一种牛粪快速肥料化的方法
技术领域
本发明涉及一种牛粪快速肥料化的方法，属于农业有机肥技术领域。
背景技术
近年来，随着奶牛养殖业规模化、集约化的迅速发展，牛场的粪便集中排放而造成的环境污染问题日益凸显。据有关数据显示，2010年全国奶牛存栏量1200万头，牛粪日排泄量高达20-30万吨。尤其是规模化奶牛场，若缺乏有效处理手段，大量的牛粪堆积容易造成严重的污染。牛粪在造成对土壤、水源、大气污染的同时，本身的大量堆放也占用奶牛场自身有限的生产场区，影响奶牛场正常的生产秩序。随着对奶牛养殖小区及新建规模化奶牛场环保要求的提高，牛粪的处理及综合利用的研究迫在眉睫。
牛粪本身是一种生物质资源，含有大量的矿物质元素和丰富的营养物质，因此可以用来生产有机肥，合理的还田有利于改善土壤肥力、恢复农田生态、提高农田生产力，对于保障农业可持续发展具有重要意义。目前，牛粪便普遍采用传统的堆肥的方式进行处理，该处理方法周期较长，并且在堆肥过程中会产生臭味，污染环境。因此，发展高效快速的处理牛粪的方法尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为解决如何快速的处理牛粪使其转化为肥料，避免环境污染的技术问题。
为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种牛粪快速肥料化的方法，包括以下步骤：
步骤1：将硫酸铵和硫酸混合均匀配制成电解液，并在电压100-200V下进行电解10-30分钟，制备过二硫酸(HSO4-→2e+H2S2O8)，进而与硫酸铵反应得到过硫酸铵(H2S2O8+(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8+H2SO4)溶液；
步骤2：向步骤1中得到的溶液中加入硫酸钾进行复分解反应((NH4)2S2O8+K2SO4+H2SO4→K2S2O8+2NH4HSO4)；
步骤3：将步骤2中得到的溶液(1-3mL)、氧化钙(0.25-0.5g)和氢氧化钾(0.25-0.5g)依次加入新鲜的牛粪(5-10g)中，在室温下充分搅拌10-30分钟后，得到富含腐殖酸和黄腐酸的高活性有机肥；
步骤4：将凹凸棒土(胶体级，100-200目)与生物炭(40-100目)按照0.5-3的质量比均匀混合，得到纳米载体；
步骤5：将步骤3中得到的有机肥(5-10g)与步骤4中得到的纳米载体(2-4g)充分搅拌10-30分钟，形成纳米网络结构的高活性缓释有机肥；
步骤6：将该缓释有机肥按照50-100公斤/亩均匀撒施在土壤表面，然后旋耕。
优选地，所述步骤1中硫酸铵设为50-80mL，0.5-2mol/L；硫酸设为50-80mL，0.5-2mol/L；步骤2中的硫酸钾设为50-80mL，0.5-2mol/L。
优选地，所述步骤1中电解液电解时，使用铜电极，电极间距设为10-30cm。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明采用强氧化的方法处理牛粪，将其快速转化成富含腐植酸、黄腐酸的有机肥。本发明提供的方法操作简单，不需要对粪便进行预处理，并且氧化过程可以消除粪便臭味，减少粪便中水分,其主要产物腐殖酸和黄腐酸不仅可以改善土壤结构，增加土壤肥力，还可以提高作物的抗旱性、抗寒性。因此，可以实现牛粪“无害化”和“资源化”，并将其转化为优质高效的绿色环保肥料，从根本上解决奶牛养殖业环境污染和资源循环利用的问题。
附图说明
图1为本发明实施例二中得到的氧化剂添加量与黄腐酸含量的关系。
图2为本发明实施例二中得到的氧化剂添加量与腐殖酸含量的关系。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：
本发明提供一种牛粪快速肥料化的方法，包括以下步骤：
步骤1：将硫酸铵和硫酸混合均匀配制成电解液，并在电压100-200V下进行电解10-30分钟，制备过二硫酸(HSO4-→2e+H2S2O8)，进而与硫酸铵反应得到过硫酸铵(H2S2O8+(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8+H2SO4)溶液；
步骤2：向步骤1中得到的溶液中加入硫酸钾进行复分解反应((NH4)2S2O8+K2SO4+H2SO4→K2S2O8+2NH4HSO4)；
步骤3：将步骤2中得到的溶液(1-3mL)、氧化钙(0.25-0.5g)和氢氧化钾(0.25-0.5g)依次加入新鲜的牛粪(5-10g)中，在室温下充分搅拌10-30分钟后，得到富含腐殖酸和黄腐酸的高活性有机肥；
步骤4：将凹凸棒土(胶体级，100-200目)与生物炭(40-100目)按照0.5-3的质量比均匀混合，得到纳米载体；
