[发明专利]一种减少牛粪堆肥过程中甲烷气体排放的方法

说明书

本发明提供了一种减少牛粪堆肥过程中甲烷气体排放的方法，涉及畜禽粪便发酵技术领域。本发明以牛粪和作物秸秆为基本物料，添加青稞秸秆生物炭和/或小麦秸秆生物炭进行有氧发酵。以青稞、小麦秸秆生物炭作为好氧堆肥的调理剂，有利于减小堆体的堆积密度，增加通气性，从而提高堆肥品质，加快堆肥化进程；在一定程度上可减少甲烷的排放，增强有益微生物的生命活动，加快堆肥腐熟。

技术领域

本发明属于畜禽粪便发酵技术领域，尤其涉及一种减少牛粪堆肥过程中甲烷气体排放的方法。

背景技术

甲烷是第二大温室气体，其单位分子增温潜能是二氧化碳的28～34倍，且气体浓度正以每年约1％的速度增长，对全球生态系统的能量收支和全球气候变化具有重要影响。据统计，畜牧生产过程中温室气体排放占全球气体总排放量的15％，其中CO₂排放量占全球气体排放量的9％，CH₄排放量占全球气体排放量的37％，因此畜牧生产过程中产生甲烷的增温潜势不容忽视。传统条件下，主要通过控制与改变工艺条件，如改变通风时间、物料密度、含水率等或者加入物理吸附剂、化学试剂和微生物菌剂等，但以上操作不仅繁琐，成本也较高。

此外，我国每年的作物秸杆产量高达6.2亿吨，然而秸杆利用率仅为30％左右，大量秸杆被焚烧，产生大量的温室气体(氮氧化合物、CH₄、CO₂) 并排放到空气中，加剧了温室效应，造成严重的农业面源污染。据估计，大气中每年有5％-20％的CO₂和15％-30％的CH₄来源于土壤，尤其是农田土壤。

因此，不合理的畜禽粪便发酵方式和秸秆利用是温室气体CH₄的主要来源之一。尤其在青藏高原地区，牛粪或牦牛粪是主要的畜禽粪便，如何有效减少牛粪或牦牛粪发酵堆肥过程中CH₄的排放量，现有报道极少。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种减少牛粪堆肥过程中甲烷气体排放的方法，以减少高原地区牛粪发酵甲烷排放量，增强堆肥有益微生物的生命活动并加快堆肥腐熟。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种减少牛粪堆肥过程中甲烷气体排放的方法，以牛粪和作物秸秆为基本物料，添加生物炭进行有氧发酵，所述生物炭为青稞秸秆生物炭和/或小麦秸秆生物炭。

优选的是，所述基本物料和生物炭的质量比为8～10:1。

优选的是，所述有氧发酵温度为33～40℃，发酵天数为33～42d。

优选的是，所述基本物料碳氮比为25～35，含水量≥60％。

优选的是，所述生物炭的制备方法为：将青稞和/或小麦秸秆烘干、粉碎后，在缺氧环境下以5～10℃/min的升温速率加热到300～500℃，炭化1～3h。

更优选的是，所述烘干的标准为秸秆含水量≤3％。

更优选的是，所述粉碎的粒径为60～100目。

更优选的是，所述生物炭的制备方法为：在缺氧环境下以5℃/min的升温速率加热到400℃，炭化2h。

更优选的是，炭化完成后将生物炭研磨至10～30目，洗涤去除灰分，烘干。

更优选的是，炭化完成后将生物炭研磨至20目，用1mol·L^-1HCl溶液洗涤，去除灰分，过滤后用去离子水冲洗至pH值7.0～7.5，烘干。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：