通風槽對有機肥發(fā)酵過程中理化性質的影響

白森　茍劍渝　張紀利　等

摘要：通過對比試驗，研究設置通風槽對烤煙專用有機肥發(fā)酵過程中理化性質的影響。結果表明：在有通風槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆內氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃和55 ℃天數(shù)分別是無通風槽情況下的6倍和4倍；有通風槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機質含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無通風槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過程中逐漸下降。發(fā)酵結束后，有通風槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機肥標準（NY525—2012）。

關鍵詞：通風槽；發(fā)酵過程；理化性質

中圖分類號：S141.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）22-5404-04

有機肥的發(fā)酵需要微生物參與，有機肥的有氧發(fā)酵菌利用有機肥中的氧氣進行有氧發(fā)酵，分解大分子有機物，將之轉化為小分子養(yǎng)分。通風條件對微生物生長和發(fā)酵質量影響較大，無通風供氧或通風供氧不足，抑制微生物生長和溫度上升，有機肥發(fā)酵不充分。Behsville通風方式要求氧氣濃度在5%～15%作為堆肥過程控制目標。熊建軍等[1]認為最適合發(fā)酵的通風條件為氧氣濃度在14%～17%。在靜態(tài)條件下，有機肥堆體容易出現(xiàn)氧氣分層現(xiàn)象[2]，不同堆置時期的氧含量也不相同[3]。有機肥的合理使用有利于改良土壤理化性狀和提高煙葉品質，彰顯基地煙葉風格特色。本試驗根據(jù)煙葉產區(qū)自制有機肥的生產實際條件，開展了設置通風槽對煙用有機肥發(fā)酵過程中理化性質的影響研究，探索適合貴州煙區(qū)生產實際的烤煙專用有機肥發(fā)酵模式，為制定烤煙有機肥生產技術體系提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年12月中旬至2012年3月中旬在貴州省遵義市正安縣烤煙有機肥研發(fā)場進行。取當?shù)刎S富的玉米秸稈和牛糞資源，玉米秸稈含C量為46.31%、含N量為0.53%，牛糞（風干）含C量為34.16%、含N量為1.78%。

1.2 試驗方法

試驗設有、無通風槽2個對比處理，通風槽寬度20 cm、深度10 cm。各種物料用量C/N比均為25∶1（表1），采用條垛型有氧發(fā)酵方式堆積，按物料體積分層堆積成條垛，共分5層，每個試驗處理物料總干重為1 000 kg，堆垛下寬約180 cm，上寬約90 cm，高度約90 cm，長度根據(jù)物料量確定。在每層之間灑上發(fā)酵菌劑（用量為200 g/1 000 kg濕物料），堆積后蓋塑料膜防雨保溫。發(fā)酵過程中共翻堆3次，第一次翻堆在堆制10 d左右進行，第二次翻堆在第一次翻堆后20 d左右進行，第三次翻堆在第二次翻堆后20 d左右進行。物料初始水分以物料濕潤為宜，第一次翻堆補足水分65%，以后不再補充水分。

1.3 檢測取樣

分別于第一、二、三次翻堆和最后成品裝袋時取樣。取樣時將從堆垛前、中、后和上、中、下取的樣拌勻后用四分法取樣用于檢測水分、有機質、pH、養(yǎng)分等檢測。

1.4 檢測指標

1.4.1 溫度、氧濃度測量和堆垛物料體積、重量測定 溫度和濕度：有機肥物料堆積后，每天上午11時左右，用BRET-T2000-P數(shù)顯溫度探桿和BRET-O500-P數(shù)顯氧濃度探測器測量各處理堆垛中心溫度和氧濃度，直到溫度下降至常溫停止測量。

堆垛體積：在初始堆積后、第二次翻堆前、最后成品裝袋前測量各處理堆垛體積。在堆積前按各物料含水率折算玉米秸稈和牛糞濕重量后秤量，使之符合各處理玉米秸稈和牛糞干物料用量。發(fā)酵完成后秤量各處理有機肥濕重，并根據(jù)含水率計算各處理有機肥干重。

