棉渣堆肥過程理化性質(zhì)變化及腐熟度評價

劉岳貞，陳倩倩，陳曉旸，洪春來，陳林童，魯建江，*

(1.石河子大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院/新疆兵團(tuán)化工綠色過程重點實驗室，新疆 石河子 832003； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

?

棉渣堆肥過程理化性質(zhì)變化及腐熟度評價

劉岳貞1，陳倩倩1，陳曉旸2，洪春來2，陳林童1，魯建江1，*

(1.石河子大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院/新疆兵團(tuán)化工綠色過程重點實驗室，新疆 石河子 832003； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

對新疆特色農(nóng)業(yè)廢棄物棉渣進(jìn)行堆肥化處置，以牛糞為調(diào)理劑，采用人工翻堆的方法進(jìn)行高溫好氧堆肥試驗，研究添加牛糞對棉渣堆肥發(fā)酵的影響，探討堆肥過程中不同部位物料理化性質(zhì)的差異，并依據(jù)發(fā)芽指數(shù)(GI)評價物料的腐熟程度。結(jié)果表明，添加牛糞可以加速物料升溫，提高主發(fā)酵溫度，縮短發(fā)酵時間，添加牛糞處理的T值(終點C/N與初始C/N之比)比對照組提前12 d降到0.6以下，且發(fā)酵后GI較高，對植物毒性較小。不同部位溫度的變化，以中層升溫最快，溫度最高。中層總有機(jī)碳(TOC)下降速率和總氮(TN)上升速率最快，深層次之，表層最慢。深層易形成厭氧區(qū)，物料腐熟較慢，堆肥腐熟之前深層GI最低，完全腐熟之后各層之間理化性質(zhì)無顯著差異。

棉渣；堆肥；牛糞；理化性質(zhì)；腐熟度

隨著我國集約化、規(guī)模化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)廢棄物逐年增多。新疆棉花種植規(guī)模約占全國一半，據(jù)統(tǒng)計，近年來全疆棉花種植面積達(dá)190多萬hm2，生產(chǎn)過程中每年產(chǎn)生的廢棄物(如棉稈、果枝、碎葉、鈴殼、籽殼、棉絨等)高達(dá)千萬噸[1]。這些廢棄物中富含氮磷鉀和有機(jī)物，如不加以回收利用，是對資源的嚴(yán)重浪費，但若處理不當(dāng)，如用于燃燒、棄置、填埋等，又易引發(fā)環(huán)境污染問題。棉渣中因含有棉酚、農(nóng)藥殘留等，不適宜用作飼料；其木質(zhì)素、纖維素含量高，加之新疆冬季漫長氣溫低，直接還田難于降解，而且可能還會帶入一些病蟲害，因此也不宜在當(dāng)?shù)刂苯舆€田。采用好氧堆肥再還田的方式利用棉花廢棄物可以解決以上問題，這也是目前國內(nèi)外研究較多的生物質(zhì)廢棄物處理方法[2-4]。堆肥過程產(chǎn)生的高溫可以殺死病原菌、蟲卵和草籽等，而且堆肥除含有一定量的氮磷鉀營養(yǎng)元素外，還富含有機(jī)質(zhì)以及作物必需的微量元素等，施入土壤可以增加有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

生物質(zhì)堆肥過程復(fù)雜，周期較長，其機(jī)理尚不明確。目前，國內(nèi)外學(xué)者致力于堆肥過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化[5-6]、微生物群落及功能微生物篩選[7-9]、氮素?fù)p失與控制[10-11]、有害氣體排放和有毒物去除[11-12]、加快堆肥進(jìn)程等方面的研究，然而至今國際上尚沒有統(tǒng)一的堆肥腐熟度評價指標(biāo)[13-14]。本研究結(jié)合新疆農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特色，以棉渣廢棄物為研究對象，進(jìn)行好氧堆肥，研究肥堆不同位置物料的理化性質(zhì)及其腐熟程度的差異，探討添加牛糞對堆肥過程的影響，以期為新疆棉渣廢棄物無害化、減量化與資源化利用提供理論基礎(chǔ)與參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

