不同微生物菌劑對牛糞好氧堆肥效果的影響

王 誠，丁宏標，董瑞蘭，劉勝利，柳文健，董桂紅，范秋蘋，王 玲，丁博群，董曉桐

（1.山東健源生物科技有限公司，山東 泰安 271000；2.中國農業科學院飼料研究所，北京；3.青島農業大學動物科技學院，山東 青島；4.山東隆科特酶制劑有限公司，山東 臨沂；5.山東農業大學動物科技學院，山東 泰安）

隨著國民經濟的發展，養殖業得到了集約化規?；l展，在解決城鄉居民的肉蛋奶等方面起到了重要作用，但大量的畜禽糞便卻成為了污染環境的源頭之一，嚴重制約了畜牧業的持續穩定發展。畜禽糞便以有機物為主，還含有一定的微量元素，處理好畜禽糞便就能成為良好的農業肥料[1]。高溫堆肥可達到畜禽糞便無害化處理，保護環境，提高資源利用效率，然而傳統的堆肥法發酵時間長，占地面積大，容易造成環境污染。因此，研究微生物菌劑對于縮短牛糞堆肥周期，提高牛糞堆肥效率具有十分重要的意義。

研究發現，通過添加微生物能夠加速有機物的分解，加速堆體溫度的提升，縮短堆肥時間，加快腐熟進程[2]，提高堆肥產品的質量。盧洋洋等[2]（2021）的研究表明，添加微生物菌劑能夠增加高溫期持續的時間，加快堆體水分的蒸發，對堆體的全氮、全磷、全鉀、總養分含量有明顯的提升作用。黃穎婕等[3]（2018 年）的研究表明，利用降解菌再配合堆肥接種劑使用，可有效提高堆肥的溫度，加快腐熟進程，提高堆肥品質。因此，本試驗在堆肥過程中添加外源性微生物菌劑，測定堆肥過程相關指標，以期為好氧堆肥的菌種選育提供理論支持，推動農業領域的發展和完善。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在泰安市合作奶牛養殖基地進行，供試玉米秸稈取自泰安市玉米種植試驗區，將玉米秸稈粉碎備用。微生物菌劑分為由真菌與細菌組合而成（里氏木霉、熱帶假絲酵母、地衣芽胞桿菌、嗜熱側孢霉），堆肥原料的理化性質見表1。

表1 堆肥原料的理化指標

1.2 試驗設計

本試驗采用條垛式好氧堆肥，牛糞中加入玉米秸稈調整C/N 為25 左右，共設5 個試驗組，具體分組見表2。每個處理堆體（長約3.0 m，寬1.2 m，高0.8 m），對照組不做處理，自然接種量為0.1%（w/w），在堆肥初始階段混合均勻，堆肥時間共計35 d。

表2 試驗分組情況

1.3 測定指標與方法

試驗組與對照組在第5、10、15、20、25 和30 天各翻堆一次，堆肥期間于每天上午8～9時，下午5～6 時在堆體兩端和中間不同高度（距底部20、40、60 cm）測定溫度，同時測定環境溫度。取樣時按照測溫點的取樣采集等量樣品，混合均勻，測定0、2、5、10、15、20、25、30、35 d 樣品的pH、含水量、EC 和GI。pH 采用精密酸度計進行測定，含水量采用重量烘干法測定，總氮采用凱氏定氮法測定，EC 采用電導率儀進行測定，有機質、pH 和GI 按照國標《NY/T525—2021 有機肥料》[4]進行試驗并測定。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2016 軟件進行數據初步處理，采用SPSS 21.0 軟件進行單因素方差分析和多重比較。

2 結果

2.1 牛糞堆肥過程中溫度的變化

由圖1 可知，堆肥溫度隨堆肥時間呈現先升高后降低的趨勢。其中添加微生物菌劑組溫度在堆肥的初期均高于對照組，4 組試驗組經過2 d后進入高溫階段（>50℃），對照組經過13 d 后進入高溫階段。在堆肥的第6 天，EG1、EG2 組均達到最高溫度，分別為65.6℃、68.3℃；在堆肥的第9 天，EG3、EG4 組達到最高溫度，分別為66.8℃、68.9℃，而對照組在第14 天達到最高溫度51.2℃，其中EG4 的溫度略高于其他處理組，并且高溫期持續時間長。結果表明，EG4組所添加的微生物菌劑能夠更好地促進有機物料的分解。

圖1 不同微生物菌劑對牛糞堆肥溫度的影響

2.2 牛糞堆肥過程中pH、含水量、電導率和發芽指數的變化

2.2.1 牛糞堆肥過程中pH 的變化 從圖2 可以看出，在整個堆肥期間，各處理組的pH 變化呈先升高后下降的趨勢，pH 在6.0～7.0 之間變化，第10 天時各處理組的pH 達到峰值，此后逐漸下降，堆肥結束時4 組試驗組的pH 均高于對照組，添加微生物菌劑對牛糞好氧堆肥pH 的變化有明顯的影響。

圖2 不同微生物菌劑對牛糞堆肥pH 的影響

2.2.2 牛糞堆肥過程中含水量的變化 由圖3 可知，在堆肥過程中，含水率總體呈下降趨勢，各組初始含水率均在66.5%～67.7%之間，在堆肥的前10 d，各組水分散失的較快，堆肥結束時4組試驗組含水率下降到30%以下，顯著高于對照組。表明添加微生物菌劑堆肥后微生物活動劇烈，高溫持續時間長，利于原料水分蒸發。

