專利名稱：一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法及其反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤改良領(lǐng)域，具體涉及一種利用互花米草和牛羊糞制備土壤改良劑的方法及其反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
互花米草(Spartina alterniflora)，是一種多年生耐鹽植物，原產(chǎn)于大西洋沿岸，具有很高的生產(chǎn)力，在相同環(huán)境條件下，互花米草的凈光合速率高，能夠迅速進行生物量的生產(chǎn)和積累，每年干物質(zhì)產(chǎn)率高達3154. 8 g/ m2。1979年引入我國沿海地區(qū)，在固灘、 護提等方面取得了良好的效果，具有明顯的工程效益。然而，由于互花米草缺乏資源化利用途徑，常年無人收割，任其蔓延，近幾年互花米草已在一些地區(qū)出現(xiàn)了迅速擴張的現(xiàn)象，對當?shù)赝林锏纳L造成嚴重威脅，導(dǎo)致生物多樣性下降。根據(jù)上海崇明東灘最新數(shù)據(jù)，互花米草灘面積已擴展到910. 17公頃，約占植被總面積的33. 1 %。2003年初我國自然生態(tài)保護司在關(guān)于發(fā)布中國第一批外來入侵物種名單的通知中，已將其列入該名單。因此，對于互花米草，一方面應(yīng)研究控制措施以遏制其迅速蔓延的局面，另一方面應(yīng)為互花米草探求一條可資源化的途徑，實現(xiàn)“化害為利”的目的。植物秸稈是重要的肥料資源。秸稈還田是秸稈的主要利用方式也是土壤改良的重要手段。目前主要的還田措施有直接還田、堆慪還田、過腹還田三種形式。我國有秸稈還田培肥土壤的悠久歷史，目前國內(nèi)外科技工作者也對秸稈還田做了諸多研究，包括秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響、對土壤性質(zhì)的影響]、秸稈腐解速度的影響因素等等。堆肥是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的有效途徑之一，在堆肥過程中，堆料有機物向腐殖化和穩(wěn)定化方向轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定后的秸稈作為土壤改良劑還田具有良好的改土增產(chǎn)效應(yīng)。相關(guān)研究表明，秸稈堆肥還田具有改善土壤物理性狀、補充土壤養(yǎng)分、提高土壤有效養(yǎng)分含量、改善土壤微生態(tài)環(huán)境等作用。互花米草秸稈是一種潛在的生物質(zhì)資源，互花米草秸稈還田用于貧瘠土壤改良是一個資源化的可能途徑。然而目前關(guān)于互花米草秸稈堆肥還田的研究鮮見報道。這可能是因為，互花米草理化性質(zhì)與農(nóng)作物秸稈有一定的差別，其生長于海灘、含鹽量高且不易洗脫，直接還田將導(dǎo)致土壤鹽分的聚集等等。為實現(xiàn)互花米草秸稈的還田，使其得到資源化利用，需要通過堆肥使互花米草初步腐殖化，并有利于鹽份的洗脫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法及其反應(yīng)裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法，具體步驟如下 (1)將牛羊糞加水調(diào)節(jié)至固含量5-15%后攪勻；(2)將粉碎后的互花米草與處理后的牛羊糞按干物質(zhì)重量1:1-3:1比例混合均勻，得混合物；
(3)將步驟(2)得到的混合物接種微生物菌劑進行好氧堆肥，菌劑液體質(zhì)量為混合物干物質(zhì)質(zhì)量的1. 5-2. 5 % ；
