除氨菌復(fù)配對雞糞堆肥除臭和腐熟效果的影響

劉艷薇，顧 欣，惠悅?cè)?，念文彩，紀(jì)立東，石偉勇

(1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2.寧夏伊品生物科技股份有限公司，寧夏 銀川 750100；3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002； 4.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展與人口不斷增加，禽畜養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的禽畜糞便。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前我國每年畜禽糞污產(chǎn)生量約38億t，總產(chǎn)出量超過工業(yè)固體廢物，但綜合利用率不足60%，給環(huán)境造成巨大威脅。禽畜糞便可產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體，一旦進(jìn)入空氣，會增加空氣污濁度，威脅人體健康的同時影響?zhàn)B殖場內(nèi)禽畜的正常生長。如果得不到妥善處理，還會帶來更大的環(huán)境壓力[1]。禽畜糞便產(chǎn)生的揮發(fā)性臭氣，成分較為復(fù)雜，主要化學(xué)成分有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、酸類、胺類、硫醇類及含氮雜環(huán)化合物等。其中，產(chǎn)生量較大的為氨氣、硫化氫、吲哚和糞臭素等，而雞糞堆肥惡臭氣體的主要成分就是氨氣[2]。

近年來，生物除臭技術(shù)越來越被人們所重視。研究表明，微生態(tài)制劑對畜禽糞便中氨氣的產(chǎn)生有一定調(diào)節(jié)作用[3]。有益外源微生物的添加可調(diào)控糞便中氮素物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及氨氣的生成。氨氣的生成量越少，表明禽畜糞便堆肥中氮存留量就越高[4]，作為肥料其營養(yǎng)成分越高。目前，針對禽畜糞便除氨菌的篩選和菌劑研發(fā)已取得諸多成果，并獲得了多株具有除臭功能的微生物菌劑[5]。從廢水與人工濕地中篩選出10株自養(yǎng)氨氧化細(xì)菌，對氨、氮的去除具有顯著效果[6]。BRIEELEY等[7]從酸性森林土壤中以β-丙氨酸為唯一碳源與氮源篩選出1株硝化細(xì)菌，具有明顯的脫硝氮能力。葉芬霞等[8]用熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)、巨大芽孢桿菌(Bacillusmegaterium)和灰色鏈霉菌(Streptomycesgriseus)制成微生物除臭劑開展除臭試驗，5 d后堆肥的氨氣降解率達(dá)到84.39%，豬舍內(nèi)氨氣的降解率達(dá)到78.39%。MEINEN等[9]以復(fù)合菌作為除臭劑，其對豬糞的除臭效果優(yōu)于單一菌株。

微生物的種類和功能具有多樣性，不同菌所起的作用也不同。僅依靠某單一菌株去除臭氣，很難達(dá)到理想的效果。因此將若干株具有協(xié)同作用的除氨菌進(jìn)行復(fù)配組合，對堆肥發(fā)酵過程中氨氣釋放量和物料的物理化學(xué)性質(zhì)開展研究，明確具有最佳除氨效果的菌劑組合，將有利于禽畜糞便的堆肥除氨和快速腐熟。目前，部分除氨菌在場地堆肥中的除氨效果不及室內(nèi)，因此在生產(chǎn)應(yīng)用時達(dá)不到預(yù)期的除氨效果。大多有關(guān)固態(tài)堆肥除氨菌除氨效果的研究，主要采用密閉容器作為試驗裝置。該試驗方法保證了容器的氣密性，但忽略了場地堆肥過程中通風(fēng)、光照、水分散失等自然條件對堆肥發(fā)酵進(jìn)程及其中微生物活動的影響。因此，本研究采用工廠化場地發(fā)酵堆肥，探索不同除氨菌和復(fù)合菌對堆肥氨氣釋放量及物料腐熟進(jìn)程的影響，使試驗條件更貼近實(shí)際生產(chǎn)水平。本研究針對寧夏蛋雞糞便產(chǎn)量增加、堆放及處置過程中臭氣污染現(xiàn)象，以雞糞和糠醛渣堆肥發(fā)酵為載體，利用微生物技術(shù)分離篩選除氨菌株，比較不同除氨菌對堆肥物料發(fā)酵進(jìn)程、氨氣釋放量以及物料營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，明確其除臭效果，減少物料堆肥過程中的碳、氮損耗，為構(gòu)建環(huán)境友好型養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)及促進(jìn)環(huán)境質(zhì)量提升提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗場地概況 試驗場地位于寧夏回族自治區(qū)青銅峽市邵崗鎮(zhèn)寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司有機(jī)肥廠。選擇廠區(qū)內(nèi)位于上風(fēng)位、通風(fēng)良好、距廠內(nèi)生產(chǎn)區(qū)600 m的空地為試驗場地，面積約800 m2。采用XSFD-500型移動翻拋車進(jìn)行堆肥翻拋。

