一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土栽培的方法及灌溉
系统
技术领域
[0001] 本
发明涉及畜禽粪污的处理和农业栽培技术领域，具体是一种利用畜禽粪 便与沼液联合开展无土栽培的方法及灌溉系统。
背景技术
[0002] 在众多的畜禽粪污综合利用方式中，“固液分离-液体厌
氧发酵”模式是当 前我国的主要模式之一，即猪场采用干清粪工艺收集粪污后对粪污进行固液分 离，固体部分进行好氧发酵生产
有机肥，液体部分进行厌氧发酵生产沼气、沼 液和
沼渣，其中有机肥和沼液中富含氮、磷、
钾等养分，是较好的农田
肥料。
[0003] 然而，目前我国畜禽粪污还田较难。一是
粪肥、沼肥等检测标准和生产技 术规范不完善，不会“还”；二是种养结合不紧密隔绝了粪便和沼肥还田的通 道；三是有机肥较化肥养分低见效慢，农业生产重化肥、轻有机肥问题突出； 四是有机肥体积大，运输
费用高，很难将粪污或沼肥转移到距离较远的区域还 田消纳。可见，有机肥还田还需解决“最后一公里”的难题。
[0004] 因此，在畜禽粪污还田困难之际，开辟新的出路就具有极高的价值和意义。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土 栽培的方法及灌溉系统，一方面为畜禽粪便和沼液提供出路，另一方面将其联 合利用开辟无土栽培的新价值。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土栽培 的方法，包括以下步骤：
[0008] S1、取畜禽粪便与
碳氮比较高的物质混合后进行好氧堆肥，得到有机栽培 基质；
[0009] S2、将步骤S1中的有机栽培基质与无机栽培基质混合，配置成固态栽培基 质；
[0010] S3、将步骤S2中配置好的固态栽培基质放入栽培槽中，并对作物进行浸种、
播种、定植；
[0011] S4、采用沼液和清
水轮灌的方式，对栽培作物进行自动化灌溉。
[0012] 采用上述制备方法具有以下有益效果：
[0013] 首先，将畜禽粪便和碳氮比较高的物质通过好养堆肥获取有机栽培基质， 解决了畜禽粪便有机肥还田难的问题；第二，采用沼液作为
营养液与水轮灌的 方式，不但给作物补充了其生长所需的养分，而且消纳了沼液，养殖场不再需 要对沼液进行深度
净化处理，极大地降低了企业的环保成本；第三，降低了有 机肥还田可能造成环境
土壤重金属和抗生素富集的
风险；第四，为当前无土栽 培提供廉价的栽培基质，解决了目前椰糠、
泥炭作育苗基质价格昂贵的问题。
[0014] 为了更好地解决上述技术
缺陷，本发明还具有更佳的技术方案：
[0015] 作为优选的技术方案，步骤S1中畜禽粪便是指采用干清粪工艺收集到的畜 禽粪便固体物质或者采用水冲粪或水泡粪工艺收集到的畜禽粪污经固液分离设 备分离后的固体物质，其含水率为68％～80％，畜禽粪污是指畜禽养殖业中产生 的固体粪便和污水的总称，包括猪粪、
牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪、
马粪、驴粪 等中的一种或几种，由此，可以更多地将畜禽粪污回收再利用，减少环境污染。
[0016] 作为优选的技术方案，碳氮比较高的物质为
甘蔗渣、秸秆、
酒糟、玉米芯、 杂木屑等其中的一种或几种，其与所述畜禽粪便混合前保证其颗粒直径小于 5cm。由此，可以将甘蔗渣、秸秆、酒糟、玉米芯等废物再利用，减少环境污染 的同时也降低了成本，保证合适的颗粒直径可以更好地进行好氧堆肥，得到更 优的适合
植物生长的有机栽培基质。
