蠅蛆對新鮮豬糞生物脫水的效果研究

沈生元， 李海根

(1.江蘇省蘇州市吳江區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇蘇州 215200； 2.蘇州綠盈農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇蘇州 215235)

我國每年產(chǎn)生約38億t畜禽糞污，堆肥化是處理畜禽糞便的主要方式，但是新鮮畜禽糞便水分含量高，難以滿足直接堆肥的需求[1]。目前我國主要通過螺旋擠壓式固液分離機(jī)械設(shè)備實施脫水[2]，可以使糞便中的水分含量下降到65%左右，從而滿足堆肥對水分的要求。但是分離出的液體一方面帶走了畜禽糞便中可溶性的碳、氮、磷、鉀等養(yǎng)分，另一方面還需要投資對這部分污水進(jìn)行無害化處理，既損失了有機(jī)肥中的養(yǎng)分，又增加了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。也有企業(yè)采用干燥的礱糠粉、秸稈粉或生物碳等材料調(diào)節(jié)新鮮畜禽糞便水分含量[3-4]，1 t新鮮的畜禽糞便需要添加20%左右的調(diào)水材料，企業(yè)需要在作物收獲季節(jié)大量收購、貯存作物秸稈，增加較多投入。朱開建等研究發(fā)現(xiàn)，蠅蛆處理豬糞的生態(tài)過程約需3.5 d，明顯短于自然熟化過程[5]；Zhu等最新研究了通過2個階段的豬糞堆肥實現(xiàn)了無填充劑堆肥[6-7]，發(fā)現(xiàn)接種蠅蛆的堆肥更快達(dá)到高溫階段和最后成熟期，第2階段堆肥的溫度保持約55 ℃下9 d，水分減少至約40%，且pH值較高，解毒更快，一些微生物酶活動模式也不同。江蘇省也有采用蠅蛆處理雞糞的報道[8]，但用蠅蛆處理豬糞的報道還不多見。本研究通過在吳江區(qū)開展的工廠化試驗，研究了接種0.75%蠅蛆對新鮮豬糞水分含量和養(yǎng)分的影響，以期為該技術(shù)在江蘇省的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2015年9月在江蘇省吳江區(qū)蘇州綠盈農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司進(jìn)行，試驗設(shè)接種蠅蛆和不接種蠅蛆2個處理，每個處理作3次重復(fù)。每個處理將250 kg新鮮豬糞平攤于大小為3 m×4 m×0.3 m的水泥池中。接種蠅蛆處理為麥麩(用于家蠅卵孵化)與家蠅一齡幼蟲(孵化后不超過24 h)的混合體，1 g含初孵蠅蛆2 000條左右，接種量為豬糞鮮質(zhì)量的 0.75%。將蠅蛆接種體撒于水泥池中豬糞表面，讓蠅蛆自由進(jìn)入糞堆內(nèi)取食和生長發(fā)育，常溫處理7 d，每天每個處理小區(qū)采用5點對角線釆樣，樣品保存于4 ℃冰箱中。

1.2 分析方法

1.2.1 豬糞溫度測定 于每天10：00將水銀溫度計插入水泥池內(nèi)的豬糞層3～4 cm深度，測量各處理溫度，每池測定東、西、南、北4個方向4個點并取平均值為當(dāng)天溫度。

1.2.2 豬糞水分含率測定 采用烘干法測定，每天取樣品50 g在105 ℃下烘干24 h，置于干燥器中冷卻25 min后稱質(zhì)量(精確到0.001 g)。豬糞樣品烘干前后的質(zhì)量差與新鮮樣品質(zhì)量的比值即為含水率(%)。

1.2.3 豬糞pH值和EC值測定 稱取5.00 g肥料鮮樣樣品于塑料瓶中，加入50 g去離子水，置于搖床(150 r/min)振蕩2 h，靜置0.5 h進(jìn)行pH值和EC值的測定，pH值采用METTLER TOLEDO FE20 pH值計測定，EC值采用DDSJ-308A電導(dǎo)率儀測定。

1.2.4 水溶性有機(jī)碳和有機(jī)氮含量測定 稱取樣品10 g加蒸餾水100 mL，振蕩1 h后過濾，采用德國elrmentar公司生產(chǎn)的Liqui TOC儀測定。

1.2.5 總碳和總氮含量測定 樣品風(fēng)干后采用德國elrmentar公司的vario EL Ⅲ元素分析儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種蠅蛆對豬糞溫度變化的影響

由圖1可知，接種蠅蛆0.75%處理接種后2 d與對照相比溫度沒有變化，從接種后3 d開始，接種蠅蛆處理的溫度明顯高于對照，該處理接種后3、4、5、6 d豬糞的溫度達(dá)到33.7、36.2、41.7、41.9 ℃，分別比對照處理增加4.1、5.2、8.7、8.7 ℃。豬糞中溫度的提高有利于水分的蒸發(fā)散失，減少對輔料的使用量。