1.1.2 供試材料 菌株由寧夏大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境實(shí)驗室提供，分離篩選自雞糞自然發(fā)酵堆肥。4個菌株分別為假單胞菌(Pseudomonassp.,A21)、芽孢桿菌(Bacillussp.，A38)、施氏假單胞菌(Pseudomonasstutzeri，S33)、解糖假蒼白桿菌(Pseudochrobactrumsaccharolyticum，S61)。在NCBI中的Genbank編號分別為MK391954、MK377097、MK377085、MK377096。

雞糞和糠醛渣由寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司提供，基本理化性質(zhì)如表1。堆肥物料以蛋雞雞糞為主料，糠醛渣為輔料，二者質(zhì)量比為3∶2。

表1 雞糞和糠醛渣的基本理化性質(zhì)Tab.1 Basic physical and chemical properties of chicken manure and furfural residue

1.1.3 培養(yǎng)基 基礎(chǔ)培養(yǎng)基：蛋白胨10 g、牛肉膏2 g、NaCl 5 g、瓊脂20 g、蒸餾水1 000 mL、pH值7.2～7.4。用于菌株的活化、短期保藏和拮抗試驗。

發(fā)酵培養(yǎng)基：K2HPO41 g、MgSO4·7H2O 5 g、FeSO4·7H2O 0.05 g、MgSO4·H2O 0.02 g、酵母浸出液0.2 g、糠醛渣粉(干樣)10 g、新鮮雞糞20 g(折合干質(zhì)量)、蒸餾水1 000 mL、pH值7.0～7.2。用于菌株的發(fā)酵培養(yǎng)和液體復(fù)配試驗。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 拮抗試驗 采用交叉法劃線，在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上將菌株兩兩之間進(jìn)行交叉劃線，28 ℃培養(yǎng)24 h，觀察菌株生長情況。菌株生長均正常，無溶菌現(xiàn)象為無拮抗；出現(xiàn)溶菌現(xiàn)象或生長受抑制為拮抗。每個處理重復(fù)3次。

1.2.2 室內(nèi)復(fù)配除氨試驗 菌懸液的制備：將活化后的菌株接入不加瓊脂的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，30 ℃、120 r/min恒溫?fù)u瓶培養(yǎng)24 h，用無菌蒸餾水將其稀釋為3×108cfu/mL的菌懸液，依次制備4種單一菌的菌懸液，備用。以等體積比將單一菌懸液混勻，制備混合菌懸液。試驗設(shè)置單一菌和復(fù)合菌共11個處理：C1為菌株A21，C2為菌株A38，C3為菌株S33，C4為菌株S61，C5為菌株A21、A38復(fù)配，C6為菌株A21、S33復(fù)配，C7為菌株A21、S61復(fù)配，C8為菌株S33、S61復(fù)配，C9為菌株A38、S33復(fù)配，C10為菌株A38、S61復(fù)配，C11為菌株A21、A38、S33、S61復(fù)配。

物料浸提液的制備：新鮮堆肥物料充分混勻，取混合物5 g，置于100 mL燒杯中，加入50 mL蒸餾水，充分?jǐn)嚢? min，靜置2 h，取上清液為物料浸提液。

在100 mL三角瓶中加入發(fā)酵培養(yǎng)基45 mL、物料浸提液1 mL和菌懸液4 mL，30 ℃、120 r/min培養(yǎng)72 h，檢測氨氣的釋放量，以不接菌只加入等量無菌水為對照(CK)，每個處理重復(fù)3次。以氨氣釋放量最少和較少的為除氨效果較優(yōu)處理進(jìn)行場地試驗。