1.4.2 總氮、總碳、有機質、pH測定 總N、總C采用元素分析儀（德國產）測定，爐溫：燃燒管 950 ℃，還原管 550 ℃；有機質采用由含C量×1.724求得；pH采用電位法測定；P2O5采用硫酸-過氧化氫消解，釩鉬黃比色法測定；K2O采用硫酸-過氧化氫消解，原子吸收光譜法測定。

2 結果與分析

2.1 設置通風槽對發(fā)酵堆中心溫度變化的影響

由圖1、圖2可見，在有通風槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，高于50 ℃和55 ℃天數(shù)分別是無通風槽情況下的6倍和4倍。盡管都是翻堆3次，但無通風槽處理溫度下降較快，且高于50 ℃天數(shù)僅為2 d，達不到有機肥標準（NY525-2002）中規(guī)定的要求。因此，在有通風槽的情況下，有機肥發(fā)酵通風方式以翻堆3次處理有利于提高有機肥發(fā)酵溫度。

2.2 設置通風槽對發(fā)酵堆中心氧濃度變化的影響

由圖3可見，在有通風槽情況下，堆內氧氣濃度保持較高水平，說明有通風槽的條垛堆積發(fā)酵氧氣供給充足，均符合Behsville通風方式要求。但無通風槽處理堆制前5 d氧氣濃度從17.6%急速下降到0.1%，且至第14天氧氣濃度均低于5%；之后氧氣濃度逐漸升高，至25 d后與有通風槽氧氣濃度接近，說明無通風槽氧氣濃度不能滿足有機肥升溫期和高溫期微生物生長繁殖，導致溫度難以升高，影響有機肥物料的腐熟。因此，利用通風槽并結合3次翻堆的通風方式是條垛堆制有機肥經濟有效的通風供氧措施。

2.3 設置通風槽對發(fā)酵過程中總碳和總氮含量變化

由圖4可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中總C含量變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d呈下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，總C降幅為23%；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中均呈下降趨勢，與初始值相比，總C降幅為48%?？梢?，無通風槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對物料碳源消耗明顯增加。

由圖5可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中總N含量變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d呈明顯上升趨勢，之后變化較小，與初始值相比，總N增幅為48%；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，總N降幅為26%?？梢?，在無通風槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對物料氮源消耗較大。

由圖6可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中C/N比變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d C/N比呈快速下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，C/N比降幅為48%，最終有機肥C/N比為13.1；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，C/N比降幅為29%，最終有機肥C/N比為17.7。可見，無通風槽處理物料發(fā)酵不徹底。

2.4 設置通風槽對發(fā)酵過程中有機質含量變化

由圖7可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中有機質含量變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d有機質含量呈快速下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，有機質含量降幅為23%，最終有機質含量為52.7%；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，有機質含量降幅為48%，最終有機質含量為35.7%?？梢姡跓o通風槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對物料有機質消耗較大。

2.7 設置通風槽對發(fā)酵后養(yǎng)分含量比較

由圖8可見，有、無通風槽處理發(fā)酵后N和K2O含量差異明顯。有、無通風槽處理養(yǎng)分總含量分別為5.97%和3.49%。無通風槽處理低于有機肥標準（NY525—2002）中規(guī)定的4%?？梢?，通風不良導致有機肥養(yǎng)分含量不達標。

2.8 設置通風槽對發(fā)酵過程中pH變化

由圖9可見，有、無通風槽處理發(fā)酵30 d后至發(fā)酵結束pH變化差異明顯，無通風槽處理pH明顯高于有通風槽處理。有通風槽處理pH為7.5～7.7；而無通風槽處理pH為8.5～8.6，高于有機肥標準（NY525—2002）中規(guī)定的pH上限（8.0）要求。

3 小結與討論

1）在有通風槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆垛內氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃或55 ℃天數(shù)分別是無通風槽情況下的6倍和4倍。

2）試驗表明，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中總C、總N及C/N影響差異明顯。有通風槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機質含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無通風槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過程中逐漸下降。發(fā)酵結束后，有通風槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機肥標準（NY525—2002）。

