本發(fā)明涉及堆肥處理方法領(lǐng)域，具體涉及一種QE制劑在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥過(guò)程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速。在畜禽養(yǎng)殖業(yè)高速發(fā)展的大環(huán)境下，畜禽污染也隨之增加。我國(guó)第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，畜禽養(yǎng)殖糞污已經(jīng)代替工業(yè)污染成為第一大污染源，加快畜禽養(yǎng)殖糞污的治理已經(jīng)成為我國(guó)環(huán)境治理的第一要?jiǎng)?wù)。高溫好氧堆肥被認(rèn)為是一種畜禽糞污資源化、無(wú)害化和減量化的有效手段。但是，好氧堆肥氮素?fù)p失量為16%-80%，大量氮素的環(huán)境釋放不僅會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)降低堆肥的品質(zhì)。堆肥過(guò)程中氮素?fù)p失途徑包括氨氣揮發(fā)、反硝化以及淋溶損失，其中氨氣揮發(fā)占氮素?fù)p失總量的90%以上。因此，減少堆肥過(guò)程中氨氣揮發(fā)成為穩(wěn)定有機(jī)肥品質(zhì)的重要手段。因此，亟需篩選一種能夠調(diào)理廢棄物堆肥過(guò)程的調(diào)理劑，以有效控制堆肥過(guò)程的氮損失，從而解決堆肥腐熟慢、氮素?fù)p失大等關(guān)鍵問(wèn)題。

量子能制劑（以下簡(jiǎn)稱QE制劑）是以韓國(guó)特有的五色長(zhǎng)石黏土礦物為原料，經(jīng)特殊方式加工后制成的新型多功能復(fù)合材料，兼具黏土礦物的物理吸附性質(zhì)和微生物制劑的生物功能，在很多領(lǐng)域都表現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。Bahng 等研究表明，在紡織纖維中加入QE粉末，可以使纖維的蓄熱及保溫功能優(yōu)于其它普通纖維紡織品，目前已經(jīng)被應(yīng)用到紡織行業(yè)，作為新型紡織材料進(jìn)行生產(chǎn)。Lee 等對(duì) QE 粉末的電氣性能的研究表明，QE 粉末在濕潤(rùn)和干燥條件下均具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，其阻性電流在濕潤(rùn)和干燥條件下分別為 90μA 和 0.8μA，Zeta電位為-37.4mV，研究認(rèn)為，QE 粉末的這些特性對(duì)于其作為電氣設(shè)備制作的材料，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前，QE 粉末已被應(yīng)用于韓國(guó)當(dāng)?shù)氐淖魑锓N植中，主要用于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)，并在韓國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到認(rèn)可。同時(shí)，QE 粉末也作為保健材料進(jìn)行生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)到QE制劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的是提供QE制劑的一種新應(yīng)用，即在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥過(guò)程中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

QE制劑在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥過(guò)程中的應(yīng)用，用于加快發(fā)酵速度、提高堆體養(yǎng)分含量及轉(zhuǎn)化率，其中所述農(nóng)業(yè)廢棄物為畜禽糞、作物秸稈或農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品等，所述QE制劑在農(nóng)業(yè)廢棄物中的添加量為0.01-0.05wt%。

本發(fā)明在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥中添加QE制劑，該制劑在吸附性、放熱效應(yīng)、生物活性、調(diào)控堆體微生境及綜合效應(yīng)等五個(gè)方面協(xié)同作用，通過(guò)調(diào)控堆體微環(huán)境，使其變得更利于發(fā)酵的進(jìn)行，顯著加快發(fā)酵速度，提高堆體養(yǎng)分含量及轉(zhuǎn)化率，使發(fā)酵效果變得更好。

附圖說(shuō)明

圖1為不同腐熟添加劑對(duì)堆肥TOC的影響；

圖2為不同腐熟添加劑對(duì)堆肥TN的影響；

圖3為不同腐熟添加劑對(duì)堆肥C/N的影響；

圖4為不同腐熟添加劑對(duì)堆肥TP的影響；

圖5為不同腐熟添加劑對(duì)堆肥TK的影響。

具體實(shí)施方式

下面用具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中所用QE制劑由韓國(guó)（株）量子能技術(shù)研究所提供，該制劑申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利（201480000985.6，QE制劑即該專利中的礦物性索瑪瑅），常規(guī)菌劑由開(kāi)創(chuàng)陽(yáng)光環(huán)保（北京）有限公司提供。