(4)好氧堆肥反應(yīng)鼓風量控制在4-6m3空氣/m3物料/d，堆制過程中視腐熟程度，定期對混合物進行攪拌，后期鼓風量控制在2-3 m3空氣/m3物料/d。本發(fā)明中，步驟(1)中所所述的牛羊糞為牛糞、羊糞或牛羊糞混合物中任一種。本發(fā)明中，步驟⑵中所述粉碎后的互花米草是指將互花米草粉碎至I-Scm之間。本發(fā)明中，步驟(3)中所述接種微生物是指接種篩選自鹽堿土壤中的耐鹽菌；或是所述微生物菌劑為VT菌劑與篩選自鹽堿土壤中的耐鹽菌的混合菌劑。本發(fā)明提出的一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的反應(yīng)裝置， 該反應(yīng)裝置包括具有保溫作用的外殼6，所述外殼6內(nèi)設(shè)有用于發(fā)生堆肥反應(yīng)的反應(yīng)容器 1，反應(yīng)容器1內(nèi)安裝有溫度計2，所述反應(yīng)容器1底部安裝通氣孔板3，所述反應(yīng)容器1底部還通過通氣管道與氣泵4連接，該通氣管道上安裝有氣體流量計5。本發(fā)明中，所述反應(yīng)容器1的數(shù)量視具體情況而定。本發(fā)明中，通氣孔板3是鉆有一定數(shù)量的布氣孔的PVC板， 本發(fā)明的有益效果在于
將互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑，不但可以同時處理兩種有機固體廢物，且經(jīng)過堆肥后互花米草鹽分易于洗脫，較未堆肥互花米草少；經(jīng)過盆栽試驗表明投加腐熟混合堆料的田菁生物量為對照的3. 74倍，表明其不但可改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤理化性質(zhì)， 顯著提高作物產(chǎn)量，而且同時還實現(xiàn)了互花米草和牛羊糞的資源化、減量化和無害化，本發(fā)明還具有工藝簡單、可操作性強和具有一定經(jīng)濟效益的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明反應(yīng)裝置示意圖。圖中標號1為反應(yīng)容器，2為溫度計，3為通氣孔板，4為氣泵，5為氣體流量計，6 為夕卜殼。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)容，我們設(shè)計了一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制取土壤改良劑的反應(yīng)裝置。該反應(yīng)裝置外殼采用具有保溫作用的材料制作。所述外殼6 內(nèi)設(shè)有用于發(fā)生堆肥反應(yīng)的反應(yīng)容器1，反應(yīng)容器1內(nèi)安裝有溫度計2，所述反應(yīng)容器1底部安裝通氣孔板3，該通氣孔板3是鉆有一定數(shù)量的布氣孔的PVC板，每孔徑為1 cm，在PVC 板上均勻分布。所述反應(yīng)容器1底部還通過通氣管道與氣泵4連接，該通氣管道上安裝有氣體流量計5。空氣由鼓風機經(jīng)通氣管道送入裝置底部布氣倉，經(jīng)布氣孔均勻分布進入裝置主體，通氣量的測定采用轉(zhuǎn)子流量計。實施例1
(1)收割上海崇明東灘濕地生長具有優(yōu)勢的互花米草群落，并將其切碎至1-4cm；
(2)將取自崇明島陳家鎮(zhèn)瀛東村山羊養(yǎng)殖廠的羊糞加水調(diào)節(jié)至固含量10%后攪勻；
(3)將步驟(1)所述的粉碎互花米草(30kg)與步驟(2)處理后的羊糞(20kg)按干物質(zhì)重量1.5:1比例混合均勻，得混合物后投加到好氧堆肥反應(yīng)裝置中；
(4)將步驟3中混合物(50kg)接種微生物菌劑進行好氧堆肥，菌劑液體質(zhì)量為混合物干物質(zhì)質(zhì)量的2%，并將混合物投加到好氧堆肥反應(yīng)裝置中，加水調(diào)節(jié)物料含水率為 5(Γ55%，其中微生物菌劑來自北京沃土天地生物科技有限公司生產(chǎn)的VT菌劑和篩選自崇明東灘鹽堿土壤中的耐鹽菌；
(5)好氧堆肥反應(yīng)鼓風量控制在5m3空氣/ m3物料/d，堆制過程中視腐熟程度，定期對混合物進行攪拌，后期鼓風量控制在2. 5 m3空氣/ m3物料/d，所述的后期即堆肥基本腐熟后，一般在一個半月左右堆肥腐熟，堆制2個月后將混合堆料用水浸泡洗去鹽分即可得適于土壤改良的腐熟混合堆料，之后可進行新一輪的投料。實施例2:
(1)收割上海崇明東灘濕地生長具有優(yōu)勢的互花米草群落，并將其切碎至1-4cm；
(2)將取自崇明島現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)奶牛養(yǎng)殖廠的牛糞加水調(diào)節(jié)至固含量5%后攪勻；
(3)將步驟(1)所述的粉碎互花米草(25kg)與步驟(2)處理后的牛糞(25kg)按干物質(zhì)重量1:1比例混合均勻，得混合物后投加到好氧堆肥反應(yīng)裝置中；
