腐熟菌劑不同添加量對雞糞椰糠高溫堆肥的影響

劉 軍 ，董存明，呂詩錦，阮云澤，王蓓蓓，趙 艷

（海南大學農學院，海南 海口 570208）

腐熟菌劑不同添加量對雞糞椰糠高溫堆肥的影響

劉 軍 ，董存明，呂詩錦，阮云澤，王蓓蓓，趙 艷

（海南大學農學院，海南 海口 570208）

通過比較腐熟菌劑不同添加量在雞糞椰糠堆肥中物理和化學成分的變化，研究腐熟菌劑對雞糞椰糠高溫堆肥的影響。結果表明：固定雞糞和椰糠的C/N 值為25左右，在其中分別添加質量比0‰（CK）、5‰（F1）、10‰（F2）和20‰（F3）的腐熟菌劑，4種堆肥在堆制過程中pH和電導率（EC）均呈現升高趨勢，含水量、有機質和碳氮比均呈降低趨勢，至堆肥結束時4個處理pH值均在7.42～7.52之間，EC值均在2 000μs/cm以下。與不加腐熟菌劑相比，添加腐熟菌劑可明顯提高堆肥的溫度和高溫持續時間，最高溫度可達62℃左右，持續高溫（55℃）時間超過15 d，不同腐熟菌劑添加量之間差異不顯著，但添加5‰腐熟菌劑的堆肥總養分含量最高為5%。

雞糞；椰糠；腐熟菌劑；堆肥

劉軍 ，董存明，呂詩錦，等.腐熟菌劑不同添加量對雞糞椰糠高溫堆肥的影響［J］.廣東農業科學，2016，43（6）：114-118.

近年來，隨著農村經濟的發展，新農村建設及農業科技的提高，大量的農業固體廢棄物也隨之產生，數以億計的農業廢棄物被任意丟棄，導致出現大量的農村環境污染事件。如何利用農業固體廢棄物并使其資源化，成為當今社會亟待解決的焦點之一［1-2］。

海南作為我國最大的經濟特區和熱帶農業生產基地，終年的農業生產產生了大量農業廢棄物。據統計，2010年海南省椰子種植面積超過3.916萬hm2，產量為2.3億個，在種植和加工椰子時，產生的大量廢棄物被丟棄或直接燃燒［3］。此外，海南省文昌雞年產量約8 500只，雞糞年產量超過100萬t。這些富含養分的固體有機廢棄物不進行處理，不僅會極大浪費大量養分資源，更會嚴重污染農村生態環境。據研究資料表明，堆肥是最常用的處理畜禽糞便及廢棄物的有效途徑［4-5］，其中雞糞堆肥的研究已有大量報道［4，6-8］，而椰糠的研究主要集中在育苗基質上，目前對于添加腐熟菌劑對雞糞椰糠堆肥的研究還未有報道。因此，本研究以雞糞和椰糠為主要堆肥原料，探究其腐熟菌劑不同添加量高溫堆肥過程中指標的變化，以期為腐熟菌劑的應用提供科學依據，為農業廢棄物資源化利用具有重要參考意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于海南省文昌市泰谷生物科技有限公司有機肥廠。

（1）堆肥原材料為雞糞和椰糠，其中椰糠購自東郊椰林椰子產品加工廠，雞糞購自海南文昌大致坡某肉雞養殖場。堆肥所用的雞糞、椰糠的理化性質見表1。

表1 堆肥原材料理化性質

（2）腐熟菌劑組成為BA77、BE35、BG7，由南京農業大學有機肥課題組提供，腐熟菌劑特點、組成和發酵菌液濃度見表2（發酵菌液濃度為加入肥料時濃度）。

表2 腐熟菌劑組成菌株性質及發酵液菌株濃度

1.2 試驗設計

試驗于2014年3月至2014年5月進行，在雞糞椰糠堆肥中，調整干雞糞、濕雞糞和椰糠加入量使其碳氮比為25，設添加腐熟菌劑5‰（F1）、10‰（F2）、20‰（F3）和空白對照4個處理 ，3次重復，每個處理堆肥鮮重約2 000 kg，堆成圓垛型，垛體高1.5 m，周徑2 m，堆肥過程中采用15G裝載機機械翻堆，每2 d翻堆1次，翻堆2次后每4 d翻堆1次，共堆制48 d。

