專利名稱：能改善城市土壤性質(zhì)的改良基質(zhì)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種能改善城市土壤性質(zhì)的改良基質(zhì)的制備方法。具體是將綠化植物廢棄物和污泥或畜禽糞便堆肥處理后用不同調(diào)理劑進行復(fù)配而成。屬于城市園林綠化、市容環(huán)保、市政管理及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市污泥和畜禽糞便是我國傳統(tǒng)以來一直關(guān)注較多的有機廢棄物，這兩種有機廢棄物處置得到的產(chǎn)品一般作為有機肥使用。由于綠化植物不追求最高產(chǎn)量，在緑化上有機肥用量是有限的(除了養(yǎng)護中需施有機肥外，由于其鹽分含量高，導(dǎo)致其使用面大大受限制)。城市緑化的土壌除了缺肥外，物理性質(zhì)的改善有時候比肥力的改善更有必要。在緑化施工、土壌改良和植物栽培上，基質(zhì)應(yīng)用更多，因為基質(zhì)中的養(yǎng)分不需要有機肥那樣高，但對粒徑、通氣性等物理性質(zhì)要求比較高，而且在控制鹽分基礎(chǔ)上希望達到一定養(yǎng)分要求。因 此傳統(tǒng)的有機廢棄堆肥方式只能滿足有機肥產(chǎn)品要求，但不一定滿足綠化用的基質(zhì)要求。綠化植物廢棄物指城市綠地或郊區(qū)林地中綠化植物自然或養(yǎng)護過程中所產(chǎn)生的喬灌木修剪物(間伐物)、草坪修剪物、落葉、枝條、花園和花壇內(nèi)廢棄草花以及雜草等植物性材料。隨著我國城鎮(zhèn)化進程提高以及緑化面積的逐步擴大，緑化植物廢棄物的量也越來越多，成為生活垃圾和污泥之后城市發(fā)展中主要固體廢棄物之一，其合理處理處置成為城市發(fā)展中新的難題。在國外緑化植物廢棄物再利用，已經(jīng)成為ー種新的環(huán)保產(chǎn)業(yè)在改善城市土壤質(zhì)量，降低緑化養(yǎng)護成本，維持城市土壌地力和改善城市生態(tài)環(huán)境起著重要作用。單純的綠化植物廢棄物堆肥，由于技術(shù)簡單、操作方便，在國內(nèi)許多大中型城市都已經(jīng)開展起來，雖然堆肥產(chǎn)品用于綠化養(yǎng)護可起到改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力、保水保溫和防止揚塵等作用，但由于養(yǎng)分有限，對快速提高土壌肥力、持續(xù)提供植物生長所需的養(yǎng)分等方面還明顯存在肥力不足的現(xiàn)象，限制了其應(yīng)用效果。針對以上的實際情況，我們已經(jīng)申請了專利“用污泥、樹枝落葉和礦化垃圾制備栽培土的方法(200610118501. 5)”，雖然針對城市中表土資源有限，通過礦化垃圾、生活污水廠污泥和樹枝落葉堆肥產(chǎn)品的合理配比，配置成營養(yǎng)豐富、PH偏酸性、通氣透水性好，保水保肥能力強，鹽分和容重等各種理化指標(biāo)適中的合適植物生長的栽培材料，并且能使生活污水廠污泥等材料中的重金屬、氮、磷等潛在的污染物質(zhì)在國家控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，完全可以取代自然土壌進行大面積的綠化植物種植，緩解城市土壤的危機，滿足植物生長習(xí)性的不同或?qū)ν寥览砘再|(zhì)參數(shù)的不同要求，但該專利產(chǎn)品主要是栽培土，是直接用來替代自然土進行綠化種植的，對于因為城市土壤通氣性差而造成城市中發(fā)生植物死亡的改善作用不大。因為能改善城市土壌的改良基質(zhì)的養(yǎng)分含量比栽培土高，但可能沒有有機肥那么高，而粒徑大小、通氣性、密度等物理性質(zhì)要更好，改良基質(zhì)不但可以改善城市土壌肥力，而且能直接改善城市土壌普遍存在的壓實、通氣性差、質(zhì)地粘重等缺陷。發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于公開ー種改良基質(zhì)的研制方法，用本發(fā)明的方法研制出的改良基質(zhì)養(yǎng)分含量相對比較高、理化性質(zhì)比較好，因此不但能使有機廢棄物變廢為寶，而且對城市土壌普遍存在的養(yǎng)分貧瘠、壓實、通氣性差、質(zhì)地粘重等缺陷具有改善作用。