用豬糞作為堆肥原料，其總有機(jī)碳（以下簡(jiǎn)稱TOC）、總氮（以下簡(jiǎn)稱TN）、總磷（以下簡(jiǎn)稱TP）、總鉀（以下簡(jiǎn)稱TK）含量分別為：41.6%，1.9%，2.4%，1.7%；含水率為68%。共設(shè)置3個(gè)處理：其中處理1為不添加菌劑的空白對(duì)照處理（CK），處理2、3分別添加常規(guī)菌劑（BJ）和QE菌劑（QE），每個(gè)處理豬糞用量為5t，菌劑添加量皆為5kg，每個(gè)處理3次重復(fù)。堆肥反應(yīng)裝置是為密閉的大型發(fā)酵塔，高度為8.5m，外直徑為4.8m。實(shí)驗(yàn)具體操作步驟如下：用鏟車鏟取5t豬糞投入發(fā)酵塔中，同時(shí)添加5kg的制劑（處理1不添加菌劑），設(shè)置通風(fēng)頻率為60Hz，攪拌頻率為每0.5h一次，發(fā)酵周期為7d。發(fā)酵期間，每天15點(diǎn)通過(guò)溫度傳感器讀數(shù)記錄堆體溫度。分別在發(fā)酵進(jìn)行的第0、1、3、5、7d從出料口取樣，在陰涼處自然風(fēng)干后測(cè)定樣品的TOC、TN、C/N、TP、TK值。

實(shí)施例1：QE制劑對(duì)堆體TOC含量的影響

三組處理中，QE組TOC含量下降最快，其次是BJ組，CK組最慢。QE組TOC快速降解，第3天達(dá)到最大，降解速率為6.21%/d；BJ組的降解速率在第5d達(dá)到最大值，降解速率為6.12%/d；CK組在發(fā)酵前期（0-5d）TOC降解速率幾乎相同，第5d以后速率才開(kāi)始增長(zhǎng)，最降解速率為3.97%/d。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，CK、BJ、QE三組TOC含量分別從初始的41.81%、41.21%、41.68%下降至35.18%，32.56%，33.65%，且各組處理間差異顯著（AVONA，P＜0.05）（圖1）。以上結(jié)果表明，QE處理組由于添加劑中含有特殊的活性礦物質(zhì)-微生物耦合結(jié)構(gòu)，在降低反應(yīng)活化能的同時(shí)，能改變局部微環(huán)境，并使反應(yīng)環(huán)境變得利于微生物的生存繁衍，因而加快了TOC的分解速度，從而使堆體發(fā)酵進(jìn)程提前。

實(shí)施例2：QE制劑對(duì)堆體TN含量的影響

由圖2可見(jiàn)，整個(gè)發(fā)酵期間QE處理組的TN含量最高，其次是BJ處理組，CK處理組最低。QE處理組TN上升最快時(shí)期是1-3d，達(dá)到13.41%/d，此后TN含量變化不大；BJ處理組TN上升最快的時(shí)間為3-5d，達(dá)到4.60%/d ；CK處理組則為5-7d，上升速率為4.23%/d。表明QE制劑不僅能快速促進(jìn)堆肥腐熟、縮短堆肥時(shí)間，還能吸附并轉(zhuǎn)化固定部分堆肥中產(chǎn)生的NH₃，從而提高了堆體TN的相對(duì)含量。發(fā)酵7d后，CK、BJ、QE三組處理的TN含量差異極顯著（AVONA，P＜0.01），分別從1.96%、1.93%、1.98%上升到2.03%、2.25%、2.62%。

實(shí)施例3：QE制劑對(duì)堆體C/N的影響

由圖3可見(jiàn)，各處理組的C/N值總體呈下降趨勢(shì)。其中QE處理組中C/N在發(fā)酵初期就快速下降，最大下降速率達(dá)15.47%/d；BJ處理組中C/N在3-5d達(dá)到最大下降速率，為9.82%/d；CK對(duì)照組C/N下降速率相對(duì)較小，在5-7d時(shí)達(dá)到最大，為7.57%/d；堆肥結(jié)束時(shí)，CK、BJ、QE三組處理的C/N值依次從21.33、21.35、21.07降低為17.32、14.44、12.82，各處理組之間差異顯著（AVONA，P＜0.05）。C/N值的下降，表明堆肥向著穩(wěn)定化、腐熟化、無(wú)害化方向演變。有研究表明當(dāng)C/N下降至16以下時(shí)，能更好的保證堆肥的腐熟程度。本研究中，在同樣發(fā)酵7d的條件下，QE組C/N值顯著小于其他兩組處理。表明，與對(duì)照和BJ處理相比，QE處理組的發(fā)酵進(jìn)程更快。

