條垛堆肥－蚯蚓堆肥聯(lián)合處理對(duì)堆肥產(chǎn)品性狀的影響

劉忠華，趙帥翔，劉會(huì)芳，鄭成娟，王敬霞，李 偉，付增海，張衛(wèi)峰*

（1．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2．灤南縣農(nóng)牧局，河北 唐山 063500；3．唐山海奧有機(jī)肥有限公司，河北 唐山 063500）

堆肥和蚯蚓堆肥是固體有機(jī)廢物生物穩(wěn)定化的兩個(gè)最有效的技術(shù)。而蚯蚓堆肥技術(shù)是一項(xiàng)有著悠久歷史而又面臨商業(yè)化發(fā)展的新興技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將蚯蚓繁殖與農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥化預(yù)處理結(jié)合起來(lái)促使有機(jī)廢棄物向著減量化、無(wú)害化、資源化方向轉(zhuǎn)化，既利用蚯蚓特有的生理功能對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，將有機(jī)廢棄物中碳、氮、磷、鉀等養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成速效形態(tài)，更利于植物吸收，提高堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分有效性，也通過(guò)其與環(huán)境中微生物的協(xié)同作用，增強(qiáng)堆肥產(chǎn)品微生物多樣性［1-2］。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合處理有很多研究。張志敏［3］先進(jìn)行24 d的好氧堆肥預(yù)處理，再進(jìn)行60 d的蚯蚓堆肥，發(fā)現(xiàn)蚯蚓處理有利于提高污泥中溶解性總離子含量，蚯蚓的投放密度2.5kg/m2最合適。鄭西朋等［4］先進(jìn)行為期28 d的好氧堆肥，再進(jìn)行28 d的蚯蚓堆肥，結(jié)果表明加入蚯蚓后，HA/FA上升速度加快，并使堆肥產(chǎn)品的堿解氮、有效磷和速效鉀含量顯著增加。程為波等［5］將傳統(tǒng)堆肥與蚯蚓堆肥處理相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)經(jīng)蚯蚓處理后，物料的有機(jī)質(zhì)和C/N下降較快，氨氮濃度下降至200 mg/kg左右，總磷含量和有效磷含量顯著上升。劉波［6］先對(duì)物料自然堆置15 d后再接種蚯蚓，發(fā)現(xiàn)各物料組合中的有機(jī)碳含量、C/N和熱值含量均隨著時(shí)間的增加而降低，而有效磷和速效鉀含量均隨著時(shí)間呈上升趨勢(shì)。

Lazcano等［7］研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)堆肥相比，聯(lián)合堆肥有著較低的pH值、EC值、C/N，并促進(jìn)了氮的保留和磷的釋放，使其更適合用于栽培基質(zhì)。Kaushik等［8］指出聯(lián)合堆肥顯著降低了物料的C/N，而顯著增加了堆肥全氮、全磷、全鉀及全鈣含量。Ndegwa等［9］研究認(rèn)為，與蚯蚓堆肥-堆肥過(guò)程相比，堆肥-蚯蚓堆肥處理產(chǎn)品更加穩(wěn)定并對(duì)環(huán)境影響較小。Belda等［10］研究結(jié)果表明，堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分含量比蚯蚓堆肥產(chǎn)品更高，但由于其較高的EC值（2.85 mS/cm）不適宜作為育苗基質(zhì)。Garg等［11］研究認(rèn)為，聯(lián)合堆肥增加了氮磷鉀養(yǎng)分含量，而降低了有機(jī)碳含量和pH值。Mupondi等［12］研究表明，預(yù)堆肥處理一周對(duì)蚯蚓消解處理牛糞和廢紙混合物效果較好。

