一种园林和禽畜废弃物有机肥及其在土壤中的应用

1.本发明属于生物质有机肥开发利用与土壤修复技术领域，具体涉及一种园林和禽畜废弃物有机肥及其在土壤中的应用。


背景技术：

2.土壤退化直接危及人类的生存基础和生存环境，已成为严重的全球性环境问题之一。如何解决土壤结构不良和养分贫瘠是土壤修复技术中的关键。
3.园林废弃物指城市绿地或郊区林地中绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物(间伐物)、草坪修剪物、落叶、枝条、花园和花坛内废弃草花以及杂草等植物性材料。目前各地市政绿化上修剪下来的园林废弃物的主要处理方式是经过初级粉碎后：焚烧、填埋和堆沤处理，处理方式对环境产生的负担很大，焚烧增加了碳排放，对大气造成污染，填埋对土地造成破坏，且集中场地堆放一方面未能彻底解决问题，另一方面带来了多余的管理风险和管理成本。园林废弃物主要为木质纤维，经过简单粉碎处理对提高退化土壤孔隙度，提高通气透水效率具有潜在积极意义。但园林废弃物是未完全粉碎分解的有机物质，有效养分含量低，加之本身木质纤维保水性能较弱，不能与土壤充分融合，限制了土壤改良效应。目前禽畜废弃物环保系统处理的机械设备成本投入大，后期投入的管理成本和耗材一样大，并且还会有废气、废水排出，对周围的环境有一定的负面影响，尤其是在多雨季节，雨、污分离系统不成熟的养殖场，环保系统的处理压力巨大，难以消化当天产生的粪污。禽畜废弃物有机质和氮磷钾养分含量较高，其资源化利用可有效解决退化土壤养分贫瘠问题，但其团粒结构较差，直接与土壤混合可加剧土壤粘重，使土壤结构退化加剧。


技术实现要素：

4.本发明第一方面的目的，在于提供一种园林和禽畜废弃物有机肥。
5.本发明第二方面的目的，在于提供本发明第一方面的园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法。
6.本发明第三方面的目的，在于提供一种土壤改良剂。
7.本发明的第四方面的目的，在于提供本发明第一方面的园林和禽畜废弃物有机肥或本发明第三方面的土壤改良剂在改善/防治土壤退化中的应用。
8.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
9.本发明的第一个方面，提供一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥1～7份和禽畜废弃物有机肥1～5份。
10.优选地，所述园林和禽畜废弃物有机肥包括以下重量份组分：园林废弃物有机肥1～5 份和禽畜废弃物有机肥1～3份。
11.进一步优选地，所述园林和禽畜废弃物有机肥包括以下重量份组分：园林废弃物有机肥1～3和禽畜废弃物有机肥1～2。
12.优选地，所述园林废弃物有机肥的制备方法包括如下步骤：将园林废弃物与化学
腐熟剂混合，堆肥发酵，即得到园林废弃物有机肥。
13.优选地，每吨所述园林废弃物中添加50～100g所述的腐熟剂。
14.进一步优选地，每吨所述园林废弃物中添加50～70g所述的腐熟剂。
15.优选地，所述腐熟剂为有机物料腐熟剂。
16.进一步优选地，所述腐熟剂为有机肥发酵剂、生物菌肥发酵剂、秸秆腐熟剂中的一种或多种。
17.优选地，所述堆肥发酵前调整园林废弃物c/n比为20～30，含水量为50％～65％， ph值为5.5～8.0。
18.优选地，所述堆肥发酵为反复翻推发酵。
19.优选地，所述园林废弃物有机肥的制备步骤中还包括筛分。
20.进一步优选地，采用滚筒筛分机进行筛分。
21.优选地，所述园林废弃物有机肥的粒径≤35mm。
22.优选地，所述园林废弃物有机肥的有机质≥35％，氮磷钾总养分≥3.0％，水分≤38％。
23.优选地，所述禽畜废弃物有机肥的制备方法包括如下步骤：将禽畜废弃物与腐熟剂混合发酵，得到腐熟的禽畜废弃物；在腐熟的禽畜废弃物中投放蚯蚓，养殖40～60天，得到禽畜废弃物有机肥。
24.优选地，每吨所述禽畜废弃物中添加40～80g所述的腐熟剂。
25.进一步优选地，每吨所述禽畜废弃物中添加40～50g所述的腐熟剂。
26.优选地，所述腐熟剂为有机物料腐熟剂。
27.进一步优选地，所述腐熟剂为有机肥发酵剂、生物菌肥发酵剂和粪便发酵液中的一种或多种。
28.优选地，所述发酵的条件为60～80℃发酵5～20天。
29.进一步优选地，所述发酵的条件为65～75℃发酵10～15天。
30.优选地，所述发酵过程中维持水分在55％～65％。
31.优选地，所述禽畜废弃物有机肥的有机质含量≥30％，氮磷钾总养分≥4.0％，水分≤ 38％。