1.2.3 場地試驗 菌懸液的制備：方法同1.2.2。

以除氨效果較優(yōu)的復(fù)配方案進(jìn)行場地試驗。采用單因素試驗，共8個處理：以無菌水為對照(T0)，T1為菌株A21，T2為菌株A21、S61復(fù)配，T3為菌株A21、S33復(fù)配，T4為菌株S33，T5為菌株S33、S61復(fù)配，T6為菌株S33、A38復(fù)配，T7為菌株A21、S61、S33、A38復(fù)配。每個處理取發(fā)酵物料2 m3，添加菌懸液或無菌水2 L，調(diào)節(jié)堆肥物料含水率至60%，充分混勻，堆成條垛狀，底寬150 cm、高80 cm，置于發(fā)酵試驗場，按常規(guī)好氧堆肥發(fā)酵進(jìn)行管理。降雨期間用塑料布對堆肥物料進(jìn)行覆蓋，降低其對發(fā)酵過程的影響。每天10∶00和16∶00記錄溫度，達(dá)到或超過60 ℃進(jìn)行翻堆。隔1 d的10∶30檢測堆肥物料的氨氣釋放量，每個處理重復(fù)3次。發(fā)酵過程中取樣檢測堆積物料的pH值，至堆肥物料腐熟完成(發(fā)酵第21 天)檢測堆肥物料含水率、腐熟度和化學(xué)性質(zhì)。每個處理重復(fù)3次。

1.3 測定指標(biāo)和方法

1.3.1 氨氣采集 采用硫酸吸收法，取氨氣吸收液10 mL置于50 mL燒杯中，密封帶入場地，將堆肥物料側(cè)面中部剖開，形成一個平臺，迅速將裝有氨氣吸收液的燒杯平放于臺面，去除密封膜，用6.9 L塑料桶扣住，周邊用堆肥物料密封。靜置吸收5 min后，快速取出小燒杯并密封，帶回實(shí)驗室進(jìn)行氨氣含量檢測。

1.3.2 堆肥物料采集 采集堆肥物料中部距表層22～30 cm處的樣品，5點(diǎn)混合采樣200 g左右，風(fēng)干，過1 mm篩，用于堆肥物料的物理化學(xué)性質(zhì)和腐熟度檢測。

1.3.3 測定方法 氨氣采用納氏試劑比色法進(jìn)行測定[10]；菌懸液計數(shù)采用細(xì)菌計數(shù)板法測定；溫度采用溫度計法測定；含水率采用烘干法測定；pH值采用雷磁DDS-307 pH儀測定；有機(jī)碳含量采用干燒法測定；全氮含量采用半微量凱式定氮法測定；全磷含量采用釩鉬酸銨比色法測定；全鉀含量采用火焰光度法測定[11]；腐熟度采用種子發(fā)芽指數(shù)法檢測[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)，制作圖表；采用SPSS 21.0數(shù)據(jù)處理軟件做方差分析；采用LSD法在P<0.05水平上進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 拮抗試驗結(jié)果

如圖1所示，在平板交叉劃線培養(yǎng)中，試驗所用

圖1 不同菌株間的拮抗試驗Fig.1 Antagonistic experiment among different strains

4株菌的菌落正常，無溶菌現(xiàn)象，表明各菌株之間無拮抗反應(yīng)，可進(jìn)行復(fù)配。

2.2 不同除氨菌對堆肥物料液態(tài)發(fā)酵過程氨氣釋放量的影響

加入不同除氨菌對堆肥物料液態(tài)發(fā)酵過程中氨氣的釋放量具有不同的影響。如圖2所示，CK的氨氣釋放量為16.82 μg/mL，C1、C3、C6、C7、C8、C9、C11處理的氨氣釋放量均低于CK，且達(dá)到顯著水平。其中，C6、C7、C8、C11處理的降幅介于12.36%～16.01%，C1、C3、C9處理的降幅介于6.70%～7.90%。C2、C4、C5、C10處理的氨氣釋放量均顯著高于CK。物料浸提液含有固態(tài)物料的大部分可溶性組分，其氨氣釋放量可用于除氨菌株的初步篩選。