但這些研究大都在實(shí)驗(yàn)室蚯蚓反應(yīng)器或盆栽條件下做出的研究，很少或幾乎沒(méi)有在商業(yè)化堆肥廠中研究條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合處理對(duì)堆肥產(chǎn)品性狀的影響機(jī)制，而且研究指標(biāo)分散，不夠系統(tǒng)，研究結(jié)果差異較大，尚存在不確定性，具體與條垛堆肥如何配合也不清楚。因此，本研究在商業(yè)化堆肥廠中，以蘑菇渣、牛糞為材料，選取Rw促腐劑為發(fā)酵菌劑，研究條剁堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合處理過(guò)程堆肥的理化性質(zhì)指標(biāo)的變化特征及差異，為環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的有機(jī)廢棄物處理和處置方案的制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年4～7月在唐山市灤南縣杜平坨村唐山海奧有機(jī)肥有限公司的綜合生產(chǎn)加工區(qū)進(jìn)行，牛糞、蘑菇渣用作堆肥原材料。牛糞來(lái)源于杜平坨奶牛養(yǎng)殖小區(qū)，蘑菇渣來(lái)源于扒齒港鎮(zhèn)榮各莊村蘑菇種植戶；試驗(yàn)微生物復(fù)合菌劑為Rw促腐劑；蚯蚓品種為大平二號(hào)。堆肥原料的主要成分見(jiàn)表1。

表1 堆肥物料初始性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以牛糞和蘑菇渣按體積比為2∶1進(jìn)行混合作為堆肥原料，然后向堆體中添加發(fā)酵菌劑-Rw促腐劑，按照促腐劑添加量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行添加，另外，需要調(diào)節(jié)堆體含水量，使其為50%。在此基礎(chǔ)上，翻堆2～3次使堆肥原料混合均勻，進(jìn)行條垛式堆肥堆制。堆體溫度超過(guò)60℃時(shí)翻堆，溫度低于60℃時(shí)每?jī)商旆岩淮?，直至堆肥結(jié)束（條垛堆肥處理）；另外，堆肥處理25 d后，進(jìn)行接種蚯蚓堆制處理，蚯蚓處理按照長(zhǎng)3 m、寬1.2 m、高10 cm鋪設(shè)蚓床，每立方米體積的發(fā)酵物料添加蚯蚓12.5kg，蚯蚓堆置處理時(shí)間為80 d，為保證蚯蚓正常生長(zhǎng)所需環(huán)境濕度（60%～70%水分含量），對(duì)試驗(yàn)處理定期進(jìn)行澆水（條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合處理）。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)重復(fù)。

1.3 采樣方法

分別于堆肥的第1、3、7、11、18、25、70 d，采用多點(diǎn)隨機(jī)的方法取樣，每次取樣量為500 g，混合均勻后平均分成2份。其中一份進(jìn)行風(fēng)干，之后粉碎、過(guò)篩，以測(cè)定有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量，另一份放入保鮮袋中并儲(chǔ)存在4℃冰箱中備用，以測(cè)定水分含量、pH值、EC值、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和種子發(fā)芽指數(shù)。

1.4 測(cè)定方法

含水量測(cè)定:采用烘干法測(cè)定。取干凈且烘干的鋁盒，稱取10 g鮮樣放入鋁盒中，并置于烘箱內(nèi)，于105℃下烘干24 h后取出，記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出含水量。

溫度測(cè)定:于每天的9:00和15:00測(cè)定堆體溫度，將測(cè)得的溫度的算數(shù)平均值作為當(dāng)天的堆體溫度，并記錄環(huán)境溫度。

pH值與EC值測(cè)定:將新鮮樣品與去離子水按 1∶10（W∶V）的比例混合，在室溫下用振蕩器振蕩混合液30 min，然后靜置30 min。過(guò)濾上清液，分別使用pH計(jì)和電導(dǎo)率儀測(cè)定上清液的 pH值和EC值。

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）測(cè)定:將新鮮的堆肥樣品與去離子水按1∶10（W/V）比例混合，并在室溫下振蕩2 h，上清液過(guò)濾后待用。將適當(dāng)大小的濾紙放入干凈無(wú)菌的培養(yǎng)皿中，然后將10粒飽滿的小白菜種子整齊地放在濾紙上。吸取5 mL濾液，放入培養(yǎng)皿中，并將培養(yǎng)皿于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，培養(yǎng)條件:溫度 25℃、黑暗環(huán)境。同時(shí)用去離子水做空白對(duì)照。培養(yǎng)完成后，測(cè)定種子的發(fā)芽率和根長(zhǎng)。種子發(fā)芽指數(shù) GI（%）=（堆肥樣品的種子發(fā)芽率×種子根長(zhǎng)）/（對(duì)照處理的種子發(fā)芽率×對(duì)照種子根長(zhǎng)）×100。