供試棉渣廢棄物取自石河子新業(yè)農(nóng)牧生物發(fā)展有限公司，牛糞取自西部牧業(yè)股份有限公司奶牛養(yǎng)殖場。新鮮牛糞和棉渣經(jīng)過自然風(fēng)干后，粉碎至粒徑0.5 cm以下，其主要性質(zhì)如表1所示。

試驗于2014年8月18日至10月17日在新疆兵團(tuán)綠色過程重點實驗室北遮陽露天場地進(jìn)行。試驗設(shè)置2個處理：處理1為CK，僅用純棉渣進(jìn)行發(fā)酵；處理2將棉渣與牛糞按質(zhì)量比3∶1進(jìn)行混合發(fā)酵。將2個處理的初始物料含水率均調(diào)節(jié)至65%左右，堆置成底徑2.0 m、高1.2 m的錐體，堆體表層稍用力拍實以減少水分和溫度散失，表層太干時分別加少許等量水，分別于第0、4、8、13、19、26、36、46、60天18：00進(jìn)行人工翻堆。2個處理堆置過程其他條件保持一致。

1.2 測定指標(biāo)與方法

于試驗期間每天10：00和18：00用LNI-TUT325數(shù)字電子溫度計在堆體的東南西北中5個方向的表層(沿切面≤15 cm)、中層(25—45 cm)、深層(≥45cm)測定堆體物料溫度，取平均值記為當(dāng)天該層溫度，并記錄環(huán)境溫度TE。每次翻堆前按五點采樣法在各層采集約500 g樣品，混勻，一部分指標(biāo)采用鮮樣測定，一部分指標(biāo)采用粉碎過100目篩的風(fēng)干樣測定。含水率采用105 ℃烘干法測定；pH采用sartorius PB-10 pH計測定；總有機(jī)碳(TOC)采用外加熱重鉻酸鉀氧化化—容量法測定；總氮采用凱氏定氮法[15]測定。

表1 堆肥原料主要成分

Table 1 Component of raw materials used in composting

物料RawmaterialpHTOC/(g·kg-1)OM/(g·kg-1)TN/(g·kg-1)C/N灰分Ash/(g·kg-1)棉渣Cottonslags7.23386.4669.219.819.52278.4牛糞Cattlemanure7.89458.7794.528.216.27140.9

TOC，總有機(jī)碳；OM，有機(jī)質(zhì)；TN，總氮。

TOC， Total organic carbon; OM， Organic matter; TN， Total nitrogen.

發(fā)芽指數(shù)(GI)的測定：稱取鮮樣10 g加100 mL蒸餾水，200 r·min-1，25 ℃條件下振蕩24 h，取濾液6 mL，加到鋪有濾紙的9 cm培養(yǎng)皿內(nèi)。每皿點播20粒飽滿的黑油小白菜種子，28 ℃恒溫恒濕避光培養(yǎng)72 h，同時以蒸餾水作對照，重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2013和Origin 8.5等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 堆肥過程中物料溫度的變化

堆肥過程微生物劇烈代謝活動產(chǎn)生的高溫可以殺滅致病菌，同時，溫度的變化又影響著微生物多樣性和酶活的變化[16]。高溫是影響堆肥過程物質(zhì)代謝的關(guān)鍵因素，也是反映堆肥進(jìn)程的重要指標(biāo)[17]。本研究棉渣堆肥過程中溫度的變化如圖1所示。新疆地區(qū)晝夜溫差大，夜間氣溫低，表層散熱快，因此與環(huán)境溫度變化較一致；而中層和深層都經(jīng)歷了升溫期(0—3 d)、高溫期(4—12 d)、降溫期(13—25 d)和腐熟期(26—40 d)4個階段，40—60 d各層溫度與環(huán)境一致，圖中未作分析。升溫階段，由于易分解的有機(jī)物質(zhì)含量高，微生物活動劇烈，物料迅速升溫；一段高溫期后，易分解的有機(jī)物質(zhì)減少，微生物活動逐漸減弱，物料溫度緩慢下降，最終趨于環(huán)境溫度，堆肥達(dá)到腐熟。

