適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法
1.本發明涉及有機肥生產加工技術領域，具體地說，涉及一種適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法。
背景技術：
2.青藏高原作為重要的“水塔”、生態屏障和生物物種基因庫，對中國乃至世界的生態系統，社會和經濟發展具有極其重要的意義。與此同時，青藏地區畜牧業集約化發展的不斷推進，規?；翀鰯盗靠焖僭黾?，隨之產生的大量的畜禽廢棄物會嚴重威脅該地區脆弱的生態環境及人畜的身體健康。
3.堆肥化是處理畜禽糞便的最佳方式之一，可通過一系列微生物代謝活動將不穩定的有機廢物轉化為穩定的、衛生的腐殖質肥料。然而，青藏地區具有海拔高、空氣稀薄、氣溫低、積溫少、日夜溫差較大以及空氣干燥等特殊自然氣候，而環境溫度、濕度和氧氣含量等外在條件是影響堆肥發酵和堆肥產品品質最關鍵的因素。
4.現有的堆肥技術適用于平原等絕大部分地方，若直接將其他地區堆肥生產工藝運用于青藏高原，會導致該地區堆肥發酵緩慢，成熟度低；也會導致該地區堆肥因缺水而造成中斷，進而使得有機肥腐熟不徹底，生物降解不足而具有植物毒性；還會因為該地區堆肥生產過程中因為嚴重缺氧而造成堆體大范圍厭氧反應，進而造成堆肥生產緩慢，并可產生大量溫室氣體和惡臭氣體，形成二次污染。
技術實現要素：
5.本發明的目的是提供一種適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法。
6.為了實現本發明目的，第一方面，本發明提供一種適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法，包括以下步驟：
7.(1)靜置堆肥發酵：將羊糞與調理劑按干重比4:1混勻，調節混合物料的初始含水率為40-50％，物料堆高1-2.5m(優選1.5m)，寬度及長度根據實際需要確定。發酵環境溫度控制在0-30℃，進行3-5天(優選4天)靜置堆肥發酵，堆肥進入高溫階段。然后，將20-25％該階段發酵堆料保留在該區域，作為下一批新原料的腐熟劑(即高溫堆料添加劑)，將剩余發酵堆料轉移至發酵池進入下個階段發酵。
8.其中，所述調理劑為粉碎的油菜秸稈和/或木屑等。
9.(2)第一次好氧發酵：該階段為堆肥快速發酵時期，需定期補水和翻堆，發酵池中發酵堆料堆積高度為1-2.5m(優選1.5m)，發酵環境溫度控制在0-30℃，若發酵堆料的初始含水率為40-45％，2-3天(優選2天)補水1次和4天翻堆1次，每次補水至40-45％；若發酵堆料的初始含水率為45-50％，3-4天(優選3天)補水1次和4天翻堆1次，每次補水至45-50％，翻堆需充分混勻。
10.每批堆料在該階段發酵12-16天，得到有機肥半成品。
11.(3)第二次好氧發酵：將有機肥半成品轉移至二次發酵池，該階段堆肥降溫至穩定
狀態，堆積高度為1-2.5m(優選1.5m)，4-7天(優選4天)翻堆1次，每次翻堆可適當調節水分，宜控制水分含量在35-45％(優選40％左右)，直至堆體溫度連續3天在環境溫度上下5℃范圍內。
12.每批堆料在該階段發酵12-16天。
13.發酵結束后，進行風干，即得有機肥成品。
14.進一步地，步驟(1)初次發酵還包括向混合物料中添加商業菌劑的步驟。
15.進一步地，步驟(1)初次發酵還包括：將羊糞與調理劑按干重比4:1混勻，調節混合物料的初始含水率為40-50％，物料堆高1-2.5m(優選1.5m)。初次發酵也可以在堆肥原料混搭且添加水分后在溫室內進行桶裝發酵得高溫期堆料。