全氮、全磷、全鉀測(cè)定:取烘干過(guò)篩樣，采用H2SO4-H2O2消化后，全氮用凱氏定氮儀測(cè)定，全磷采用釩鉬黃比色法測(cè)定，全鉀采用火焰光度法測(cè)定。

有機(jī)質(zhì)測(cè)定:采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定。

銨態(tài)氮、硝態(tài)氮測(cè)定:將新鮮樣品與2 mol/L的KCl溶液按1∶10（W∶V）比例混合。在室溫下用振蕩器振蕩30 min，然后靜置30 min，過(guò)濾上清液，用流動(dòng)分析儀測(cè)定。

T值計(jì)算方法:T=（終點(diǎn)C/N）/（初始C/N）

總碳量、總氮量、總磷量和總鉀量:依據(jù)堆體總質(zhì)量和有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀所占的質(zhì)量百分比計(jì)算得出。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2016、SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆體溫度的變化

有機(jī)肥的發(fā)酵是有機(jī)物在微生物的作用下產(chǎn)生大量熱量的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中堆體溫度逐步升高。GB 7959-87指出堆肥發(fā)酵過(guò)程必須在55℃以上條件下持續(xù)3 d以上或在 50℃以上條件下持續(xù)5～7 d，這是堆肥是否達(dá)到腐熟的重要條件［13］。

圖1是堆肥預(yù)處理期間溫度的變化情況。處理在50℃以上的持續(xù)時(shí)間為16 d，在55℃以上的持續(xù)時(shí)間為10 d，符合糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的高溫天數(shù)要求［13］。由圖1可知，處理在第25 d溫度降到50℃以下，且高溫階段能將蟲卵、病原菌等有害物質(zhì)殺滅，有毒有害氣體逸出，可以進(jìn)行后期蚯蚓堆制處理。鄭金偉［14］研究奶牛糞蚯蚓堆制物的特性及其對(duì)生菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響時(shí)，也是先將奶牛糞預(yù)堆肥15 d后（經(jīng)過(guò)升溫-高溫階段），再進(jìn)行后期蚯蚓堆制處理。

圖1 高溫發(fā)酵階段堆體溫度隨時(shí)間的變化

2.2 堆體有機(jī)質(zhì)含量的變化

在堆肥過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)是微生物能量獲取來(lái)源的重要物質(zhì)，適宜的有機(jī)質(zhì)含量是堆肥過(guò)程正常進(jìn)行的重要保證［15］。

圖2是條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體有機(jī)質(zhì)含量變化情況。由圖2可知，蚯蚓堆肥處理前堆肥有機(jī)質(zhì)含量與初始物料相比，顯著降低31.0%（P＜0.05）；蚯蚓處理后有機(jī)質(zhì)被進(jìn)一步分解而降低7.0%，但蚯蚓處理前后有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著。最終堆肥產(chǎn)品與初始相比，有機(jī)質(zhì)含量降低了35.9%。鄭金偉［14］在接種蚯蚓堆制處理牛糞的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)15 d預(yù)堆制和45 d蚯蚓堆制處理，有機(jī)碳含量降低了24.7%；呂振宇［16］用經(jīng)過(guò)預(yù)堆制處理的玉米稻稈和雞糞養(yǎng)殖蚯蚓，發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)含量在物料完全轉(zhuǎn)化為蚯蚓糞時(shí)降低了21.9%。本研究堆肥有機(jī)質(zhì)含量大幅下降出現(xiàn)在條垛堆肥期間，微生物活動(dòng)劇烈，因此有機(jī)質(zhì)被大量分解，下降較多。

