一种利用高温堆肥降解烟草废弃物中烟碱含量的方法

摘要

本发明公开了一种利用高温堆肥降解烟草废弃物中烟碱含量的方法，通过将烟草废弃物粉碎后，与畜禽粪便、尿素或硫酸铵混合，再加入钙镁磷肥或磷矿粉，采用翻堆或强制通风的方式高温堆肥，即可将烟草废弃物中烟碱含量降低90％以上。本发明方法简单实用，可达到快速处理烟草废弃物的目的，同时解决了因烟草废弃物中烟碱的生物毒性而不能直接还田的问题，适于在有机肥料厂和广大农村推广使用。

说明书

技术领域

本发明属于生物堆肥技术领域，具体涉及一种利用高温堆肥降解烟草废弃物中烟碱含量的方法。

背景技术

我国是世界上烟草栽培和产量最多的国家，每年烟叶产量达450～500万t，其中约有将近25％的烟叶、烟草废弃物等下脚料被废弃。废弃烟叶和下脚料是卷烟生产的副产品，富含各种具有生产应用价值的生物有机成分和次生代谢产物，同时含有大量的氮、磷、钾及微量元素等养分，具有很高的利用价值。目前的利用方式主要应用于农药生产、辅酶Q10等药物生产、提取蛋白质、饲料添加剂、肥料化等，但尚有大量的烟草废弃物未得到很好的利用。

高附加值的农业废弃物的肥料化利用，特别是高附加值的生物有机肥及有机无机复合肥的开发研制，不但能解决环境污染问题，而且可以为农业生产提供大量的有机肥料，是减少农业面源污染、节约资源、发展可持续农业和循环经济的重要途径。然而烟草废弃物偏碱性，C/N比较高，具有很强的植物毒性，不能作为有机肥直接适于土壤。国外有关烟草废弃物肥料化的利用研究主要集中在使用烟草废弃物对土壤的影响；国内有关烟草废弃物的研究仅探讨了生物菌剂对烟草废弃物堆肥过程中的作用，尚未进行物料配比方面的研究，而且腐熟时间过长。申请人通过将烟草废弃物与畜禽粪粪便或尿素、硫酸铵等化学氮肥按一定比例混合，并添加一定的钙镁磷肥或磷矿粉进行堆肥发酵，有效解决了因烟草废弃物中烟碱的生物毒性而不能直接还田的问题状，目前还未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用高温堆肥降解烟草废弃物中烟碱含量的方法，该方法简单实用，可有效降解烟草废弃物中烟碱的含量。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种利用高温堆肥降解烟草废弃物中烟碱含量的方法，具体通过以下步骤完成：

1)将待处理的烟草废弃物利用粉碎机进行粉碎，过4～10目筛；

2)粉碎得到的烟草废弃物与畜禽粪便、尿素或硫酸铵混合均匀得堆肥原料；

3)在堆肥原料中加钙镁磷肥或磷矿粉得混合物料；

4)采用地面堆积法将混合物料成条垛状堆制；

5)采用翻堆或强制通风的方式高温堆肥，在堆肥升温和高温阶段每两天翻堆1次，高温期堆肥堆体温度不能超过70℃，降温阶段和后熟保肥阶段每5天翻堆1次或不翻堆，堆肥45天后，堆肥腐熟，可以作为有机肥直接使用。

进一步，

步骤(2)混合后物料中C/N比为20～40:1，水分含量为55％～65％，pH值为5.5～8.5。

步骤(3)中钙镁磷肥或磷矿粉的用量为每1000kg堆肥原料添加20～35kg。

步骤(4)中堆垛高1.2～1.5米，宽2.0～3.0米，堆垛间间距0.5～1.0米。

本发明的有益效果为：实验证明本发明方法可以有效降价烟草废弃物中烟碱的含量，可达到90％以上，且处理后的烟草废弃物种子发芽率达到80％以上，同时相比于现有技术具有降解速度快的特点，有效解决了因烟草废弃物中烟碱的生物毒性而不能直接还田的问题状，同时具备简单易操作的优点，适于在有机肥料厂和广大农村推广使用。