(4)將步驟3中混合物(50kg)接種微生物菌劑進行好氧堆肥，菌劑液體質(zhì)量為混合物干物質(zhì)質(zhì)量的1.5%，并將混合物投加到好氧堆肥反應(yīng)裝置中，加水調(diào)節(jié)物料含水率為 5(Γ55%，其中微生物菌劑是指篩選自鹽堿土壤中的耐鹽菌劑。(5)好氧堆肥反應(yīng)鼓風量控制在4 m3空氣/ m3物料/d，堆制過程中視腐熟程度， 定期對混合物進行攪拌，后期鼓風量控制在2 m3空氣/ m3物料/d，堆制2個月后將混合堆料用水浸泡洗去鹽分即可得適于土壤改良的腐熟混合堆料，之后可進行新一輪的投料。實施例3
(1)收割上海崇明東灘濕地生長具有優(yōu)勢的互花米草群落，并將其切碎至4-8cm；
(2)將取自崇明島陳家鎮(zhèn)瀛東村山羊養(yǎng)殖廠的羊糞與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)奶牛養(yǎng)殖廠的牛糞的混合物加水調(diào)節(jié)至固含量15%后攪勻；
(3)將步驟⑴所述的粉碎互花米草(36kg)與步驟⑵處理后的牛糞(6kg)羊糞 (6kg)按干物質(zhì)重量3:1比例混合均勻，得混合物；
(4)將步驟3中混合物(48kg)接種微生物菌劑進行好氧堆肥，菌劑液體質(zhì)量為混合物干物質(zhì)質(zhì)量的2. 5%，并將混合物投加到好氧堆肥反應(yīng)裝置中，加水調(diào)節(jié)物料含水率為 5(Γ55%，其中微生物菌劑來自北京沃土天地生物科技有限公司生產(chǎn)的VT菌劑和篩選自崇明東灘鹽堿土壤中的耐鹽菌；
(5)好氧堆肥反應(yīng)鼓風量控制在6m3空氣/ m3物料/d，堆制過程中視腐熟程度，定期對混合物進行攪拌，后期鼓風量控制在3 m3空氣/ m3物料/d，堆制2個月后將混合堆料用水浸泡洗去鹽分即可得適于土壤改良的腐熟混合堆料，之后可進行新一輪的投料。實施例中，耐鹽菌馴化培養(yǎng)采用貧營養(yǎng)的M9培養(yǎng)基培養(yǎng)，培養(yǎng)時逐步提高含鹽量0. 1%，0. 5%，1%，2%對土壤中的耐鹽菌加以馴化。過程如下用天平稱取5g崇明鹽堿土樣加入盛有50mL含鹽量0. 1%的M9培養(yǎng)基的三角瓶中。將該三角瓶放在搖床上于28°C振蕩培養(yǎng)24h，使細菌充分生長后，再取其中ImL含菌培養(yǎng)液繼續(xù)轉(zhuǎn)接到含鹽量0. 5%的培養(yǎng)基中， 直到其含鹽量達到2%，之后采用大桶充氧富集培養(yǎng)，待大桶內(nèi)的菌量生長至一定程度時，于冷凍離心機4°C下10000 rpm/min,離心5min，收集菌液濃縮液于4°C下保存。為研究堆肥腐化后互花米草的脫鹽效率，取堆肥結(jié)束時干樣5. 00 g，加入50 ml蒸餾水分別浸提IOmin和2h (假設(shè)用水浸提物料2h后鹽分可全部洗脫)。以未堆肥互花米草為對 照，分別測定其浸提液的電導(dǎo)率，并換算成含鹽量。經(jīng)過試驗表明，將未經(jīng)過本發(fā)明所述方法處理的互花米草直接進行水洗脫鹽處理，IOmin水洗脫鹽率僅為21 %，但是經(jīng)過本發(fā)明所述的方法處理的腐熟混合堆肥進行水洗脫鹽處理，實施例1中的堆肥料IOmin水洗脫鹽率達到81. 83 %。試驗表明，經(jīng)過本發(fā)明的方法處理互花米草易于脫鹽?；セ撞莺团Ｑ蚣S混合堆肥制取土壤改良劑盆栽驗證試驗
盆栽試驗花盆采用PVC材質(zhì)，盆高30cm，長、寬各40cm，容量為0. 048m3，盆底部有直徑 2-4cm左右小孔若干，利于土壤通氣滲水?；ㄅ璧撞夸佊蠭Ocm厚的碎石墊層以防止土壤流失及增加土壤的通氣透水性。設(shè)置1個不投加腐熟堆料的對照和6個添加互花米草腐熟堆料的平行處理盆，其中2個對應(yīng)實施例1中的腐熟堆肥，2個對應(yīng)實施例2中的腐熟堆肥，另外兩個對應(yīng)實施例3中的腐熟堆肥。試驗作物為崇明東灘本土植物田菁，試驗土壤為崇明東灘圍墾鹽堿土壤。將每個盆中放入50kg鹽堿土壤，取實施例1生成的腐熟堆肥放入兩個試驗花盆中各10kg，取實施例2生成的腐熟堆肥放入另外兩個試驗花盆中各10kg，取實施例3生成的腐熟堆肥放入另外兩個試驗花盆中各10kg，對照盆只放入50kg混合均勻的土。 于2009年5月均勻播種田菁種子(每盆50粒)，放置在自然環(huán)境中生長，期間配合以傳統(tǒng)的種養(yǎng)措施(對照同步)。待11月份結(jié)籽收割，投加腐熟混合堆料的田菁生物量分別為對照的3. 74、3. 25和2. 84倍。3個實施例經(jīng)過腐熟堆肥改良土壤與對照土壤，理化性質(zhì)變化進行詳細的分析。