[0017] 作为优选的技术方案，步骤S1中畜禽粪便与碳氮比较高的物质充分混合后 碳氮比为20:1～30:1，含水率控制在65％以下。由此，可以保证在好氧堆肥过程 中
微生物对有机物有理想的分解速度。
[0018] 作为优选的技术方案，步骤S1中好氧堆肥在自然条件下进行，将畜禽粪便 与碳氮比较高的物质混合堆积形成长
条垛型的堆体，再往堆体中喷洒发酵菌剂， 然后每天翻堆一次，保证有足够的氧气，持续发酵30～40天，发酵期间堆体共 有两次升温过程，最高
温度可达70℃，待堆体温度降至35℃以下后，完成发酵， 得到腐熟的畜禽粪便与碳氮比较高的物质的混合物，即有机栽培基质。由此， 不仅能减少畜禽粪便、农业废物或工业废渣外排对环境造成的污染，而且为废 弃物的再利用提供了一个更好的解决方法，同时也为当前无土栽培提供了廉价 的栽培基质，能大大地降低企业成本。
[0019] 作为优选的技术方案，步骤S2中无机栽培基质是指
河沙、蛭石、膨化珍珠 岩、
煤渣等中的一种或几种，且有机栽培基质与无机栽培基质的混合比例为体 积比1:4～4:1。由此，可以根据不同植物的生长需要提供合理的有机栽培基质与 无机栽培基质的混合比，为植物的生长提供最佳的固态栽培基质。
[0020] 作为优选的技术方案，步骤S3中固态栽培基质的厚度为10～20cm。由此， 可以满足植物生长所需的基质厚度。
[0021] 作为优选的技术方案，步骤S4中沼液是指畜禽粪便和污水经厌氧发酵后产 生的液体，其pH为5～7。由此，可以为植物生长补充营养液，更利于植物的生 长，也利于沼液的利用。
[0022] 作为优选的技术方案，步骤S4中沼液和清水轮灌是指一次灌溉沼液，隔一 天再次灌溉清水且沼液、清水灌溉当天进行一次灌溉。采用轮灌的方式不仅能 满足植物生长所需的养分，而且为植物的茁壮成长提供了最佳的生长环境。
[0023] 根据本发明的另一个方面，提供了一种自动化灌溉系统，包括：沼液储存 装置、清水储存装置、三通接头、喷头，三通接头的三个端口分别与沼液储存 装置、清水储存装置、喷头通过水管相连，沼液储存装置与三通接头之间、清 水储存装置与三通接头之间分别设置有可以自动控制灌溉
频率和灌溉时长的第 一吸水
泵型定时
控制器和第二吸水泵型定时控制器。
[0024] 作为优选的技术方案，灌溉频率设定每隔3d，沼液和清水的浇灌时间间隔1d。
[0025] 采用上述装置具有以下有益效果：自动化程度高，通过设置第一吸水泵型 定时控制器和第二吸水泵型定时控制器，可以实现自动控制灌溉频率和灌溉时 长，节省了人
力，降低了企业成本；另外，本装置结构简单，容易组装，成本 低，利于推广和应用。
附图说明
[0026] 图1为一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土栽培的系统的连接结构示意 图。
具体实施方式
[0027] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合实例作进一步详细地 描述，但所举
实施例不作为对本发明的限定。
[0028] 实施例1
[0029] 本发明提供了一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土栽培的方法及灌溉系 统，通过将畜禽粪便与碳氮比较高的物质混合堆肥后的产物作为有机栽培基质， 再与无机栽培基质混合形成固态栽培基质，然后利用沼液作为营养液，采用沼 液与水轮灌的方式，实现无土栽培，试验设置方式包括以下步骤：
[0030] S1、取广东省湛江市遂溪县广垦畜牧沃而多原种猪场内经过固液分离的新 鲜猪粪固体物，其含水率为72.6％；同时取广东省广前糖业发展有限公司提供的 甘蔗渣，使用贵州
铁长工机械有限公司生产的铁长工6688号小型
