本發明涉及蚯蚓堆肥，具體涉及一種降低蚯蚓堆肥中可利用態cu、zn含量的方法。

背景技術：

全國每年因養殖產生zn總量達250.36萬噸，cu總量達171.84噸，其中有95％左右的cu²⁺和zn²⁺伴隨畜禽糞便及尿液排出，豬糞中cu和zn的平均濃度分別為452.2mgkg^-1和656.2mgkg^-1。并且，我國對養殖廢棄物的綜合利用率不到60％，全年未經利用的養殖廢棄物中zn總量達到142.71萬噸，cu總量97.95萬噸。

由于豬糞堆肥中重金屬銅、鋅等含量較高，用其作為有機肥施用容易導致土壤重金屬銅、鋅等大量積累，甚至影響到農產品安全和人體健康。許多研究認為，土壤中重金屬的有效態含量與重金屬通過生物鏈進入植物體的可能性成正比。所以，降低堆肥中重金屬的活性將有效地減少重金屬在植物體內的累積。因此如何有效降低豬糞堆肥中重金屬銅、鋅等有效性日益受到廣泛的關注。

堆肥是一個腐殖化的過程，有機質在生物的作用下進行礦化分解，并同時合成新的更穩定的有機物。在這個過程中，由于溫度升高和有機質的轉變改變了重金屬的形態。有研究表明，經過堆肥后，有機固體廢棄物中重金屬的活性被鈍化，可以有效地降低其生物有效性。

蚯蚓是土壤中的主要動物類群，蚯蚓活動可以保持土壤通氣、維持土壤肥力、提高土壤透氣保水，可改善土壤結構，促進土肥相融，加快有機質的分解，促進土壤團聚體的生成，有效提高土壤的排水能力和保肥能力。但蚯蚓堆肥并不能大幅度地鈍化重金屬。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種降低蚯蚓堆肥中可利用態cu、zn含量的方法，使得cu、zn的分配率有效地降低。

本發明所提供的技術方案為：

一種降低蚯蚓堆肥中可利用態cu、zn含量的方法，包括如下步驟：

1)對動物糞便采用脫水烘干處理，使得含水率在15％以下；

2)將生物炭加入到脫水烘干處理后的動物糞便中，加水保持含水率至50～70％，得到底料；

3)將底料鋪設在養殖床的土壤上，繼續往底料中放入蚯蚓，并在底料表層鋪設薄土將其覆蓋，進行蚯蚓堆肥。

上述技術方案中，采用蚯蚓堆肥和鈍化劑協同作用降低動物糞便中可利用態cu、zn含量。蚯蚓在糞便堆肥過程中可以影響有機質含量、土壤機械組成和ph，這些因素都與重金屬的形態密切相關，并且蚯蚓的生理活動也受環境中重金屬的影響，通常堆肥底料中的重金屬cu和zn不得超過500mg/kg和1000mg/kg；此方案中，聯合鈍化劑以及蚯蚓堆肥處理后，重金屬cu呈現：可氧化態cu>殘渣態cu>可還原態cu>可交換態cu，可氧化態cu含量占主導地位，其分配率占50％以上；而zn呈現與cu不同的規律，主要表現為：可交換態zn>可還原態zn>可氧化態zn>殘渣態zn，堆肥處理后還原態zn和可交換態zn仍占主導，兩者分配率之和超過80％。

通過加入生物炭為鈍化劑，使畜禽糞便中重金屬cu形態發生明顯變化，可利用態cu(可交換態和可還原態)轉變成非可利用態cu(可氧化態和殘渣態)。經過研究生物炭對生物可利用態cu有較佳的鈍化效果，試驗前后可利用態cu的分配率減少42.34％，對可利用態zn也有一定的鈍化效果，可利用態zn分配率減少2.70％。

