糞肥處理對(duì)棉稈腐熟特征的影響

高威威　支金虎　俞盛山　馬小強(qiáng)　宋凌迪

摘要[目的]為了研究糞肥處理對(duì)棉稈腐熟后電導(dǎo)率、有機(jī)碳、全氮含量、腐殖化度等腐熟特征指標(biāo)的影響。[方法] 采用牛糞和棉稈的不同質(zhì)量比進(jìn)行發(fā)酵處理。[結(jié)果]糞肥添加量最低時(shí)發(fā)酵產(chǎn)物電導(dǎo)率高；10 g/25 g糞肥處理下有機(jī)碳含量最大， 而15 g/25 g糞肥處理下有機(jī)碳含量最小；10 g/25 g糞肥處理下碳氮比值最大，5 g/25 g糞肥處理下最小；在允許的范圍內(nèi)，隨著糞肥添加量的增加，發(fā)酵產(chǎn)物的腐殖化度增加。[結(jié)論]采用合理的糞肥添加量來(lái)促進(jìn)棉稈的腐熟，可以為其他有機(jī)物料的促腐提供參考方法。

關(guān)鍵詞糞肥；棉稈；腐熟特征

中圖分類(lèi)號(hào)S141.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）12-03544-02

基金項(xiàng)目國(guó)家科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目（12C262165 07362）；塔里木大學(xué)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201310757004）。

作者簡(jiǎn)介高威威（1990- ），男，新疆喀什人，本科生，專(zhuān)業(yè)：農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境。*通訊作者，副教授，碩士，從事作物水肥利用及新型肥料方面的研究。

新疆優(yōu)越的光熱資源條件和政策優(yōu)勢(shì)使得新疆的棉花產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期、快速、穩(wěn)定發(fā)展。該地區(qū)是我國(guó)主要的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)，其棉花種植面積、單位面積產(chǎn)量、總產(chǎn)量一直居全國(guó)首位[1]。作為我國(guó)棉花生產(chǎn)的主要基地，新疆每年將產(chǎn)生大量棉花秸稈，但棉稈利用極不合理。 目前，棉稈利用主要有2種方式，一種是直接焚燒，另一種是就地翻耕掩埋[2]。焚燒棉花秸稈會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，污染環(huán)境并伴生多種有害氣體，而掩埋雖然能減少環(huán)境污染，且從理論上能給土壤補(bǔ)充部分養(yǎng)分，但棉稈致密，難以在短時(shí)間內(nèi)腐熟。其實(shí)，深層次挖掘棉稈的作用對(duì)棉稈廢棄資源再利用有良好的指導(dǎo)作用。周建斌等[3]認(rèn)為，在輕度鎘污染時(shí)，棉稈炭處理土壤對(duì)鎘有較快的吸附速率，棉稈炭能夠明顯降低鎘污染土壤上小白菜可食部和根部的鎘積累量。宋孝周等[4]通過(guò)對(duì)棉稈和幾種木材的構(gòu)造和化學(xué)特性的對(duì)比分析，認(rèn)為棉稈在某種程度上可以用于板材重組。在棉稈腐解方面，也有研究者做了一些工作。李艷賓等[5]研究了棉稈腐解液對(duì)棉花自身的化感作用，并對(duì)棉稈主要化學(xué)成分進(jìn)行質(zhì)譜分析[6]。由于棉稈具有一定的厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的潛力[7-8]，發(fā)酵處理后可更高效的對(duì)棉稈進(jìn)行利用。棉稈的碳氮比值比一般秸稈小，但比棉籽等種子大。進(jìn)行一定量的糞肥處理，可調(diào)節(jié)發(fā)酵料的碳氮比，提高腐熟速度，改善其腐熟特征。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試棉稈來(lái)自于塔里木大學(xué)試驗(yàn)站棉田風(fēng)干樣。供試糞肥為純牛糞。將棉稈和牛糞風(fēng)干后粉碎，過(guò)1 mm篩。

1.2試驗(yàn)方法將牛糞按質(zhì)量比（牛糞/棉稈）設(shè)置3個(gè)處理，分別是5 g/25 g、10 g/25 g、15 g/25 g。將按比例混合的樣品加入150 ml三角瓶中，每瓶加入30 ml蒸餾水。35 ℃恒溫發(fā)酵培養(yǎng)4 d后，將溫度升高至50 ℃培養(yǎng)15 d，之后溫度下降至35 ℃培養(yǎng)3 d。每個(gè)處理重復(fù)4次。將腐熟后的樣品取出風(fēng)干后，測(cè)定電導(dǎo)率、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、碳氮比值（C/N）及腐殖化度。其中，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，全氮采用硫酸-雙氧水-開(kāi)氏蒸餾定氮法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定，腐殖化度采用氫氧化鈉提取—分光光度法測(cè)定。

1.3數(shù)據(jù)分析最終數(shù)據(jù)用SAS9.0進(jìn)行方差分析和多重比較，并以EXCEL做圖。

2結(jié)果與分析

2.1糞肥處理對(duì)棉稈腐熟產(chǎn)物電導(dǎo)率的影響由圖1可知，以不同質(zhì)量比的牛糞添加后進(jìn)行腐熟，腐熟后的棉稈粉的電導(dǎo)率有明顯不同。經(jīng)方差分析，可知不同牛糞處理下發(fā)酵腐熟料的電導(dǎo)率差異不顯著。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異在0.05水平顯著。