16.步驟(1)中，夏季將混合物料的初始含水率控制在45-50％，其他季節將混合物料的初始含水率控制在40-45％。
17.步驟(2)中，夏季將發酵堆料的初始含水率控制在45-50％，其他季節將混合物料的初始含水率控制在40-45％，2-3天(優選2天)補水1次和4天翻堆1次。
18.步驟(2)堆料的堆積區域面積與步驟(3)有機肥半成品的堆積區域面積相同，且至少為步驟(1)混合物料堆積面積的3倍。
19.步驟(1)羊糞經粉碎處理后再與調理劑混合，相應地步驟(2)和(3)的翻堆頻率為2天翻堆1次，發酵時間減少三分之一。
20.步驟(1)中將保留的發酵堆料作為腐熟劑，按照20-25％的重量比添加至新的混合物料中。
21.本發明的堆肥工藝在青藏高原海拔2500-5000米內的地方比較合適。0-30℃的環境溫度比較合適堆肥發酵，低于0℃發酵緩慢，過高的環境溫度可造成堆體溫度過高，進而造成氮素損失甚至造成堆肥系統崩潰。本發明堆體含水率在40-50％比較合適，處于較低含水率，這主要是由于青藏地區氧氣稀薄，降低水分可增加堆體氧氣。夏天溫度高，堆體水分在45-50％既可以確保氧氣含量，也可以避免堆體溫度過高。其他季節溫度低，40-45％的含水率更利于堆體升溫。
22.第二方面，本發明提供按照所述方法制得的羊糞有機肥。
23.第三方面，本發明提供所述羊糞有機肥在農業生產中的應用。
24.借由上述技術方案，本發明至少具有下列優點及有益效果：
25.(一)本發明首先添加堆肥高溫期堆料作為腐熟劑，該腐熟劑環境適應能力和微生物活性極高，該腐熟劑耐高溫及木質纖維素等有機成分降解能力強，能迅速啟動堆肥發酵，并且能促進堆肥中木質纖維素等有機質快速降解；然后根據青藏高原氣候干燥，水分蒸散快的特點，提供了不同季節下的堆肥初始含水率和補水頻率策略，該套補水策略能有效維持堆肥發酵，促進堆肥腐熟。
26.(二)本發明還根據青藏地區氧氣含量稀薄特點，通過降低堆體含水率，加強該地區堆肥翻堆頻率，并結合水分工藝形成多種組合，該技術能補充堆體氧氣含量，維持好氧堆肥發酵速度，并可有效減少堆肥過程溫室氣體和惡臭氣體的產生。
27.(三)本發明提供了一種連續式堆肥發酵工藝，可提升堆肥效率，可減少購買人工馴化微生物腐熟劑的成本。
附圖說明
28.圖1為本發明較佳實施例中連續式羊糞堆肥生產線(直線型)示意圖。
29.圖2為本發明較佳實施例中連續式羊糞堆肥生產線(回轉型)示意圖。
30.圖中：各個發酵區域中的框為條垛式堆肥，后處理區的框為攤開風干的肥料。
具體實施方式
31.本發明提供一種適用于青藏高原的連續式羊糞堆肥生產工藝。
32.本發明采用如下技術方案：
33.(1)原料準備(區)：將圈舍羊糞收集，根據條件準備秸稈(如玉米秸稈)或木屑等調理劑。去除羊糞和調理劑中石頭、塑料等雜物。將羊糞、秸稈等原、輔料進行混合并經充分攪拌均勻。
34.(2)起爆(區)，靜置堆肥發酵：將準備區的堆肥原料轉移至起爆區，并調節混合原料初始含水率為40-50％。堆垛高度1m-2.5m，寬度及長度根據實際需要確定。酵環境溫度控制在0-30℃，進行4天靜置堆肥發酵，堆肥進入高溫階段。隨后，將20-25％的該階段發酵堆料保留在該區域，作為下一批新原料的腐熟劑(即高溫堆料添加劑)，剩余大部分堆料進入下個階段發酵。
35.(3)主發酵(區)，第一次好氧發酵：該階段為堆肥快速發酵時期，需定期補水和翻堆，堆體高度為1m-2.5m，發酵環境溫度控制在0-30℃，若初始水分為40-45％需2-3天補水1次和4天翻堆1次，初始水分為45-50％需3-4天補水1次和4天翻堆1次。每次補水至初始含水率，翻堆需充分混勻。每批堆料在該階段發酵12-16天。
