雞糞與秸稈耐低溫堆肥發(fā)酵效果研究

劉會芳　吳玉德　鹿鑫　祝延立　張云影　王將旭　李平　張影　韓笑　劉宇涵　馬金鳳　王夢澤

摘要 ? ?本文通過對秸稈與雞糞低溫堆肥發(fā)酵過程中堆肥成分的動態(tài)變化進行監(jiān)測和分析來對其發(fā)酵效果進行初步探究，對溫度和全氮、氧化鉀、五氧化二磷、有機質含量等成分指標進行相關分析。結果表明，在雞糞與秸稈耐低溫堆肥發(fā)酵過程中，各堆肥成分存在一定變化。堆肥的溫度變化范圍始終低于50 ℃，且隨著發(fā)酵時間的延長，全氮含量顯著降低，五氧化二磷含量顯著提高。

關鍵詞 ? ?雞糞;秸稈;耐低溫堆肥;發(fā)酵效果

中圖分類號 ? ?S141.4 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）16-0156-02

Fermentation ?Effect ?of ?Low ?Temperature ?Resistant ?Compost ?of ?Chicken ?Manure ?and ?Straw

LIU Hui-fang 1 ? ?WU Yu-de 1 * ? ?LU Xin 2 ? ?ZHU Yan-li 2 ? ?ZHANG Yun-ying 2 ? ?WANG Jiang-xu 2 ? ?LI Ping 3

ZHANG Ying 4 ? ?HAN Xiao 1 ? ?LIU Yu-han 1 ? ?MA Jin-feng 1 ? ?WANG Meng-ze 1

（1 College of Life Science， Jiamusi University， Jiamusi Heilongjiang 154007; 2 Jilin Academy of Agricultural Sciences;

3 Tibet Zangjia Ecological Science & Technology Development Co.， Ltd.; 4 Jiaohe Animal Husbandry Station）

Abstract ? ?By monitoring and analyzing the dynamic changes of components in the fermentation process of low temperature compost of chicken manure and straw， this paper preliminarily explored the fermentation effect. The correlation between temperature and total nitrogen， potassium oxide， phosphorus pentoxide and organic matter content was analyzed. The results showed that the compost components of chicken manure and straw had some changes in the fermentation process of low temperature resistant compost. The temperature range of compost was always lower than 50 ℃， with the extension of fermentation time， the total nitrogen content decreased significantly， and the phosphorus pentoxide content increased significantly.

Key words ? ?chicken manure; straw; low temperature resistant compost; fermentation effect

黑龍江省每年都會產(chǎn)生大量的有機固體廢棄物，主要包括秸稈和雞糞等，其有機質及營養(yǎng)元素含量均十分豐富[1]。如何有效地利用和處理這些廢棄物已成為當前亟待解決的問題。傳統(tǒng)農業(yè)中廢棄物大多自然發(fā)酵、直接施用或焚燒，會造成可再生性資源的嚴重浪費，引發(fā)環(huán)境污染問題，加速病蟲害的滋生和病毒的傳播[2]。自然發(fā)酵堆肥中微生物比較單一，難以完成作物秸稈復雜纖維素結構的有效降解[3]，同時糞便中的有機質分解不徹底、惡臭難消、養(yǎng)分損失大，甚至導致燒苗。

目前，利用微生物菌劑堆肥處理是實現(xiàn)有機廢物無害化、資源化的一種有效手段[4]，但北方冬季低溫持續(xù)時間長，使堆肥處理受到限制，因而關于低溫環(huán)境下堆肥的研究和報道較少。利用耐低溫復合生物菌劑在低溫條件下氧化外源物質，可在保證催化效率的同時降低堆肥啟動溫度，縮短發(fā)酵時間，提升發(fā)酵速率[5]，并且具有保氮作用。該方法能夠有效解決秸稈和雞糞冬季降解慢、發(fā)較難的問題，能產(chǎn)出大量高品質有機肥，節(jié)約成本，優(yōu)化土壤生態(tài)系統(tǒng)[6]。

本試驗應用耐低溫微生物菌劑進行雞糞與秸稈低溫堆肥發(fā)酵，通過監(jiān)測發(fā)酵過程中堆肥成分的動態(tài)變化，來初步探明其堆肥發(fā)酵的效果，以期高效快速地解決高寒地區(qū)冬季秸稈與糞污腐解困難的問題，實現(xiàn)有機廢物的資源化高效利用，加快建立農業(yè)廢棄物綜合利用新模式。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗材料

秸稈為經(jīng)初步粉碎打包處理的廢棄秸稈，約1.5 t;雞糞購自佳木斯市附近農戶養(yǎng)雞場，約50 t;低溫發(fā)酵菌采集自西藏山南市浪卡子縣（東經(jīng)90°20′56.5″，北緯29°13′16.5″），從海拔高度5 016 m處土壤中采集植物半腐解枯落物樣品，經(jīng)篩選、培養(yǎng)等操作過程后擴繁的微生物菌群，與市售芽孢桿菌、固氮菌、木霉等按一定活菌數(shù)比例混合，復配后制成耐低溫菌劑。