32.本发明的第二个方面，在于提供本发明第一方面的园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法，包括以下步骤：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
33.本发明第三个方面，在于提供一种土壤改良剂，所述土壤改良剂包括本发明第一方面的园林和禽畜废弃物有机肥。
34.优选地，所述土壤改良剂还包括活性碳粉、腐殖酸、微生物菌剂和重金属吸附剂中的一种或多种。
35.本发明第四个方面，在于提供本发明第一方面的园林和禽畜废弃物有机肥或本发明第三方面的土壤改良剂在改善/防治土壤退化中的应用。
36.优选地，所述园林和禽畜废弃物有机肥或所述土壤改良剂与所述土壤的质量比为1: (5～40)。
37.进一步优选地，所述园林和禽畜废弃物有机肥或所述土壤改良剂与所述土壤的质
量比为1:(5～30)。
38.更进一步优选地，所述园林和禽畜废弃物有机肥或所述土壤改良剂与所述土壤的质量比为1:(10～30)。
39.优选地，所述土壤为退化的土壤。
40.优选地，所述土壤为质地粘重、结构性差、养分贫瘠的土壤。
41.优选地，所述土壤为稀土矿尾砂土壤和/或侵蚀裸露区的赤红壤。
42.本发明的有益效果是：
43.将本发明的园林和禽畜废弃物有机肥直接施于土壤中，能够同时解决土壤结构不良和养分贫瘠问题，促进生态修复植被生长，使退化土地复绿加快，提高退化土壤生态修复效益，且该园林和禽畜废弃物有机肥与土壤相容性好，不会导致土壤二次污染。
44.本发明针对园林废弃物和禽畜废弃物的优缺点，以园林废弃物有机肥提高土壤通气透水能力，辅助具有保水保肥能力的禽畜废弃物有机肥，有效提高土壤改良效益、解决生态修复中植被复绿问题。同时所用原材料为园林废弃物和禽畜废弃物，不仅能够解决园林和禽畜废弃物利用难题，而且可以产生一定的经济价值，废弃物资源化利用是循环经济和经济可持续发展的要求。
附图说明
45.图1为象草种植试验中象草相对生物量结果统计图；其中，n表示对照组，a表示 100％有机肥象草种植组，b表示10％有机肥象草种植组，c表示20％有机肥象草种植组，d表示30％有机肥象草种植组，1～5分别代表实施例1～5的有机肥。
具体实施方式
46.现结合具体实施例对本发明进行详细说明，但不限制本发明的范围。
47.本实施例中所使用的材料、试剂等，如无特别说明，为从商业途径得到的材料和试剂。
48.实施例1园林废弃物有机肥的制备
49.园林废弃物有机肥的制备方法包括以下步骤：收集城市绿色废弃物，去除其中掺杂的塑料、泡沫、玻璃、石砾等杂质，将城市绿色废弃物利用专业粉碎机(移动式的剪切破碎树枝粉碎机)粉碎至粒径小于2cm；将粉碎的城市绿色废弃物按每吨添加50g有机肥发酵剂(欧科拜克生物技术股份有限公司，高温型，主要成分为枯草芽孢杆菌，有效活菌数≥5.0亿/g)，添加尿素，调节堆肥原料c/n比至25左右，含水量至60％左右， ph值至6～8.0，并通过混合机械(批量式双轴浆叶搅拌机)设备把原料混匀；利用条垛式翻堆机把混合后的原料堆成长5m，宽5m，高2～3m的条垛状堆体；依据堆体内部温度进行反复翻堆发酵(升温期，堆体内部温度达到55～60℃，翻堆一次，避免堆体形成厌氧环境；高温期，堆料发酵速度加快，翻堆后温度会快速升高至65℃以上，6d翻堆一次；降温期，10d翻推一次，但在堆体温度超过70℃时，必须及时翻推)，在翻堆过程中，根据堆肥物料含水量的情况进行补水，使其含水量维持在55％～65％，以促进堆肥物料的快速分解；将腐熟后的物料(有机质≥35％，氮磷钾总养分≥3.0％，水分≤38％) 通过滚筒筛进行筛选，得到粒径≤35mm的园林废弃物有机肥(粒径大于35mm的部分经过二次粉碎后再利用)。
50.实施例2禽畜废弃物有机肥的制备
51.禽畜废弃物有机肥的制备方法包括以下步骤：把牛粪堆置于长3m宽3m的发酵池中，按每吨添加50g有机肥发酵剂(欧科拜克生物技术股份有限公司，高温型，主要成分为枯草芽孢杆菌，有效活菌数≥5.0亿/g)，混合均匀；调整水分含量在50％左右，并堆成3m高度左右后进行高温发酵(65～75℃发酵10天)；发酵过程中，根据堆肥物料含水量的情况进行淋水，使其含水量维持在55％～65％，发酵后牛粪呈黑褐色，温度开始降至常温(20～25℃)，表明发酵完成，得到腐熟的牛粪。将蚯蚓(赤子爱胜蚓) 投放至腐熟的牛粪中，具体工艺可参照《蚯蚓养殖技术规范(db12/t1048-2021)》，通过蚯蚓取食和排泄过程，经蚯蚓特殊的肠道物理结构，把腐熟后的牛粪制备成具有团粒结构属性的有机肥(蚯蚓粪)，在湿度30％～40％，遮阴自然温度条件下，养殖40天，得到有机质≥30％，总养分≥4.0％的禽畜废弃物有机肥(蚯蚓粪)。