1.3 樣品采集與保存

分別在堆制0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48 d采樣，每次翻堆后從堆體的上、中、下各部多點采樣并混合均勻，一部分鮮樣保存于4℃冰箱內用于測定含水量、電導率（EC）、pH等；另一部分樣品風干粉碎后測定有機質、全氮、全磷和全鉀等。

1.4 測定項目及方法

（1）堆肥溫度：在堆肥過程中于每天9：00 和15：00使用水銀溫度計分別測定堆肥上、中、下3層溫度，每堆測定東、西、南、北4個方向并取平均值為當天溫度，同時測定室溫。（2）堆肥含水量：采用烘干法測定。（3）堆肥pH、EC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）震蕩2 h，靜置0.5 h進行pH和EC的測定，pH采用METTLER TOLEDO FE20 pH計測定，EC值采用DDSJ-308A電導率儀測定。（4）堆肥氮、磷、鉀測定：肥料樣品采用常規測定方法（NY525-2012），凱氏定氮法測全氮、釩鉬黃比色法測全磷、火焰光度計法測定全鉀［9］。（5）有機質測定：采用重鉻酸鉀-濃硫酸法測定［9］。

試驗數據采用Excel 2010和PASW Statistics 18軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥溫度變化的影響

整個堆肥過程可分成升溫、高溫和降溫3個階段，堆肥初期堆體中的嗜溫細菌活動活躍，可利用堆體中的可溶性糖、蛋白質和脂肪等有機物迅速繁殖，旺盛的新陳代謝各產生大量的熱能，造成堆體升溫迅速，達到高溫后嗜溫細菌活動受阻，嗜熱細菌活動劇烈，此時堆肥進入高溫階段并持續一段時間，期間堆體中的蟲卵、致病微生物及雜草種子被殺死形成腐殖質，隨著大部分有機物的被分解，堆體溫度開始緩慢降低，堆肥進入后熟階段。而加入腐熟菌劑后，堆體中的微生物數量顯著增多，分解蛋白質、脂肪、纖維素等能力增強。

從圖1可以看出，室溫變化幅度較小，在23～33℃之間波動，堆肥初期堆體溫度迅速升高，3 d后，添加腐熟菌劑處理F1、F2、F3的溫度達到55℃以上，之后F1在堆制7 d達到最高溫61.83℃，F2在堆制5 d達到最高溫62.17℃，F3在堆制7 d達到最高溫62.17℃，CK在堆制7 d達到最高溫56.67℃，55℃以上高溫持續時間F2、F3處理為16 d，F1處理為15 d，CK為7 d，有研究表明，堆體溫度持續55℃保持3 d以上可殺死堆體中的病菌，保證堆肥達到合格的衛生指標［10-11］。在本實驗達到的溫度和高溫持續的時間條件下，堆體中的病菌等已被基本殺死。

圖1 堆肥過程中溫度的變化

圖2 堆肥過程中含水量的變化

圖3 堆肥過程中pH的變化

2.2 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥含水量變化的影響

從圖2可以看出，堆肥初期，堆肥含水量隨著堆肥的進行而降低，F1、F2、F3、CK的堆肥初始含水量分別為69.99%、71.12%、71.42%和71.96%，至堆肥結束堆肥含水量分別為56.70%、61.38%、61.73%和65.23%。添加腐熟菌劑堆肥的含水量降低幅度顯著大于未添加腐熟菌劑堆肥，原因是添加腐熟菌劑后，堆肥內高活性微生物數量增多，促進堆肥升溫，使堆肥反應更徹底，堆肥產生的水分得到充分揮發，堆肥產品含水量較低。