36.(4)后發酵(區)，第二次好氧發酵：將主發酵區末期堆料轉移至后發酵區，堆體高度為1m-2.5m，該階段堆肥降溫至穩定狀態，4-7天翻堆1次，每次翻堆可適當調節水分，宜控制水分含量在40％左右，直至堆體溫度連續3天在環境溫度上下5℃內。每批堆料在該階段發酵12-16天。
37.(5)后處理(區)：將后發酵末期堆料轉移至后處理區進行風干，裝袋后得有機肥成品。
38.進一步地，所述步驟(1)中羊糞與調理劑的干重比為4：1，調理劑需粉碎。
39.進一步地，所述步驟(2)若為初次發酵(即沒有上批次高溫堆料進行添加)，則可添加商業菌劑或者在溫室內進行桶裝發酵，發酵3-5天后的堆料可做原始高溫堆料添加劑，進而作為連續式堆肥的開端，后續該區域的發酵按所述方案進行。
40.進一步地，所述步驟(2)中靜置堆肥發酵無需翻堆和補水。
41.進一步地，所述步驟(2)～(3)中堆體初始含水率可根據季節細化，夏季選用45-50％，其他季節選擇40-45％。
42.進一步地，所述步驟(2)～(4)均為條垛式堆肥，并且每個區域按順序連接，均在同一大區域內。步驟(3)～(4)區域內同時存在3-4種經過不同翻堆次數的堆體，并且按順序堆置，相鄰堆體間隔一個翻堆次數(也就是間隔4天)。所有堆體在同一天翻堆，每個堆體在每次翻堆的同時向后轉移，為前一階段堆肥翻堆后移騰出空間，達到連續式堆肥效果。
43.進一步地，所述步驟(2)～(5)各區域面積大小不同，需根據每個區域發酵時間而定，其中步驟(3)～(4)區域面積大致相當，并且至少是步驟(2)面積的3倍，并預留一定空
間，步驟(5)的面積根據堆料多少而定。
44.進一步地，步驟(1)中羊糞可粉碎處理，粉碎處理后的步驟(3)～(4)的翻堆頻率為2天翻堆一次，每2次翻堆后移一次，補水頻率與不粉碎處理一致，步驟(3)～(4)階段的發酵時間可減少三分之一。
45.進一步地，堆肥設施和場地可根據堆肥規模和場地空間進行細化，有機肥生產廠和大型牧場可建大型堆肥發酵生產線，使用翻拋機或鏟車進行翻堆和移位，可根據場地條件選擇直線型或回轉型生產線。小型牧場和個體牧民可根據條件就地堆肥，可以人工翻堆和移位。
46.以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段，所用原料均為市售商品。
47.實施例1適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法
48.本實施例提供一種適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法，包括以下步驟：
49.(1)原料準備(區)：將圈舍羊糞收集，將油菜秸稈進行粉碎作為調理劑。去除羊糞和調理劑中石頭、塑料等雜物。將羊糞、秸稈等原、輔料進行混合并經充分攪拌均勻。
50.(2)起爆(區)，靜置堆肥發酵：將準備區的堆肥原料轉移至起爆區，并調節混合原料初始含水率為45％。堆垛高度1m，寬度2m，長度5m，進行4天靜置堆肥發酵，堆肥進入高溫階段。隨后，將25％的該階段發酵堆料保留在該區域，作為下一批新原料的腐熟劑(即高溫堆料添加劑)，剩余大部分堆料進入下個階段發酵。
51.(3)主發酵(區)，第一次好氧發酵：該階段為堆肥快速發酵時期，需定期補水和翻堆。該階段的堆體長寬高分別為5m、2m和1m，2天補水1次和4天翻堆1次，每次補水至初始含水率，翻堆需充分混勻。每批堆料在該階段發酵12天。
52.(4)后發酵(區)，第二次好氧發酵：將主發酵區末期堆料轉移至后發酵區，堆體高度為長寬高分別為5m、2m和1m，，該階段堆肥降溫至穩定狀態，4天翻堆1次，每次翻堆可適當調節水分，控制水分含量在40％。每批堆料在該階段發酵12天。