圖2 堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量的變化

圖3是堆體總碳量的損失情況。蚯蚓處理之前，處理總碳量降低了54.7%，蚯蚓處理后，總碳量進(jìn)一步降低21.6%。與初始相比，堆體總碳量降低64.5%。

圖3 堆肥過(guò)程中總碳量的變化

2.3 堆體全氮含量的變化

堆肥過(guò)程中，全氮含量是影響微生物活動(dòng)的一個(gè)重要因素。氮的形態(tài)在堆肥過(guò)程中有3種:總氮、有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮，氮的含量與氮素礦化、氨的揮發(fā)和反硝化密切相關(guān)。最終堆肥產(chǎn)品的利用價(jià)值與氮的含量及其形態(tài)的變化密切相關(guān)。

圖4為條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體全氮含量的變化動(dòng)態(tài)。由圖4可知，蚯蚓處理之前堆肥全氮含量逐漸降低，降低21.2%，蚯蚓處理之后堆肥全氮含量增加13.2%。最終堆肥產(chǎn)品與初始相比，全氮含量降低了10.8%。全氮含量在接種蚯蚓之前逐漸降低，可能是因?yàn)檫^(guò)量的氮素在堆肥初期隨著溫度、pH值的升高而出現(xiàn)了一定的損失。蚯蚓處理之后堆肥全氮含量增加，可能是由于堆體的總體質(zhì)量下降，出現(xiàn)的濃縮效應(yīng)，同時(shí)蚯蚓活動(dòng)過(guò)程使有機(jī)氮轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮保留在基質(zhì)中［17］，以及蚯蚓自身分泌富氮排泄物引起氮含量的增加［18］，另外，pH值降低減緩了氮的損失，也是氮保留的重要因素［19］。

圖4 堆肥過(guò)程中全氮含量的變化

圖5是堆體總氮量的損失情況。蚯蚓處理之前，總氮量降低了44.1%，蚯蚓處理后，總氮量進(jìn)一步降低11.7%。與初始相比，堆體總氮量降低50.6%。

圖5 堆肥過(guò)程中總氮量的變化

2.4 堆體銨態(tài)氮含量和硝態(tài)氮含量的變化

堆肥過(guò)程中，氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的活性、微生物的活動(dòng)、pH值以及堆體的溫度影響著銨態(tài)氮含量的變化［20-21］。

研究表明，堆肥腐熟時(shí)NH4+-N的含量應(yīng)小于400 mg/kg［22-23］。另外，NH4+-N/ NO3--N 也是堆肥腐熟重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，Bernai等［22］認(rèn)為堆肥已經(jīng)完全腐熟時(shí)，NH4+-N/ NO3--N的比值應(yīng)低于0.16。

圖6為條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體NH4+-N、NO3--N含量及NH4+-N/ NO3--N變化動(dòng)態(tài)。蚯蚓處理之前堆肥NH4+-N含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，但其含量與初始相比沒(méi)變化，蚯蚓處理之后堆肥NH4+-N含量降低2.7%，是因?yàn)轵球咎幚砥陂g氨揮發(fā)依然存在，但蚯蚓處理前后堆體NH4+-N含量差異不顯著。最終堆肥產(chǎn)品與初始相比，NH4+-N含量降低2.7%。且最終處理NH4+-N含量小于400 mg/kg，符合堆肥腐熟標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 堆肥過(guò)程中NH4+－N、 NO3－－N 含量及NH4+－N/ NO3--N的變化

蚯蚓處理之前堆肥NO3--N含量顯著增加（P＜0.05），增加1 116.3%，蚯蚓處理之后堆肥NO3--N含量增加14.0%，是因?yàn)轵球镜幕顒?dòng)改善了牛糞堆內(nèi)的氧氣供應(yīng)狀況，牛糞中的硝化細(xì)菌大量繁殖，使NH4+與 NO3-之間的平衡向 NO3-進(jìn)行，但蚯蚓處理前后堆體NO3--N含量差異不顯著。最終堆肥產(chǎn)品與初始相比，NO3--N含量增加1 286.1%。

蚯蚓處理之前NH4+-N/ NO3--N呈現(xiàn)下降-上升-下降的趨勢(shì)，NH4+-N/ NO3--N降低91.8%，為0.11，蚯蚓處理之后，NH4+-N/ NO3--N繼續(xù)降低，降低14.2%，為0.09，最終，處理NH4+-N/ NO3--N下降93.0%，且低于0.16，符合堆肥腐熟標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 堆體C/N的變化