附图说明

图1是尿素、硫酸铵对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响；

图2是尿素、硫酸铵对烟草废弃物高温堆肥进程中GI的影响；

图3是鸡粪添加量对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响；

图4是鸡粪添加比例对烟草废弃物高温堆肥进程中GI的影响；

图5是钙镁磷肥和磷矿粉对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响；

图6是钙镁磷肥和磷矿粉对烟草废弃物高温堆肥进程中GI的影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。

实施例1化学氮肥对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响

试验在湖南农业大学农业资源系教学实习基地进行，以烟草废弃物为堆肥原料。烟草废弃物来源于浏阳天福复烤厂，高温堆肥前，烟草废弃物晒干后粉碎，过10目筛。烟草废弃物水分、全碳和全氮含量分别为15.3％、53.4％和2.13％，C/N比为25.07。

试验设3个处理，处理1：烟草废弃物；处理2：用尿素调节烟草废弃物C/N比＝20；处理3：用硫酸铵调节烟草废弃物C/N比＝20。堆肥发酵前调节水分含量为65％，每个处理搅拌混匀后分装于直径为60cm，桶高位100cm的塑料桶中，桶外用聚氨酯板保温材料包裹以保温。重复3次，随机区组排列。堆肥开始后每5天人工翻堆2次，直到堆肥完成，堆肥时间为45天。

分别于堆肥第0、5、10、15、20、25、30、35、40、45天，每处理在翻堆充分搅拌混匀后按五点法采取混合样品，用于测定种子发芽指数(GI)和烟碱含量。

尿素、硫酸铵对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响如图1所示，随着高温堆肥进程，烟草废弃物中的烟碱的降解率逐渐升高，在堆肥后45天，纯烟草废弃物高温堆肥(处理1)中烟碱的降解率超过90％。烟草废弃物中添加尿素、硫酸铵等化学氮肥能加速烟碱的降解(处理2、处理3)，在堆肥后35天，处理2和处理3中烟碱的降解率超过90％，比处理一提早了10天左右。

尿素、硫酸铵对烟草废弃物高温堆肥进程中GI的影响如图2所示，GI＞50％时，可认为堆肥基本没有生物毒性，GI＞80％时，则可认为其没有生物毒性。从图2可以看出，种子发芽指数随着烟草废弃物高温堆肥的进程而逐渐升高，说明高温堆肥能降低烟草废弃物生物毒性。纯烟草废弃物高温堆肥处理(处理1)在堆肥后45天，种子发芽指数GI达到52％，可认为堆肥基本没有生物毒性。烟草废弃物中添加尿素和硫酸铵能显著提高种子发芽指数，在本试验中，处理2和处理3在堆肥后30天，种子发芽指数GI超过50％，在堆肥后45天，两处理种子发芽指数GI超过80％，可认为其没有生物毒性。

实施例2鸡粪添加量对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响

试验在湖南农业大学农业资源系教学实习基地进行，以烟草废弃物和鸡粪为堆肥原料。烟草废弃物来源于浏阳天福复烤厂，高温堆肥前，烟草废弃物晒干后粉碎，过10目筛。烟草废弃物水分、全碳和全氮含量分别为15.3％、53.4％和2.13％，C/N比为25.07。鸡粪水分、全碳和全氮含量分别为16.4％、50.2％和2.91％，C/N比为17.25。

试验设3个处理，处理1：烟草废弃物；处理2：用鸡粪调节烟草废弃物C/N比＝23；处理3：用鸡粪调节烟草废弃物C/N比＝20。堆肥发酵前调节水分含量为65％，每个处理搅拌混匀后分装于直径为60cm，桶高位100cm的塑料桶中，桶外用聚氨酯板保温材料包裹以保温。重复3次，随机区组排列。堆肥开始后每5d人工翻堆2次，直到堆肥完成，堆肥时间为45d。

分别于堆肥第0、5、10、15、20、25、30、35、40、45天，每处理在翻堆充分搅拌混匀后按五点法采取混合样品，用于测定种子发芽指数(GI)和烟碱含量。

鸡粪添加量对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响如图3所示，堆肥能有效促进烟草废弃物中烟碱的降解，堆肥40天，各处理烟碱总降解率均超过92％。添加鸡粪能显著促进烟草废弃物堆肥中烟碱的降解，且这种促进作用随鸡粪添加量的加大而增强，处理3堆肥中烟碱的总降解率在堆肥30天达到92.26％，处理2堆肥中烟碱的总降解率在堆肥35天达到93.02％，而处理1堆肥中烟碱的总降解率在堆肥40天才达到92.94％，因此，添加鸡粪能使烟草废弃物中烟碱总降解率>92％的时间提早5～10天。