粉碎机，调节 出料粒度小于5cm将甘蔗渣粉碎。
[0031] S2、将步骤S1中的新鲜猪粪与甘蔗渣按
质量比1:1混合，此时混合物碳氮 比为23:1，含水率为58.7％。
[0032] S3、将步骤S2中的新鲜猪粪与甘蔗渣的混合物放置在自然条件下，并堆成 长条垛型的堆体，堆体宽1m，高0.5m，不限长度。再往堆体中喷洒堆体质量 0.1％的由郑州百益宝生物技术有限公司生产的生物有机肥发酵液，然后每天翻 堆保证有足够的氧气，持续发酵35天。发酵期间堆体共有两次升温过程，最高 温度可达70℃，待堆体温度降至35℃以下后，完成发酵，得到腐熟的猪粪与甘 蔗渣混合物，即有机栽培基质。
[0033] S4、将步骤S3中的有机栽培基质与河沙按体积比1:1混合，配置成固态栽 培基质。
[0034] S5、将步骤S4中配置好的固态栽培基质放入栽培槽中，固态栽培基质厚度 为15cm。
[0035] S6、对番茄进行浸种，然后播种到栽培槽中，定植，并从坐果期开始施用 沼液灌溉。
[0036] S7、取广东省湛江市遂溪县广垦畜牧沃而多原种猪场内正常运行的
沼气池 排出的沼液，其pH为6.2。
[0037] S8、搭建定时抽水灌溉系统，用轮灌的方式对番茄进行自动化灌溉，如图1 所示，自动化灌溉系统包括：沼液储存装置、清水储存装置、三通接头、喷头， 该三通接头的三个端口分别与沼液储存装置、清水储存装置、喷头通过水管相 连，该沼液储存装置与三通接头之间、清水储存装置与三通接头之间分别设置 有可以自动控制灌溉频率和灌溉时长的第一吸水泵型定时控制器和第二吸水泵 型定时控制器。调节第一吸水泵型定时控制器和第二吸水泵型定时控制器的灌 溉频率为每隔3d，设置沼液和清水的初始灌溉日期间隔1d，即沼液从第1d开 始灌溉，清水从第3d开始灌溉，第5天沼液，第7天清水……依次类推，实现 沼液和清水自动化轮灌，沼液、清水灌溉当天进行一次灌溉，每次每株番茄灌 溉量为1000mL。
[0038] S9、试验同时设有对照组，对照组配制并采用与上述试验组氮、磷、钾等 养分以及理化性质相同的土壤栽培番茄，使用清水+化肥灌溉。
[0039] S10、待番茄长成，摘取试验组和对照组的果实各2kg，检测番茄Vc、还原 糖、
粗蛋白、可溶性固形物、
铜、锌、
硝酸盐和亚硝酸盐指标。
[0040] 上述实施例效果为：
[0041] 试验组番茄的Vc含量为35mg/100g，较对照组提高了43.6％；还原糖含量 为2.3％，与对照组接近；粗蛋白含量为0.61％，较对照组提高了10.9％；可溶 性固形物含量为4.6％，较对照组提高了17％。此外，试验组番茄中铜、锌、硝 酸盐和亚硝酸盐含量均没有增高。即：猪粪与沼液联合开展无土栽培，在食品 安全的前提下，不影响番茄的还原糖含量，且可以提高番茄的Vc、粗蛋白和可 溶性固形物含量。
[0042] 在一些实施例中，畜禽粪便是指采用干清粪工艺收集到的畜禽粪便固体物 质或者采用水冲粪或水泡粪工艺收集到的畜禽粪污经固液分离设备分离后的固 体物质，畜禽粪污是指畜禽养殖业中产生的固体粪便和污水的总称，包括牛粪、 羊粪、鸡粪、鸭粪、马粪、驴粪等中的一种或几种。
[0043] 在一些实施例中，碳氮比较高的物质为秸秆、酒糟、玉米芯、杂木屑等中 的一种或几种。
[0044] 实施例2
[0045] 本发明提供了一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土栽培的方法及灌溉系 统，通过将畜禽粪便与碳氮比较高的物质混合堆肥后的产物作为有机栽培基质， 再与无机栽培基质混合形成固态栽培基质，然后利用沼液作为营养液，采用沼 液与水轮灌的方式，实现无土栽培，试验设置方式包括以下步骤：