為了達到上述目的，本發(fā)明將C/N比高、疏松的緑化植物廢棄物和C/N低、透氣性差的生活污水廠污泥或畜禽糞便進行堆肥，同時通過添加相互匹配的不同材料進行調(diào)理，得到完全符合國家林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《緑化用有機基質(zhì)》中關(guān)于改良基質(zhì)的技術(shù)指標(biāo)要求的改良基質(zhì)。具體步驟如下第一歩，緑化植物廢棄物、生活污水廠污泥或畜禽糞便的預(yù)處理先將綠化植物廢棄物粉碎，得到粒徑為I 3cm的綠化植物廢棄物(其中75%綠化植物廢棄物的粒徑<2cm)，再測定其含水量和C/N比。然后再分別測定生活污水廠污泥和畜 禽糞便的含水量和C/N比；第二步，緑化植物廢棄物的堆肥產(chǎn)品先按照質(zhì)量百分比量取緑化植物廢棄物生活污水廠污泥或畜禽糞便=10 70% 30 90%,然后加入市售尿素,尿素的加入量為生活污水廠污泥或畜禽糞便重量的0 0. 5%，以使綠化植物廢棄物和生活污水廠污泥或畜禽糞便混合后的C/N為25 30，水分為40 60%，最后在擋雨的地方進行堆肥，堆肥高度為0. 45 I. 2m，堆肥體積2 10立方米；再經(jīng)過20 40天的堆肥腐熟處理，當(dāng)堆肥的溫度不再上升，且含水量達到38%以下，即得到堆肥產(chǎn)品；上述堆肥腐熟處理為堆體內(nèi)部溫度達到55°C 60°C的升溫期，每天翻堆一次，避免堆體形成厭氧環(huán)境；堆體內(nèi)部溫度在60°C 65°C高溫期，每3 5天翻堆一次；在<55°C降溫期7 12天翻堆一次；當(dāng)堆體溫度超過70°C時必須及時翻堆；第三歩改良基質(zhì)的制備先測定上述第二步的堆肥產(chǎn)品的pH、EC、密度、通氣性、總養(yǎng)分、有機質(zhì)、氮、磷、鉀含量，然后根據(jù)測定結(jié)果再加入腐殖酸或過磷酸鈣，腐殖酸的加入量為堆肥產(chǎn)品量0
0.3%質(zhì)量百分比，過磷酸鈣的加入量為堆肥產(chǎn)品量0 0. 3%質(zhì)量百分比，混合均勻，制成改良基質(zhì)，該改良基質(zhì)中粒徑<2mm的雜物<5%，EC=0. 5 3. 5mS/cm，含水量〈35%，有機質(zhì)含量彡 20g/Kg，總養(yǎng)分(N+P205+K20)彡 2. 5%，干密度=0. I 0. 8Mg/m3，濕密度〈I. 2Mg/m3，通氣性>15%，符合中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綠化用有機基質(zhì)》(LY/T1970-2011)要求。所述的尿素的加入量為當(dāng)生活污水廠污泥或畜禽糞便用量為50 90%質(zhì)量百分比(緑化植物廢棄物10 50%)時，不需要另外加尿素；當(dāng)生活污水廠污泥或畜禽糞便用量為30 50% (綠化植物廢棄物50 70%)時，尿素加入量約為生活污水廠污泥或畜禽糞便重量的0. 5% 1%。本發(fā)明的優(yōu)點和效果是1，由于本發(fā)明的主要原料均為有機廢棄物，而且?guī)追N廢棄物綜合利用，避免其單獨利用存在的弊病，如污泥或畜禽糞便養(yǎng)分高，但透氣性不好且鹽分含量高；而綠化植物廢棄物優(yōu)點是疏松、鹽分含量適中，缺點是養(yǎng)分含量低，因此得到的基質(zhì)既有一定的養(yǎng)分含量但鹽分受到嚴格控制，而且粒徑、通氣性、密度等物理性質(zhì)合理，具有較好的透氣性和保水性能，對改善緑化土壌肥力、理化性質(zhì)均有重要作用。
2.由于本發(fā)明的堆肥采用蓬松的緑化植物廢棄物，以及C/N比較高的生活污水廠污泥或畜禽糞便，兩者的綜合利用正好解決彼此単獨堆肥存在的問題，因此本發(fā)明第二步的僅就堆肥エ藝而言，基本不需要增加額外材料和費用，降低了堆肥成本，并且不需要對第ニ步制得堆肥產(chǎn)品進行篩分，因此エ藝簡單。3.由于本發(fā)明根據(jù)堆肥產(chǎn)品測定結(jié)果再加入腐殖酸或過磷酸鈣進行調(diào)理利用酸性、養(yǎng)分含量高的腐殖酸，降低堆肥產(chǎn)品PH并增加養(yǎng)分，突破傳統(tǒng)堆肥產(chǎn)品局限，得到能改良普遍存在養(yǎng)分貧瘠、壓實、通氣性差、質(zhì)地粘重等缺陷的城市土壌的改良基質(zhì)。4.本發(fā)明的改良基質(zhì)養(yǎng)分含量高、理化性質(zhì)好，特別適用于綠化施工中大面積的土方改良，直接改善土壌的物理結(jié)構(gòu)，提高城市土壤通氣性，降低土壤容重，滿足城市緑化的土壌改良要求，同時促進廢棄物的循環(huán)利用，具有很好的社會和生態(tài)效益。5.本發(fā)明能直接有效地提高有機廢棄物再利用量，有利于有機廢棄物循環(huán)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。