不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同

依據(jù)該指標(biāo)，C1、C3、C6、C7、C8、C9、C11處理的施菌方案用于后續(xù)的場地試驗。

2.3 不同除氨菌對堆肥物料氨氣釋放量的影響

不同除氨菌處理對堆肥物料氨氣釋放量具有不同的影響，如圖3所示。各除氨菌處理的氨氣釋放動態(tài)趨勢基本一致，呈現(xiàn)先升后降、再上升再下降的趨勢，為M形曲線。發(fā)酵初期，堆肥物料的氨氣釋放量較低，發(fā)酵第5天，各處理的氨氣釋放量為4.72～13.92 μg/g。隨著發(fā)酵進(jìn)程的推進(jìn)，因降雨導(dǎo)致各處理的氨氣釋放量快速增加，發(fā)酵第7天，氨氣釋放量較第5天增幅介于3.15～24.30 μg/g。其中，發(fā)酵第7天，T2、T3、T6處理氨氣釋放量處于較低水平，較第5天增幅僅介于3.23～10.67 μg/g，氨氣釋放量最低的為T3處理(17.07 μg/g)，比T0降低了45.69%。T1、T4、T5、T7 處理氨氣釋放量處于較高水平，較第5天增幅介于13.07～23.57 μg/g。至發(fā)酵第9 天，各處理的氨氣釋放量快速下降至較低水平，并持續(xù)2～3 d。至發(fā)酵第13天，因暴雨，氨氣釋放量再次出現(xiàn)第2個高峰，不同處理的氨氣釋放量之間具有顯著差異(P<0.05)，其中，T1、T2、T3、T4、T5、T6處理氨氣釋放量處于較低水平，較第9天增幅介于5.50～19.25 μg/g。T0、T7處理氨氣釋放量處于較高水平，較第9天增幅介于30.92～38.18 μg/g。發(fā)酵17～19 d時，氨氣釋放量快速下降至2.00～5.00 μg/g。各處理中，T3處理的氨氣釋放量一直處于較低水平，與其他處理相比差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

圖3 不同除氨菌處理堆肥物料的氨氣釋放量Fig.3 Ammonia release amount from different ammonia removal bacteria composting materials

不同除氨菌處理堆肥物料氨氣累積釋放量的整體趨勢相似，如圖4所示。發(fā)酵前期，氨氣累積釋放量較低，僅占總釋放量的5.04%～10.07%。隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵7～13 d，氨氣累積釋放量占總釋放量的41.03%～44.41%。發(fā)酵15 d以后，氨氣累積釋放量趨于穩(wěn)定。

2.4 不同除氨菌對堆肥物料溫度的影響

不同除氨菌對堆肥物料溫度的影響呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，如圖5a、b所示。發(fā)酵初期，各處理的堆肥物料溫度均快速升高，至發(fā)酵第3 天，10:00堆肥物料溫度達(dá)到50.0～65.3 ℃，較室外溫度增高了21.0～36.4 ℃。其中，T1、T2、T3、T4處理的10∶00堆肥物料溫度較高，介于64.0～65.3 ℃。T0、T6和T7處理的堆肥物料溫度升高較慢，于發(fā)酵第11天才達(dá)到較高的堆肥溫度。此后，各處理的堆肥物料溫度大多處于較高水平。其中，T2、T3、T6、T7處理的10∶00堆肥物料溫度于發(fā)酵第10天達(dá)到68.3～71.0 ℃。發(fā)酵試驗在夏季開展，室外溫度30～32 ℃。發(fā)酵第7、13 天，因降雨導(dǎo)致室外溫度分別降至28.0、22.0 ℃，各處理的堆肥物料溫度也隨之出現(xiàn)較為明顯的降低，降溫介于3.7～8.3 ℃。之后，隨著室外溫度恢復(fù)正常，堆肥物料溫度也恢復(fù)至高溫水平。發(fā)酵至第21天，堆肥物料發(fā)酵過程臨近腐熟期，溫度迅速下降，10∶00各處理堆肥物料溫度降至35.0～45.0 ℃，接近室外溫度；16∶00各處理堆肥物料溫度介于37.0～46.3 ℃。發(fā)酵期間10∶00與16∶00的室外溫度變化趨勢和堆肥物料溫度基本一致。