步骤5：将步骤3中得到的有机肥(5-10g)与步骤4中得到的纳米载体(2-4g)充分搅拌10-30分钟，形成纳米网络结构的高活性缓释有机肥；
步骤6：将该缓释有机肥按照50-100公斤/亩均匀撒施在土壤表面，然后旋耕。
其中步骤1中硫酸铵设为50-80mL，0.5-2mol/L；硫酸设为50-80mL，0.5-2mol/L；步骤2中的硫酸钾设为50-80mL，0.5-2mol/L。步骤1中电解液电解时，使用铜电极，电极间距设为10-30cm。
实施例一：
步骤1：将硫酸铵(50mL，0.5mol/L)和硫酸(50mL，0.5mol/L)混合均匀配制成电解液，并在电压100V下进行电解(铜电极，电极间距10cm)10分钟，制备过二硫酸(HSO4-→2e+H2S2O8)，进而与硫酸铵反应得到过硫酸铵(H2S2O8+(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8+H2SO4)溶液；
步骤2：向步骤1中得到的溶液中加入硫酸钾(50mL，0.5mol/L)进行复分解反应((NH4)2S2O8+K2SO4+H2SO4→K2S2O8+2NH4HSO4)；
步骤3：将步骤2中得到的溶液(1mL)、氧化钙(0.25g)和氢氧化钾(0.25g)依次加入新鲜的牛粪(5g)中，在室温下充分搅拌10分钟后，得到富含腐殖酸和黄腐酸的高活性有机肥；
步骤4：将凹凸棒土(胶体级，100目)与生物炭(40目)按照1：1的质量比均匀混合，得到纳米载体；
步骤5：将步骤3中得到的有机肥(5g)与步骤4中得到的纳米载体(2g)充分搅拌10分钟，形成纳米网络结构的高活性缓释有机肥；
步骤6：将该缓释有机肥按照50公斤/亩均匀撒施在土壤表面，然后旋耕。
30天后，玉米、水稻和小麦的增产量分别为100公斤/亩、90公斤/亩和120公斤/亩。
实施例二：
步骤1：将硫酸铵(65mL，1.25mol/L)和硫酸(65mL，1.25mol/L)混合均匀配制成电解液，并在电压100V下进行电解(铜电极，电极间距20cm)20分钟，制备过二硫酸(HSO4-→2e+H2S2O8)，进而与硫酸铵反应得到过硫酸铵(H2S2O8+(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8+H2SO4)溶液；
步骤2：向步骤1中得到的溶液中加入硫酸钾(65mL，1.25mol/L)进行复分解反应((NH4)2S2O8+K2SO4+H2SO4→K2S2O8+2NH4HSO4)；
步骤3：将步骤2中得到的溶液(2mL)、氧化钙(0.37g)和氢氧化钾(0.37g)依次加入新鲜的牛粪(7.5g)中，在室温下充分搅拌20分钟后，得到富含腐殖酸和黄腐酸的高活性有机肥；
步骤4：将凹凸棒土(胶体级，150目)与生物炭(70目)按照2：1的质量比均匀混合，得到纳米载体；
步骤5：将步骤3中得到的有机肥(7.5g)与步骤4中得到的纳米载体(3g)充分搅拌20分钟，形成纳米网络结构的高活性缓释有机肥；
步骤6：将该缓释有机肥按照50公斤/亩均匀撒施在土壤表面，然后旋耕。
30天后，玉米、水稻和小麦的增产量分别为150公斤/亩、130公斤/亩和160公斤/亩。
实施例三：
步骤1：将硫酸铵(80mL，2mol/L)和硫酸(80mL，2mol/L)混合均匀配制成电解液，并在电压200V下进行电解(铜电极，电极间距30cm)30分钟，制备过二硫酸(HSO4-→2e+H2S2O8)，进而与硫酸铵反应得到过硫酸铵(H2S2O8+(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8+H2SO4)溶液；
步骤2：向步骤1中得到的溶液中加入硫酸钾(80mL，2mol/L)进行复分解反应((NH4)2S2O8+K2SO4+H2SO4→K2S2O8+2NH4HSO4)；
步骤3：将步骤2中得到的溶液(3mL)、氧化钙(0.5g)和氢氧化钾(0.5g)依次加入新鲜的牛粪(10g)中，在室温下充分搅拌30分钟后，得到富含腐殖酸和黄腐酸的高活性有机肥；
步骤4：将凹凸棒土(胶体级，200目)与生物炭(100目)按照3：1的质量比均匀混合，得到纳米载体；
步骤5：将步骤3中得到的有机肥(10g)与步骤4中得到的纳米载体(4g)充分搅拌30分钟，形成纳米网络结构的高活性缓释有机肥；
步骤6：将该缓释有机肥按照100公斤/亩均匀撒施在土壤表面，然后旋耕。
30天后，玉米、水稻和小麦的增产量分别为125公斤/亩、110公斤/亩和140公斤/亩。
表1.施加不同肥料对玉米、水稻和小麦产量的影响
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
