不同菌種對雞糞原位收集發酵效果的研究

金崇富，陳應江，楊智青，盧 建，侯福銀，時 凱，陳長寬

（1江蘇沿海地區農業科學研究所，江蘇鹽城 224002；2鹽城市畜牧養殖設備工程技術研究中心，江蘇鹽城 224002）

0 引言

從1980年至今，畜禽養殖業在經歷了30多年的持續發展后，中國已經發展為一個集約化、規模化的養殖大國，2018年全國畜禽養殖規模化率達到了60.5%[1-2]，因此也增加了畜禽糞便產的產量。畜禽糞便總量被預測在2020年將達到42.4億t[3]。畜禽養殖污染已成為繼工業污染及生活污染之后的第三大污染源。因此，畜禽糞便的無害化、資源化處理極大地影響著人畜健康及畜禽養殖業的可持續性發展。畜禽養殖污染環境治理已經引起中央及各級政府高度重視，并成為國家近年來的工作重點。

欒潤宇等[4]研究表明，以雞糞、玉米秸稈為主要原料，通過添加酵素進行好氧堆肥發酵試驗，結果表明，與堆肥前相比，pH隨溫度升高和時間的延長而增大，最大可增加0.53個單位，而EC值隨堆肥時間延長表現為先增加后降低的趨勢。李尚民等[5]研究表明，以雞糞和麥秸為原料進行好氧堆肥試驗，分析各處理組不同時期的堆溫、含水率、pH、電導率和堆肥養分變化情況，綜合多項指標分析，接種FP菌劑對促進雞糞有機質分解、加快堆肥進程、保持堆肥養分更有利。在畜禽廢棄物處理過程中，輔以微生物協同處理，能將廢棄物進行快速有效的分解，并將其轉換成腐殖質。因此利用微生物處理畜禽糞便是一種安全、經濟、高效的有機廢棄物處理方式，在未來發展中具有巨大潛力[6]。

本試驗選用不同菌種組合、墊料組成對雞糞原位收集發酵效果的對比，研究雞糞原位收集發酵過程中各項指標的變化情況，以期獲得最佳菌種組合和墊料成分組成。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

稻、麥秸稈；菌糠；雞糞（來自江蘇沿海地區農業科學研究所新洋生態養殖基地）；菌種分別來自福建農林、浙江惠佳。收集發酵試驗于2019年3—8月在江蘇沿海地區農業科學研究所新洋生態養殖基地完成。

1.2 試驗設計

原位收集基于江蘇沿海地區農業科學研究所生態養殖基地的籠養蛋雞發酵床養殖模式，籠養蛋雞6400只，共有4道發酵床糞道，并配有發酵墊料管理裝置（翻耙機），每天上下午各翻料1次。本試驗取其中2條糞道（糞道1、2），每道設3個菌種組和空白對照組共4個處理，糞道1分別為奮肥菌組(A)、菌可樂組(B)、福農組(C)和對照組（CK-1，鮮糞不接菌）；糞道2分別為奮肥菌組(D)、菌可樂組(E)、福農組(F)和對照組（CK-2，鮮糞不接菌）；其中，糞道1墊料組合為：100%稻草粉；糞道2墊料組合為：50%稻草粉+50%菌糠。試驗期間每日連續測定2條糞道墊料溫度，每15天取墊料樣品測定pH、電導率、總氮、總鉀、總磷、有機質含量。

1.3 統計分析

所有數據用SPSS 13.0軟件進行統計分析，采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同菌種對雞糞原位收集發酵溫度的影響

在試驗期間，每天上午7:00—7:30、下午12:30—13:00墊料管理裝置翻耙2次，下午16:30在試驗小區選擇5個點測量溫度。圖1、2發酵溫度具有相同趨勢：菌可樂組＞奮肥菌組＞福農組；糞道2發酵溫度＞糞道1發酵溫度。圖3、4、5發酵溫度具有相同趨勢：奮肥菌組（2道）＞奮肥菌組（1道）；菌可樂組（2道）＞菌可樂組（1道）；福農組（2道）＞福農組（1道）。

表1 試驗雞糞、稻草秸稈等部分養分指標

圖1 雞糞原位收集發酵過程中溫度變化

圖2 雞糞原位收集發酵過程中溫度變化

圖3 雞糞原位收集發酵過程中溫度變化

圖4 雞糞原位收集發酵過程中溫度變化

圖5 雞糞原位收集發酵過程中溫度變化

2.2 不同菌種對雞糞原位收集pH、電導率的影響

由圖6可知，雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的pH 9.0～10.0之間。2019年6月13日采樣的菌種A作用下的pH顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；D和CK-2顯著高于E、F(P＜0.05)。2019年6月28日采樣的菌種B作用下的pH顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)；D和F顯著高于E、CK-2(P＜0.05)。