圖3 不同微生物菌劑對牛糞堆肥物料含水率的影響

2.2.3 牛糞堆肥過程中電導率的變化 從圖4 可知，牛糞堆肥過程中電導率整體呈上升趨勢，堆肥前15 d 時上升速率較快，15 d 后上升速率較慢，堆肥結束時4 組試驗組的電導率均高于對照組，表明采用微生物菌劑進行堆肥，增加了有機物轉化為化合物等礦物離子的能力。

圖4 不同微生物菌劑對牛糞堆肥電導率的影響

2.2.4 牛糞堆肥過程中發芽指數的變化 從圖5可知，各組的種子發芽指數隨堆肥時間的增加呈上升趨勢。在堆肥初期，各組種子發芽指數均在40%左右，堆肥結束時各試驗組種子發芽指數均高于對照組，其中EG4 組最高。結果表明，添加微生物菌劑能夠加快分解堆體內的有毒物質，提高種子發芽率。

2.2.5 牛糞堆肥過程中C/N 的變化 由圖6 可知，各組堆肥期間C/N 比整體呈下降趨勢。在堆肥初期，各組C/N 比下降速率較快，堆肥結束時，各組的C/N 比下降至20 左右，其中EG4 組C/N 比最低，表明EG4 組的腐熟效果最好。

圖6 不同微生物菌劑對牛糞堆C/N 的影響

2.2.6 不同微生物菌劑處理組堆肥結束時各指標比較 由表3 可知，添加微生物菌劑后，堆肥結束時各處理組的pH、電導率和發芽指數顯著高于對照組（P<0.05），EG3 和EG4 組的含水量和C/N 比顯著高于其他各組（P<0.05），表明添加微生物菌劑后，對堆肥發酵過程有促進作用，促進水分蒸發和有機物轉化，減少氮損失，提高了肥料的養分。

表3 35 d 時各組指標分析結果

3 討論

3.1 不同微生物菌劑對溫度和含水量影響

適宜的微生物菌劑在堆肥過程中起著促進有機物料分解，縮短堆腐時間，提高腐熟效率的作用[5]。水分是影響堆肥腐熟速度的重要參數，決定著物料堆體的氧氣運輸量，具有調節發酵溫度、物料孔隙率以及微生物活性等作用[6]，合適的水分是保持微生物最佳活性的必要條件。黃國強[7]等人的研究結果表明，添加復合腐解菌劑可以加速堆體升溫，并可以維持較長的高溫期。本實驗中，添加微生物菌劑組在堆肥初期的溫度顯著高于對照組（P＜0.05），并且高溫期持續時間長，蒸發作用更強，水分散失的更快，表明添加微生物菌劑能夠加速堆肥升溫，同時加速水分蒸發從而使含水率快速下降。

3.2 不同微生物菌劑對pH 的影響

適宜的pH 可使微生物有效的發揮作用，各處理組的微生物活力和降解能力有所不同，但微生物大量繁殖分解蛋白質等有機物產生氨氣，可有效促進有機物料的腐熟，提高堆肥質量，這與朱為靜[8]等人的試驗成果相近。本試驗在堆肥的前10 d，由于微生物大量繁殖，分解蛋白質等有機物產生氨氣，促使各組的pH 在第10 天達到峰值，在堆肥后期，微生物活動產生了大量有機酸，同時氨氣揮發導致pH 降低，減少堆體中氨的揮發，還能提高堆體的肥效。

3.3 不同微生物菌劑對電導率的影響

堆肥中電導率的變化一定程度上反映了堆肥中有機氮、無機氮的相互轉化程度和可溶性鹽的濃度，堆體中的鹽濃度與電導率呈現出正相關的關系[9]，本試驗中添加地衣芽胞桿菌、里氏木霉、熱帶假絲酵母、嗜熱側孢霉的試驗組，能促進復雜有機物轉化成簡單化合物如礦物離子，提高堆肥品質。

3.4 不同微生物菌劑對發芽指數的影響

種子發芽指數是檢驗堆肥浸提液對植物毒性大小的重要指標，也是判定堆肥腐熟程度的重要指標[10]。當發芽指數達到70%時，可認為堆肥沒有植物毒性或堆肥已經腐熟[11]，種子發芽指數越高，腐熟效果越好。本試驗中添加微生物菌劑的各處理組種子發芽指數均高于對照組，表明添加微生物菌劑能夠加快分解堆體內的有毒物質，提高發芽指數。

3.5 不同微生物菌對C/N 的影響

C/N 變化是堆肥的基本特征之一，微生物的生長代謝、發酵周期長短和堆肥后養分含量均與C/N 相關[12]，因此C/N 是用于評價腐熟度的重要參數[13]。研究發現，C/N 低于20 表明堆肥物料基本達到充分腐熟[14]。本試驗表明，添加一定量的微生物菌劑加快了有機質的降解，降低C/N比，有效地促進了牛糞的腐熟過程。

4 結論

在堆肥過程中，添加微生物菌劑能夠加速堆肥升溫，加快堆體水分的蒸發，對pH、電導率有明顯的影響，促進有機氮、無機氮的相互轉化，提高堆肥種子發芽指數，促進C/N 的降低。在本研究中，通過綜合分析堆肥中各指標變化，不同微生物菌劑對牛糞好氧堆肥過程具有良好的促進作用，其中添加地衣芽胞桿菌、里氏木霉、熱帶假絲酵母、嗜熱側孢霉的試驗組效果更佳，堆肥效率更高，可有效加快堆肥進程，適合推廣應用。