pH至6左右；調(diào)節(jié)基質(zhì)含水量至70％左右。將基質(zhì)裝入發(fā)酵裝置中，直接在大棚中發(fā)酵，第二天發(fā)酵溫度就可達到50℃以上，增大發(fā)酵裝置通氣量可適當(dāng)降低溫度，使發(fā)酵溫度保持在50℃左右。自發(fā)酵兩天后每隔2天，從發(fā)酵裝置中心取少量基質(zhì)檢測pH，每當(dāng)pH超過7，需從發(fā)酵裝置頂部噴灑稀米醋或稀硫酸調(diào)節(jié)pH至6左右。這很重要，因發(fā)酵過程基質(zhì)pH會升高，當(dāng)pH升至7以上時，不但會明顯減少CO2的釋放，還會揮發(fā)出大量NH3對大棚作物產(chǎn)生毒害。直至二周以后，每周從發(fā)酵裝置底部取出部分發(fā)酵廢渣，從裝置頂部加入部分新基質(zhì)，即可始終維持大棚CO2濃度在800μLL-1以上。
發(fā)酵可始于大棚作物開始旺盛生長初期(因苗期生長量小，CO2虧缺不嚴重)，一般處理15-20天，即可使大多葉菜類蔬菜增產(chǎn)80％以上，并可比對照大棚提取1周上市。
發(fā)酵后的廢渣可直接施入大棚土壤，每畝用量可控制在3000kg左右，對提高大棚土壤肥力和解決大棚連作障礙效果較好。
權(quán)利要求
1.利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法，其特征是包括以下步驟1)將農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便混合作為基質(zhì)，其用量按每立方米大棚農(nóng)作物秸稈0.2～0.4kg，畜禽糞便0.3～0.6kg，使基質(zhì)的C/N比為40/1，調(diào)節(jié)基質(zhì)的pH值至6.0～7，含水量至60％～80％；2)將上述混合物裝入發(fā)酵裝置中，直接在大棚中發(fā)酵，發(fā)酵過程保持發(fā)酵溫度在45℃～55℃，基質(zhì)pH值6.0～7，在大棚內(nèi)獲釋二氧化碳氣肥；3)發(fā)酵1～2周后，每周從發(fā)酵裝置底部取出部分發(fā)酵廢渣，從裝置頂部加入部分新基質(zhì)，維持大棚內(nèi)的二氧化碳氣肥濃度至少在800μLL-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法，其特征是發(fā)酵溫度為50℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法，其特征是基質(zhì)的含水量為70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法，其特征是基質(zhì)的pH值為6.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法，其特征是將農(nóng)作物秸稈切成10cm長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物發(fā)酵進行大棚二氧化碳施肥的方法。該方法以農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便混合物為基質(zhì)，使基質(zhì)的C/N比為40/1，于發(fā)酵裝置中，直接在大棚內(nèi)發(fā)酵，發(fā)酵過程保持發(fā)酵溫度在50℃左右，基質(zhì)pH值6.0～7，在大棚內(nèi)獲釋二氧化碳氣肥，發(fā)酵1～2周后，每周從發(fā)酵裝置底部取出部分發(fā)酵廢渣，從裝置頂部加入部分新基質(zhì)，維持大棚內(nèi)的二氧化碳氣肥濃度至少在800μLL
文檔編號A01C21/00GK1582623SQ20041002496
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者章永松, 林咸永 申請人:浙江大學(xué)