從圖1可以看出堆體不同深度的溫度變化。處理1的中層、深層分別在第3、5天升溫至60 ℃以上，在第16、20天降到50 ℃以下；處理2的中層、深層則分別在第2、4天升溫至60 ℃以上，第13、15天降到50 ℃以下。2個處理都是中層升溫最快，溫度最高，優(yōu)先完成主發(fā)酵(高于50 ℃時為主發(fā)酵[6])，堆肥后期，中層溫度低于深層。這是因為：初始階段物料含水率高，深層堆積密實，通氣性差，而中層通氣性較好，氧氣充足，微生物活動劇烈，且有表層的保溫作用，所以升溫快，溫度高，同時中層較高溫度又可以維持降解酶較高的活性，提高棉渣降解效率，所以最先完成主發(fā)酵；堆肥后期，易降解的有機(jī)物減少，剩余難降解有機(jī)物降解緩慢，放熱少，新疆夜晚的低溫不足以使中層維持高溫，而深層由于含水率的減少，通氣性漸好，且受表、中層的保溫作用，溫度較高。

從不同處理間溫度變化的差異來看，表層都與環(huán)境一致，無差別。中層部位，處理2的升溫速率大于處理1，且溫度較高，優(yōu)先進(jìn)入后發(fā)酵，而降溫階段，處理2溫度較低。這是由于處理1棉渣原料中土著微生物含量低、種類少，且纖維素、木質(zhì)素等難降解物質(zhì)含量高[18]，而處理2添加牛糞增加了微生物數(shù)量和多樣性，并補(bǔ)充了氮素等營養(yǎng)元素，提高了主發(fā)酵功能和劇烈程度，易降解的有機(jī)物降解更快更徹底，且粉碎的牛糞質(zhì)地細(xì)密，可減少熱量損失，所以處理2升溫快，溫度高，較快完成主發(fā)酵。兩處理深層差別不明顯，可能是由于同樣處于氧氣不足或厭氧狀態(tài)，微生物活動差別不大?？梢姡谕獬渥愕臈l件下，添加牛糞可以快速啟動發(fā)酵，提高物料溫度，縮短堆肥進(jìn)程，加速腐熟。至堆肥結(jié)束，通過翻堆混勻，所有物料都能維持60 ℃以上多于5 d，根據(jù)《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 7959—2012)的要求，本試驗兩處理都已達(dá)到無害化要求。

2.2 堆肥過程中含水率和pH的變化

適當(dāng)?shù)乃质嵌逊薯樌M(jìn)行的必備條件，通常認(rèn)為微生物最適宜生存的含水率為60%左右[19]。棉渣堆肥過程中含水率的變化如圖2所示，2處理的變化趨勢一致，均先緩慢下降，在20 d左右快速下降，后期含水率逐漸趨于穩(wěn)定。這是因為：初始階段易分解的有機(jī)物含量高，微生物代謝旺盛，產(chǎn)生H2O較多，補(bǔ)償部分水分蒸發(fā)；20 d左右時，主發(fā)酵逐漸結(jié)束，產(chǎn)生的水分減少，且物料尚保持較高溫度，水分快速蒸發(fā)，含水率急劇下降；后期由于溫度降低，且腐熟的堆肥比原材料質(zhì)地更細(xì)密，保水作用較好，因而含水率趨于穩(wěn)定，同時也說明微生物活動和物料都逐漸達(dá)到穩(wěn)定。

兩個處理不同部位的含水率都是深層>中層>表層，堆肥后期，中、深層差別不大，且逐漸趨于平穩(wěn)，而表層仍然緩慢下降。這是由于新疆氣候干旱，越接近表面，水分越容易散失，至堆肥后期，中層和深層受表層的保護(hù)，在腐熟肥料較強(qiáng)的保水作用下，逐漸平穩(wěn)。這也說明在新疆地區(qū)，棉渣堆肥進(jìn)入腐熟階段，對表層有必要采取一定的保水措施。

兩處理之間，處理2的含水率低于處理1。這是因為添加牛糞縮短了堆肥進(jìn)程，大量易降解的有機(jī)物在高溫階段已降解完全，產(chǎn)生的水分散失較多，說明添加牛糞不利于棉渣堆肥保水。