圖6 不同菌種作用下雞糞原位收集的pH

由圖7可知，雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的電導率在5.0～7.0之間。2019年6月13日采樣的菌種作用下的電導率沒有差異(P＜0.05)。2019年6月28日采樣的菌種B、C和CK-1作用下的電導率顯著高于A(P＜0.05)；E顯著高于D、F、CK-2(P＜0.05)。

圖7 不同菌種作用下雞糞原位收集的電導率

2.3 不同菌種對雞糞原位收集發酵墊料養分的影響

由表2可知，2019年6月13日采樣的總氮，A顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；總磷，B顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)，D、F、CK-2顯著高于E(P＜0.05)；有機質，B顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)，D、E顯著高于F、CK-2(P＜0.05)。

表2 發酵墊料養分含量（6.13取樣）

由表3可知，2019年6月28日采樣的總氮，A顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；總磷，，A顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；總鉀，E顯著高于F(P＜0.05)；有機質，B顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)。

表3 發酵墊料養分含量（6.28取樣）

3 討論

3.1 對原位收集發酵溫度的影響

微生物發酵過程會產生生物熱，溫度的變化可以反映出微生物作用于墊料的發酵程度[6]。本試驗結果顯示，菌可樂組＞奮肥菌組＞福農組＞CK；墊料組成50%稻草粉+50%菌糠發酵效果優于100%稻草粉。可見，采用該發酵菌劑，可以明顯縮短雞糞原位收集發酵啟動時間，加快發酵進程。不同墊料組成50%稻草粉+50%菌糠發酵效果優于100%稻草粉。有研究報道，發酵床維持穩定溫度的區間在40～55℃[7]，本試驗是基于發酵床原位收集雞糞，溫度的區間在32～60℃，原因在于試驗期間，每天上午7:00—7:30、下午12:30—13:00墊料管理裝置翻耙2次，翻耙過程中熱量散發導致溫度的區間在32～60℃。菌可樂組在不同墊料組成的原位收集中表現出發酵效果優于其他菌種組合。

3.2 對原位收集發酵pH、電導率的影響

pH、電導率是快速且較為直觀的指示糞肥發酵的腐熟程度及品質[8-9]，其中pH是評價腐熟度、影響糞肥發酵過程中微生物生長的重要影響因素[10]。有研究認為[11-12]，最適宜微生物生長的范圍是pH 6.5～8.5，微生物好氧發酵最優。電導率反映出了溶液的離子性[13-14]，較高的電導率不利于糞肥的發酵腐熟[15]，電導率越低將使各離子向穩定態轉化，降低活性[16-18]。本試驗雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的pH 9.0～10.0之間；雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的電導率在5.0～7.0之間。本試驗的pH 9.0～10.0之間主要是由于原位收集期雞糞含氮量較高，且所占比例較大，這就指示后期二次堆肥過程中需要監測pH的變化（可使用pH調節劑來調控），使其達到符合生物有機肥(NY 884—2012)中pH 5.5～8.5的規定標準。不同菌種試驗結果顯示，B、E試驗組優于其他試驗組，B、E兩組試驗菌種均為菌可樂組合。

3.3 對原位收集墊料養分的影響

墊料中的有機氮會被微生物分解，轉化為NH+4-N[19-21]。全P和全K作為不可揮發物質[22]，含量隨著雞糞在墊料養殖時間的延長逐步增加[23-25]。本試驗共取2批次墊料樣品（2019年6月13日、2019年6月28日）測定總氮、總鉀、總磷、有機質含量。結果顯示總氮、總鉀、總磷總體均呈現上升趨勢，有機質含量總體呈下降趨勢。因NH3的產生和揮發與溫度、pH、微生物種類及分布變化有關，后期二次堆肥過程中需要控制好溫度、pH，選擇合適發酵菌種以期達到固氮保氮的作用。不同菌種試驗結果顯示，固氮效果最好的是A（奮肥菌）試驗組。總磷富集程度最好的是C（福農）、E（菌可樂）兩組分別達到31.69%和16.09%。總鉀富集程度最好的是C（福農）、E（菌可樂）兩組分別達到9.88%和12.84%。

4 結論

原位發酵溫度的區間在32～60℃，菌可樂組在不同墊料組成的原位收集中表現出發酵效果優于其他菌種組合。雞糞原位收集pH 9.0～10.0之間、電導率在5.0～7.0之間，菌可樂組發酵效果優于其他菌種組合。固氮效果最好的是A（奮肥菌）試驗組。總磷富集程度最好的是C（福農）、E（菌可樂）兩組分別達到31.69%和16.09%。總鉀富集程度最好的是C（福農）、E（菌可樂）兩組分別達到9.88%和12.84%。表明雞糞原位收集中選用菌可樂組總體效果優于其他試驗組。