2.2糞肥處理對(duì)棉稈腐熟產(chǎn)物有機(jī)質(zhì)含量的影響由圖2可知，3種糞肥處理后，棉稈發(fā)酵產(chǎn)物的有機(jī)碳含量差異達(dá)0.05顯著水平，其中10 g/25 g糞肥處理下有機(jī)碳含量最大，達(dá)到326.35 g/kg，而15 g/25 g糞肥處理下有機(jī)碳含量最小，為303.2 g/kg，比10 g/25 g糞肥處理減少了7.14%。由此可知，棉稈發(fā)酵時(shí)添加適量的糞肥可以促進(jìn)其腐殖化作用，但過(guò)量的糞肥處理則會(huì)在前期加速其礦質(zhì)化作用，增加CO2的釋放量，減少腐殖質(zhì)的積累。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異在0.05水平顯著。

2.3糞肥處理對(duì)棉稈腐熟產(chǎn)物C/N的影響由圖3可知，隨著牛糞添加量的變化，棉稈發(fā)酵產(chǎn)物的C/N隨之變化。經(jīng)方差分析，發(fā)現(xiàn)3個(gè)處理下發(fā)酵產(chǎn)物的C/N差異在0.05水平顯著，同時(shí)隨著糞肥添加量變化，發(fā)酵產(chǎn)物C/N發(fā)生變化，即糞肥添加量逐漸增加，C/N呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中10 g/25 g糞肥處理下C/N最大，5 g/25 g糞肥處理下最小。出現(xiàn)這樣結(jié)果的原因，可能是由糞肥添加量不足所導(dǎo)致的。若糞肥添加量繼續(xù)增加，則C/N顯著下降，腐熟產(chǎn)物的品質(zhì)會(huì)進(jìn)一步增加。但是，當(dāng)糞肥添加量較低時(shí)，腐熟產(chǎn)物的C/N比較大，其中的原因仍需要在以后的研究中進(jìn)一步探索。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異在0.05水平顯著。

2.4糞肥處理對(duì)棉稈腐熟產(chǎn)物腐殖化度的影響由圖4可知，不同糞肥添加量下棉稈發(fā)酵產(chǎn)物的腐殖化度有顯著差異，3個(gè)處理下腐殖化度的大小順序?yàn)?5 g/25 g糞肥處理>10 g/25 g糞肥處理>5 g/25 g糞肥處理。可以認(rèn)為，在允許的范圍內(nèi)，隨著糞肥添加量的增加，發(fā)酵產(chǎn)物的腐殖化度增加，發(fā)酵速度也會(huì)增快。其中，15 g/25 g糞肥處理的腐殖化度要分別比5 g/25 g和15 g/25 g糞肥處理增加26.08%和2500%。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異在0.05水平顯著。

3結(jié)論與討論

合理的控制棉稈發(fā)酵條件，能有效提高其纖維分解率和產(chǎn)物品質(zhì)。如果以纖維素降解菌和木質(zhì)素降解菌對(duì)棉稈的協(xié)同降解方法進(jìn)行預(yù)處理，棉稈生產(chǎn)纖維素酶的活力會(huì)明顯提高[9]。在一定的溫度范圍內(nèi)，秸稈厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣速率的峰值出現(xiàn)時(shí)間、發(fā)酵周期隨著溫度的升高而縮短，其峰值和產(chǎn)氣量隨溫度的升高而增加[10]。該研究在大量的前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上確定了3個(gè)較佳的糞肥和棉稈粉的質(zhì)量比。通過(guò)3個(gè)質(zhì)量比的處理，分析棉稈發(fā)酵產(chǎn)物的糞肥添加量最低時(shí)發(fā)酵產(chǎn)物的電導(dǎo)率、有機(jī)碳含量、C/N和腐殖化度等腐熟特征指標(biāo)。研究表明，糞肥添加量最低時(shí)發(fā)酵產(chǎn)物電導(dǎo)率高；10 g/25 g糞肥處理有機(jī)碳含量最大，而15 g/25 g糞肥處理有機(jī)碳含量最?。?0 g/25 g糞肥處理C/N最大，5 g/25 g糞肥處理最??；在允許的范圍內(nèi)，隨著糞肥添加量的增加，發(fā)酵產(chǎn)物的腐殖化度增加。

目前，新疆棉花種植面積約167萬(wàn)hm2，每年棉稈產(chǎn)量1 000多萬(wàn)t，可利用的廢棄棉稈資源豐富。利用條件控制的方法，可以使得棉稈發(fā)酵更充分，并能以此為基礎(chǔ)生產(chǎn)出高效的綠色肥料和提純生化腐殖酸（BHA）。其次，利用棉稈生產(chǎn)液體燃料（如乙醇）、固體燃料（如木炭）以及制造沼氣、發(fā)電，均是廢棄資源再利用的良好方式，在新疆有著廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

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