1.2 ? ?試驗方法

2019年4月15日在黑龍江省佳木斯市科技園區(qū)基地內進行玉米秸稈和雞糞堆肥發(fā)酵試驗。按照耐低溫發(fā)酵菌劑6 kg、稻糠37.5 kg、紅糖4.5 kg的質量配比進行充分翻拌混合成發(fā)酵底料;將秸稈按照每層0.5 m的厚度平攤于地面，同時逐層添加秸稈、噴水、撒發(fā)酵料，使得堆肥水分含量達60%～65%，同時分層均勻混入50 t雞糞，最后形成山形發(fā)酵垛并覆蓋塑料大棚膜;于2019年4月21日、4月30日、5月16日進行翻堆作業(yè)，翻堆結束再重新覆蓋塑料棚膜。使用鐵扦取發(fā)酵垛中心的秸稈雞糞堆肥混合樣品進行測溫，3次重復，樣品風干后裝袋。堆肥總有機質、全氮、五氧化二磷、氧化鉀等指標，分別參照NY 525—2012、NY 2542—2014、NY 2541—2014、NY 2540—2014等標準進行測定。

1.3 ? ?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后，利用SPSS 21.0軟件進行平均值、標準差、顯著性差異分析。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?發(fā)酵溫度變化

溫度是衡量堆肥腐熟程度和品質的重要指標，是影響微生物活動的關鍵因素。高溫可殺死病原菌、寄生蟲卵、蠅蛆及農作物害蟲，適宜的溫度下有機質分解速度最快。不同發(fā)酵時期堆體溫度變化見圖1。由圖1可知，隨著發(fā)酵時間的延長，堆肥初次翻堆后，升溫幅度較快，升至約45 ℃后逐漸趨于平緩，后經(jīng)2次翻堆降溫后堆肥溫度均呈逐步上升趨勢，并在升溫至約47 ℃后趨于平緩;堆肥首次翻堆后的4月21日、4月22日與其他任何時期差異顯著，后2次翻堆前后溫度無顯著性變化。

2.2 ? ?養(yǎng)分指標及失重率變化

養(yǎng)分指標是堆肥腐熟程度的重要判定標準。不同日期的樣品養(yǎng)分含量存在一定的差異（表1）。由此可以看出，5月5日時全氮含量4.39 g/kg和有機質含量70.68 g/kg分別高于5月30日對應的3.38 g/kg和67.98 g/kg;5月5日時氧化鉀含量4.45 g/kg和五氧化二磷含量5.21 g/kg分別低于5月30日對應的4.82 g/kg和5.63 g/kg。其中，全氮及五氧化二磷含量在不同時期差異顯著，而不同時期的氧化鉀及有機質含量變化無顯著差異。

3 ? ?結論與討論

試驗結果表明，利用耐低溫生物菌劑進行雞糞與秸稈的低溫堆肥發(fā)酵過程中，各堆肥成分存在一定的變化：堆體的溫度變化范圍始終低于50 ℃;隨著發(fā)酵時間的延長，氮素損失嚴重，全氮含量顯著降低，五氧化二磷含量隨著有機質的分解而顯著提高。

在堆肥發(fā)酵過程中，隨著堆肥物料成分的釋放和轉化，各種理化性質均發(fā)生不同程度的變化，單一的指標無法準確反映堆肥的質量變化[7]。適宜的溫度是保證堆肥得以順利進行的重要條件，溫度會影響微生物的生長，堆肥溫度的回落是發(fā)酵完成的一個標志[8]。高溫期是堆肥過程中最重要的階段，堆體溫度連續(xù)3 d>55 ℃可以殺死堆體內的大部分病原體。根據(jù)《糞便無害化衛(wèi)生要求》（GB 7959—2012）中規(guī)定，堆制肥料過程中最高的堆體溫度應在50～55 ℃維持5～7 d，或者在55 ℃以上維持3 d[9]。本試驗中，堆肥溫度的變化趨勢并不符合堆肥發(fā)酵過程溫度變化的常規(guī)規(guī)律。堆肥升溫十分迅速，而后長期穩(wěn)定維持在40～46 ℃，在每次翻堆后堆體溫度有所下降，但會在短時間內快速升至43 ℃以上。在堆肥發(fā)酵過程中，所測樣品溫度均值均遠低于50 ℃，不足以殺死堆肥內的大部分病原體。這可能是由于加入了過多的雞糞，導致水分含量控制不當、糞便分布不均導致碳氮比例失衡，或取樣過程存在一定的人為誤差;全氮及五氧化二磷含量在不同時期差異顯著（P<0.05，n=2），氧化鉀及有機質含量變化則無顯著差異。全氮含量在發(fā)酵前期顯著高于發(fā)酵后期，可能是處理中的C/N值較低。因為碳源是微生物生長的限制因素，碳素含量低，則有機物的分解速度慢，過量的氮素在堆肥初期隨著溫度、pH值的升高出現(xiàn)了一定的損失[10-11]。五氧化二磷含量在發(fā)酵后期顯著高于發(fā)酵前期，這是由有機質分解后“濃縮效應”引起的，磷含量與有機質分解強度有密切關系。

4 ? ?參考文獻

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基金項目 ? 2019年佳木斯大學校長創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項目（XZYF2019-28）;吉林省農業(yè)科技創(chuàng)新工程研究生基金項目“冬季糞污耐低溫發(fā)酵菌劑的應用與生產(chǎn)示范”。

作者簡介 ? 劉會芳（1993-），女，黑龍江哈爾濱人，在讀碩士研究生。研究方向：生物學。

通信作者

收稿日期 ? 2020-04-16