復合發酵劑對低溫環境牛糞堆肥的影響

本試驗針對北方寒區特殊地理環境條件，采用牛糞好氧堆肥發酵，研究0℃以下，接種復合發酵劑對堆肥的影響。結果表明：牛糞接種復合發酵劑24h和48h堆溫分別升至40.1％、55.6℃；高溫期持續6d；發酵周期縮短至12d；脫水率達40％以上；pH值先降低后升高，最終穩定8.2左右；除臭效果良好，3d后臭味基本消除。

隨著黑龍江省畜禽養殖業快速發展，畜禽產生大量糞便和污水造成嚴重的環境污染，防治工作已迫在眉睫。北方低溫持續時間長是畜禽糞便高溫堆肥的一大障礙，如何在低溫條件下進行牛糞高溫堆肥已成為亟待解決的問題。本試驗研究在低溫條件下接種復合微生物發酵劑對堆肥溫度、pH值、含水量、除臭效果，旨在探明低溫條件下接種發酵劑對牛糞堆肥的影響。

一、材料與方法

1、試驗材料。牛糞，稻殼粉，復合微生物發酵劑

2、試驗設計。鮮牛糞，以稻殼粉為調理劑調至含水量65％左右。混勻堆成2×1.5×1，2m的堆體，根據發酵溫度進行機械翻堆。

對照不接復合發酵劑：84％牛糞+16％調理劑

處理接復合發酵劑：84％牛糞+16％調理劑+1‰復合發酵劑 3、取樣及測定方法

(1)取樣。分別取上層，中層，下層，深度距堆頂20cm，50em，70cm，測定溫度、含水率和pH值動態變化，觀察臭味變化。

(2)測定方法。含水率用105℃烘24h或至恒重。pH值樣品：去離子水=1:10(W／Y)，pH計測定。除臭效果以堆肥臭度為指標，臭度采用六級分類法。

二、結果與分析

1 、接種復合發酵劑堆肥溫度的變化動態。堆體溫度變化是堆肥進程的宏觀反映，也是影響微生物活動和堆肥工藝過程的重要因素。溫度上升是微生物代謝產熱積累的結果，反映了微生物代謝強度和堆肥物質轉化速度。低溫條件下接種復合發酵劑加速有機物質降解。使堆體快速升溫。維持適當高溫期殺死病原菌、蟲卵和草籽，并起到脫水作用，最后溫度降低以利于養分轉化和腐殖質的形成。

從堆肥12d溫度的變化動態表明。接種復合發酵劑的處理微生物大量繁殖，利用堆肥中糖類，淀粉，氨基酸等簡單有機物，產生熱量，提高堆體溫度。24h和48h后堆溫分別升至40.1℃、55，6℃；對照此時僅為15.4℃、18.6℃，處理較對照提高24.7℃和37.0℃。美國環保局規定靜態好氧堆肥，堆體溫度55℃以上應至少持續5d，以殺死蟲卵和致病菌，我國規定為5-7d。處理第3d堆溫達到55.0℃，持續6d，其中第5d達71.0℃，滿足殺死蟲卵、病原菌和草籽的要求。高溫期大量微生物死亡，酶活降低致使有機物降解速度下降，產生熱量減少，第6d稍有降低。隨著溫度下降，微生物又開始大量生長繁殖，有機物分解速度加快，7—8d時堆溫回升。發酵后期微生物降解剩余有機物不能產生足夠熱量，溫度呈持續下降趨勢。對照3～12d溫度為18.6-43.4℃，一直未達高溫階段。

以上研究結果充分說明在低溫條件下接種發酵劑具有明顯提高升溫速度作用。發酵周期縮短至12d。發酵期間處理和對照均為中層溫度最高，上層次之，下層最低。

2、接種復合發酵劑堆肥含水率變化動態。適宜含水率是保持微生物活性和保證堆肥發酵順利進行的必要條件。含水率高于80％時，水分子充滿顆粒內部并溢到粒子間隙中，減少堆體孔隙并增加氣體傳質阻力，造成堆體的局部厭氧，抑制好氧微生物活動，不利于畜禽糞便高溫好氧堆肥發酵；含水率亦不應低于40％，過低會增加堆體空隙度，增大水分散失量，致使堆體缺水不利于微生物的生長和堆肥發酵。經研究表明，經過堆肥處理的混合物固體含量必須達到55-60％。為降低烘干、粉碎成本，腐熟后含水量應越小越好。