具體實施例方式實施例I首先對上海市靜安區(qū)華山綠地建設(shè)過程中的土方現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該工程的土壌的本底值為pH=8. 58，EC=O. 12mS/cm，有機質(zhì)含量=9. 78g/Kg，通氣孔隙度=3. 89%，是典型的沒有肥力的深層土壤，而且土壤結(jié)構(gòu)差，嚴重阻礙植物的正常生長。根據(jù)以上現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，該綠化工程土方對改良基質(zhì)的養(yǎng)分和理化性質(zhì)均要求比較高，為此我們對堆肥用有機廢棄物含水率和C/N比測定下將比例進行如下調(diào)整先將綠化植物廢棄物粉碎至粒徑小于3cm，再按重量百分比量取70%生活污水廠污泥和30%粉碎的緑化植物廢棄物，混勻后堆置成為堆體，因為污泥量多，因此不需要另外加尿素，并且堆體體積2 10立方米時高度可適當(dāng)降低,約在0. 45 lm。接著,在60。。 65°C高溫期保持5天翻堆一次，并注意適當(dāng)加水，使?jié)穸缺３衷?5 60%。45天左右腐熟，因為考慮到土方改良后到植物種植有一段時間，因此沒有經(jīng)過后腐熟階段直接利用。考慮到現(xiàn)場本底土壌PH為強堿性，而堆肥產(chǎn)品pH檢測為7. 26，為進一歩降低pH，在堆肥產(chǎn)品中添加了堆肥產(chǎn)品質(zhì)量約0. 3%的市售過磷酸鈣。根據(jù)國家林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《緑化用有機基質(zhì)》對改良基質(zhì)的粒徑要求，除特殊需要外，一般不需要對第二步制得堆肥產(chǎn)品進行篩分，然后再進行pH、EC、密度、通氣性、總養(yǎng)分、有機質(zhì)、氮、磷、鉀等指標(biāo)進行測定，然后根據(jù)測定結(jié)果，用酸性、養(yǎng)分含量高的腐殖酸(主要起降低基質(zhì)PH并增加養(yǎng)分作用)進行調(diào)理，確保制成的產(chǎn)品完全符合《綠化用有機基質(zhì)》對改良基質(zhì)的質(zhì)量要求。即改良基質(zhì)的雜物(粒徑<2mm)〈5%，EC在
0.5 3. 5mS/cm之間，含水量〈35%，有機質(zhì)含量彡20g/Kg，總養(yǎng)分(N+P205+K20) ^ 2. 5%,干密度在0. I 0. 8Mg/m3，濕密度〈I. 2Mg/m3，通氣性>15%.上述pH值用中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T1239-1999方法測定；電導(dǎo)率用LY/T1251-1999方法測定；有機質(zhì)用中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T1237-1999方法測定；容重和通氣孔隙度用中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T1215-1999方法測定；全氮、全磷和全鉀測定參見中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525。檢測結(jié)果顯示該改良基質(zhì)產(chǎn)品無明顯雜物(粒徑<2mm)，EC=2. 87mS/cm, pH=6. 74，含水量=34%，干密度=0. 52Mg/m3，有機質(zhì)含量=51g/Kg，總養(yǎng)分(N+P205+K20) =3. 25%，濕密度=1. 09Mg/m3，通氣性=17%。完全符合國家林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綠化用有機基質(zhì)》(LY/T1970-2011)中關(guān)于改良基質(zhì)的技術(shù)指標(biāo)要求，即雜物(粒徑<2mm)〈5%，EC在0. 