圖2 堆肥過程含水率的變化Fig.2 Changes of moisture content during composting

圖3 堆肥過程中pH的變化Fig.3 Changes of pH during composting

2.3 堆肥過程中TOC的變化

有機(jī)碳是微生物活動的重要能源物質(zhì)，堆肥過程中有機(jī)質(zhì)的變化主要分為2個階段，易分解的有機(jī)質(zhì)快速分解成小分子無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)，如CO2、H2O、碳酸鹽、有機(jī)酸等，隨后進(jìn)一步合成為復(fù)雜穩(wěn)定的腐殖質(zhì)[17]。本試驗堆肥物料TOC的變化如圖4所示，先下降后趨于平穩(wěn)。這是由于堆肥初期可溶性淀粉、糖類、水溶性酚等易分解物質(zhì)含量高，微生物容易利用，TOC迅速下降，后期易分解有機(jī)物減少，產(chǎn)生的易揮發(fā)物質(zhì)減少，剩余的纖維素、木質(zhì)素等難降解物質(zhì)降解緩慢，且小分子物質(zhì)逐漸合成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，物料干物質(zhì)質(zhì)量趨于穩(wěn)定，TOC變化不再明顯[6，20，22]。從圖4可以看出，升溫和高溫階段2個處理的TOC下降速率都是中層>深層>表層。這是因為中層氧氣充足，微生物代謝最旺盛，溫度較高，降解酶活性較強(qiáng)，含碳有機(jī)物降解最快，深層缺氧但溫度較高，胞外酶的活性較強(qiáng)，有機(jī)物降解速率次之，而表層水分蒸發(fā)快，溫度最低，有機(jī)物降解最慢。處理2中TOC在下降階段的下降速率明顯高于處理1，兩處理分別在24、36 d趨于平穩(wěn)。這是由于添加牛糞增加了微生物豐度和多樣性，利于啟動發(fā)酵，提高有機(jī)物降解功能。處理1和處理2的TOC分別從38.64%、36.65%下降到29%、28%左右，表明添加牛糞對TOC降解率影響不大。最終兩個處理的TOC均趨于穩(wěn)定，棉渣廢棄物達(dá)到穩(wěn)定化。

圖4 棉渣堆肥過程中TOC的變化Fig.4 Changes of TOC during composting

2.4 堆肥過程中總氮(TN)的變化

圖5 堆肥過程中總氮變化Fig.5 Changes of total nitrogen during composting

2.5 堆肥過程中C/N的變化

C/N的變化在某種程度上能較為準(zhǔn)確地反映堆肥腐熟度。棉渣堆肥中C/N的變化如圖6所示，由于碳水化合物逐漸消耗，TOC下降，TN上升，C/N逐漸下降，最后趨于平穩(wěn)，處理1和2的C/N分別從19.52、17.79下降到10.6和10.2左右。有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)C/N降到15～20或者16以下時堆肥達(dá)腐熟[19]，因棉渣初始C/N較低，上述論點顯然對本研究并不適用。近年來多數(shù)學(xué)者建議當(dāng)T值(C/N終點/C/N初始)≤0.6或者在0.5～0.7之間可以認(rèn)為堆肥已達(dá)腐熟[17，23]，據(jù)此，本研究處理1和處理2的T值分別在第36天和第24天達(dá)到0.57、0.60，堆肥結(jié)束時分別為0.54、0.57，所以兩處理均達(dá)腐熟，而且添加牛糞可以加速堆肥腐熟。

圖6 堆肥過程中C/N變化Fig.6 Changes of C/N during composting

2.6 發(fā)芽指數(shù)(GI)

由圖7可見，兩處理在GI達(dá)到80%以前，表、中層物料的GI無明顯差異，深層偏低；GI達(dá)80%以后，深層偏高。這是因為前階段深層存在厭氧區(qū)，有機(jī)物降解緩慢，毒性物質(zhì)較多，且表、中層的毒性物質(zhì)也會滲到深層，不易揮發(fā)，表層雖降解緩慢，但毒性物質(zhì)易揮發(fā)。堆肥后期深層溫度較高，微生物活性及酶活較強(qiáng)，對殘留的毒性物質(zhì)的吸收和降解作用較強(qiáng)。

