利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质及其生产方法

摘要

一种利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质及其生产方法，包括以下重量份的原料：牛粪渣80-85、污泥堆肥15-20，牛粪渣为规模化养牛场的冲洗污水经固液分离后的固体牛粪渣，污泥堆肥指以城市生活污泥与废菌渣混合发酵腐熟后的污泥堆肥，牛粪渣与污泥堆肥按比例混合均匀后建堆进行好氧发酵，发酵结束后取50%的发酵物料进行破碎，后按大颗粒发酵物料与小颗粒发酵物料的重量比为1.3∶1-1.2的比例，混合均匀即可。本发明克服了现有无土栽培基质破坏环境、化学性质稳定性差、盐分高、有机质低、阳离子交换能力差从而影响育苗的问题，具有盐分含量较低、养分适中、重金属含量低、不破坏环境，能够满足有机栽培的要求。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种固体栽培基质及其生产方法，具体涉及一种利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质及其生产方法。

背景技术

随着设施园艺的迅速发展，无土栽培技术和穴盘育苗技术正在大面积、大范围的推广应用，极大地促进了固体栽培基质的研究、开发和应用。在无土栽培中，与水培相比，固体基质培设施简单、投资成本低，使用非常普遍。我国是居世界第一位的设施园艺大国，设施园艺栽培面积在200万hm²以上，但据不完全统计，全国无土栽培面积仅l070hm²，所占比例非常之低，而日本无土栽培面积占温室面积的20%以上，荷兰等国则占温室面积的90%以上，所以我国无土栽培的发展仍有很大空间。近年来无土栽培的发展势头也说明了这点，大面积发展无土栽培，尤其是适合我国国情的无土栽培基质的发展，需要大量安全、优质、使用方便的固体栽培基质。

 栽培基质的质量对种苗的繁育质量起着十分重要的作用，基质的研究是基质栽培的基础和关键。目前，普遍应用的基质是草炭和岩棉，但天然草炭土的挖掘对湿地和森林生态环境构成了严重的威胁，造成生态系统的破坏；而岩棉不可降解，长期使用会造成严重的环境污染，且我国国产岩棉一般不适于无土育苗，进口岩棉成本太高，因此，世界各国都在探寻草炭与岩棉的替代物。近年来，人们利用农业有机废弃物用作育苗基质，如禽粪、锯末、椰子壳纤维等，但由于这些农业有机废弃物化学性质稳定性差、盐分高、有机质低、阳离子交换能力差以及污染物含量高引起的种子发芽率低、发芽速度慢、幼苗不强壮、烧苗等问题的出现，从而不适合作育苗基质。如200910229209.4、200410065450.5、200910116210.6。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质及其生产方法（或称：一种利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质的方法），使得能够大量生产符合作物生长的固体有机栽培基质，克服现有无土栽培基质破坏环境、化学性质稳定性差、盐分高、有机质低、阳离子交换能力差从而影响育苗的问题，并能拓宽牛粪渣及污泥堆肥的资源化利用途径，实现废弃物的再利用，以促进有机栽培基质种植业的发展。

为了实现上述目的，本发明这种利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质，其配方组成包括以下重量份的原料：作为主料的牛粪渣80-85、污泥堆肥15-20，所述牛粪渣为规模化养牛场的冲洗污水经固液分离后的固体牛粪渣，所述污泥堆肥指以城市生活污泥与栽培食用菌的废菌渣混合经堆肥发酵腐熟后的污泥堆肥，所述牛粪渣与污泥堆肥直接按上述重量份比例混合均匀后建堆进行好氧发酵，好氧发酵结束后取50%的发酵物料（即好氧发酵后的产物）进行破碎，破碎后按大颗粒发酵物料与小颗粒发酵物料的重量比为1.3∶1-1.2的比例，混合均匀即可制成该有机栽培基质（或取50% 破碎后的小颗粒发酵物料直接与未破碎的大颗粒物料混合均匀即制成该有机栽培基质），其中所述小颗粒发酵物料是指经破碎处理及2mm×2mm网孔的筛网过筛后，按能通过2mm×2mm网孔的为小颗粒发酵物料，不能通过2mm×2mm网孔的或尺寸大于2mm×2mm的为大颗粒发酵物料。