從堆肥12d中含水率的變化動態表明：處理和對照初始含水率均在65％左右。圖2表明，處理前3d水分散失緩慢，4-8d含水率快速下降，8d-12d變化較小。原因是靜態堆肥含水率與溫度和堆肥材料的孔隙度密切相關，高溫階段堆體產生大量生物熱將水分以水蒸氣的形式帶走，此階段脫水率最大；升溫、降溫和腐熟階段，含水率減小速率下降緩慢。腐熟后，處理各層含水率降至35-40％之間，符合有機肥發酵要求。對照在發酵12d中含水率變化不明顯，12d時上、中、下層含水率為57.8％、62.4％和64.3％。腐熟后，處理的脫水率上、中、下層為45.0％、42.0％、39.8％，較對照提高34.3％、37.9％、39.4％。

處理升溫階段和腐熟階段的后期翻堆次數少或不翻堆，重力使堆體水分由上層和中層向下層滲漏，上層含水率小于中層和下層。其他階段差異不明顯，原因是高溫階段為增加溶氧和防止堆溫過高而經常翻堆，上、中、下層的物料混合均勻，因而，含水率差異不明屁。對照溫度上升緩慢，不翻堆，上層水分低于中、下層。

3、接種復合發酵劑堆肥pH值變化動態。pH值是影響微生物生長的重要因素之一。研究表明微生物適宜的pH值是中性和微堿性，pH值過高或過低，都會影響堆肥反應的正常進行。富含纖維素和蛋白質的畜禽糞便堆肥的最佳pH值接近8.0，在pHi≤5.0時底物降解速率幾乎為0，phi≥9.0時底物的降解速率降低，且氨態氮大量揮發，損失嚴重。根

從堆肥12d中pH值的變化動態看出：

處理和對照發酵初期pH值在8，5左右。圖3表明，處理堆體升溫較快，氧氣充足，微生物代謝活躍，分解有機物產生的有機酸積累，使pH值下降；隨溫度升高，有機酸分解或小分子有機酸直接揮發、含氮物質分解產生氨均使pH值上升。發酵后期，堆體溫度下降，氨化作用緩慢，DH值下降。腐熟后，處理上、中、下層pH值分別為8.21、8.27和8.11。對照發酵前10d DH值變化不大。11-12d緩慢下降。

處理發酵初期，中層和下層pH值高于上層；高溫階段上、中、下層無明顯差異；發酵后期，中層高于上層和下層，差異不明顯；對照下層DH值明顯高于上層和中層。其原因是對照脫水率小。略呈堿性的堆體水分在重力下下沉使下層pH值高于上層和中層。

4、接種復合發酵劑堆肥臭味變化動態。造成畜禽糞便堆肥惡臭的主要原因是發酵過程中產生氣態代謝產物或中間產物，如氨氣、硫化氫、脂肪酸、胺、芳香化合物，以及萜類物質和其它揮發性有機化合物。在惡臭擴散的同時，氮類物質的揮發造成養分損失，從而降低堆肥價值。添加外源微生物促使氮類物質向蛋白氮和硝態氮轉化，調控堆肥過程中氮、碳的代謝，通過減少氮類物質分解為NH4+-N的氣態揮發損失控制臭味的產生，并保留更多的氮養分。

復合發酵劑通過分解有機物質吸收氨和硫化氫，控制堆肥過程中氮類物質的轉化過程，發酵3d臭味基本去除，具有良好的除臭效果，對照12d時仍有明顯臭味。

三、結論

1、接種復合發酵劑的處理升溫速度快，24h和48h堆溫分別升至40.1、55，6℃，較對照高24.7℃和37.0℃；高溫持續時間長；0℃以下堆肥時將發酵周期縮短至12d。

2、牛糞接種復合發酵劑脫水率高達40％以上；pH值先降低后升高，最后穩定在8.2左右；除臭效果良好，3d可去除臭味。