53.(5)后處理(區)：將后發酵末期堆料轉移至后處理區進行風干，裝袋后得有機肥成品。
54.進一步地，所述步驟(1)中羊糞與調理劑的干重比為4：1，調理劑為粉碎后的干燥油菜秸稈。
55.進一步地，所述步驟(2)若為初次發酵(即沒有上批次高溫堆料進行添加)，則可添加商業菌劑或者在溫室內進行桶裝發酵，發酵4天后的堆料可做原始高溫堆料添加劑，進而作為連續式堆肥的開端，后續該區域的發酵按所述方案進行。
56.進一步地，所述步驟(2)中靜置堆肥發酵無需翻堆和補水。
57.進一步地，所述步驟(2)～(3)中堆體初始含水率可根據季節細化，夏季選用50％，3天補水一次和4天翻堆一次，其他季節選擇45％的初始水分，2天補水1次和4天翻堆1次。
58.進一步地，所述步驟(2)～(4)均為條垛式堆肥，并且每個區域按順序連接，均在同一大區域內。步驟(3)～(4)區域內同時存在3種經過不同翻堆次數的堆體，并且按順序堆置，相鄰堆體間隔一個翻堆次數(也就是間隔4天)。所有堆體在同一天翻堆，每個堆體在每次翻堆的同時向后轉移，為前一階段堆肥翻堆后移騰出空間，達到連續式堆肥效果。
59.進一步地，所述步驟(2)～(5)各區域面積大小不同，需根據每個區域發酵時間而
定，其中步驟(3)～(4)區域面積大致相當，并且是步驟(2)面積的3倍，并預留一定空間，步驟(5)的面積根據堆料多少而定。
60.進一步地，步驟(1)中羊糞可粉碎處理，粉碎處理后的步驟(3)～(4)的翻堆頻率為2天翻堆一次，每2次翻堆后移一次，補水頻率與不粉碎處理一致，步驟(3)～(4)階段的發酵時間可減少三分之一。
61.進一步地，堆肥設施和場地可根據堆肥規模和場地空間進行細化，有機肥生產廠和大型牧場可建大型堆肥發酵生產線，使用翻拋機或鏟車進行翻堆和移位，可根據場地條件選擇直線型或回轉型生產線。小型牧場和個體牧民可根據條件就地堆肥，可以人工翻堆和移位。
62.本發明中，羊糞與調理劑的添加比例(干重比)為4:1，現有工藝大多是以碳氮比來確定添加比例，而本發明通過大量實驗摸索，最終將羊糞與調理劑的干重比確定為4:1。在青藏高原堆肥中添加調理劑主要作用是調節孔隙度來保持氧氣進入堆體。
63.本發明將條垛連續式堆肥專門設立了起爆區，而該起爆區主要目的是將該區域的20-25％的堆料留下，作為下一批新原料的天然腐熟劑使用，這個天然腐熟劑能迅速促進堆體升溫，這樣可以保證所有的新原料都有堆肥腐熟劑添加使用，不用添加微生物菌劑。這個區域的堆體發酵無需翻堆補水，靜置發酵4天即可。
64.本發明主發酵區內的堆肥工藝與其他地區不同，并且不同季節存在差異。發明人意外地發現40-45％的含水率在青藏地區可以很好地促進發酵，提升堆肥發酵品質，尤其是冬天，這主要是因為青藏高原氧氣稀薄，高水分含量會造成堆體氧氣含量低。本發明還提出補水工藝，這項工藝很少用于其他地區，主要是因為青藏地區很干燥，水分蒸發迅速，不補水會造成堆肥中斷。
65.對羊糞進行粉碎前處理，粉碎前處理可以促進有機質，特別是木質纖維素的降解以及腐殖質的形成。
66.除了直線型生產線(圖1)，還可以采用回轉型生產線(圖2)，也可以保證連續發酵。
67.本實施例中堆肥過程和最終堆肥產品均符合有機肥行業質量標準和衛生標準。堆肥過程中高溫期(＞50℃)的時間均符合畜禽糞便衛生要求，其中夏季15天以上，其他季節9天以上；堆肥產品的有機質含量＞65％，總養分＞5％，ph均在7-8，電導率值低于3ms
·
cm-1
，水分含量＜20％，蛔蟲卵死亡率為100％，大腸桿菌值＜100個/克，重金屬含量均符合標準。