2.2 接種蠅蛆對豬糞水分含量的影響

新鮮豬糞水分含量高達(dá)70%以上，難以滿足直接堆肥的要求。圖2的結(jié)果表明，接種蠅蛆后7 d內(nèi)豬糞的水分含量發(fā)生了明顯的改變。接種后2 d，接種處理與對照間豬糞含水量沒有明顯差異，從接種后3 d開始，接種蠅蛆處理的水分含量下降明顯高于對照，尤其是接種蠅蛆后5、6 d，新鮮豬糞的水分含量降低到50%左右，較對照處理水分散失增加了28%左右。該水分含量已經(jīng)完全能夠滿足堆肥水分含量的要求。這些水分散失的原因一方面是蠅蛆活動使得新鮮豬糞的孔隙度增加，促進(jìn)空氣流動引起水分的蒸發(fā)[9]；另一方面是隨著蠅蛆的生長體積不斷增加，其新陳代謝過程及蛆蟲本身也帶走了不少水分。

2.3 接種蠅蛆對豬糞pH值的影響

從圖3可知，接種蠅蛆的處理豬糞pH值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，接種后2 d略有下降，從接種后3 d開始上升，并在接種后5 d時達(dá)到最大，接種后6 d又有所下降。而對照處理豬糞的pH值變化較平緩，前5 d幾乎沒有增加，僅在接種后6 d有所上升，但此時豬糞的pH值仍然較接種蠅蛆處理的低0.81個單位。前期豬糞pH值下降可能與前期厭氧分解產(chǎn)生有機(jī)酸有關(guān)；而接種蠅蛆后期豬糞pH值增加，可能與蠅蛆活動過程中促進(jìn)了豬糞中含氮有機(jī)物的降解，產(chǎn)生大量NH4+有關(guān)。最后氨氣揮發(fā)或銨態(tài)氮在硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮以及微生物代謝產(chǎn)生酸，促使pH值趨于下降[10]。

2.4 接種蠅蛆對豬糞電導(dǎo)率的影響

電導(dǎo)率反映了豬糞中總陽離子濃度。由圖4可知，隨著接種時間的延長，2個處理EC值均呈現(xiàn)升高的趨勢。從接種后2 d開始到接種后4 d接種蠅蛆處理的豬糞EC值均高于對照處理，而接種后5、6 d，對照處理豬糞EC值高于接種蠅蛆處理。本試驗中接種蠅蛆的豬糞電導(dǎo)率呈先不斷上升而后又下降趨勢的原因，很可能是蠅蛆自身活動以及豬糞中通氣性的改善，促進(jìn)了微生物對有機(jī)物的降解，導(dǎo)致鹽類物質(zhì)(如磷酸鹽、銨鹽和有機(jī)酸鹽等)產(chǎn)生[11]；而隨著蠅蛆的生長，其軀體吸收了大量的陽離子，結(jié)果導(dǎo)致EC值又有所下降。

2.5 接種蠅蛆對豬糞水溶性有機(jī)碳含量的影響

水溶性碳是一類組分非常復(fù)雜，既含低分子量物質(zhì)(如游離的氨基酸和糖類)又含各類大分子成分(如酶、氨基糖、多酚和腐植酸等)的混合物。本研究中，豬糞的水溶性有機(jī)碳含量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(圖5)，呈倒“V”字型。前期接種蠅蛆的豬糞水溶性碳含量增加的幅度較對照低，而后期的下降幅度又大大高于對照處理，可能是因為接種蠅蛆后，通氣性改善、微生物活性增強，使前期原料中的易分解含碳化合物的分解速度增加，而后期隨著易分解物質(zhì)的減少，分解產(chǎn)生的水溶性碳也逐漸減少，加之蠅蛆對水溶性有機(jī)碳的吸收和消耗，使得后期豬糞中的水溶性有機(jī)碳含量下降更快。

2.6 接種蠅蛆對豬糞總氮含量的影響

氮對微生物的生長繁殖具有重要作用。隨著堆腐過程的進(jìn)行，在微生物的作用下，大量有機(jī)物發(fā)生分解，堆體全氮含量發(fā)生變化。如圖6所示，隨著接種時間的推進(jìn)，2個處理全氮含量呈減少趨勢。其中接種蠅蛆的處理在接種6 d時豬糞的含氮量較接種前減少了31.2%，與對照處理相比較少了21.9%。這一方面由于在接種蠅蛆后水分含量降低，促進(jìn)了有機(jī)物的礦化分解，加大了氨的揮發(fā)損失[12]；另一方面蠅蛆利用豬糞中的有機(jī)氮構(gòu)成其自身的體細(xì)胞蛋白，造成接種蠅蛆后氮素減少。

3 結(jié)論

新鮮豬糞接種蠅蛆提高了豬糞中的溫度，加速了豬糞中水分的散失， 與對照相比接種蠅蛆6d后豬糞水分散失增加28%，豬糞水分含量降低到50%左右，能夠滿足直接堆肥的要求。接種蠅蛆后增加了豬糞的pH值，接種蠅蛆后6 d豬糞的pH值較未接種的對照處理高0.81個單位；與對照相比接種蠅蛆后豬糞的電導(dǎo)率降低了10.7%，有利于減少豬糞中的鹽分含量。接種蠅蛆后降低了豬糞中水溶性有機(jī)碳含量，與對照相比接種蠅蛆后豬糞的全氮含量減少了21.9%，可能會對后期堆肥養(yǎng)分含量有影響，需要進(jìn)一步研究。

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