2.3 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥pH變化的影響

pH是影響微生物活動的重要因素之一，pH過高或者過低都會影響堆肥的進程，由圖3可知，堆肥初期，4個處理的pH范圍在6.90～7.09之間，差別不大，隨著堆肥的進行，各處理pH值呈現上升的趨勢，添加腐熟菌劑的處理pH值在堆制12 d內，均小于未添加腐熟菌劑堆肥，主要原因是因為微生物的加入促進了有機質分解產生有機酸，堆制12 d后，隨著堆肥中有機酸含量的降低，pH值逐漸升高，堆肥結束時各處理pH值分別為7.42、7.43、7.39和7.56，各處理pH值差異不顯著。

2.4 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥電導率變化的影響

電導率反映了堆肥中總陽離子濃度，由圖4可知，隨著堆肥的進行，各處理EC值均呈現升高的趨勢。堆肥初期，各處理的EC值在700～800 μs/cm之間，隨著堆肥的進行，至堆制8 d后，CK的EC值繼續緩慢升高，F1處理EC下降后繼續緩慢上升，至堆制32 d達到最大值，之后繼續緩慢下降，F2處理變化趨勢與F1相似，EC值緩慢上升，至堆制36 d達到最大值后開始下降，F3處理在堆制8 d后EC值迅速降低，之后緩慢升高，變化不明顯，其中在堆制36 d前CK的EC值略低于同時期添加腐熟劑的處理，至堆制48 d，F1、F2、F3、CK的EC值分別為1 050、897、983、1 223 μs/cm。

圖4 堆肥過程中EC的變化

2.5 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥有機質變化的影響

隨著堆肥的進行，在微生物的作用下，有機質一方面被分解成二氧化碳和水等物質散失，另一方面通過微生物的新陳代謝被高分子化轉化成腐殖質等穩定結構的物質。因此在整個堆肥的過程中，隨著微生物的活動，堆肥有機質的含量逐漸降低。本試驗中，4個處理的堆肥有機質隨著堆肥的進行逐漸降低，至堆制48 d，堆肥有機質分別為31.78%、37.86%、26.47%和35.79%。

2.6 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥C/N變化的影響

C/N是衡量堆肥腐熟的一個重要指標，堆肥初始各處理的C/N分別為23.88、23.57、23.81和27.4，隨著堆肥的進行堆體中有機質分解，一部分轉為CO2和H2O揮發，一部分轉為腐殖質，而含氮化合物分解成氨態氮，以氣態或硝態的形式流失，但由于堆肥含水量降低，總干物質重量減少幅度大于氨的揮發，最終導致相對氮含量增加，從而增加了肥料中的氮含量，所以堆體中的C/N呈現降低的趨勢，至堆肥結束，各處理的C/N分別降低至12.69、18.33、10.76和13.81，降幅分別為46.88%、22.21%、54.82%和49.60%。

圖5 堆肥過程中有機質的變化

圖6 堆肥過程中C/N的變化

2.7 腐熟菌劑添加量對雞糞椰糠高溫堆肥總養分變化的影響

隨著堆肥的進行，肥料中的高分子化合物降解，含氮的化合物轉化成氨，部分以氨氣的形式散失，一部分降解成氨基酸類、腐殖酸類、脂類和酯類物質，隨著堆肥的進行，陽光的曝曬，堆肥中養分會慢慢散失。從表3可以看出，隨著堆肥的進行堆體總養分（N+P2O5+K2O）含量先升高后降低，其中F1處理總養分最高值為5.09%（30 d），F2最高值為5.00%（18 d），F3最高值為5.09（24 d），CK最高值為4.97（12 d）。至堆制48 d，其總養分分別為5.00%、3.80%、4.87%和4.38%，F1變化不明顯，F2養分含量顯著降低。

