園林廢棄物堆肥應用研究

王法軍 ，韓秋敏 ，周 寧

（江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇 淮安 223003）

全國綠化委員會發布的《2019年中國國土綠化狀況公報》中指出，我國住建系統完成城市建成區綠地219.7萬公頃，城市建成區綠地率、綠化覆蓋率分別達37.34%和41.11%，城市公園綠地面積達14.11平方米/人[1]。隨著“美麗中國”建設的推進，我國城市綠化面積持續增大，城市園林廢棄物產生量也大幅增加。園林廢棄物是指園林植物自然凋落或人工修剪產生的枯枝、落葉、殘草、敗花等植物殘體。為了追求城市整潔化，大部分園林廢棄物被清除，植物中的有機質不能循環利用。同時，傳統的填埋或焚燒方法處理園林廢棄物，易造成環境污染，與建設節約友好型的生態園林建設目標相背離。園林廢棄物堆肥是向園林植物殘體中添加輔料，在適宜條件下，進行微生物有氧發酵，將有機可腐物轉化為有機營養物或腐殖質的過程[2]。園林綠化廢棄物通過堆肥生產的基質具有透氣、疏松、保水、保肥及穩定性，能夠較好地應用于花木生長[3-5]。本試驗向園林廢棄物中加入微生物復合菌劑，進行好氧堆肥試驗，分析堆肥過程中理化指標變化，為深入研究園林廢棄物的生物堆肥處理奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

園林廢棄物來自淮安市古黃河生態民俗園，菌劑來自實驗室。

1.2 儀器

UV-1780紫外分光光度計，pHs-3C酸度計，電子天平及實驗室常規玻璃儀器等。

1.3 堆肥過程

將園林廢棄物粉碎為粒徑2 cm~3 cm的碎粒，按照長2 m、寬1.5 m、高1 m的條垛進行堆置。調節碳氮比為20%~40%，水分為50%~60%。加入由篩選出的微生物制得的降解菌劑，每7天翻堆一次。在堆肥過程中于第5、10、15、20、25、30天進行采樣。從堆體上、中、下層三層隨機取5點混合為一個500 g的樣品，每個處理取樣 3 份，用于測定堆腐物各項指標。

1.4 園林廢棄物堆腐過程理化指標測定

1）溫度：取每日早晨、下午堆體溫度平均值。2）pH值：pH計測定。3）硝態氮[6]：紫外分光光度法測定硝態氮含量。4）銨態氮[7]：靛酚藍比色法測定銨態氮含量。5）氮磷鉀[8]：凱氏定氮法測定氮含量；鉬銻抗比色法測定磷含量；火焰光度法測定鉀含量。6）總有機碳含量[9]：磷酸與重鉻酸鉀氧化法。

1.5 數據處理

利用Microsoft Excel 2013進行數據分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 堆腐過程中溫度動態分析

堆體溫度與微生物活動密切相關，微生物越活躍，有機質分解得越快，產熱就多，堆溫也隨之升高[10]。高溫有助于有害微生物的殺滅，使堆腐產品無害化，提高產品品質。如圖1所示，堆體溫度迅速升溫進入高溫階段，而后緩慢降溫進入腐熟階段。與對照（CK）相比，復合菌劑的加入能提高堆體溫度，且在堆腐期間均高于 CK。堆腐2 d后，堆體溫度快速升至 50 ℃以上，第3 d堆溫最高為55 ℃，維持6 d、50 ℃以上的高溫，達到了堆腐無害化標準的要求。堆腐21 d后，堆溫較為穩定，與CK變化趨勢基本一致，堆腐基本腐熟。

圖1 堆腐過程中溫度的變化

2.2 堆腐過程中pH值動態分析

如圖2所示，園林廢棄物堆腐過程中pH值呈現上升趨勢，表現為早期迅速上升，而后趨向穩定，CK處理表現為先降后升的趨勢。

圖2 采籽棉機作業后

圖2 堆腐過程中pH值的變化

2.3 堆腐過程中硝態氮和銨態氮含量的動態分析

園林廢棄物堆腐過程中氮素含量影響微生物生長及活力，進而影響堆腐產品質量。從圖3和圖4可知，堆腐過程中硝態氮含量先快速上升，而后緩慢下降；銨態氮含量前期快速下降，后期趨于穩定。復合菌劑處理硝態氮含量較對照（CK）高，堆腐第5 d，CK處理和復合菌劑處理的硝態氮含量達最大值，而后開始下降。由于微生物的活動加快銨態氮的轉化，銨態氮含量在0~5 d快速下降。

圖3 棉花撿拾收獲機作業后

圖3 堆腐過程中硝態氮含量變化

圖4 堆腐過程中銨態氮含量變化

2.4 堆腐過程中腐殖酸E4/E6比的動態分析

E4/E6比是腐殖酸在波長 465 nm和665 nm吸光度的比值，是堆腐化過程中腐殖酸的衡量指標，也用于評價腐熟度。由于E4/E6 比值前期下降程度大于后期，如圖5所示，故后期的堆腐趨向腐熟。

圖5 堆腐過程中腐殖酸E4/E6比的變化

2.5 園林廢棄物堆腐后有機質和氮磷含量動態分析

如表1所示，由于有機質被微生物分解，堆腐后有機質含量較堆腐前低。與堆腐前相比，CK處理和復合菌劑處理的有機質分別下降了39.8%和41.0%，菌劑處理的有機質下降量略高于 CK處理。園林廢棄物高溫堆腐后的全氮含量低于堆腐前，CK處理低于菌劑處理，說明添加菌劑有助于堆腐過程中氮素的保存[11]。園林廢棄物在堆腐后全磷含量較堆腐前有所上升。CK處理和菌劑處理后的堆腐物全磷含量較堆腐前分別上升35.3%和43.1%。

表1 堆腐前后有機質、氮和磷含量變化

3 結論

本研究中，加入微生物復合菌劑的堆體溫度均高于對照，菌劑處理堆有6 d 溫度維持在50 ℃以上，該指標達到了高溫堆肥衛生標準的要求。堆溫在堆腐后期趨于穩定，堆腐基本腐熟。與CK相比，菌劑處理能降低園林廢棄物堆腐過程的銨態氮含量和提高硝態氮含量，促使堆腐pH值升高。菌劑處理的有機質含量和全氮含量與堆腐前相比均有損失，但菌劑處理的全氮含量高于 CK處理，說明添加菌劑有助于堆腐過程中氮素的保存。綜上所述，添加菌劑處理能加快園林廢棄物堆腐進程，縮短堆腐時間，提高堆腐產品質量。