雞糞基質(zhì)化生產(chǎn)有機(jī)肥的發(fā)酵劑篩選

陳繼峰，石禮森，劉洪源，楊 潔，郭瑞亮，陳 東

（1.鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南鄭州450001；2.鄭州大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院，河南鄭州450001；3.鄭州桓通生物科技有限公司，河南鄭州450008）

雞糞基質(zhì)化生產(chǎn)有機(jī)肥的發(fā)酵劑篩選

陳繼峰1，石禮森1，劉洪源2，楊 潔1，郭瑞亮1，陳 東3

（1.鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南鄭州450001；2.鄭州大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院，河南鄭州450001；3.鄭州桓通生物科技有限公司，河南鄭州450008）

為縮短雞糞基質(zhì)化生產(chǎn)有機(jī)肥的堆肥發(fā)酵周期，提高其產(chǎn)品質(zhì)量，采用接種發(fā)酵劑并添加農(nóng)作物有機(jī)附產(chǎn)物的方法研究不同菌種配伍的發(fā)酵劑（C1、C2、C3、C4及C5）對(duì)雞糞堆肥發(fā)酵的影響。結(jié)果表明：C3和C4處理的各項(xiàng)指標(biāo)均較好。其中，其發(fā)酵初始?xì)鉁?7℃，第2天達(dá)40℃以上，并保持高溫15d以上，發(fā)酵的第18天含水量降至35%以下；pH呈下降—上升—穩(wěn)定的趨勢(shì)，總體稍有上升，但變化幅度不大（0～0.5）；發(fā)酵有機(jī)肥對(duì)油菜種子的發(fā)芽及生長較好，其發(fā)芽率、芽長及根長分別為100%和97.5%，15.94mm和14.57mm，45.97mm和39.44mm，市售菌劑的發(fā)芽率、芽長及根長分別為95%、14.18mm、39.03mm。有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量、氮磷鉀總量及pH分別為86.62%和85.17%，8.85%和8.22%，7.5和8.0，均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY525—2012。2種處理對(duì)新鮮雞糞的發(fā)酵均能在20d內(nèi)完成，符合規(guī)模化有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)要求。

雞糞；基質(zhì)化；有機(jī)肥；發(fā)酵劑；規(guī)?；a(chǎn)

家禽規(guī)?；B(yǎng)殖為市民提供大量的肉、禽蛋及制品的同時(shí)也帶來了具有惡臭味的廢棄物——禽糞。如何將這些廢棄物變廢為寶，人們進(jìn)行了大量的研究，其中，較多的是利用沼氣池將其發(fā)酵產(chǎn)生沼氣作為生物能源利用［1－2］，或作為家畜［3－4］的飼料加以利用。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，尤其是綠色農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們?cè)诟牧纪寥酪约盀檗r(nóng)作物提供安全、有效的肥源時(shí)越來越多地傾向于使用無污染的經(jīng)過基質(zhì)化處理的有機(jī)肥料。所以，對(duì)雞糞接種基質(zhì)化處理發(fā)酵劑進(jìn)行無害化、養(yǎng)分均衡化處理，使其成為對(duì)作物有益的肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是用于生產(chǎn)直接入口的經(jīng)濟(jì)作物具有重大意義。童平方等［5］研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過基質(zhì)化處理的有機(jī)肥料能顯著改變污染土壤中鉛（Pb）的形態(tài)，降低Pb的生物活性。有機(jī)肥料尤其是雞糞有機(jī)肥是重金屬污染土壤的有效改良劑，其對(duì)降低重金屬污染土壤Pb毒性的效果依次為雞糞＞牛糞＞豬糞。大量有關(guān)雞糞發(fā)酵微生物菌劑篩選及應(yīng)用的研究［6－12］表明，在規(guī)?；a(chǎn)中，對(duì)雞糞接種生物發(fā)酵劑，能夠加快堆肥前期發(fā)酵升溫，加快發(fā)酵進(jìn)程，有利于快速腐熟及殺滅糞便中的病原菌及寄生蟲卵等有害生物，去除雞糞中殘存的對(duì)植物生長不利的有毒物質(zhì)等，使其無害化已是不爭的事實(shí)。