C/N值是一種比較傳統(tǒng)的指標(biāo)，經(jīng)常作為評(píng)價(jià)堆肥腐熟度的一個(gè)經(jīng)典參數(shù)。一般的C/N從最初的25～30或更高降低到15～20，表示堆肥己腐熟，達(dá)到穩(wěn)定的程度。在堆肥混合原料最初的C/N＞25的情況下，固相C/N作為腐熟度指標(biāo)得到了很好的應(yīng)用，但對(duì)堆肥混合原料的C/N值較低的情況，就不太適合。張鳴等［24］建議采用:T=（終點(diǎn)C/N）/（初始C/N）評(píng)價(jià)腐熟度。他們收集并分析了的許多數(shù)據(jù)，認(rèn)為當(dāng)T值小于0.6時(shí)堆肥達(dá)到腐熟。本試驗(yàn)初始物料C/N較低，因此需要采用T值來(lái)評(píng)價(jià)堆肥的腐熟度。

如圖7所示，蚯蚓處理前堆肥T值為0.64，不符合堆肥腐熟要求，而蚯蚓處理之后T值為0.58，表明經(jīng)過(guò)蚯蚓處理后，堆肥更加穩(wěn)定。

圖7 蚯蚓處理前后T值的變化

2.6 堆體全磷含量和全鉀含量的變化

在堆肥過(guò)程中由于有機(jī)質(zhì)的分解，氨氣和氧化亞氮等揮發(fā)，堆料體積和重量不斷減少，而磷、鉀不會(huì)通過(guò)揮發(fā)等形式損失，由于養(yǎng)分的“濃縮效應(yīng)”［25］，全磷、全鉀含量隨堆肥過(guò)程增加［26］。

圖8為條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體全磷、全鉀含量的變化動(dòng)態(tài)。由圖8可知，蚯蚓處理之前堆肥全磷、全鉀含量顯著增加（P＜0.05），分別增加11.3%、18.4%，蚯蚓處理之后堆肥全磷含量繼續(xù)增加，顯著增加4.9%（P＜0.05），而堆肥全鉀含量顯著降低（P＜0.05），降低80.9%。最終堆肥產(chǎn)品與初始相比，全磷含量增加16.8%，全鉀含量降低77.4%。堆肥全鉀含量經(jīng)過(guò)蚯蚓處理后降低，這與柏彥超等［27］、Orozco等［28］研究結(jié)果一致，可能是由于過(guò)量澆水而使鉀元素從基質(zhì)中瀝出了，Benitez等［29］就曾收集過(guò)蚯蚓堆肥期間的瀝出液，分析發(fā)現(xiàn)其中含鉀量很高，而且可以用作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)質(zhì)鉀肥。

圖8 堆肥過(guò)程中全磷、全鉀含量的變化

圖9為條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體總磷量、總鉀量的變化動(dòng)態(tài)。蚯蚓處理之前，處理總磷量、總鉀量分別降低了17.4%、22.4%，這是因?yàn)?（1）翻拋過(guò)程中位于最底層的物料翻拋不到，造成損失；（2）翻拋過(guò)程中，堆體一些物料會(huì)被翻拋到堆體之外。蚯蚓處理后，總磷量、總鉀量進(jìn)一步降低，分別降低2.5%、83.8%，這可能是因?yàn)轵球炯S裝袋時(shí)，與地面接觸的一些蚯蚓糞損失了，以及過(guò)量澆水導(dǎo)致的鉀素?fù)p失。與初始相比，堆體總磷量、總鉀量分別降低19.5%、87.4%。

圖9 堆肥過(guò)程中總磷、總鉀量的變化

2.7 堆體pH值的變化

堆肥過(guò)程中pH值的變化是含碳有機(jī)物所產(chǎn)生有機(jī)酸和含氮有機(jī)物所產(chǎn)生的氨以及蛋白質(zhì)共同作用的結(jié)果［30］。堆肥初始，有機(jī)物料分解產(chǎn)生大量的NH4+-N，這時(shí)pH值較高。堆肥后期，有機(jī)物料降解產(chǎn)生大量有機(jī)酸，NH4+-N逐漸被微生物利用，一部分以NH3形式揮發(fā)，導(dǎo)致堆體pH值下降。腐熟的堆肥一般呈弱堿性，pH值在8～9［31］。

