復合微生物菌劑在豬糞有機肥堆肥中的應用

摘 要：利用農業部植物營養與生物肥料重點實驗室篩選與保存的微生物菌株，配制成復合型微生物菌劑，應用于豬糞有機肥生產。發酵試驗結果表明：與對照處理相比，添加復合微生物菌劑的堆肥可提前完成豬糞有機肥的腐熟，縮短堆肥生產周期；豬糞中糞大腸菌群數降低了42.67%、蛔蟲卵數死亡率提高了7.14%。該復合微生物菌劑為粉劑產品，成本適中，環境適應強，具有良好的應用前景。

關鍵詞：復合微生物菌劑；豬糞；有機肥；發酵；堆肥

中圖分類號：S141.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2016）02-0041-03

肉制品需求的日益擴大帶動了畜禽養殖業的繁榮，畜禽養殖業在為人類社會帶來巨大實惠的同時，畜禽糞便的不合理排放也給生態環境帶來了很大的問題[1]。這些問題有悖于綠色環保的概念，也嚴重影響人類健康，不符合畜禽養殖業可持續發展的要求。調查表明，我國每年產生的畜禽廢棄物，90%沒有經過處理就直接排放了[2]。目前，畜禽糞便最常見的處理方法有堆肥、加工成飼料、生產沼氣發酵等。其中，堆肥是畜禽糞便處理最普遍、最有效的途徑。

堆肥是指以各種植物殘體、畜禽糞尿和生活垃圾等為原料，經堆制腐熟而成的有機肥料。堆肥發酵可以有效地處理人類在社會生產中產生的廢棄物，緩解因養殖業的發展帶來的環境污染問題，同時又能夠為種植業提供有機物質與養分。許多研究表明，在堆肥發酵過程中，通過添加外源微生物，可以有效解決傳統堆肥發酵發酵周期長、病原菌與寄生蟲卵滅殺不充分、腐熟程度不徹底等缺陷[3]。農業部植物營養與生物肥料重點實驗室致力于節能、環保的農用生物制品開發利用，通過反復配比驗證，現已研制出適用于堆肥發酵的復合微生物菌劑。為了驗證該復合微生物菌劑在豬糞堆肥中的應用效果，以豬糞、油菜秸稈、菜籽粕等為主要材料，進行了有機肥堆肥試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試豬糞來自瀏陽市北盛鎮的大型養殖場，水分在60%左右；油菜秸稈、菜籽粕均購于市場，3種原料的主要營養成分見表1。供試復合微生物菌劑為粉劑產品，由農業部植物營養與生物肥料重點實驗室研制，主要包含芽孢桿菌類、木霉類、放線菌類等微生物。

1.2 試驗方法

豬糞有機肥堆肥試驗以新鮮的豬糞、油菜秸稈和菜籽粕為原料，在瀏陽工業園發酵車間進行。取新鮮的豬糞66.2%、油菜秸稈30%、菜籽粕2%、過磷酸鈣1.8%混合均勻。試驗設添加復合微生物菌劑的試驗組和不添加菌劑的對照組共2個處理，每個處理3次重復，復合微生物菌劑添加量為0.5%，初始含水率為55%左右。每個處理發酵物料為200 kg，堆好的物料以薄膜覆蓋保溫2 d，然后撤出薄膜，每天15︰00左右測定堆肥溫度，在堆肥發酵前與發酵第3、6、9、12、15天進行取樣，同樣采取5點取樣法將樣品混合均勻，以四分法保留樣品200 g左右，帶回實驗室風干、粉碎，過80目篩，進行檢測。

1.3 測定項目及方法

溫度測定：使用水銀溫度計測定堆肥溫度，每次選取5個點進行測量，然后取其平均值，同時記錄環境溫度。含水率測定：稱取新鮮樣品，于105℃烘箱內烘烤2 h，移至干燥器中冷卻至室溫，稱重，含水率（%）=（烘烤前重量-烘烤后重量）/烘烤前重量×100。pH值測定：稱取10 g新鮮樣品于100 mL無菌水中，200 r/min搖床內混合30 min，通過pH計測定。糞大腸菌群數測定：參照GB/T 19524.1-2004中方法進行。蛔蟲卵死亡率測定：參照GB/T 19524.2-2004中方法進行。有機質、總養分、總氮、總磷、總鉀測定：參照NY525-2012中方法進行。

2 結果與分析

2.1 堆肥過程中的溫度變化

堆肥溫度是最直觀可判斷堆肥腐熟程度的指標[4-5]。堆肥初期的溫度和環境溫度基本一致，從堆制的第2天開始，不同處理的堆肥都開始升溫，試驗組第5天溫度達到63℃時，對所有的堆肥進行了第一次翻堆，翻堆后的堆肥溫度有所回落，之后又快速回升；當試驗組第8天溫度達到65℃時，對所有的堆肥進行了第二次翻堆，試驗組的溫度在第二次翻堆后稍微有一定回升，之后開始降溫，而對照組在第2 次翻堆后溫度持續下降。從圖1中可以看出，兩組堆肥試驗基本可

以分為快速升溫、持續高溫和腐熟降溫3個階段。具體而言，試驗組在堆肥的第3天溫度就到達50℃以上，最高溫達到65℃，而對照組在整個堆肥實驗過程中都沒有達到60℃（最高溫度54℃）。