52.实施例3
53.一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥1份和园林废弃物有机肥1份；
54.上述园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法为：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
55.实施例4
56.一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥1份和禽畜废弃物有机肥3份；
57.上述园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法为：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
58.实施例5
59.一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥3份和禽畜废弃物有机肥1份；
60.上述园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法为：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
61.实施例6
62.一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥7份和禽畜废弃物有机肥2份；
63.上述园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法为：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
64.实施例7
65.一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥6份和禽畜废弃物有机肥5份；
66.上述园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法为：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
67.实施例8
68.一种园林和禽畜废弃物有机肥，包括以下重量份的组分：园林废弃物有机肥5份和禽畜废弃物有机肥3份；
69.上述园林和禽畜废弃物有机肥的制备方法为：将园林废弃物有机肥和禽畜废弃物有机肥混合，得到园林和禽畜废弃物有机肥。
70.应用实施例
71.对实施例1～5所制得的有机肥进行象草种植试验，验证所制得的园林和禽畜废弃物有机肥对退化后的赤红壤的修复效果。
72.种植所用土壤选自广东省河源市龙川县稀土矿开采后裸露区域的赤红壤，该地土壤质地粘重，结构性差，养分含量贫瘠(表1)，实验分为五个大组，对照组(n)、100％有机肥象草种植组(a)、10％有机肥象草种植组(b)、20％有机肥象草种植组(c) 和30％有机肥象草种植组(d)。对照组为仅使用退化后的赤红壤种植象草；100％有机肥象草种植组为仅使用有机肥种植象草，分为三个小组，分别为a1(实施例1的生物园林废弃物有机肥)、a2(实施例2的禽畜废弃物有机肥)、a3(实施例3的园林和禽畜废弃物有机肥)；10％有机肥象草种植组为退化后的赤红壤中添加10％(w/w)的有机肥后种植象草，分为五个小组，分别为b1(土壤中添加10％实施例1的生物园林废弃物有机肥)、b2(土壤中添加10％实施例2的禽畜废弃物有机肥)、b3(土壤中添加10％实施例3的园林和禽畜废弃物有机肥)、b4(土壤中添加10％实施例4的园林和禽畜废弃物有机肥)、b5(土壤中添加10％实施例5的园林和禽畜废弃物有机肥)； 20％有机肥象草种植组为在退化赤红壤中添加20％(w/w)的有机肥后种植象草，分为五个小组，分别为c1(土壤中添加10％实施例1的生物园林废弃物有机肥)、c2(土壤中添加10％实施例2的禽畜废弃物有机肥)、c3(土壤中添加10％实施例3的园林和禽畜废弃物有机肥)、c4(土壤中添加10％实施例4的园林和禽畜废弃物有机肥)、 c5(土壤中添加10％实施例5的园林和禽畜废弃物有机肥)；30％有机肥象草种植组为在退化赤红壤中添加30％(w/w)的有机肥后种植象草，分为五个小组，分别为d1(土壤中添加30％实施例1的生物园林废弃物有机肥)、d2(土壤中添加30％实施例2的禽畜废弃物有机肥)、d3(土壤中添加30％实施例3的园林和禽畜废弃物有机肥)、 d4(土壤中添加30％实施例4的园林和禽畜废弃物有机肥)、d5(土壤中添加30％实施例5的园林和禽畜废弃物有机肥)。