目前，國內(nèi)有不少有機(jī)肥生產(chǎn)廠家，也有不少市售的有機(jī)肥發(fā)酵劑。但從生產(chǎn)一線了解到，國內(nèi)不少中小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)采用直接晾曬的辦法干制糞便出售，不僅影響環(huán)境和肥料品質(zhì)（雞糞中的營養(yǎng)成分不能轉(zhuǎn)化成可為農(nóng)作物提供營養(yǎng)的物質(zhì)），還受場(chǎng)地使用的限制。同時(shí)，大多數(shù)有機(jī)肥發(fā)酵劑的發(fā)酵周期較長，發(fā)酵時(shí)間大多在40d左右，而多數(shù)有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)希望能把發(fā)酵周期縮短到20d左右，以減少占地、縮短生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)量。此外，大多數(shù)市售的發(fā)酵劑是通用的，用于發(fā)酵不同的畜禽糞便，也用于發(fā)酵有機(jī)廢棄物，而不同牲畜的糞便所含成分不同，不同的有機(jī)廢棄物殘留的成分有異，需要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)發(fā)酵劑中微生物的種類與配伍。為此，筆者采用不同菌種配比試驗(yàn)篩選雞糞基質(zhì)化處理制有機(jī)肥發(fā)酵劑，旨在尋找適宜雞糞發(fā)酵的微生物制劑，縮短其堆肥發(fā)酵周期，提高其產(chǎn)品質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 發(fā)酵劑 針對(duì)雞糞特點(diǎn)設(shè)計(jì)的由不同菌種（多株霉菌、酵母菌、細(xì)菌和放線菌）按一定比例組合而成的雞糞有機(jī)肥發(fā)酵劑，編號(hào)分別為C1、C2、C3、C4和C5（表1）。其活菌數(shù)、pH及含水量等質(zhì)量檢測(cè)符合GB 20287—2006農(nóng)用微生物菌劑國家標(biāo)準(zhǔn)?；|(zhì)化處理發(fā)酵劑均為鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物應(yīng)用研究室與鄭州桓通生物科技有限公司聯(lián)合研制。發(fā)酵劑SS市售。

1.1.2 雞糞 新鮮雞糞取自貴州省開陽市某大型養(yǎng)雞場(chǎng)，其含水量為78%，pH 7.5。輔料為薏米糠，購自當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。

表1 不同菌種配比雞糞基質(zhì)化處理發(fā)酵劑的質(zhì)量指標(biāo)Table 1 Quality index of different microbial ratio for organic fertilizer composted from chicken manure

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 對(duì)發(fā)酵堆的處理 試驗(yàn)在貴州省開陽市某大型養(yǎng)雞場(chǎng)附近的有機(jī)肥生產(chǎn)廠進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，C1、C2、C3、C4、C5、SS及不添加發(fā)酵劑的空白處理，其中，以SS（CKSS）和空白處理（CK）為對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)，歷時(shí)18d。各處理分別用雞糞5 000kg＋鮮米糠800kg，混勻后接種0.5kg菌劑起堆發(fā)酵，堆高1.2m，基部寬1.5m，長度不限。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo) 各處理在每天9：00左右測(cè)定發(fā)酵堆的溫度，每隔1d測(cè)定1次pH，用精密試紙pH 5.5～9.0（上海馨晟試化工科技有限公司）測(cè)定；每隔3d測(cè)定1次含水量；第19天時(shí)翻堆后采用5點(diǎn)法取樣，參照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)肥料NY525—2012（簡稱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定的方法，在室內(nèi)測(cè)定產(chǎn)品有機(jī)質(zhì)、氮、磷及鉀的含量。

1.2.3 發(fā)酵后的有機(jī)肥對(duì)油菜種子發(fā)芽率的影響發(fā)酵第19天時(shí)分別稱取5g各處理的雞糞有機(jī)肥，用去離子水浸提1h，然后用3層紗布過濾取濾液5mL加入培養(yǎng)皿中，把2片濾紙放入培養(yǎng)皿中，并將20粒油菜種子放在兩層濾紙中間，以清水處理為對(duì)照（CKW），每處理3次重復(fù)。在室溫下（當(dāng)時(shí)室內(nèi)溫度為32℃）培養(yǎng)48h后統(tǒng)計(jì)油菜種子的發(fā)芽率與芽、根的長度，計(jì)算發(fā)芽率。

發(fā)芽率＝（發(fā)芽種子數(shù)／試驗(yàn)種子總數(shù)）×100%。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水量