2.2 堆肥過程中的含水率變化

水份是判斷堆肥腐熟的又一重要指標，堆肥過程中原料水份過高或過低，都對堆肥有較大影響，肥料含水率越低，保存的時間越長。物料含水率過高，整個堆體通透性不足，不利于溫度的提升，且容易產生臭味；含水率過低，不利于營養物質傳遞，導致微生物活性降低[6]。由圖2可知，隨著堆肥發酵的進行，兩個處理的水份均逐步降低，當兩個處理處在較高溫階段時，水份下降尤為迅速。相對于未加菌劑的對照組，試驗組水份下降幅度明顯，到堆肥發酵結束，試驗組含水率為32%，對照組含水率為40%，表明在堆肥中添加復合微生物菌劑有利于堆體水份的擴散。

2.3 堆肥過程中的pH值變化

堆肥過程中pH值主要影響微生物的活動，微生物只有在適宜的pH值環境中才能充分發揮作用。由圖3可知，兩組處理的堆肥pH值變化趨勢相近，前期有一定的上升，這與微生物對堆肥中物料的分解利用有關系，而堆肥中氨氣的釋放會導致pH值上升[7-9]。第3天后，兩組處理的pH值均開始下降，試驗組的pH值下降的速度快于對照組，這可能與試驗組中添加的復合微生物菌劑有關系，到發酵試驗完成，試驗組的最終pH值為5.8，而對照組的最終pH值為5.9，兩組試驗的最終pH值的差距幾乎可以忽略。且在整個發酵試驗中，兩組處理的pH值都不高，呈明顯的酸性特征，這與使用物料的性質和不同成分的配比有一定的關系。

2.4 添加復合微生物菌劑對豬糞有機肥衛生指標的影響

由表2可知，兩個處理在發酵前期豬糞堆肥中的大腸菌群數均嚴重超標，隨著發酵的進行，糞大腸菌群數逐漸減少。試驗組在發酵第12天的時候，糞大腸菌群數降至93 cfu/g，達到有機肥料產品無害化指標（≤100），發酵結束后，糞大腸菌群數只有43 cfu/g；而對照組發酵結束時，糞大腸菌群數才降至有機肥料產品無害化標準以下，為73 cfu/g。從蛔蟲卵死亡率的數據來看，在整個發酵過程中，蛔蟲卵的死亡率成規律性的升高，發酵結束時，試驗組的蛔蟲卵死亡率高達98%，達到了有機肥料產品無害化處理的技術要求（≥95%）；而對照組則未能達到這一指標，蛔蟲卵的死亡率為91%。這可能是因為：添加復合微生物菌劑的堆肥，在整個發酵過程中，堆體溫度上升迅速，最高溫度到達65℃，且高溫維持時間較長，對豬糞堆肥中的糞大腸菌群和蛔蟲卵有良好的滅殺作用；而對照組堆肥溫度不如試驗組高，堆體高溫殺菌效果不明顯，難以有效殺滅豬糞堆肥中的蛔蟲卵。

2.5 豬糞有機肥發酵過程中理化指標的變化

從表3中可以看出，豬糞有機肥經過發酵腐熟后，兩組處理的理化指標都有明顯的變化。有機質含量總體下降，其中試驗組的有機質下降了11.85%，對照組有機質下降了12.16%；總養分指標下降明顯，試驗組的總養分下降了18.61%，對照組總養分下降了13.10%；總氮的含量有所下降，試驗組的總氮含量下降了15.92%，對照組總氮含量下降了13.25%，這可能與微生物的新陳代謝有關聯；總磷和總鉀的含量有所上升，試驗組的總磷含量上升了6.25%，對照組總磷含量下降了4.74%，試驗組的總鉀含量上升了5.42%，對照組總鉀含量上升了4.22%。

3 討論與結論

目前，微生物發酵是最常見的禽畜糞便處理方法，常規的堆肥發酵周期較長，且禽畜糞便攜帶有大量的病原菌與有害物質，若不經過腐熟處理，會對環境造成二次污染。許多研究表明，在堆肥過程中添加適當的微生物，可有效解決常規堆肥發酵周期長的問題，而添加功能型微生物，可使堆肥溫度明顯升高，對禽畜糞便中的糞大腸菌群、蛔蟲卵和有害物質有顯著的滅殺和降解作用。

試驗中添加復合微生物菌劑的試驗組，升溫效果明顯優于對照組，且高溫持續時間較長，較高的堆體溫度加快了水份蒸發，且堆體溫度較高時，微生物新陳代謝旺盛，加速水份流失，進一步加快堆肥腐熟程度，縮短堆肥發酵生產周期；另外，持續高溫可有效殺死堆肥中的病原菌，使堆肥中大腸菌群數迅速下降，蛔蟲卵死亡率明顯提高。添加復合微生物菌劑的試驗組，發酵周期縮短，提前達到有機肥料產品無害化生產要求[10]。

農業部植物營養與生物肥料重點實驗室研制的復合微生物菌劑符合豬糞堆肥發酵生產的要求，添加復合微生物菌劑的堆肥，發酵腐熟后各項指標均能到達生物有機肥的標準。復合微生物菌劑的使用可明顯加快堆體溫度的上升速度，延長堆肥高溫持續時間，提升堆肥的腐熟效果，縮短堆肥生產周期。該復合微生物菌劑為粉劑產品，成本適中，環境適應強，具有良好的應用前景。

參考文獻：

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（責任編輯：成 平）