73.实验种植对象为象草，选用象草的原因为其生长快，适宜亚热带地区快速复绿，同时其收获后可作为牧草进一步作为绿肥或禽畜饲料使用。播种前，按照各实验组的设置，将有机肥与退化后的赤红壤混合混匀，并将土壤浇透水；种子不需要浸泡，直接撒播种子，播种量为20～25kg/亩，随后覆盖1～2cm土壤，每个处理3次重复；种植初期，早晚浇透水，自然光照条件放置生长。象草种植3个月后，收割各不同实验组生长的象草，测得其生物量，同时采集各组土壤样品，分析土壤ph以及土壤中有机质的含量。
74.象草生物量的测定：将采集的象草用自来水冲净泥沙后，按顺序用蒸馏水和去离子水冲润，洗涤时间控制在2min内，拭干植物表面多余的水分置于在105℃烘箱内杀青 30min，再在70℃控制恒重后称重，即为象草的生长量。
75.土壤有机碳的测定参考国家环境保护标准hj 615-2011hj 658-2013《土壤有机碳的测定燃烧氧化-滴定法》进行。
76.土壤的ph值的测定参考农业标准ny/t 1121.2-2006《土壤检测第2部分：土壤 ph的测定》进行。
77.土壤的电导率的测定参考国家环境保护标准hj 802-2016《土壤电导率的测定电极法》进行。
78.土壤总氮的测定参考国家环境保护标准hj 717-2014《土壤质量全氮的测定凯氏法》进行。
79.土壤总磷的测定参考国家环境保护标准hj 632-2011《土壤总磷的测定碱熔-钼锑抗分光光度法》进行。
80.土壤速效氮的测定参考地方标准db13/t 843-2007《土壤速效氮测定》进行。
81.土壤的速效磷用0.5mol/l碳酸氢钠(nahco3)浸提-钼锑抗比色法测定。
82.表1退化后的赤红壤的土壤基本理化性质
[0083][0084]
以对照组象草的生物量为100％，对其他实验组的象草生物量进行计算并作图，由图1可以看出，与对照组相比，在退化的赤红壤中添加一定比例的实施例3～5的园林和禽畜废弃物有机肥，可有效提高其生物量，其中添加10％实施例3的园林和禽畜废弃物有机肥的生物量最高，是对照组象草生物量的2.11倍。在退化的赤红壤中添加10％、 20％和30％的园林废弃物有机肥的土壤种植象草，其生物量与仅使用园林废弃物有机肥种植象草的生物量相当，无显著性差异。
[0085]
通过对各组象草种植后的土壤进行分析，结果如表2所示，通过在退化的赤红壤中添加实施例1～5的有机肥，可有效提高土壤的ph值，可显著增加土壤中的有机碳、总氮、总磷、速效氮、速效磷的含量，并降低土壤的电导率，可见，实施例1～5的有机肥可有效提高土壤有机质，达到养分齐全，修复土壤，培肥改土。其中，与对照组相比，在退化的赤红壤添加10％实施例5的园林和禽畜废弃物有机肥，其土壤得到极大修复， ph提高了0.61，从强酸土壤，提高到偏酸性土壤，电导率降低了54.98％，土壤的有机碳、总氮和总磷含量分别是对照组的24.93倍、22.86倍和13.58倍，速效氮、速效磷的含量分别提高了的800％和205.1％；同时，在该赤红壤中种植象草，在播种一个月后，其植被覆盖率可达50％，播种3个月后，其植被覆盖率达到90％以上，表明添加10％实施例5的园林和禽畜废弃物有机肥有利于加强草本植物的裸露地表的覆盖率和覆盖面积。
[0086]
试验同时发现单独施用禽畜废弃物有机肥时会延长种子出苗时间，并减少总的生物量。在最优有机肥配比和混施条件下(b5)，象草的出苗时间为3～7天，而单独施用禽畜废弃物有机肥时，象草出苗时间为7～15天，其出苗时间延长了4～8天；同时与退化赤红壤对照组相比，仅使用禽畜废弃物有机肥组的地上生物量仅为对照组的 41.5％～79.4％。分析
其原因主要是禽畜废弃物有机肥相对粘重，与质地粘重的赤红壤结合更加紧密，影响种子萌发，同时浇水后土壤容易板结，影响土壤水分入渗和土壤透气性，进而影响植被生长。因此，禽畜废弃物有机肥施用时需要配合园林废弃物使用，特别是质地粘重的红壤区域。
[0087]
表2在添加实施例1～5的有机肥的退化的赤红壤中种植象草后土壤的理化指标
[0088][0089]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。