5 3. 5mS/cm之間，含水量〈35%，有機質(zhì)含量彡20g/Kg,總養(yǎng)分(N+P205+K20)彡 2. 5%，干密度在 0. I 0. 8Mg/m3，濕密度〈I. 2Mg/m3，通氣性 >15%。然后將研制的改良基質(zhì)按13240kg hm_2的用量均勻鋪到エ地土方上，按30cm深度將其和本底土充分混合，監(jiān)測結(jié)果顯示土壌的PH降低7. 83，有機質(zhì)增加到37. 29g/kg1，通氣孔隙度為12. 34%，其它養(yǎng)分如全氮、堿解氮、全磷、有效磷和速效鉀含量也有明顯地增加，和沒有使用改良基質(zhì)的對照比較存在顯著差異。從種植的高羊茅草皮、矮牽牛花、四季海棠和杜鵑等植物的長勢來看，其效果也是很明顯的，使用改良基質(zhì)的要大大好于沒有使用改良基質(zhì)的，而且從不同的緑化基質(zhì)用量配比試驗來看，只要改良基質(zhì)控制在13240kg hm_2的用量范圍內(nèi)，其對土壤改良效果以及對植物生長的促進作用是隨改良基質(zhì)用量増加而增加的。實施例2首先對辰山植物園某標(biāo)段的土方進行現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該工程土壌的本底值為 pH=7. 43，EC=O. 21mS/cm，有機質(zhì)含量=21. 8g/Kg，通氣孔隙度=3. 89%，密度為 I. 48Mg .nT3。相對市中心典型的深層土，辰山土壤質(zhì)量相對比較好，養(yǎng)分含量尚可，pH為中性，其主要障礙是比較板結(jié)，質(zhì)地粘重、通氣性差物理性質(zhì)，因此限制植物生長。根據(jù)以上現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，該綠化工程土方改良主要是理化性質(zhì)改良為主，養(yǎng)分增加為輔，為此我們對堆肥用有機廢棄物含水率和C/N比測定下將比例進行調(diào)整。先將綠化植物廢棄物粉碎至粒徑小于3cm，量取30%重量百分比生活污水廠污泥和70%重量百分比緑化植物廢棄物，并加入生活污水廠污泥重量的0. 5%的尿素。混合均勻后堆置成為堆體，因為綠化植物廢棄物的粒徑相對較粗，污泥量加入量相對不高，因此堆體體積2 10立方米時高度可適當(dāng)增高，在0. 6 I. 2m,在60°C 65°C高溫保持5天翻堆一次,并注意適當(dāng)加水，使?jié)穸缺３衷?5 60%。約45天腐熟，因為考慮到土方改良后到植物種植有一段時間，因此沒有經(jīng)過后腐熟階段直接利用。考慮到現(xiàn)場本底土壤PH為中性，而堆肥產(chǎn)品pH檢測為7. 53，因此沒有進行pH的調(diào)理。測定方法與實施例I相同。檢測結(jié)果顯示該改良基質(zhì)無明顯雜物(粒徑<2mm)，EC=2. 17mS/cm, pH=7. 53，含水量=34%，干密度=0. 41Mg/m3，有機質(zhì)含量=51g/Kg，總養(yǎng)分(N+P205+K20) =2. 85%,,濕密度=0. 91Mg/m3,通氣性=21 %，完全符合國家林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《緑化用有機基質(zhì)》中關(guān)于改良基質(zhì)的技術(shù)指標(biāo)要求，即雜物(粒徑<2mm)〈5%，EC在0.5 3. 5mS/cm之間，含水量〈35 %，有機質(zhì)含量彡20g/Kg,總養(yǎng)分(N+P205+K20 )彡2.5%，干密度在0. I 0. 81%/1113，濕密度〈1.21%/1113，通氣性>15%。然后將研制的改良基質(zhì)按13240kg hm_2的用量均勻鋪到エ地土方上，按30cm深度將其和本底土充分混合，監(jiān)測結(jié)果顯示土壌的pH為7. 57，有機質(zhì)增加到30. Ug/kg1，通氣孔隙度為10. 21%，其它養(yǎng)分如全氮、堿解氮、全磷、有效磷和速效鉀含量也有明顯地增カロ，和沒有使用改良基質(zhì)的對照相比較存在顯著差異。從種植草坪、廣玉蘭等長勢來看，其效果也是使用改良基質(zhì)的要大大好于沒有使用改良基質(zhì)的。
權(quán)利要求