所述的污泥堆肥是指由城市生活污泥和经摊薄晾晒后含水量为25±2%的废菌渣按等体积比混合均匀后进行堆肥发酵而成，所述污泥堆肥的堆体是采用堆高1.6m，堆宽6m的槽式堆体进行堆肥发酵，堆肥发酵过程中每天翻堆一次，同时于每天翻堆后12h后对物料进行强制通风1h，通风量为50mL·L^-1·min^-1，保证其好氧发酵，连续发酵24d后完成。

所述经固液分离后的固体牛粪渣是指经筛网孔径规格尺寸为0.25 mm的固液分离机所分离后的固体牛粪渣。

本发明这种利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质的方法，其特征在于该方法包括步骤如下：

①、备料：按重量比为牛粪渣∶污泥堆肥=80-85:15-20的比例，将牛粪渣与污泥堆肥混合，所述牛粪渣为规模化养牛场的冲洗污水经固液分离后的固体牛粪渣，所述污泥堆肥是以城市生活污泥与栽培食用菌的废菌渣混合经堆肥发酵腐熟后的污泥肥，添加污泥堆肥的目的是避免单纯使用牛粪渣造成物料发酵不好，生产的有机栽培基质容重太小、孔隙度太大等问题；

②、建堆发酵：将步骤1的牛粪渣与污泥堆肥直接按上述重量份比例混合均匀后建堆进行好氧发酵，该建堆发酵是指建成堆体高1.2m，上宽1.4m，底宽1.6m的梯形堆体（即建成横截面为梯形的堆体进行好氧发酵），建堆后温度开始持续爬升，待堆中心混合物的温度升至60-65℃后，进行第一次翻堆，此后每隔3d翻堆1次，持续发酵25-35d，待堆中心牛粪渣与污泥堆肥混合物的温度降至35-45℃后，发酵结束得发酵物料；

③、破碎混合：将步骤2好氧发酵结束后的发酵物料（即好氧发酵后的产物）取50%进行破碎，破碎后按大颗粒发酵物料与小颗粒发酵物料的重量比为1.3∶1-1.2的比例，混合均匀即可制成该有机栽培基质（或取50% 破碎后的小颗粒发酵物料直接与未破碎的大颗粒发酵物料混合均匀即制成该有机栽培基质），其中所述小颗粒发酵物料是指经破碎处理及2mm×2mm网孔的筛网过筛后，按能通过2mm×2mm网孔的为小颗粒发酵物料，不能通过2mm×2mm网孔的或尺寸大于2mm×2mm的为大颗粒发酵物料。

本发明利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质的方法的上述技术特征可以进一步具体为：

一、其中所述的污泥堆肥是指将城市生活污泥和经摊薄晾晒后含水量为25±2%的废菌渣按等体积搅拌均匀并使其含水量为55±2%后进行堆肥发酵腐熟而成，所述污泥堆肥的堆体是采用堆高1.6m，堆宽6m的槽式堆体进行堆肥发酵，堆肥发酵过程中每天翻堆一次，同时于每天翻堆后12h后对物料进行强制通风1h，通风量为50mL·L^-1·min^-1，保证其好氧发酵，连续发酵24d后完成（该污泥堆肥其理化性状大致为: 容重0.66 g·cm^-3，有机质57.2%，N含量1.41%，P₂O₅含量2.57%，K₂O含量2.51%，电导率5.87 mS·cm^-1）。

二、所述经固液分离后的固体牛粪渣是指经筛网孔径规格尺寸为0.25 mm的固液分离机所分离后的固体牛粪渣。

本发明的显著优点：

1、本发明的有机栽培基质是以牛粪渣为主要原料，辅以污泥堆肥经堆腐发酵后调整颗粒大小、空隙度、容重后制成的。由于固体牛粪渣是规模化养牛场冲洗污水经固液分离机分离后的固体牛粪渣，其主要成分为牛饲料经过腹后未分解的秸秆、粗纤维等物质，具有有机质高、容重低、疏松度高，盐分经水洗后含量较低，养分适中，重金属含量低等优点，因此以此为主要原料生产出的有机栽培基质也具有盐分和重金属含量低，有机质、容重、空隙度等理化性质较为接近草炭，同时由于添加了污泥堆肥，作为栽培基质能够提供作物生长需要的适量养分。