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！IO*.. 2MV 2 .+'J. * ·； 51.2 1*1 Uif If-*!)*.B 5& . 1 ,表中土壤容重指單位體積自然狀態(tài)下土壤(包括土壤空隙的體積)的干重，是土壤緊實度的一個指標；土壤有機碳指土壤中有機物的含碳量；土壤全氮、全磷、全鉀指土壤中營養(yǎng)元素含量；土壤含鹽量指土壤中所含鹽分(主要是氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽)的質(zhì)量占干土質(zhì)量的百分數(shù)。綜上可見，該方法工藝簡單，可操作性強，采用混合好氧堆肥，不但同時處理了兩種有機固體廢物，而且混合堆料養(yǎng)分豐富可作為土壤改良劑，從而實現(xiàn)了互花米草和牛羊糞的資源化、減量化和無害化的利用。
權(quán)利要求
1.一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法，其特征在于具體步驟如下(1)將牛羊糞加水調(diào)節(jié)至固含量5-15%后攪勻；(2)將粉碎后的互花米草與處理后的牛羊糞按干物質(zhì)重量1:1-3:1比例混合均勻，得混合物；(3)將步驟(2)得到的混合物接種微生物菌劑進行好氧堆肥，菌劑液體質(zhì)量為混合物干物質(zhì)質(zhì)量的1. 5-2. 5 % ；(4)好氧堆肥反應(yīng)鼓風量控制在4-6m3空氣/m3物料/d，堆制過程中視腐熟程度，定期對混合物進行攪拌，后期鼓風量控制在2-3 m3空氣/m3物料/d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法，其特征在于步驟(1)中所所述的牛羊糞為牛糞、羊糞或牛羊糞混合物中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法，其特征在于步驟(2)中所述粉碎后的互花米草是指將互花米草粉碎至I-Scm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法，其特征在于步驟(3)中所述接種微生物是指接種篩選自鹽堿土壤中的耐鹽菌；或是所述微生物菌劑為VT菌劑與篩選自鹽堿土壤中的耐鹽菌的混合菌劑。
5.一種如權(quán)利要求1所述的利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的反應(yīng)裝置，其特征在于，該反應(yīng)裝置包括具有保溫作用的外殼(6)，所述外殼(6)內(nèi)設(shè)有用于發(fā)生堆肥反應(yīng)的反應(yīng)容器(1)，反應(yīng)容器(1)內(nèi)安裝有溫度計(2)，所述反應(yīng)容器(1)底部安裝通氣孔板(3)，所述反應(yīng)容器(1)底部還通過通氣管道與氣泵(4)連接，該通氣管道上安裝有氣體流量計(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的反應(yīng)裝置，其特征在于，通氣孔板(3)采用均勻分布有布氣孔的PVC板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用互花米草和牛羊糞混合堆肥制備土壤改良劑的方法及其反應(yīng)裝置，具體步驟為(1)將牛羊糞加水調(diào)節(jié)至固含量約5-15%后攪勻；(2)將粉碎后的互花米草與處理后的牛羊糞按干物質(zhì)重量1:1-3:1比例混合均勻得混合物；(3)將混合物接種微生物菌劑進行好氧堆肥。(4)好氧堆肥反應(yīng)鼓風量控制在2-6m3空氣/m3物料/d，定期對混合物進行攪拌；所述牛羊糞為牛糞或羊糞或牛羊糞混合物。本發(fā)明不但可以同時處理兩種有機固體廢物，且經(jīng)過堆肥后互花米草鹽分易于洗脫，較未堆肥互花米草少；堆料還田后鹽分不會在土壤中聚集，可改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤理化性質(zhì)，顯著提高作物產(chǎn)量。
文檔編號C05F17/02GK102219578SQ20111009278
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者唐玉姝, 張艷楠, 李艷麗, 王磊, 王紅麗, 胡煜, 陳金海 申請人:同濟大學(xué)