圖4 不同除氨菌處理堆肥物料的氨氣累積釋放量Fig.4 Ammonia accumulation release amount of composting materials treated with different ammonia removal bacteria

a：10:00堆肥物料溫度變化曲線； b：16:00堆肥物料溫度變化曲線； TW：室外溫度

2.5 不同除氨菌對堆肥物料pH值的影響

不同除氨菌對堆肥物料pH值的影響呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，如圖6所示。堆肥物料的pH值總體呈上升趨勢，在發(fā)酵過程中，pH值有不同程度的變化。在發(fā)酵第0～3天，堆肥物料的pH值呈下降趨勢，不同處理的pH值下降的幅度差別較大，pH值下降最快的為T5處理，下降幅度為0.80，下降較慢的為T1、T3、T6處理，下降幅度介于0.08～0.28。至發(fā)酵第3～7 天，各處理的pH值均有所上升，上升較快的為T0、T2、T5、T6、T7處理，增加了0.34～0.63；上升較慢的為T1、T3、T4處理，僅增加了0.04～0.24。至發(fā)酵第9 天，各處理pH值再次降低，下降幅度介于0.01～0.47，下降幅度最大的為T0處理，最小的為T7處理。發(fā)酵至第13 天，T7處理較第11天有所下降，T1—T6處理的pH值均達(dá)到整個發(fā)酵進(jìn)程中的最高峰，但各處理中pH值最大的仍為T7處理(7.77)。發(fā)酵至第19 天，pH值漸趨于穩(wěn)定，介于7.58～7.77。

圖6 不同除氨菌處理堆肥物料的pH值Fig.6 pH value of composting materials treated with different ammonia removal bacteria

2.6 不同除氨菌對種子發(fā)芽指數(shù)(GI)和堆肥物料含水率的影響

種子發(fā)芽指數(shù)和堆肥物料含水率是堆肥物料腐熟度的重要指標(biāo)。堆肥物料中添加不同除氨菌，直接影響堆肥物料腐熟度，如圖7、8所示。發(fā)酵結(jié)束時，各處理均達(dá)到腐熟，但是不同處理的GI值之間具有差異。GI值最高為T3處理(94.57%)，分別比T0、T1、T2、T4、T5、T6、T7處理高13.62%、4.28%、6.14%、6.04%、10.03%、9.57%、12.42%，且具有顯著差異。于發(fā)酵第21天測定堆肥物料含水率，含水率較高的為T5、T0處理，分別為21.34%、21.13%，含水率較低的為T2、T3、T4處理，分別為17.61%、17.80%、17.23%，與T0(21.13%)、T5(21.34%)處理之間有顯著差異。并且堆肥物料含水率低的處理GI值較高。

圖7 不同除氨菌處理堆肥物料的GI值Fig.7 GI value of composting materials treated with different ammonia removal bacteria

圖8 不同除氨菌處理堆肥物料的含水率Fig.8 Moisture content of composting materials treated with different bacteria ammonia removal bacteria

2.7 不同除氨菌對堆肥物料養(yǎng)分含量的影響

添加不同除氨菌，腐熟后堆肥物料養(yǎng)分含量具有差異，如表2所示。發(fā)酵結(jié)束后，有機(jī)碳含量比較高的為T1、T2、T3處理，分別為32.28%、33.27%、36.02%，分別比T0高18.16%、21.78%、31.84%。有機(jī)碳含量較低的為T4、T5、T6、T7處理，比T0高 6.30%～12.74%。較基礎(chǔ)物料中雞糞的有機(jī)碳含量(表1)相比，發(fā)酵結(jié)束后，物料有機(jī)碳含量均有所下降，降幅為12.57%～33.69%。各處理間全氮含量不同，T0—T7處理全氮含量介于1.43%～2.33%，較高的為T2、T3處理，分別為2.13%、2.33%，分別比T0處理高25.29%、37.06%；全氮含量較低的為T4處理，僅為1.43%，比T0處理低15.88%，處于較低水平。T2、T3處理的全氮含量較基礎(chǔ)物料中雞糞有所上升，上升幅度分別為5.45%、15.35%，其余處理的全氮含量較基礎(chǔ)物料中雞糞均有所降低。發(fā)酵結(jié)束后，全磷含量較高的為T3處理(2.28%)，與T0、T2處理間無顯著差異，較T0處理高6.05%；各處理全磷含量與基礎(chǔ)物料中的雞糞相比均有所增加，增加幅度介于23.17%～39.02%。發(fā)酵結(jié)束后，全鉀含量較高的為T3處理(0.98%)，與其他處理具有顯著性差異，較T0處理高15.29%；T0、T1處理的全鉀含量較基礎(chǔ)物料中的雞糞有所降低，分別降低1.16%、4.65%，T2、T3、T4、T5、T6、T7處理的全鉀含量較基礎(chǔ)物料中的雞糞均有所升高，升高幅度介于1.16%～13.95%。堆肥物料總養(yǎng)分是肥效的重要保障之一，各處理按總養(yǎng)分含量由高到低依次排序為T3>T2>T7>T5>T1=T0>T6>T4。其中，T3處理總養(yǎng)分含量為5.59%，為最高水平。