優選的，所述步驟1)中動物糞便為豬糞。

優選的，所述步驟2)中生物炭以秸稈為原料，在250℃以上的溫度厭氧條件下煅燒生成。進一步優選，所述煅燒時間為11～13小時。

優選的，所述步驟2)中生物炭的加入質量為3～10％。進一步優選為5％。

優選的，所述步驟2)中脫水烘干處理后的動物糞便中加入秸稈或木屑，調節動物糞便的c/n質量比至20～30。

優選的，所述步驟2)中水為自來水，所述自來水需經過爆曬1～2天。爆曬處理后能夠除去水中部分的氯離子。

優選的，所述步驟3)中底料鋪設時隔間保留空白區域。可以按“田”字形在養殖床表面進行鋪設，中間留存縫隙，目的是將機質含量較低的土壤作為蚯蚓暫時居住和適應環境的場所。

優選的，所述步驟3)中蚯蚓為赤子愛勝蚓，養殖密度為80～100尾·kg^-1。

優選的，所述步驟3)中底料的鋪設高度為8～12cm。進一步優選為10cm。

優選的，所述步驟3)中蚯蚓堆肥時溫度維持在18～26℃，含水率保持50～70％，周期為4～6個星期。

同現有技術相比，本發明的有益效果體現在：

本發明通過聯合鈍化劑以及蚯蚓堆肥處理，使得底料中的可利用態cu、zn的分配率有效地減少，并進一步減少重金屬在植物體內的累積，防止重金屬進入生物鏈從而影響到農產品安全和人體健康。蚯蚓堆肥后豬糞中病毒及有害細菌減少，堆肥產物可直接施加至作物且不會造成燒苗，堆肥產物的質量有效提高。同時蚯蚓長成后可作為魚餌或藥用原材料等出售，增加了經濟效益。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：制備生物炭

以100kg秸稈為原料，將秸稈剪為1cm左右長度，在250℃厭氧條件下煅燒12小時，得到19kg左右生物炭。

實施例2

(1)對豬糞采用脫水烘干處理，使得含水率保持在15％；

(2)將實施例1制備的生物炭加入到脫水烘干處理后的豬糞中，其中生物炭的加入質量為5％，同時加入秸稈和木屑將c/n質量比調至20～30，加山泉水保持含水率至60％，得到底料；

(3)將底料鋪設養殖床的土壤上，以“田”字形鋪設，中間存留縫隙，底料堆積高度約10cm；將赤子愛勝蚓均勻鋪在底料上，養殖床中蚯蚓養殖密度80～100尾·kg^-1(底料)，最后將松軟濕潤的泥土覆蓋在蚯蚓上層。

要求養殖床的總高度在20cm左右，每隔一天澆水一次，夏季在清晨和傍晚各澆水一次，保持底料中的含水率在60％左右，溫度維持在18～26℃，堆肥周期為5個星期。

測量堆肥處理前后的cu、zn分配率，生物炭對蚯蚓豬糞堆肥中生物可利用態cu和zn有一定的鈍化效果，可利用態cu的分配率減少42.34％，可利用態zn分配率減少2.70％

實施例3

參照實施例2進行堆肥處理，不同之處在于，步驟(2)中采用自來水調節底料的含水率，需要對自來水進行1～2天曝曬處理，除去水中部分氯離子。

測量堆肥處理前后的cu、zn分配率，可利用態cu的分配率減少39.25％，可利用態zn分配率減少3.54％

對比例1

參照實施例2進行堆肥處理，不同之處在于步驟(2)中不加鈍化劑，測量堆肥處理前后的cu、zn分配率，可利用態cu的分配率減少33.63％，可利用態zn分配率減少0.80％

對比例2

參照實施例2進行堆肥處理，不同之處在于步驟(2)中加入5％(質量)的沸石做為鈍化劑，測量堆肥處理前后的cu、zn分配率，可利用態cu的分配率減少34.23％，可利用態zn分配率增加1.72％

對比例3

參照實施例2進行堆肥處理，不同之處在于步驟(2)中加入5％(質量)的鈣鎂磷肥做為鈍化劑，測量堆肥處理前后的cu、zn分配率，可利用態cu的分配率減少7.83％，可利用態zn分配率增加0.37％

對比例4

參照實施例2進行堆肥處理，不同之處在于步驟(2)中加入5％(質量)的酵素做為鈍化劑，測量堆肥處理前后的cu、zn分配率，可利用態cu的分配率減少33.25％，可利用態zn分配率減少3.77％。