1.ー種能改善城市土壤性質(zhì)的改良基質(zhì)的制備方法，其特征在于 第一歩，緑化植物廢棄物、生活污水廠污泥或畜禽糞便的預(yù)處理 先將綠化植物廢棄物粉碎，得到粒徑為I 3cm的粉碎的綠化植物廢棄物，然后分別測定粉碎的緑化植物廢棄物、生活污水廠污泥、畜禽糞便的含水量和C/N比； 第二步，綠化植物廢棄物的堆肥產(chǎn)品 先按照質(zhì)量百分比量取粉碎的綠化植物廢棄物生活污水廠污泥或畜禽糞便=10% 70% :30% 90%,然后加入市售尿素,尿素的加入量為生活污水廠污泥或畜禽糞便質(zhì)量的0 I %質(zhì)量百分比，混勻后檢測C/N為25 30，水分為40 60%即可在擋雨的地方進行堆肥，堆肥高度為0. 45 I. 2m,堆肥體積為2 10立方米；再經(jīng)過20 40天的堆肥腐熟處理，當(dāng)堆肥的溫度不再上升，且含水量達到38%以下，即得到堆肥產(chǎn)品； 上述堆肥腐熟處理為堆體溫度達到55°C 60°C時，每天翻堆一次；堆體溫度達到60°C 65°C時3 5天翻堆一次；堆體溫度〈55°C時7 12天翻堆一次；當(dāng)堆體溫度超過70°C時必須及時翻堆； 第三歩改良基質(zhì)的制備 先測定上述第二步的堆肥產(chǎn)品的pH、EC、密度、通氣性、總養(yǎng)分、有機質(zhì)、氮、磷、鉀含量，然后根據(jù)測定結(jié)果再加入腐殖酸或過磷酸鈣，腐殖酸的加入量為堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的0 0. 3%質(zhì)量百分比，過磷酸鈣的加入量為堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的0 0. 3%質(zhì)量百分比，混合均勻，制成改良基質(zhì)，該改良基質(zhì)中粒徑<2mm的雜物〈5%質(zhì)量百分比，EC=O. 5 3. 5mS/cm，含水量〈35%質(zhì)量百分比，有機質(zhì)含量彡20g/Kg，總養(yǎng)分(N+P205+K20)彡2. 5%質(zhì)量百分比，干密度=0. I 0. 8Mg/m3，濕密度〈I. 2Mg/m3，通氣性 >15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種能改善城市土壤性質(zhì)的改良基質(zhì)的制備方法，其特征在于所述的第二步加入市售尿素是，當(dāng)生活污泥或畜禽糞便量取的比例為50 90%重量百分比時，尿素加入量為0;當(dāng)生活污泥或畜禽糞便取的比例為30 50%時，尿素加入量為污泥或畜禽糞便的0. 5 I %質(zhì)量百分比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種能改善城市土壤性質(zhì)的改良基質(zhì)的制備方法，其特征在于所述的第一步將綠化植物廢棄物粉碎是，粒徑<2cm的綠化植物廢棄物為粉碎的綠化植物廢棄物重量的75%重量百分比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能改善城市土壤性質(zhì)的改良基質(zhì)的制備方法。先將綠化植物廢棄物粉碎至1～3cm，再加入城市生活污泥或畜禽糞便，調(diào)節(jié)C/N比為25～30，含水量40～60％后進行堆肥，經(jīng)過20～40天的堆肥腐熟處理，得到堆肥產(chǎn)品。然后根據(jù)堆肥產(chǎn)品的pH、EC、密度、通氣性、總養(yǎng)分、有機質(zhì)、氮、磷、鉀含量測定結(jié)果再加入腐殖酸或過磷酸鈣，進行理化性狀和養(yǎng)分指標(biāo)的調(diào)理，使之達到國家林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綠化用有機基質(zhì)》(LY/T1970-2011)中關(guān)于改良基質(zhì)的要求。用本發(fā)明的改良基質(zhì)能有效地改善綠化土壤的肥力和物理結(jié)構(gòu)，提高土壤通氣性，降低土壤容重，同時促進廢棄物的循環(huán)利用，具有很好的社會和生態(tài)效益，可廣泛用于改善城市土壤的物理性質(zhì)。
文檔編號C05F17/00GK102775206SQ201210203638
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者呂子文, 彭喜玲, 彭紅玲, 方海蘭, 梁晶, 郝冠軍 申請人:上海市園林科學(xué)研究所