3 結論與討論

溫度與堆肥中微生物的代謝活動息息相關，堆肥初期堆體溫度上升迅速。同時外源微生物的加入，堆肥中微生物活動更為劇烈，溫度超過60℃并維持一段高溫時期，隨著堆肥的進行，微生物的活動使堆肥中易分解的如蛋白質、脂肪、單糖的物質的消耗殆盡，微生物活動受阻，從而使其進入內源呼吸，堆體溫度降低［10-11］。本試驗中，堆體溫度前期迅速升高至55℃以上，其中添加腐熟菌劑的處理溫度達到60℃以上，雖然通過機械翻堆堆體熱量散失造成溫度的降低，但隨著微生物的活動堆體溫度仍會迅速上升，之后微生物活動劇烈導致堆肥易分解物質的消耗，微生物活動進入內呼吸，造成堆體溫度下降，其中添加腐熟菌劑的處理由于微生物生物量大，易被分解物質的消耗量多，溫度降低速率高于未加入腐熟菌劑的處理，至堆制48 d，腐熟菌劑5‰、10‰、20‰處理已接近室溫，而空白對照仍持續在45℃以上，這與前人研究結果一致。但本試驗中隨著微生物加入量的增加，堆肥溫度升高趨勢不明顯，可能原因是由于堆肥對微生物的承載量有限，且在一定時間后各堆肥中微生物量達到最大容量，不再增加，導致不同菌劑添加量堆肥的溫度變化趨勢不明顯。

前期研究結果［12］表明堆肥的EC呈現升高的趨勢，其升高的原因可能與堆肥中有機物被分解產生磷酸鹽和銨鹽等有關，而隨著堆肥的進行，至堆肥后期，微生物活動利用磷酸鹽和翻堆的過程中造成氨的散失，導致堆肥EC維持平衡，變化不大。本試驗的研究結果與前人研究結果一致，在堆肥的整個過程中均呈現上升趨勢。

本試驗中C/N的變化主要發生在堆制8～24 d，此時堆肥處于高溫發酵到降溫腐熟階段，這與李吉進等［13］研究結果一致，此階段微生物以碳作為能源物質，利用堆體內的各類營養物質供應自身的需求，導致堆體內的有機質含量降低，雖然氮會以氨等形式散失一部分，但其相對含量呈增長趨勢，導致堆肥的碳氮比降低，有機質含量逐漸降低。

本試驗隨著堆肥的進行其pH值呈現升高的趨勢，這與王曉娟等［14］研究結果一致；各處理的總養分含量在堆肥結束時分別為5%、3.8%、4.87% 和4.38%，各指標綜合評價表明腐熟菌劑的最適添加量為5‰。

表3 堆肥過程中總養分（%）變化

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（責任編輯 楊賢智）

Effects of different microbial agent on high-temperature composting of chicken manure and coconut husk

LIU Jun，DONG Cun-ming，LYU Shi-jin，RUAN Yun-ze，WANG Bei-bei，ZHAO Yan
（College of Agriculture，Hainan university，Haikou 570208，China）

In this study，the physical and chemical properties of Chicken Manure and Coconut Husk compost were compareed to determine the effect of different microbial agent on high-temperature composting.The results indicated that C/N keep about 25 and inoculation of functional microbes for 0‰（CK）、5‰（F1）、10‰（F2） and 20‰（F3），respectively.The pH and EC value of the four treatments all increased along with the composting，but the moisture，organic matter and C/N reduced.At the end of the composting，the pH value of all treatments were among 7.42 and 7.52，while the EC of all treatments all under 2 000 μs/cm.Compare with without inoculation of functional microbes，add inoculation of functional microbes can increase the composting temperature and extend the high-temperture time，and compost temperature reached the highest value of 62℃ among all treatments and high-temperture（over 55℃）sustained for 15 days，but it no-significance for the three inoculation of functional microbes.the total nutrient contents of adding 5‰ of functional microbial agent is 5%.

chicken manute；coconut husk；microbial agent；composting

S141.4

A

1004-874X（2016）06-0114-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.020

2015-12-21

國家自然科學基金（31372142）

劉軍（1990-），男，黎族，在讀碩士生，E-mail：yanbo315@126.com

趙艷（1981-），女，博士，講師，E-mail：yanbo315@126.com