3）氧氣在有機肥發(fā)酵過程中是很重要的因素，對有機肥發(fā)酵過程中微生物的活性及理化性質具有明顯影響[4，5]。研究表明，在自制有機肥生產過程中，在堆垛中心開設寬度為20 cm、深度為10 cm的通風槽，能夠保證有機物料在發(fā)酵過程中所需的氧氣供應，使有機肥質量符合NY525—2002標準要求，符合當?shù)赜袡C肥生產的需要[6-8]。

參考文獻：

[1] 熊建軍，劉淑英，鄒國元，等.高溫堆肥過程中除臭保氮技術研究進展[J].農業(yè)資源與環(huán)境科學，2008，24（1）：444-448.

[2] 朱能武.強制通風靜態(tài)倉系統(tǒng)堆肥溫度的時空特性[J].華南理工大學學報（自然科學版），2005，33（3）：19-22.

[3] 陳同斌，鄭玉琪，高 定，等.豬糞好氧堆制不同階段氧氣含量變化特征[J].應用生態(tài)學報，2004，15（11）：2179-2183.

[4] 徐 智，張 琴，張隴利，等.強制好氧堆肥不同階段氧氣濃度變化及其腐熟指標關系[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（1）：189-193.

[5] 高 定，鄭玉琪，陳同斌，等.豬糞好氧堆肥過程中氧氣的剖面分布特征[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（6）：2189-2194.

[6] 陳同斌，魏源送，樊耀波，等.堆肥系統(tǒng)的通風控制方式[J].環(huán)境科學，2000，21（2）：101-104.

[7] 常勤學，魏源送，夏世斌.堆肥通風技術及進展[J].環(huán)境科學與技術，2007，30（10）：98-103.

[8] 黃國鋒，吳啟堂，黃煥忠.有機固體廢棄物好氧高溫堆肥化處理技術[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2003，11（1）：159-161.

（責任編輯 程碧軍）

由圖6可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中C/N比變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d C/N比呈快速下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，C/N比降幅為48%，最終有機肥C/N比為13.1；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，C/N比降幅為29%，最終有機肥C/N比為17.7?？梢?，無通風槽處理物料發(fā)酵不徹底。

2.4 設置通風槽對發(fā)酵過程中有機質含量變化

由圖7可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中有機質含量變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d有機質含量呈快速下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，有機質含量降幅為23%，最終有機質含量為52.7%；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，有機質含量降幅為48%，最終有機質含量為35.7%?？梢?，在無通風槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對物料有機質消耗較大。

2.7 設置通風槽對發(fā)酵后養(yǎng)分含量比較

由圖8可見，有、無通風槽處理發(fā)酵后N和K2O含量差異明顯。有、無通風槽處理養(yǎng)分總含量分別為5.97%和3.49%。無通風槽處理低于有機肥標準（NY525—2002）中規(guī)定的4%。可見，通風不良導致有機肥養(yǎng)分含量不達標。

2.8 設置通風槽對發(fā)酵過程中pH變化

由圖9可見，有、無通風槽處理發(fā)酵30 d后至發(fā)酵結束pH變化差異明顯，無通風槽處理pH明顯高于有通風槽處理。有通風槽處理pH為7.5～7.7；而無通風槽處理pH為8.5～8.6，高于有機肥標準（NY525—2002）中規(guī)定的pH上限（8.0）要求。

3 小結與討論

1）在有通風槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆垛內氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃或55 ℃天數(shù)分別是無通風槽情況下的6倍和4倍。

2）試驗表明，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中總C、總N及C/N影響差異明顯。有通風槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機質含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無通風槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過程中逐漸下降。發(fā)酵結束后，有通風槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機肥標準（NY525—2002）。

3）氧氣在有機肥發(fā)酵過程中是很重要的因素，對有機肥發(fā)酵過程中微生物的活性及理化性質具有明顯影響[4，5]。研究表明，在自制有機肥生產過程中，在堆垛中心開設寬度為20 cm、深度為10 cm的通風槽，能夠保證有機物料在發(fā)酵過程中所需的氧氣供應，使有機肥質量符合NY525—2002標準要求，符合當?shù)赜袡C肥生產的需要[6-8]。

參考文獻：

[1] 熊建軍，劉淑英，鄒國元，等.高溫堆肥過程中除臭保氮技術研究進展[J].農業(yè)資源與環(huán)境科學，2008，24（1）：444-448.