圖7 堆肥過程中發(fā)芽指數(shù)的變化Fig.7 Changes of GI during composting

整個堆肥過程中，處理2的GI大于處理1，且分別在第19天和第36天達(dá)到80%。這是因為處理2添加牛糞，促進(jìn)了有機(jī)物的降解，而且溫度較高，殺菌消毒作用更強(qiáng)，而處理1有機(jī)碳含量較高，產(chǎn)生的有機(jī)酸、水溶性酚類物質(zhì)較多，植物毒性較強(qiáng)。有學(xué)者認(rèn)為GI≥50%時堆肥基本達(dá)到腐熟，GI≥80%時完全達(dá)到腐熟[6，13，16]。據(jù)此，至堆肥結(jié)束，堆肥中所有物料都已完全達(dá)到腐熟，且處理2比處理1先達(dá)到腐熟，說明添加牛糞能夠加速棉渣堆肥達(dá)腐熟，而且可以降低植物毒性。

3 結(jié)論

本研究使用新疆地區(qū)的特色農(nóng)業(yè)廢棄物棉渣進(jìn)行堆肥，對比研究了添加與不添加牛糞條件下堆肥過程中理化性狀的變化，并對其腐熟度進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，兩處理都經(jīng)歷了升溫、高溫和降溫階段，維持55 ℃以上時間超過7 d。中層升溫最快，溫度最高，深層次之，表層與環(huán)境溫度基本一致。添加牛糞可以加速升溫，提高物料溫度。兩處理推肥的含水率在高溫末期急劇下降，最后穩(wěn)定在50%左右，以深層含水率最高。棉渣堆肥的保水性優(yōu)于添加牛糞處理的保水性。堆肥過程中pH呈“上升—下降—上升—下降”的變化趨勢，最后平穩(wěn)在7.8左右，添加牛糞對pH影響不大。兩處理TOC在堆肥過程中均先逐漸下降，之后趨于平穩(wěn)，TN則是先上升，后趨于平穩(wěn)。添加牛糞可以加速TOC和TN的變化，但對最終含量影響不大。堆肥結(jié)束，兩處理的GI均大于80%，T值<0.6，均達(dá)到完全腐熟。添加牛糞可以加速堆肥腐熟，降低植物毒性。

通過綜合評價可知，在新疆干旱、晝夜溫差大的氣候條件下，采用好氧堆肥的方法處理棉渣廢棄物可行，可使其實現(xiàn)資源化安全利用。建議棉渣堆肥過程中適當(dāng)增加翻堆頻率，結(jié)合新疆氣溫特征，腐熟階段后可以增加保溫措施。

[1] 汪晨霖， 耿釗， 李俊華， 等. 沼液與尿素配施對棉花產(chǎn)量及土壤重金屬含量的影響[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2013 (5): 561-567.

WANG C L， GENG Z， LI J H， et al. Effect of combined application of biogas slurry and urea on cotton yield and heavy metal in soil [J].JournalofShiheziUniversity(NaturalScience)， 2013 (5): 561-567. (in Chinese with English abstract)

[2] 朱鳳香， 王衛(wèi)平， 洪春來， 等. 接種復(fù)合菌劑對牛糞堆肥發(fā)酵的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2012， 24(2): 275-278.

ZHU F X， WANG W P， HONG C L， et al. Effect of composite inoculants on fermentation of cow manure composting [J].ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2012， 24(2): 275-278. (in Chinese with English abstract)

[3] AGEGNEHU G， BASS A M， NELSON P N， et al. Benefits of biochar， compost and biochar-compost for soil quality， maize yield and greenhouse gas emissions in a tropical agricultural soil[J].ScienceoftheTotalEnvironment， 2016， 543：295-306.

[4] VANDECASTEELE B， SINICCO T， D’HOSE T， et al. Biochar amendment before or after composting affects compost quality and N losses， but not P plant uptake[J].JournalofEnvironmentalManagement， 2016， 168：200-209.