68.實施例2調理劑及其添加比例的優化
69.將羊糞分別與粉碎后的油菜秸稈、燕麥秸稈、玉米秸稈和木屑以干重比分別為1:1、2:1、3:1、4:1和5:1進行堆肥實驗，并以純羊糞堆肥作為對照，每種搭配進行3次平行重復。采用條垛式堆肥方式，長寬高分別為5m，2m和1m，堆體含水率為50％。堆肥周期為28天，4天翻堆和補水一次，每次補水至50％，共補水3次。結果表明，油菜秸稈和木屑作為調理劑效果顯著優于其他調理劑，添加比為4:1均為最佳添加比例。它們相較于其他調理劑或者不添加調理劑處理組，可以提升堆體最高溫度達2.8-9.3℃，延長高溫期1-6天，提升種子發芽指數達5.4-21.7％。
70.實施例3物料含水率、翻堆頻率的優化
71.將羊糞和油菜秸稈按4:1混合，分別添加30％、35％、40％、45％、50％、55％和60％水分進行堆肥實驗，每種含水率進行3次平行重復。采用條垛式堆肥方式，長寬高分別為5m、
2m和1m。堆肥周期為5天。結果表明，45％的水分添加比例能迅速促進堆體升溫，堆肥1天后的堆體溫度超過65℃，高于其他處理組4-21℃，并且持續高溫，5天后的有機質降解率高達24.1％，高于其他處理組3.2-7.4％。然后再將45％、50％、60％三個水分添加比例重新進行28天堆肥實驗，翻堆頻率分別為2天、4天和6天一次。結果表明，45％的水分添加比例和4天翻堆一次的堆肥效果最佳，可以提升堆體最高溫度達4.3-10.7℃，延長高溫期3-7天，降低c/n為1.2-2.7，提升堆肥產品種植發芽指數達7.8-21.4％。45％的水分添加比率還可降低ch4，n2o和含硫氣體(h2s等)的累積排放量均超過10％，進而減少氮素和硫素的損失。
72.實施例4腐熟劑(即高溫堆料添加劑)添加比例的優化
73.將發酵第4天的堆料(此時堆體溫度為61℃)分別以0％、5％、15％、25％和35％的比例添加至羊糞和油菜秸稈混合物中進行堆肥實驗，每個處理設置3個平行重復。結果表明，25％和35％的高溫期堆料添加比例效果最佳，并且兩種添加比例的堆肥效果相當，相較于不添加高溫堆料，25％的高溫堆料添加可促進堆體升溫，提升堆體最高溫度5.1℃，并延長堆體高溫期6天，可提升堆肥種子發芽指數14.0％，可提高半纖維素、纖維素和木質素降解率均超過10％。
74.實施例5羊糞粉碎實驗
75.將粉碎后的羊糞與粉碎后油菜秸稈以4:1進行混合，調節堆體含水率為45％。采用條垛式堆肥方式，長寬高分別為5m，2m和1m，堆肥周期為20天。共設置3個處理組，分別如下：粉碎和2天翻堆一次，粉碎和4天翻堆一次，以及不粉碎和4天翻堆一次，每個處理組設置3個平行重復，共9個獨立堆體。結果表明，粉碎預處理可迅速促進堆體升溫，第二天的堆體溫度超過65℃，而未粉碎處理的堆體溫度低于45℃。粉碎和2天翻堆一次處理超過50℃的天數為12天，而其他處理組為9天。粉碎和2天翻堆一次處理可促進堆肥有機質和木質纖維素降解，提升堆肥腐殖質含量，其中增加纖維素和半纖維素降解率均＞12％，增加木質素降解率＞8％，提升堆肥產品腐殖質含量＞9％。粉碎和2天翻堆一次處理的堆肥種子發芽指數＞95％，其他處理均＜85％。
76.雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之做一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。
技術特征：
