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農業技術推廣中心，江蘇蘇州 215200； 2.蘇州綠盈農業發展有限公司，江蘇蘇州 215235)

我國每年產生約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械設備實施脫水[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、鉀等養分，另一方面還需要投資對這部分污水進行無害化處理，既損失了有機肥中的養分，又增加了企業的負擔。也有企業采用干燥的礱糠粉、秸稈粉或生物碳等材料調節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%左右的調水材料，企業需要在作物收獲季節大量收購、貯存作物秸稈，增加較多投入。朱開建等研究發現，蠅蛆處理豬糞的生態過程約需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了無填充劑堆肥[6-7]，發現接種蠅蛆的堆肥更快達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分的影響，以期為該技術在江蘇省的推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2015年9月在江蘇省吳江區蘇州綠盈農業發展有限公司進行，試驗設接種蠅蛆和不接種蠅蛆2個處理，每個處理作3次重復。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，讓蠅蛆自由進入糞堆內取食和生長發育，常溫處理7 d，每天每個處理小區采用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后稱質量(精確到0.001 g)。豬糞樣品烘干前后的質量差與新鮮樣品質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電導率儀測定。

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

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

2 結果與分析

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70%以上，難以滿足直接堆肥的要求。圖2的結果表明，接種蠅蛆后7 d內豬糞的水分含量發生了明顯的改變。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，促進空氣流動引起水分的蒸發[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生有機酸有關；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了豬糞中含氮有機物的降解，產生大量NH4+有關。最后氨氣揮發或銨態氮在硝化細菌的作用下轉化為硝態氮以及微生物代謝產生酸，促使pH值趨于下降[10]。

2.4 接種蠅蛆對豬糞電導率的影響

電導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，促進了微生物對有機物的降解，導致鹽類物質(如磷酸鹽、銨鹽和有機酸鹽等)產生[11]；而隨著蠅蛆的生長，其軀體吸收了大量的陽離子，結果導致EC值又有所下降。

2.5 接種蠅蛆對豬糞水溶性有機碳含量的影響

水溶性碳是一類組分非常復雜，既含低分子量物質(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，豬糞的水溶性有機碳含量均呈現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的減少，分解產生的水溶性碳也逐漸減少，加之蠅蛆對水溶性有機碳的吸收和消耗，使得后期豬糞中的水溶性有機碳含量下降更快。

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。隨著堆腐過程的進行，在微生物的作用下，大量有機物發生分解，堆體全氮含量發生變化。如圖6所示，隨著接種時間的推進，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，促進了有機物的礦化分解，加大了氨的揮發損失[12]；另一方面蠅蛆利用豬糞中的有機氮構成其自身的體細胞蛋白，造成接種蠅蛆后氮素減少。

3 結論

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分含量有影響，需要進一步研究。

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