實(shí)施例4：QE制劑對(duì)堆體TP、TK的影響

如圖4和圖5所示，三組處理的TP、TK含量皆隨發(fā)酵時(shí)間的推移而不斷增加。然而，這只是TP、TK在堆體各組分中相對(duì)含量的上升，因?yàn)槎逊手械腜、K是兩種相對(duì)穩(wěn)定的元素，它們的絕對(duì)含量不會(huì)隨著發(fā)酵而變化，只會(huì)在各個(gè)形態(tài)間相互轉(zhuǎn)化。隨著發(fā)酵的不斷進(jìn)行，堆體的總干物質(zhì)不斷減少，因而TP、TK在堆體中的相對(duì)含量會(huì)上升。發(fā)酵完成后，CK、BJ、QE三組處理TP含量，分別從2.45%、2.42%、2.38%上升到2.65%、2.97%、3.04%，各處理組間差異極顯著（ANOVA，P＜0.01）。CK、BJ、QE三組處理TK含量分別從1.78%、1.74%、1.71%增加至1.96%、2.20%、2.29%。這表明，在相同的發(fā)酵時(shí)間內(nèi)，添加QE制劑的堆體發(fā)酵進(jìn)程更快，腐熟的更徹底，因此TP、TK含量會(huì)顯著高于其他兩組處理。

實(shí)施例5：QE制劑對(duì)堆肥品質(zhì)的影響

實(shí)施例1中的三組處理堆肥結(jié)束后，以《有機(jī)肥料》（2012）中對(duì)于堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的要求為依據(jù)，并選取標(biāo)準(zhǔn)中所列的含水率、有機(jī)質(zhì)等全部12項(xiàng)指標(biāo)為比較項(xiàng)目，分別比較各處理組堆肥產(chǎn)品的差異性，結(jié)果見(jiàn)表1。

如表1所示，CK處理組堆肥產(chǎn)品外觀為黑色、塊狀、有惡臭，含水率為34.3%，pH為9.0，蛔蟲(chóng)卵死亡率為91%，糞大腸桿菌數(shù)為204個(gè)，不符合《有機(jī)肥料》標(biāo)準(zhǔn)；而B(niǎo)J和QE處理組堆肥產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)則完全符合標(biāo)準(zhǔn)，QE處理組的有機(jī)質(zhì)含量及總養(yǎng)分含量均高于BJ處理組。表明，在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥過(guò)程中添加QE制劑具有提高堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的作用。

表1 不同處理7天后堆肥品質(zhì)比較

。

實(shí)施例6：QE制劑對(duì)堆肥氮損失的影響

用豬糞作為堆肥原料，添加玉米秸稈調(diào)節(jié)含水量，其中以無(wú)添加劑的為對(duì)照組，比較添加常規(guī)菌劑（BJ）、粘土礦物、常規(guī)菌劑（BJ）+粘土礦物、QE菌劑（QE）對(duì)堆肥過(guò)程中氮損失的影響，每個(gè)處理豬糞用量為5t，添加量皆為5kg，每個(gè)處理3次重復(fù)，混勻后進(jìn)行腐熟發(fā)酵。發(fā)酵前和發(fā)酵后測(cè)定堆肥的總氮量及堆體總重量，計(jì)算氮素?fù)p失率。其中QE制劑的氮素?fù)p失率最低為23.4%，其次為常規(guī)菌劑+粘土礦物處理，氮素?fù)p失率為30.9%，以對(duì)照組最高為52.3%。

表2 不同堆肥添加劑處理對(duì)氮素?fù)p失率的影響

。

QE制劑對(duì)其他畜禽糞、作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品堆肥的影響與豬糞堆肥的效果相當(dāng)，在此不再贅述。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，而不是其可實(shí)施方式的窮舉，也不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)其保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原則下所作出的任何不具有創(chuàng)造性的改進(jìn)，均應(yīng)認(rèn)為在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。