表2 不同除氨菌處理堆肥物料的養(yǎng)分含量

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05).

Note: Different lowercase letters indicate the significant differences between different treatments(P<0.05).

3 結(jié)論與討論

堆肥發(fā)酵的實(shí)質(zhì)是酶促反應(yīng)，有機(jī)質(zhì)在微生物的酶系統(tǒng)催化下被分解為無機(jī)物或轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)[13]，同時釋放出氨氣和二氧化碳等，并產(chǎn)生熱量。在一定范圍內(nèi)，環(huán)境溫度與酶的活性呈正比。即催化有機(jī)質(zhì)腐殖化的酶，其活性隨著溫度的升高而增大，促使有機(jī)物大分子的異化，使堆肥物料逐漸腐熟[14]。堆肥進(jìn)程中釋放的氨氣，主要來自于多種微生物的協(xié)同代謝[4]。不同除氨菌對堆肥物料發(fā)酵過程中的氨氣釋放量具有不同的影響。研究表明，在雞糞中接入低溫復(fù)合發(fā)酵菌，堆肥物料的溫度、酸堿度和成分都發(fā)生了較大變化，微生物群落結(jié)構(gòu)也隨之改變，同時氮素被再利用。最終，腐熟物料中銨態(tài)氮的含量較不加菌的處理提高了70.20%，表現(xiàn)出顯著的保氮效果[15]。范建華等[16]將篩選出的芽孢桿菌、放線菌和酵母菌分別以單一菌或復(fù)合菌處理接入雞糞，進(jìn)行靜態(tài)堆肥發(fā)酵。結(jié)果表明，單一菌處理對氨氣釋放量的抑制率僅為37.13%～41.16%，復(fù)合菌處理對氨氣釋放量的抑制率為69.75%，并同時顯著高于不加菌的對照。本研究中，液態(tài)發(fā)酵過程中部分復(fù)合菌處理的氨氣釋放量較加入單一菌處理的氨氣釋放量低，但也有部分復(fù)合菌處理的氨氣釋放量較高。如C3處理的氨氣釋放量較C10處理低，可能原因為加入芽孢桿菌、解糖假蒼白桿菌復(fù)配組合發(fā)生某些反應(yīng)后，促使了液體環(huán)境中銨態(tài)氮的生成，或加入施氏假單胞菌后對銨態(tài)氮的形成具有一定抑制作用。研究表明，液態(tài)和固態(tài)發(fā)酵環(huán)境中的氧氣含量直接影響微生物的發(fā)酵代謝進(jìn)程或活動[17]。本研究中，同種除氨菌處理在液態(tài)和固態(tài)發(fā)酵環(huán)境中的氨氣的釋放量不同。假單胞菌處理和4株混合菌處理在液態(tài)發(fā)酵進(jìn)程中的氨氣釋放量相對較低，在固體發(fā)酵進(jìn)程中的氨氣釋放量相對較高，可能原因為4株除氨菌均屬好氧微生物，液態(tài)環(huán)境氧氣含量較低，限制了微生物的代謝活動強(qiáng)度，從而影響氨氣的釋放量。