2、牛粪渣、污泥堆肥都属于废弃物，来源广泛，使用其作为原料生产有机栽培基质不仅解决了废弃物资源化利用，减少环境污染，而且降低了有机栽培基质的生产成本，可有效促进我国固体基质栽培业的发展。

本发明利用牛粪渣、污泥堆肥生产的一种有机栽培基质的生产方法，以牛粪渣和污泥堆肥为主要原料，无需干燥处理，直接建堆发酵；对破碎后的发酵物料采用大颗粒与小颗粒混合均匀的工艺，增加有机栽培基质的细颗粒，降低容重，增加细小孔隙，增加有机栽培基质的饱和含水率。经搭配搅拌后的物料的颗粒大小均匀分布，容重合理，理化性状更优，本发明的有机栽培基质所含N、P、K分别不低于1.2%、0.57%、0.69%。（N、P₂O₅、K₂O分别不低于1.2%、1.3%、0.83%）。由于牛粪渣来源各异，可以在生产前对牛粪渣的N、P、K含量进行检测，以确定牛粪渣最经济的使用量，并保证产品所含的N、P、K达到上述指标。

总之，本发明利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质，能够合理有效地利用这些废物资源，并可以大大降低无土栽培生产的成本和操作管理难度，提高和改善蔬菜及花卉等观赏植物的产量和品质，同时达到废弃物综合利用，改善环境，产生显著的经济、社会和生态效益。

具体实施方式

现结合实施例对本发明的这种利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质及其生产方法作进一步详细说明。

本发明这种利用牛粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质，其配方组成包括以下重量份的原料：作为主料的牛粪渣80-85、污泥堆肥15-20，所述牛粪渣为规模化养牛场的冲洗污水经固液分离后的固体牛粪渣，所述污泥堆肥指以城市生活污泥与栽培食用菌的废菌渣混合经堆肥发酵腐熟后的污泥堆肥，所述牛粪渣与污泥堆肥直接按上述重量份比例混合均匀后建堆进行好氧发酵，好氧发酵结束后取50%的发酵物料（即好氧发酵后的产物）进行破碎，破碎后按大颗粒发酵物料与小颗粒发酵物料的重量比为1.3∶1-1.2的比例，混合均匀即可制成该有机栽培基质（或取50% 破碎后的小颗粒发酵物料直接与未破碎的大颗粒发酵物料混合均匀即制成该有机栽培基质），其中所述小颗粒发酵物料是指经破碎处理及2mm×2mm网孔的筛网过筛后，按能通过2mm×2mm网孔的为小颗粒发酵物料，不能通过2mm×2mm网孔的或尺寸大于2mm×2mm的为大颗粒发酵物料。

所述的污泥堆肥是指由城市生活污泥和经摊薄晾晒后含水量为25±2%的废菌渣按等体积比混合均匀后进行堆肥发酵而成，所述污泥堆肥的堆体是采用堆高1.6m，堆宽6m的槽式堆体进行堆肥发酵，堆肥发酵过程中采用链板式翻堆机每天翻堆一次，同时于每天翻堆后12h后对物料进行强制通风1h，通风量为50mL·L^-1·min^-1，保证其好氧发酵，连续发酵24d后完成。

所述经固液分离后的固体牛粪渣是指经筛网孔径规格尺寸为0.25 mm的固液分离机所分离后的固体牛粪渣。

本发明这种利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质的方法，其特征在于该方法包括步骤如下：

①、备料：按重量比为牛粪渣∶污泥堆肥=80-85:15-20的比例，将牛粪渣与污泥堆肥混合，所述牛粪渣为规模化养牛场的冲洗污水经固液分离后的固体牛粪渣，所述污泥堆肥是以城市生活污泥与栽培食用菌的废菌渣混合经堆肥发酵腐熟后的污泥堆肥，添加污泥堆肥的目的是避免单纯使用牛粪渣造成物料发酵不好，生产的有机栽培基质容重太小、孔隙度太大等问题；