[5] JURAK E， PUNT A M， ARTS W， et al. Fate of carbohydrates and lignin during composting and mycelium growth ofAgaricusbisporuson wheat straw based compost[J].PLoSONE， 2015， 10(10): e0138909.

[6] 吳珍珍， 舒增年， 黃健. 以菇渣和豬糞為調(diào)理劑的城市污泥堆肥效果研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2015， 27(12): 2171-2176.

WU Z Z， SHU Z N， HUANG J. Effect of mushroom residue and pig manure as conditioner on aerobic composting of sewage sludge[J].ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2015， 27(12): 2171-2176. (in Chinese with English abstract)

[7] 曹云， 常志州， 黃紅英， 等. 畜禽糞便堆肥前期理化及微生物性狀研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2015， 34(11): 2198-2207.

CAO Y， CHANG Z Z， HUANG H Y， et al. Chemical and biological changes during early stage of composting of different animal wastes[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2015， 34(11): 2198-2207. (in Chinese with English abstract)

[8] REUTER T， GILROYED B H， XU W， et al. Compost biodegradation of recalcitrant hoof keratin by bacteria and fungi[J].JournalofAppliedMicrobiology， 2015， 119(2): 425-434.

[9] STANFORD K， REUTER T， GILROYED B H， et al. Impacts of sporulation temperature， exposure to compost matrix and temperature on survival ofBacilluscereusspores during livestock mortality composting[J].JournalofAppliedMicrobiology， 2015， 118(4):989-997.

[10] 黃華， 黃懿梅， 劉學(xué)玲， 等. 覆蓋處理對豬糞秸稈堆肥中氮素轉(zhuǎn)化和堆肥質(zhì)量的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2013， 33(3):780-786.

HUANG H， HUANG Y M， LIU X L， et al. Effect of covering on nitrogen transformation and the quality of pig manure straw compost[J].ActaScientiaeCircumstantiae， 2013， 33(3): 780-786. (in Chinese with English abstract)

[11] 羅一鳴， 李國學(xué)， FRANK S， 等. 過磷酸鈣添加劑對豬糞堆肥溫室氣體和氨氣減排的作用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2012， 28(22): 235-242.

LUO Y M， LI G X， FRANK S， et al. Effects of additive superphosphate on NH3， N2O and CH4emissions during pig manure composting[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering， 2012， 28(22): 235-242. (in Chinese with English abstract)

[12] 仇天雷， 高敏， 韓梅琳， 等. 雞糞堆肥過程中四環(huán)素類抗生素及抗性細(xì)菌的消減研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2015， 34(4): 795-800.

QIU T L， GAO M， HAN M L， et al. Decreases of tetracyclines and antibiotics-resistant bacteria during composting of chicken manure[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2015， 34(4): 795-800. (in Chinese with English abstract)

[13] 田偉. 牛糞高溫堆肥過程中的物質(zhì)變化、微生物多樣性以及腐熟度評價研究[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2012.

TIAN W. Study of substance change， microbial diversity and maturity assessment during thermophilic composting of dairy manure[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University， 2012. (in Chinese with English abstract)

[14] 張淑娟， 孟小春， 張旭蘭. 城市污泥與餐廚垃圾好氧堆肥腐熟度快速評價指標(biāo)研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2014 (4): 204-206， 213.

ZHANG S J， MENG X C， ZHANG X L. Study of rapid assessment index of compost maturity of urban sludge and food waste[J].ModernAgriculturalScienceandTechnology， 2014 (4): 204-206， 213. (in Chinese)

[15] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.

[16] 黃紅英， 孫恩惠， 武國峰， 等. 麥秸秸稈花盆堆肥化研究及評價[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2015， 34(12): 2386-2393.

HUANG H Y， SUN E H， WU G F， et al. Composting of wheat straw flowerpots and its evaluation[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2015， 34(12): 2386-2393. (in Chinese with English abstract)

[17] 趙建榮， 高德才， 汪建飛， 等. 不同C/N下雞糞麥秸高溫堆肥腐熟過程研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2011， 30(5): 1014-1020.

