雞糞與秸稈耐低溫堆肥發酵效果研究

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酵過程中堆肥成分的動態變化進行監測和分析來對其發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。傳統農業中廢棄物大多自然發酵、直接施用或焚燒，會造成可再生性資源的嚴重浪費，引發環境污染問題，加速病蟲害的滋生和病毒的傳播[2]。自然發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時間長，使堆肥處理受到限制，因而關于低溫環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，縮短發酵時間，提升發酵速率[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、發較難的問題，能產出大量高品質有機肥，節約成本，優化土壤生態系統[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酵，通過監測發酵過程中堆肥成分的動態變化，來初步探明其堆肥發酵的效果，以期高效快速地解決高寒地區冬季秸稈與糞污腐解困難的問題，實現有機廢物的資源化高效利用，加快建立農業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雞場，約50 t;低溫發酵菌采集自西藏山南市浪卡子縣（東經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，經篩選、培養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基地內進行玉米秸稈和雞糞堆肥發酵試驗。按照耐低溫發酵菌劑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，翻堆結束再重新覆蓋塑料棚膜。使用鐵扦取發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 ? ?數據處理

數據經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。不同發酵時期堆體溫度變化見圖1。由圖1可知，隨著發酵時間的延長，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 ? ?養分指標及失重率變化

養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3 d>55 ℃可以殺死堆體內的大部分病原體。根據《糞便無害化衛生要求》（GB 7959—2012）中規定，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酵過程溫度變化的常規規律。堆肥升溫十分迅速，而后長期穩定維持在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。全氮含量在發酵前期顯著高于發酵后期，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值的升高出現了一定的損失[10-11]。五氧化二磷含量在發酵后期顯著高于發酵前期，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

[1] 黃紹文，唐繼偉，李春花.我國商品有機肥和有機廢棄物中重金屬、養分和鹽分狀況[J].植物營養與肥料學報，2017，23（1）：162-173.

[2] 樊琳.農業有機廢棄物生物發酵進行大棚CO2施肥及其殘渣的資源化利用[D].杭州：浙江大學，2010.

[3] 陳展.秸稈堆肥中纖維素降解菌的篩選及組合[D].北京：中國農業大學，2005.

[4] 關法春，劉亮，苗彥軍，等.低溫菌對冬季水稻秸稈發酵腐解特性的影響[J].西南民族大學學報（自然科學版），2019，45（4）：8-12.

[5] 高云航，勾長龍，王雨瓊，等.1株高效低溫纖維素分解菌的分離鑒定及產酶條件優化[J].中國獸醫雜志（12）：51.

[6] 張建華.典型有機廢棄物堆肥化產品的基質利用和對土傳細菌病害抑制作用的研究[D].杭州：浙江大學，2012.

[7] 趙秀玲，朱新萍，羅艷麗，等.溫度與秸稈比例對牛糞好氧堆肥的影響[J].環境工程學報，2014，8（8）：334-340.

[8] 牛明芬，趙明梅，郭睿，等.不同微生物菌劑對畜禽糞便堆肥效果的溫度指標研究[J].環境保護與循環經濟，2010，30（5）：51-52.

[9] 蔡海森.雞糞與稻殼堆肥影響因素的研究[D].哈爾濱：東北農業大學，2015.

[10] 關法春，李忠和，韓麗麗，等.畜禽糞便與秸稈混合低溫發酵堆肥技術[J].現代農業科技，2019（18）：158.

[11] 張書敏，徐鳳花，代歡，等.低溫復合菌系對玉米秸稈與牛糞堆肥的影響[J].中國土壤與肥料，2017（2）：136-140.

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

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