圖10為條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體pH值的變化動(dòng)態(tài)。蚯蚓處理之前，堆肥pH值顯著下降（P＜0.05），降低2.5%，蚯蚓處理之后pH值又顯著降低（P＜0.05），降低10.4%。與初始相比，堆肥pH值下降12.6%。最終堆肥pH值在8～9之間，符合堆肥腐熟度的要求。

圖10 堆肥過(guò)程中pH值的變化

蚯蚓處理之后，堆體pH值進(jìn)一步下降，可能是由于以下原因:（1）物料內(nèi)的氨氣繼續(xù)向外排放；（2）物料中的N和P被高度礦化為硝酸鹽、亞硝酸鹽和正磷酸鹽［32］；（3）物料的供氧狀況由于蚯蚓的活動(dòng)得到了改善，使得硝化細(xì)菌活性增強(qiáng)并大量繁殖，NH4+向NO3-轉(zhuǎn)化；（4）蚯蚓食道的鈣腺的分泌物起到中和有機(jī)酸的作用，能夠改善蚯蚓體內(nèi)酸堿狀況，使得蚯蚓堆肥產(chǎn)物-蚯蚓糞的pH值趨于中性［33］；（5）蚯蚓活動(dòng)產(chǎn)生了多種有機(jī)酸，能起到中和堿性的作用。

2.8 堆體EC值的變化

溶液導(dǎo)電能力的大小可以由電導(dǎo)率（EC）的大小來(lái)表示，而反映溶液中電解質(zhì)濃度的EC值的大小，能夠表示出有機(jī)物料的水溶性鹽含量。EC值越高，有機(jī)物料中電解質(zhì)濃度越高，農(nóng)用時(shí)，其可能會(huì)抑制作物的生長(zhǎng)。堆肥過(guò)程中EC值受鹽分、水分、有機(jī)物含量和孔隙等的影響。通常認(rèn)為，EC值小于9 000 μ S/cm時(shí)堆肥腐熟［34］。整個(gè)堆肥過(guò)程中各處理的電導(dǎo)率值介于0.5～1.7 mS/cm，均小于9.0 mS/cm，符合堆肥無(wú)害化處理的要求。

圖11為條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合堆肥過(guò)程中堆體EC值的變化動(dòng)態(tài)。蚯蚓處理之前，堆肥EC值顯著增加（P＜0.05），增加34.2%，蚯蚓處理之后EC值又顯著降低（P＜0.05），降低67.3%。與初始相比，EC值降低56.1%。研究表明［35］，蚯蚓堆制處理有利于提高堆肥中溶解性離子含量。在該試驗(yàn)中，蚯蚓處理之后，各處理EC值明顯降低有幾個(gè)原因［36］:（1）由于過(guò)量澆水而使溶解性離子從基質(zhì)中瀝出；（2）可溶性離子被微生物和蚯蚓所固定；（3）鹽分離子以不溶性鹽的形式沉淀。整個(gè)堆肥過(guò)程中各處理的電導(dǎo)率值介于0.5～1.7 mS/cm，均小于9.0 mS/cm，符合堆肥無(wú)害化處理的要求。

圖11 堆肥過(guò)程中EC值的變化

2.9 堆肥后種子發(fā)芽指數(shù)比較

最具說(shuō)服力和現(xiàn)實(shí)意義的腐熟度評(píng)價(jià)方法便是植物毒性檢驗(yàn)的方法。理論上，GI需要達(dá)到100%，但在實(shí)際應(yīng)用中，GI達(dá)到80%～85%時(shí)表明堆肥達(dá)到腐熟。

如圖12所示，在蚯蚓處理前種子發(fā)芽指數(shù)為82.6%，蚯蚓處理之后種子發(fā)芽指數(shù)顯著增加，為90.6%，增加9.7%，表明經(jīng)過(guò)蚯蚓處理之后堆肥毒性顯著降低，這可能是因?yàn)轵球镜幕顒?dòng)協(xié)調(diào)了NH4+-N/ NO3--N，優(yōu)化了pH值，并進(jìn)一步降低了EC值。