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[4] 徐 智，張 琴，張隴利，等.強制好氧堆肥不同階段氧氣濃度變化及其腐熟指標關系[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（1）：189-193.

[5] 高 定，鄭玉琪，陳同斌，等.豬糞好氧堆肥過程中氧氣的剖面分布特征[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（6）：2189-2194.

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[8] 黃國鋒，吳啟堂，黃煥忠.有機固體廢棄物好氧高溫堆肥化處理技術[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2003，11（1）：159-161.

（責任編輯 程碧軍）

由圖6可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中C/N比變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d C/N比呈快速下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，C/N比降幅為48%，最終有機肥C/N比為13.1；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，C/N比降幅為29%，最終有機肥C/N比為17.7。可見，無通風槽處理物料發(fā)酵不徹底。

2.4 設置通風槽對發(fā)酵過程中有機質含量變化

由圖7可見，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中有機質含量變化差異明顯。有通風槽處理發(fā)酵前30 d有機質含量呈快速下降趨勢，之后變化較小，與初始值相比，有機質含量降幅為23%，最終有機質含量為52.7%；而無通風槽處理整個發(fā)酵過程中則呈下降趨勢，與初始值相比，有機質含量降幅為48%，最終有機質含量為35.7%?？梢?，在無通風槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對物料有機質消耗較大。

2.7 設置通風槽對發(fā)酵后養(yǎng)分含量比較

由圖8可見，有、無通風槽處理發(fā)酵后N和K2O含量差異明顯。有、無通風槽處理養(yǎng)分總含量分別為5.97%和3.49%。無通風槽處理低于有機肥標準（NY525—2002）中規(guī)定的4%?？梢?，通風不良導致有機肥養(yǎng)分含量不達標。

2.8 設置通風槽對發(fā)酵過程中pH變化

由圖9可見，有、無通風槽處理發(fā)酵30 d后至發(fā)酵結束pH變化差異明顯，無通風槽處理pH明顯高于有通風槽處理。有通風槽處理pH為7.5～7.7；而無通風槽處理pH為8.5～8.6，高于有機肥標準（NY525—2002）中規(guī)定的pH上限（8.0）要求。

3 小結與討論

1）在有通風槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆垛內氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃或55 ℃天數(shù)分別是無通風槽情況下的6倍和4倍。

2）試驗表明，有、無通風槽處理發(fā)酵過程中總C、總N及C/N影響差異明顯。有通風槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機質含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無通風槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過程中逐漸下降。發(fā)酵結束后，有通風槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機肥標準（NY525—2002）。

3）氧氣在有機肥發(fā)酵過程中是很重要的因素，對有機肥發(fā)酵過程中微生物的活性及理化性質具有明顯影響[4，5]。研究表明，在自制有機肥生產過程中，在堆垛中心開設寬度為20 cm、深度為10 cm的通風槽，能夠保證有機物料在發(fā)酵過程中所需的氧氣供應，使有機肥質量符合NY525—2002標準要求，符合當?shù)赜袡C肥生產的需要[6-8]。

參考文獻：

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[4] 徐 智，張 琴，張隴利，等.強制好氧堆肥不同階段氧氣濃度變化及其腐熟指標關系[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（1）：189-193.

[5] 高 定，鄭玉琪，陳同斌，等.豬糞好氧堆肥過程中氧氣的剖面分布特征[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（6）：2189-2194.

[6] 陳同斌，魏源送，樊耀波，等.堆肥系統(tǒng)的通風控制方式[J].環(huán)境科學，2000，21（2）：101-104.

[7] 常勤學，魏源送，夏世斌.堆肥通風技術及進展[J].環(huán)境科學與技術，2007，30（10）：98-103.

[8] 黃國鋒，吳啟堂，黃煥忠.有機固體廢棄物好氧高溫堆肥化處理技術[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2003，11（1）：159-161.

（責任編輯 程碧軍）