在添加外源微生物的好氧堆肥中，影響其氨氣釋放量的環(huán)境因素除了氧氣含量，還有溫度、酸堿度、含水率等。研究表明，適宜的環(huán)境條件可以促進(jìn)堆肥物料中微生物的代謝活動，有利于堆肥發(fā)酵的快速進(jìn)行，同時降低堆肥物料的氨氣釋放量[18]。

堆肥溫度作為有機(jī)物降解速率和腐熟度的重要指標(biāo)，可以反映堆肥的發(fā)酵狀態(tài)[19]。在雞糞中加入外源微生物，可以使堆肥物料溫度升高較快且高溫持續(xù)時間長，既有利于堆肥物料的無害化處理，又能促進(jìn)有機(jī)物降解[20]。XIE等[21]以氨氧化古菌(AOA)作為微生物添加劑來探究堆肥物料中氮素的轉(zhuǎn)化以及氨氣的釋放情況，結(jié)果表明，添加AOA后可提升堆肥物料溫度，加快其發(fā)酵進(jìn)程并提高其保氮性。本研究獲得相似的結(jié)論，堆肥發(fā)酵過程中，T1、T2、T3、T4、T5處理的物料堆肥溫度較T0處理提前升高，至發(fā)酵第3天，T4處理堆肥物料溫度最高，達(dá)65.3 ℃。T6、T7處理的堆肥物料溫度升高較慢，但最終上升到了較高的水平。發(fā)酵結(jié)束后，T3處理的堆肥物料氨氣累積釋放量最低，說明加入假單胞菌、施氏假單胞菌的復(fù)配組合能夠起到減少氨氣釋放量的作用。本研究處于夏季，期間出現(xiàn)2次因自然降水導(dǎo)致的氣溫驟降，使發(fā)酵第12天10:00時的溫度降低至46.0～51.0 ℃，由于堆肥物料溫度低于60.0 ℃，故未進(jìn)行翻堆，導(dǎo)致堆肥物料內(nèi)部通氣性下降，氧氣含量降低，氣體揮發(fā)速度下降，微生物代謝產(chǎn)生的氨氣未能及時逸失，大量積累于堆肥物料內(nèi)。降雨次日(發(fā)酵第13天)，堆肥物料溫度隨著室外溫度的增加而增加，達(dá)到翻堆溫度時，積累于堆肥物料內(nèi)的氨氣隨之加速釋放，從而出現(xiàn)堆肥物料氨氣釋放量驟然增加的現(xiàn)象。在發(fā)酵過程中，堆肥物料的pH值直接影響氮素之間的轉(zhuǎn)化平衡。一般情況下，氨氣在堿性條件下釋放量較大[22]。堆肥物料中過高的pH值促使銨態(tài)氮向氨氣轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致氮素?fù)p失增加，降低堆肥質(zhì)量[23]。堆肥物料發(fā)酵過程中，涉及的微生物種類多樣，其適宜的pH值范圍差異較大。但多數(shù)微生物的適宜pH值為中性或偏弱堿性[24]。本研究中，發(fā)酵過程中各處理的pH值變化趨勢大致相同，均為先下降后上升，最后趨于穩(wěn)定，此動態(tài)變化規(guī)律與單愛麗等[25]的研究結(jié)果相似。T6、T7處理在發(fā)酵初期的pH值較低，可能與微生物活動導(dǎo)致堆肥物料局部供氧不足，發(fā)生厭氧發(fā)酵而大量產(chǎn)生有機(jī)酸和二氧化碳有關(guān)[26]。發(fā)酵結(jié)束后，各處理堆肥物料的pH值均穩(wěn)定在7.58～7.77，氨氣釋放量降到最低水平。