從圖1可知，各個(gè)處理的含水量隨發(fā)酵時(shí)間推后均呈下降趨勢(shì)，在發(fā)酵18d后，除CKSS和CK的含水量分別為44.98%和46.96%外，其他處理的含水量均在35%以下。發(fā)酵結(jié)束時(shí)各處理的含水量依次為C3（31.19%）＜C4（32.09%）＜C1（32.58%）＜C5（33.38%）＜C2（34.43%），符合雞糞有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)的要求。再經(jīng)過一段時(shí)間堆放后熟后可以降至30%以下，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖1 雞糞發(fā)酵過程中含水量的變化Fig.1 Variation of moisture content during the fermentation process of chicken manure

2.2 溫度

從圖2可知，在接種第2天C3和C4的溫度上升至40℃以上，C5在第3天升至40℃；而其他處理到第5天才升至50℃以上，并和C5一致，但仍低于C3和C4。在發(fā)酵第18天時(shí)，除CK和CKss的溫度在50℃以上，仍在繼續(xù)發(fā)酵外，其他處理的溫度均降至35～45℃，發(fā)酵基本結(jié)束。從接種后升溫速度和發(fā)酵到18d時(shí)的溫度升高、高溫保持及降溫等情況看，以C3和C4較好。

圖2 雞糞發(fā)酵過程中溫度的變化Fig.2 Variation of temperature during the fermentation process of chicken manure

2.3 pH

從表2可知，發(fā)酵過程中各處理的pH呈下降—上升—穩(wěn)定的趨勢(shì)，與初始pH相比，稍有上升，變化幅度為0～0.5。發(fā)酵結(jié)束后各發(fā)酵堆的pH為7.5～8.0，符合中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)肥料NY525—2012規(guī)定的pH 5.5～8.5。雖然C3的pH在發(fā)酵過程中有波動(dòng)，但在發(fā)酵結(jié)束時(shí)又回到初始狀態(tài)。

表2 雞糞發(fā)酵過程中pH的變化Table 2 Variation of pH during the fermentation process of chicken manure

2.4 不同發(fā)酵有機(jī)肥處理油菜種子的發(fā)芽率與生長量

從表3可知，各處理油菜種子的發(fā)芽率均在92.50%以上；添加發(fā)酵有機(jī)肥過濾液的油菜種子其芽和根的長勢(shì)明顯優(yōu)于CKW。說明，雞糞經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)酵后對(duì)油菜種子的發(fā)芽率影響不大，但對(duì)根和芽的生長有促進(jìn)作用。從油菜種子的發(fā)芽率、平均芽長和根長看，C2、C3、C4和CKSS的處理效果較好，發(fā)芽率分別為100%、100%、97.50%和95%，平均芽長和平均根長均處于較高水平。

表3 不同菌種配伍發(fā)酵基質(zhì)處理油菜種子的發(fā)芽率及根芽長Table 3 Germination rate，root length and bud length of rapeseeds treated with the fermentation substrate with different microbial combination ratio

2.5 發(fā)酵有機(jī)肥的主要指標(biāo)

通過監(jiān)控雞糞發(fā)酵過程中溫度、含水量及視覺觀察腐熟程度等指標(biāo)，選擇C3和C4發(fā)酵而成的有機(jī)肥進(jìn)行有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量和pH測(cè)定。從表4可知，C3和C4的有機(jī)質(zhì)含量都在80%以上，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≥45%；氮磷鉀總量都在8%以上（分別為8.85%和8.22%），符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≥5%；2種處理發(fā)酵有機(jī)肥的pH分別為7.5和8.0，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的5.5～8.5。

表4 部分菌種配伍發(fā)酵有機(jī)肥的質(zhì)量指標(biāo)Table 4 Quality indexes of organic fertilizer composted from chicken manure under some microbial combination ratio