[0046] S1、取广东省湛江市遂溪县广垦畜牧沃而多原种猪场内经过固液分离的新 鲜猪粪固体物，其含水率为68.0％；同时取广东省广前糖业发展有限公司提供的 甘蔗渣，使用贵州铁长工机械有限公司生产的铁长工6688号小型粉碎机，调节 出料粒度小于5cm将甘蔗渣粉碎。
[0047] S2、将步骤S1中的新鲜猪粪与甘蔗渣按质量比3:2混合，此时混合物碳氮 比为20:1，含水率为64.7％。
[0048] S3、将步骤S2中的新鲜猪粪与甘蔗渣的混合物放置在自然条件下，并堆成 长条垛型的堆体，堆体宽1m，高0.5m，不限长度。再往堆体中喷洒堆体质量 0.1％的由郑州百益宝生物技术有限公司生产的生物有机肥发酵液，然后每天翻 堆保证有足够的氧气，持续发酵40天。发酵期间堆体共有两次升温过程，最高 温度可达70℃，待堆体温度降至35℃以下后，完成发酵，得到腐熟的猪粪与甘 蔗渣混合物，即有机栽培基质。
[0049] S4、将步骤S3中的有机栽培基质与河沙按体积比1:4混合，配置成固态栽 培基质。
[0050] S5、将步骤S4中配置好的固态栽培基质放入栽培槽中，固态栽培基质厚度 为20cm。
[0051] S6、对番茄进行浸种，然后播种到栽培槽中，定植，并从坐果期开始施用 沼液灌溉。
[0052] S7、取广东省湛江市遂溪县广垦畜牧沃而多原种猪场内正常运行的沼气池 排出的沼液，其pH为5。
[0053] S8、搭建定时抽水灌溉系统，用轮灌的方式对番茄进行自动化灌溉，如图1 所示，自动化灌溉系统包括：沼液储存装置、清水储存装置、三通接头、喷头， 该三通接头的三个端口分别与沼液储存装置、清水储存装置、喷头通过水管相 连，该沼液储存装置与三通接头之间、清水储存装置与三通接头之间分别设置 有可以自动控制灌溉频率和灌溉时长的第一吸水泵型定时控制器和第二吸水泵 型定时控制器。调节第一吸水泵型定时控制器和第二吸水泵型定时控制器的灌 溉频率为每隔3d，设置沼液和清水的初始灌溉日期间隔1d，即沼液从第1d开 始灌溉，清水从第3d开始灌溉，第5天沼液，第7天清水……依次类推，实现 沼液和清水自动化轮灌，沼液、清水灌溉当天进行一次灌溉，每次每株番茄灌 溉量为1000mL。
[0054] S9、试验同时设有对照组，对照组配制并采用与上述试验组氮、磷、钾等 养分以及理化性质相同的土壤栽培番茄，使用清水+化肥灌溉。
[0055] S10、待番茄长成，摘取试验组和对照组的果实各2kg，检测番茄Vc、还原 糖、粗蛋白、可溶性固形物、铜、锌、硝酸盐和亚硝酸盐指标。
[0056] 上述实施例效果为：
[0057] 试验组番茄的Vc含量为36mg/100g，较对照组提高了47.7％；还原糖含量 为2.2％，与对照组接近；粗蛋白含量为0.58％，较对照组提高了5.5％；可溶性 固形物含量为
4.5％，较对照组提高了14.5％。此外，试验组番茄中铜、锌、硝 酸盐和亚硝酸盐含量均没有增高。即：猪粪与沼液联合开展无土栽培，在食品 安全的前提下，不影响番茄的还原糖含量，且可以提高番茄的Vc、粗蛋白和可 溶性固形物含量。
[0058] 在一些实施例中，畜禽粪便是指采用干清粪工艺收集到的畜禽粪便固体物 质或者采用水冲粪或水泡粪工艺收集到的畜禽粪污经固液分离设备分离后的固 体物质，畜禽粪污是指畜禽养殖业中产生的固体粪便和污水的总称，包括牛粪、 羊粪、鸡粪、鸭粪、马粪、驴粪等中的一种或几种。
[0059] 在一些实施例中，碳氮比较高的物质为秸秆、酒糟、玉米芯、杂木屑等中 的一种或几种。
[0060] 实施例3
[0061] 本发明提供了一种利用畜禽粪便与沼液联合开展无土栽培的方法及灌溉系 统，通过将畜禽粪便与碳氮比较高的物质混合堆肥后的产物作为有机栽培基质， 再与无机栽培基质混合形成固态栽培基质，然后利用沼液作为营养液，采用沼 液与水轮灌的方式，实现无土栽培，试验设置方式包括以下步骤：