鸡粪添加比例对烟草废弃物高温堆肥进程中GI的影响如图4所示，种子发芽指数随着烟草废弃物高温堆肥的进程而逐渐升高，说明高温堆肥能降低烟草废弃物生物毒性。纯烟草废弃物高温堆肥处理(处理1)在堆肥后45天，种子发芽指数GI达到52％，可认为堆肥基本没有生物毒性。烟草废弃物中添加鸡粪能显著提高种子发芽指数，且种子发芽指数与鸡粪添加量有关，在本试验中，种子发芽指数随着鸡粪添加量的增加而上升，处理2在堆肥后30天，种子发芽指数GI超过50％，从堆肥后30天到堆肥后45天，种子发芽指数基本恒定；处理3在堆肥后40天，种子发芽指数GI超过80％，从堆肥后30天到堆肥后45天，种子发芽指数基本恒定。

实施例3钙镁磷肥和磷矿粉对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响

试验在湖南农业大学农业资源系教学实习基地进行，以烟草废弃物、鸡粪钙镁磷肥和磷矿粉为堆肥原料。烟草废弃物来源于浏阳天福复烤厂，高温堆肥前，烟草废弃物晒干后粉碎，过10目筛。烟草废弃物水分、全碳和全氮含量分别为15.3％、53.4％和2.13％，C/N比为25.07。鸡粪水分、全碳和全氮含量分别为16.4％、50.2％和2.91％，C/N比为17.25。

试验设3个处理，处理1：烟草废弃物；处理2：用鸡粪调节烟草废弃物C/N比＝20，每1000kg堆肥原料添加25kg钙镁磷肥；处理3：用鸡粪调节烟草废弃物C/N比＝20，每1000kg堆肥原料添加25kg磷矿粉。堆肥发酵前调节水分含量为65％，每个处理搅拌混匀后分装于直径为60cm，桶高位100cm的塑料桶中，桶外用聚氨酯板保温材料包裹以保温。重复3次，随机区组排列。堆肥开始后每5d人工翻堆2次，直到堆肥完成，堆肥时间为45d。

分别于堆肥第0、5、10、15、20、25、30、35、40、45天，每处理在翻堆充分搅拌混匀后按五点法采取混合样品，用于测定种子发芽指数(GI)和烟碱含量。

钙镁磷肥和磷矿粉对烟草废弃物高温堆肥中烟碱降解率的影响如图5所示，在添加鸡粪的基础上添加钙镁磷肥和磷矿粉能显著促进烟草废弃物堆肥中烟碱的降解，以鸡粪调节烟草废弃物C/N＝20处理(图3中处理3)堆肥中烟碱的总降解率在堆肥30天达到92.26％，在此基础上添加钙镁磷肥和磷矿粉，堆肥中烟碱的总降解率在堆肥25天达到91.01％(处理2)和90.02％(处理3)，从堆肥25天至45天，处理2和处理3中烟碱总降解率变幅不大。因此，在添加鸡粪的基础上添加钙镁磷肥和磷矿粉使烟草废弃物中烟碱总降解率>90％的时间提早10～15天。

钙镁磷肥和磷矿粉对烟草废弃物高温堆肥进程中GI的影响如图6所示，在添加鸡粪的基础上添加钙镁磷肥和磷矿粉能显著提高种子发芽指数。以鸡粪调节烟草废弃物C/N＝20处理(图4中处理3)在堆肥后40天，种子发芽指数GI超过80％，在此基础上添加钙镁磷肥和磷矿粉，种子发芽指数在堆肥35天超过80％，达到80.37％(处理2)和81.09％(处理3)，从堆肥30天至45天，处理2和处理3种子发芽指数变幅不大。因此，在添加鸡粪的基础上添加钙镁磷肥和磷矿粉使发芽指数超过80％的时间提早5天。