1.適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)靜置堆肥發酵：將羊糞與調理劑按干重比4:1混勻，調節混合物料的初始含水率為40-60％，物料堆高0.5-2m，發酵環境溫度控制在0-30℃，進行3-5天靜置堆肥發酵，然后，將20-25％該階段發酵堆料保留在該區域，作為下一批新原料的腐熟劑，將剩余發酵堆料轉移至發酵池進入下個階段發酵；其中，所述調理劑為粉碎的油菜秸稈和/或木屑；(2)第一次好氧發酵：發酵池中發酵堆料堆積高度為1-2.5m，發酵環境溫度控制在0-30℃，若發酵堆料的初始含水率為40-45％，2-3天補水1次和4天翻堆1次，每次補水至40-45％；若發酵堆料的初始含水率為45-50％，3-4天補水1次和4天翻堆1次，每次補水至50-60％；每批堆料在該階段發酵12-16天，得到有機肥半成品；(3)第二次好氧發酵：將有機肥半成品轉移至二次發酵池，堆積高度為1-2.5m，4-7天翻堆1次，每次翻堆調節水分，控制水分含量在35-45％，直至堆體溫度連續3天在環境溫度上下5℃范圍內；每批堆料在該階段發酵12-16天；發酵結束后，進行風干，即得有機肥成品。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)初次發酵還包括向混合物料中添加商業菌劑的步驟。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)初次發酵還包括：將羊糞與調理劑按干重比4:1混勻，調節混合物料的初始含水率為40-50％，物料堆高1-2.5m；初次發酵在堆肥原料混搭且添加水分后在溫室內進行桶裝發酵得高溫期堆料。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，夏季將混合物料的初始含水率控制在45-50％，其他季節將混合物料的初始含水率控制在40-45％。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，夏季將發酵堆料的初始含水率控制在45-50％，其他季節將混合物料的初始含水率控制在40-45％，2-3天補水1次和4天翻堆1次。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)堆料的堆積區域面積與步驟(3)有機肥半成品的堆積區域面積相同，且至少為步驟(1)混合物料堆積區域面積的3倍。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)羊糞經粉碎處理后再與調理劑混合，相應地步驟(2)和(3)的翻堆頻率為2天翻堆1次，發酵時間減少三分之一。8.根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)中將保留的發酵堆料作為腐熟劑，按照20-25％的重量比添加至新的混合物料中。9.按照權利要求1-8任一項所述方法制得的羊糞有機肥。10.權利要求9所述羊糞有機肥在農業生產中的應用。
技術總結
本發明提供一種適用于青藏高原地區的羊糞有機肥制備方法，首先添加堆肥高溫期堆料作為腐熟劑，該腐熟劑環境適應能力和微生物活性極高，該腐熟劑耐高溫及木質纖維素等有機成分降解能力強，能迅速啟動堆肥發酵，并且能促進堆肥中木質纖維素等有機質快速降解；然后根據青藏高原氣候干燥，水分蒸散快的特點，提供了不同季節下的堆肥初始含水率和補水頻率策略，該套補水策略能有效維持堆肥發酵，促進堆肥腐熟。本發明還根據青藏地區氧氣含量稀薄特點，加強該地區堆肥翻堆頻率，并結合水分工藝形成多種組合，該技術能補充堆體氧氣含量，維持好氧堆肥發酵速度，并可有效減少堆肥過程溫室氣體和惡臭氣體的產生。體和惡臭氣體的產生。