[0062] S1、取广东省湛江市遂溪县广垦畜牧沃而多原种猪场内经过固液分离的新 鲜猪粪固体物，其含水率为80.0％；同时取广东省广前糖业发展有限公司提供的 甘蔗渣，使用贵州铁长工机械有限公司生产的铁长工6688号小型粉碎机，调节 出料粒度小于5cm将甘蔗渣粉碎。
[0063] S2、将步骤S1中的新鲜猪粪与甘蔗渣按质量比5:9混合，此时混合物碳氮 比为30:1，含水率为50.1％。
[0064] S3、将步骤S2中的新鲜猪粪与甘蔗渣的混合物放置在自然条件下，并堆成 长条垛型的堆体，堆体宽1m，高0.5m，不限长度。再往堆体中喷洒堆体质量 0.1％的由郑州百益宝生物技术有限公司生产的生物有机肥发酵液，然后每天翻 堆保证有足够的氧气，持续发酵30天。发酵期间堆体共有两次升温过程，最高 温度可达70℃，待堆体温度降至35℃以下后，完成发酵，得到腐熟的猪粪与甘 蔗渣混合物，即有机栽培基质。
[0065] S4、将步骤S3中的有机栽培基质与河沙按体积比4:1混合，配置成固态栽 培基质。
[0066] S5、将步骤S4中配置好的固态栽培基质放入栽培槽中，固态栽培基质厚度 为10cm。
[0067] S6、对番茄进行浸种，然后播种到栽培槽中，定植，并从坐果期开始施用 沼液灌溉。
[0068] S7、取广东省湛江市遂溪县广垦畜牧沃而多原种猪场内正常运行的沼气池 排出的沼液，其pH为7。
[0069] S8、搭建定时抽水灌溉系统，用轮灌的方式对番茄进行自动化灌溉，如图1 所示，自动化灌溉系统包括：沼液储存装置、清水储存装置、三通接头、喷头， 该三通接头的三个端口分别与沼液储存装置、清水储存装置、喷头通过水管相 连，该沼液储存装置与三通接头之间、清水储存装置与三通接头之间分别设置 有可以自动控制灌溉频率和灌溉时长的第一吸水泵型定时控制器和第二吸水泵 型定时控制器。调节第一吸水泵型定时控制器和第二吸水泵型定时控制器的灌 溉频率为每隔3d，设置沼液和清水的初始灌溉日期间隔1d，即沼液从第1d开 始灌溉，清水从第3d开始灌溉，第5天沼液，第7天清水……依次类推，实现 沼液和清水自动化轮灌，沼液、清水灌溉当天进行一次灌溉，每次每株番茄灌 溉量为1000mL。
[0070] S9、试验同时设有对照组，对照组配制并采用与上述试验组氮、磷、钾等 养分以及理化性质相同的土壤栽培番茄，使用清水+化肥灌溉。
[0071] S10、待番茄长成，摘取试验组和对照组的果实各2kg，检测番茄Vc、还原 糖、粗蛋白、可溶性固形物、铜、锌、硝酸盐和亚硝酸盐指标。
[0072] 上述实施例效果为：
[0073] 试验组番茄的Vc含量为32mg/100g，较对照组提高了31.3％；还原糖含量 为2.2％，与对照组接近；粗蛋白含量为0.60％，较对照组提高了9.1％；可溶性 固形物含量为
4.3％，较对照组提高了9.4％。此外，试验组番茄中铜、锌、硝酸 盐和亚硝酸盐含量均没有增高。即：猪粪与沼液联合开展无土栽培，在食品安 全的前提下，不影响番茄的还原糖含量，且可以提高番茄的Vc、粗蛋白和可溶 性固形物含量。
[0074] 在一些实施例中，畜禽粪便是指采用干清粪工艺收集到的畜禽粪便固体物 质或者采用水冲粪或水泡粪工艺收集到的畜禽粪污经固液分离设备分离后的固 体物质，畜禽粪污是指畜禽养殖业中产生的固体粪便和污水的总称，包括牛粪、 羊粪、鸡粪、鸭粪、马粪、驴粪等中的一种或几种。
[0075] 在一些实施例中，碳氮比较高的物质为秸秆、酒糟、玉米芯、杂木屑等中 的一种或几种。
[0076] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