②、建堆发酵：将步骤1的牛粪渣与污泥堆肥直接按上述重量份比例混合均匀后建堆进行好氧发酵，该建堆发酵是指建成堆体高1.2m，上宽1.4m，底宽1.6m的梯形堆体（即建成横截面为梯形的堆体进行好氧发酵），建堆后温度开始持续爬升，待堆中心混合物的温度升至60-65℃后，进行第一次翻堆，此后每隔3d翻堆1次，持续发酵25-35d，待堆中心牛粪渣与污泥堆肥混合物的温度降至35-45℃后，发酵结束得发酵物料；

③、破碎混合：将步骤2好氧发酵结束后的发酵物料（即好氧发酵后的产物）取50%进行破碎，破碎后按大颗粒发酵物料与小颗粒发酵物料的重量比为1.3∶1-1.2的比例，混合均匀即可制成该有机栽培基质（或取50% 破碎后的小颗粒发酵物料直接与未破碎的大颗粒发酵物料混合均匀即制成该有机栽培基质），其中所述小颗粒发酵物料是指经破碎处理及2mm×2mm网孔的筛网过筛后，按能通过2mm×2mm网孔的为小颗粒发酵物料，不能通过2mm×2mm网孔的或尺寸大于2mm×2mm的为大颗粒发酵物料。

其中取50%左右的发酵物料（即好氧发酵后的产物）进行破碎的目的是增加有机栽培基质的细颗粒，降低容重，增加细小孔隙，增加有机栽培基质的饱和含水率。经搭配混合搅拌后的物料的颗粒大小均匀分布，容重合理，理化性状更优，经测定，该有机栽培基质的理化性状为：容重0.19 g·cm^-3，有机质87.9.7%，N含量0.99%，P₂O₅含量1.02%，K₂O含量0.91%，电导率1.83mS·cm^-1。

本发明利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质的方法的上述技术特征可以进一步具体为：

一、其中所述的污泥堆肥是指将城市生活污泥和经摊薄晾晒后含水量为25±2%的废菌渣按等体积搅拌均匀并使其含水量为55±2%后进行堆肥发酵腐熟而成，所述污泥堆肥的堆体是采用堆高1.6m，堆宽6m的槽式堆体进行堆肥发酵，堆肥发酵过程中采用链板式翻堆机每天翻堆一次，同时于每天翻堆后12h后对物料进行强制通风1h，通风量为50mL·L^-1·min^-1，保证其好氧发酵，连续发酵24d后完成（该发酵腐熟后的污泥堆肥其理化性状大致为: 容重0.66 g·cm^-3，有机质57.2%，N含量1.41%，P₂O₅含量2.57%，K₂O含量2.51%，电导率5.87 mS·cm^-1，可以作为有机栽培基质的原料使用）。

二、所述经固液分离后的固体牛粪渣是指经筛网孔径规格尺寸为0.25 mm的固液分离机所分离后的固体牛粪渣。

本发明之所以利用牛粪渣、污泥堆肥生产有机栽培基质的方法，其中所用的牛粪渣为规模化养牛场冲洗污水经固液分离机（固液分离机筛网孔径规格尺寸为0.25 mm）分离后的固体牛粪渣，牛是反刍动物，其饲料以粗饲料为主，故分离后的固体牛粪渣其主要成分为牛饲料中未分解的秸秆、粗纤维等物质，具有有机质高、容重低、疏松度高，盐分经水洗后含量较低，养分适中等优点，能够满足生产有机栽培基质的基本要求，其理化性状一般为：容重0.08 g·cm^-3，有机质93.2%，N含量0.68%，P₂O₅含量0.56%，K₂O含量0.30%，电导率0.43 mS·cm^-1，适合作为有机栽培基质的原料使用。