ZHAO J R， GAO D C， WANG J F， et al. The high-rate composting of chicken manure and wheat straw in different C/N[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2011， 30(5): 1014-1020. (in Chinese with English abstract)

[18] 蘇峰峰， 曾光明， 黃丹蓮， 等. 胞外酶對堆肥中微生物群落演替的影響[J]. 中國環(huán)境科學(xué)， 2009， 29(5): 524-530.

SU F F， ZENG G M， HUANG D L， et al. Influence of extracellular enzymes on microbial community’s succession in composts[J].ChinaEnvironmentalScience， 2009， 29(5): 524-530. (in Chinese with English abstract)

[20] 李榮華， 張廣杰， 張增強(qiáng)， 等. 添加木炭改善豬糞稻殼好氧堆肥工藝及質(zhì)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2014， 30(16): 230-238.

LI R H， ZHANG G J ， ZHANG Z Q， et al. Improving pig manure and rice husk compost technology and quality by wood charcoal addition[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering， 2014， 30(16): 230-238. (in Chinese with English abstract)

[21] KHAN N， CLARK I， SNCHEZ-MONEDERO M A， et al. Physical and chemical properties of biochars co-composted with biowastes and incubated with a chicken litter compost[J].Chemosphere， 2016， 142: 14-23.

[22] 張聿柏， 李勤奮. 香蕉莖稈堆肥化處理腐熟度評價研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2009， 25(9): 268-272.

ZHANG Y B， LI Q F. Study on evaluation of maturity during banana stem composting treatment[J].ChineseAgriculturalScienceBulletin， 2009， 25(9): 268-272. (in Chinese with English abstract)

[24] 王定美， 武丹， 李季， 等. 豬糞及其堆肥不同水浸提比對種子發(fā)芽特性指標(biāo)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2011， 30(3): 579-584.

WANG D M， WU D， LI J， et al. Effects of water extraction ratio of pig manure and its compost on seed germinative indicators[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2011， 30(3): 579-584. (in Chinese with English abstract)

(責(zé)任編輯 高 峻)

Study on physicochemical properties and evaluation of maturity during composting of cotton slags

LIU Yue-zhen1， CHEN Qian-qian1， CHEN Xiao-yang2， HONG Chun-lai2， CHEN Lin-tong1， LU Jian-jiang1，*

(1.SchoolofChemistryandChemicalEngineering，ShiheziUniversity/KeyLaboratoryforGreenProcessingofChemicalEngineering，XinjiangProductionandConstructionCorps，Shihezi832003，China; 2.InstituteofEnvironment，Resources，Soil&Fertilizer，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)

Cotton slags， characteristic agriculture wastes in Xinjiang Province， were applied in the present study for composting. Cattle manure was added as conditioning agent to explore its effects on cotton slags composting， as well as to reveal the differences of physicochemical properties of material in different depths during composting. The maturity was evaluated on the basis of germination index (GI). It was shown that addition of cattle manure could accelerate the heating up of material， increase the primary fermentation temperature， and shorten the fermentation time. Compared with control， the T index (ratio between final and initial C/N) was reduced to 0.6 in advance of 12 d， and GI was increased with cattle manure added， indicating a lower phytotoxicity. The temperature in the middle layer rose the fastest and was the highest. The increase rate of TOC (total organic carbon) and decrease rate of TN (total nitrogen) in the middle layer was also the greatest， and was followed by the bottom layer and then the surface layer. Due to the easily generated anaerobic zone in the bottom layer， material decomposed slower there， and GI was the lowest before fully composting. After composting， there was no obvious difference of physicochemical properties in different depths.

cotton slags; compost; cattle manure; physicochemical properties; maturity

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.10.19

2016-03-29

科技支疆計劃項目(2013AB008)

劉岳貞(1987—)，男，山東高唐人，碩士研究生，研究方向為環(huán)境化工。E-mail: liu_yuezheng@163.com

*通信作者，魯建江，E-mail: lujianjiang_xj@163.com

X712

A

1004-1524(2016)10-1764-08

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(10): 1764-1771

劉岳貞，陳倩倩，陳曉旸，等. 棉渣堆肥過程理化性質(zhì)變化及腐熟度評價[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，28(10)： 1764-1771.