3 結(jié)論與討論

1）雞糞有機(jī)肥生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)要求為發(fā)酵周期縮短20d內(nèi)，發(fā)酵結(jié)束時(shí)基質(zhì)含水量在45%以下，再經(jīng)過一段時(shí)間的堆放熟化后即可生產(chǎn)出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)肥。研究結(jié)果表明，圍繞此目標(biāo)，結(jié)合雞糞有機(jī)肥生產(chǎn)廠提供的原料狀況設(shè)計(jì)菌種配伍，經(jīng)過18d的發(fā)酵試驗(yàn)，篩選出雞糞基質(zhì)化生產(chǎn)有機(jī)肥的綜合性狀較好的發(fā)酵劑優(yōu)選配方為C3（霉菌1.01×1010cfu／g＋細(xì)菌2.43×1010cfu／g＋放線菌1.90×108cfu／g）和C4（霉菌6.03×1010cfu／g＋細(xì)菌1.10×109cfu／g＋放線菌1.00×108cfu／g）。其特點(diǎn)是雞糞接種發(fā)酵劑后，發(fā)酵升溫快、保持高溫時(shí)間較長，能快速腐熟。堆肥前期溫度迅速升高及保持45～67℃溫度達(dá)15d，有利于殺滅雞糞中的病原菌、寄生蟲卵及去除對(duì)植物生長不利的有毒物質(zhì)，使其無害化、基質(zhì)化及養(yǎng)分均衡化。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，2種配方有機(jī)肥含水量、pH、有機(jī)質(zhì)含量和氮、磷、鉀總量分別為31.19%和32.09%，7.5和8.0，86.62%和85.17%，8.85%和8.22%；油菜種子發(fā)芽率分別為100%和97.50%。且在雞糞發(fā)酵時(shí)，接種量少，僅為0.01%，遠(yuǎn)低于其他同類產(chǎn)品，可以減少發(fā)酵成本。總之，發(fā)酵劑C3和C4的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)較優(yōu)，可用于含水量較大的新鮮雞糞的有機(jī)肥發(fā)酵。

2）雞糞添加農(nóng)作物副產(chǎn)品薏米糠后pH為7.5，添加C3和C4發(fā)酵后基質(zhì)的pH分別為7.5和8.0。在發(fā)酵過程中pH呈先降后升的趨勢(shì)，在7.5～8.0變化。變化趨勢(shì)同王衛(wèi)平等［7］的一致，但與王道澤等［8－9］先升后降的研究結(jié)果相反。有研究［5，7－8，12］表明，雞糞發(fā)酵后基質(zhì)的pH 7.5～9.0，說明，發(fā)酵劑的類型與發(fā)酵產(chǎn)物的pH有關(guān)，要控制發(fā)酵后基質(zhì)的pH應(yīng)注意發(fā)酵劑的選擇。該試驗(yàn)雞糞發(fā)酵后基質(zhì)的pH經(jīng)過下降后又上升或保持穩(wěn)定，變化幅度在0～0.5。所以，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)需要，慎選發(fā)酵劑，以利于發(fā)酵后的有機(jī)肥質(zhì)量的提高，使其適用于作物的生長。

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（責(zé)任編輯：王 海）

Screening of Fermentation Starters for Organic Fertilizer Composted from Chicken Manure

CHEN Jifeng1，SHI Lisen1，LIU Hongyuan2，YANG Jie1，GUO Ruiliang1，CHEN Dong3
（1.School of Life Science，Zhengzhou University，Zhengzhou，Henan 450001；2.Distance Education College，Zhengzhou University，Zhengzhou，Henan450001；3.Zhengzhou Huantong Biotechnology Co.，Ltd，Zhengzhou，Henan450008，China）

The effect of fermentation starters with different microbial combination ratios（C1，C2，C3，C4and C5）on fermentation of chicken manure compost was studied by inoculating fermentation starters and adding fresh rice bran to shorten compost fermentation period of organic fertilizer produced from chicken manure.Results：The indexes of C3and C4treatments are better than other treatments.The initial fermentation temperature is 37℃，and fermentation temperature from second day can keep above 40℃for 15d.The moisture content at 18thdays after fermentation reduces to below 35%.The pH represents a declining－rising－stable trend，which means that pH rise slightly overall but its variation range is not obvious（0～0.5）.The germination rate，bud length and root length of rape seeds treated by the fermented organic fertilizer from C3and C4method are 100%and 97.5%，15.94mm and 14.57mm，45.97mm and 39.44mm respectively but the germination rate，bud length and root length of rape seeds treated by the market microbial agent are 95%，14.18mm and 39.03mm separately.The organic matter content，total N，P and K content and pH of the fermented organic fertilizers from C3and C4method are 86.62%，8.85%and 7.5，and 85.17%，8.22%and 8.0respectively，which both accord with the industrial standard of NY525－2012.The fermentation process of fresh chicken manure treated by C3and C4method can complete within 20d，which meets the demand of organic fertilizer scale production.

chicken manure；compost；organic fertilizer；fermentation starter；scale production

S154.3

A

1001－3601（2016）08－0339－0057－04

2015－12－07；2016－06－28修回

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“農(nóng)作物秸稈田間快速降解及再利用研究”（13A180676）

陳繼峰（1967－），女，副教授，博士，從事農(nóng)業(yè)微生物應(yīng)用及生物制藥研究。E－mail：chenjifeng＠zzu.edu.cn