圖12 蚯蚓處理前后種子發(fā)芽指數(shù)對(duì)比

3 討論

本研究在商業(yè)化生產(chǎn)尺度上對(duì)條剁堆肥—蚯蚓堆肥聯(lián)合處理下的有機(jī)物產(chǎn)品性狀的影響進(jìn)行了探索。研究結(jié)果表明，條剁堆肥—蚯蚓堆肥聯(lián)合處理是一種有機(jī)固體廢棄物有效處理方法，聯(lián)合堆肥最終產(chǎn)品性狀（pH值、EC值、種子發(fā)芽指數(shù)、NH4+-N、NH4+-N/ NO3--N、T值）符合相關(guān)有機(jī)物料腐熟要求。更為重要的是，由于堆肥過(guò)程中引入蚯蚓生物處理環(huán)節(jié)，通過(guò)蚯蚓自身生物活動(dòng)協(xié)調(diào)了堆肥產(chǎn)品中的銨硝比（NH4+-N/ NO3--N），降低了鹽分濃度（EC值），并優(yōu)化了pH值，使得堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分價(jià)值大幅增加。這與倉(cāng)龍等［37］、柏彥超等［27］、鄭金偉［14］的研究結(jié)果一致。

也可以看出，在蚯蚓堆肥環(huán)節(jié)，由于要維持蚯蚓正常生長(zhǎng)所需環(huán)境濕度，向堆肥表面噴施了大量水，堆肥養(yǎng)分例如鉀養(yǎng)分被大量淋洗掉，堆肥產(chǎn)量養(yǎng)分總量有一定程度減少，這也是堆肥EC值減少的原因。Fornes等［38］研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)傳統(tǒng)堆肥處理EC值高的主要原因是其中含有大量的K+、SO42-，而單獨(dú)蚯蚓堆肥處理以及聯(lián)合處理能夠顯著降低這些離子含量，因此顯著地降低了堆肥的EC值，而EC值的減少使其更適宜作為育苗基質(zhì)的材料，相反由于單獨(dú)傳統(tǒng)堆肥處理EC值較高，作為育苗基質(zhì)會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)和品質(zhì)產(chǎn)生有害的影響。當(dāng)然，在商業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，為了減少成本以及便于操作，需要對(duì)蚯蚓堆肥環(huán)節(jié)所需的合理水分使用量進(jìn)行估計(jì)，但多數(shù)情況下，商業(yè)操作偏向過(guò)量用水。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以用PVC多孔管控制用水量。因此后續(xù)研究中可進(jìn)一步對(duì)蚯蚓堆肥環(huán)節(jié)的科學(xué)用水量進(jìn)行探究。另外，也可將過(guò)量灌水帶來(lái)的浸出液進(jìn)行末端處理和應(yīng)用。

本試驗(yàn)初始物料的C/N較低，pH值較高，會(huì)對(duì)微生物的活動(dòng)產(chǎn)生一定的限制，因此高溫期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，增加了聯(lián)合堆肥的時(shí)間，后續(xù)研究中可以調(diào)整初始物料的C/N以及pH值，縮短聯(lián)合堆肥處理時(shí)間，提高有機(jī)廢棄物處理效率。另外，本研究沒(méi)有在蚯蚓堆肥期間進(jìn)行取樣分析以及對(duì)蚯蚓的生長(zhǎng)、繁殖情況進(jìn)行分析，在以后的研究中，可以將這兩部分添加上，依此，也可以確定蚯蚓堆肥的結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，以減少澆水等所需要的成本。

4 結(jié)論

條垛堆肥-蚯蚓堆肥聯(lián)合處理是一種對(duì)有機(jī)固體廢棄物處理的有效方法。其對(duì)肥料部分性狀有顯著提升，使得堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分價(jià)值大幅增加，并使堆體pH值趨于中性，EC值及T值降低，有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步分解，種子發(fā)芽指數(shù)進(jìn)一步提高，肥料更趨于穩(wěn)定化。