堆肥物料的GI值和含水率是堆肥物料腐熟度的有效檢測指標(biāo)[27]。WONG[28]認(rèn)為，未腐熟堆肥物料的植物毒性主要來自于小分子有機(jī)酸和大量的胺類、多酚類物質(zhì)。當(dāng)GI值達(dá)80.0%時，表明堆肥產(chǎn)品已完全腐熟[12]。劉穎等[29]發(fā)現(xiàn)，畜禽糞便加入有效微生物群 (EM)菌劑后，發(fā)酵周期縮短為自然腐熟周期的1/3，有效提高了堆肥腐熟度。本研究中，發(fā)酵結(jié)束時，所有處理的GI值均達(dá)到80.0%以上，GI值最高的為T3處理，說明加入假單胞菌、施氏假單胞菌的復(fù)配組合促進(jìn)了堆料中有機(jī)酸、胺類和多酚類物質(zhì)的降解，達(dá)到腐熟的效果。堆肥物料的含水率影響堆肥發(fā)酵的進(jìn)程和堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量[30]。含水率過高，會導(dǎo)致堆肥物料中孔隙度減少，空氣流通受阻，形成厭氧環(huán)境，促使惡臭氣體的產(chǎn)生[31]。LIANG等[32]研究表明，應(yīng)將堆肥物料初始含水率控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，使堆肥物料中氧氣正常擴(kuò)散，可有效降低氨氣的釋放量。本研究中，堆肥物料初始含水率為60.0%，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，各處理的含水率下降。其中，含水率下降最多的為T4處理，其次為T2、T3處理，說明堆肥物料中加入施氏假單胞菌，在促使堆肥物料中有機(jī)質(zhì)降解、微生物代謝活動增強(qiáng)的同時，可加速水分消耗或蒸發(fā)。至發(fā)酵結(jié)束時，各處理堆肥物料含水率降至17.23%～21.34%。堆肥物料的含水率降至28.0%～35.0%時被認(rèn)為達(dá)到腐熟標(biāo)準(zhǔn)。本研究中，各處理的含水率下降較快應(yīng)該與堆肥物料處于高溫干燥的環(huán)境有關(guān)。

微生物作為生態(tài)系統(tǒng)的主要分解者，承擔(dān)著地球物質(zhì)循環(huán)的重要功能。禽畜糞污可以被微生物充分降解或轉(zhuǎn)化，其中，一部分生成二氧化碳、氨氣等散失，另一部分則轉(zhuǎn)化為具有肥料效應(yīng)的小分子物質(zhì)[33]。堆肥過程中二氧化碳和氨氣的大量釋放會減少堆肥物料中非氣態(tài)碳、氮元素的含量，影響堆肥物料質(zhì)量。因此，在堆肥發(fā)酵進(jìn)程中，碳、氮元素的氣態(tài)損失越小，越有利于腐熟物料的養(yǎng)分保存[34]。本研究中，堆肥物料腐熟后，除氨菌處理的有機(jī)碳含量較T0處理高6.30%～31.84%。其中，T3處理的有機(jī)碳含量最高。說明向堆肥物料中加入假單胞菌、施氏假單胞菌的復(fù)配組合可以有效降低堆肥物料中碳、氮元素的損失，可能原因為假單胞菌和施氏假單胞菌可以快速將有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)，使更多的含碳化合物趨于穩(wěn)定，從而減少了堆肥物料的碳元素總損失量，與李恕艷等[35]研究結(jié)果相似。在雞糞好氧堆肥過程中，氮素一方面以氨氣的形式逸失，另一方面則轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，或是由生物體同化吸收。隨著微生物發(fā)酵的進(jìn)行，堆肥物料的體積和質(zhì)量均顯著減少，導(dǎo)致堆肥物料中養(yǎng)分含量出現(xiàn)濃縮效應(yīng)，使單位質(zhì)量堆肥物料中的總養(yǎng)分含量有所增加[36]。本研究中，發(fā)酵結(jié)束時，T2、T3處理的堆肥物料全氮含量較基礎(chǔ)物料中雞糞分別升高5.45%、15.35%，比T0處理升高25.29%、37.06%，T4處理的全氮含量較低。同時，堆肥物料中全磷的含量也較基礎(chǔ)物料中雞糞有所增加，此結(jié)果與劉微等[37]研究結(jié)果相似。其中，全磷含量最高的為T3處理，可能是因為假單胞菌和施氏假單胞菌具有協(xié)同作用，可以使堆肥物料快速達(dá)到腐熟，養(yǎng)分含量濃縮效應(yīng)較其他處理更為顯著。綜上所述，假單胞菌和施氏假單胞菌的復(fù)配組合在促進(jìn)堆肥物料加快腐熟，降低物料碳、氮元素?fù)p失，提高總養(yǎng)分含量等方面均優(yōu)于其他單一菌或復(fù)合菌處理，可適用于雞糞堆肥生產(chǎn)實(shí)踐。