牛糞與秸稈類廢棄物配比好氧發(fā)酵新工藝對堆肥效果的影響

周喜榮,張麗萍,蔣 鵬,孫 權,王 銳,劉少泉,劉 智

(寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021)

關鍵字：牛糞；秸稈類廢棄物；好氧發(fā)酵；堆肥效果

隨著我國農業(yè)迅速發(fā)展，每年產生的有機廢棄物數(shù)量不斷攀升，秸稈類約有8.3億t，畜禽糞便約有38億t[1]，且有機廢棄物富含作物生長發(fā)育所需的氮、磷、鉀及有機質等營養(yǎng)物質，肆意堆放不僅嚴重影響人類生活和環(huán)境凈化循環(huán)，而且造成綠色資源的大量流失與浪費，在可持續(xù)綠色發(fā)展的大背景下，有機廢棄物資源化、無害化處理正是當今的研究熱點。

肥料化利用是有機廢棄物還田最為經濟、綠色的利用方式[2]，有機肥施入土壤既可以有效增加土壤有機質，改善土壤結構，提高土壤生態(tài)活力，又能促進土壤養(yǎng)分充分釋放，減輕土壤污染，但肥料化處理弊端屢見不鮮。寧夏、西藏、青海及甘肅南部等西北地區(qū)目前對畜禽糞污肥料化利用普遍為傳統(tǒng)發(fā)酵，再者，由于高海拔地區(qū)溫度低，堆體溫度難以維持，不能有效殺死病原菌及其蟲卵，這種發(fā)酵方式耗時長且養(yǎng)分流失嚴重，致使有機肥品質低劣，養(yǎng)分有效性低；而秸稈類廢棄物則大多作為燃料或直接廢棄，造成能源浪費與環(huán)境污染。傳統(tǒng)有機肥生產為達到商業(yè)標準，添加含非活性有機碳比例很高的風化煤或糠醛渣，對改良土壤與促進作物生長方面效果甚微，長期施用易造成土壤污染，降低養(yǎng)分利用率。

好氧發(fā)酵是一種利用物料自身固有菌群或借助外源菌劑進行有機質的生物降解，使其達到穩(wěn)定的腐殖狀態(tài)，再應用于土壤改良劑和有機肥的過程[3]。好氧發(fā)酵因腐熟效果好、產物肥料化應用性強等優(yōu)勢[4-5]，成為有機廢棄物發(fā)酵首選；物料初始條件作為發(fā)酵過程中最關鍵的因素對物料發(fā)酵快慢與有機肥品質高低起決定性作用。相關研究表明，有機廢棄物發(fā)酵時，物料粒徑在2 mm左右，C/N比值在25～30，初始含水率維持在55%左右，添加適宜的外源菌劑能夠增強微生物活性，加快纖維素降解，提升堆體溫度，減少升溫時間，延長高溫發(fā)酵期，有效縮短腐熟周期，提高腐熟效率，提升產品品質[6-9]。牛糞與秸稈類廢棄物均含有豐富的氮、磷、鉀、有機質等營養(yǎng)成分，但牛糞含水量較高，且質地細密，內部空隙率小，通氣性差，腐熟效率低下，不易直接好氧發(fā)酵，而秸稈類廢棄物是一種良好碳源，粉碎后具有特殊的結構特性，與牛糞配比發(fā)酵，不僅有效調節(jié)物料水分與C/N比，而且明顯增加物料粒徑與堆體內部空隙，使得外界氧氣源源不斷向物料內部供給，好氧微生物活性顯著提升，腐熟效率進一步加快，有效縮短發(fā)酵時間[3,10-12]。玉米秸稈、枸杞枝條及葡萄枝條是寧夏地區(qū)主要秸稈類廢棄物，具有可再生、分布廣泛、營養(yǎng)成分齊全、利用潛力大、結構組成特殊的特點，因此，與牛糞配比發(fā)酵時，對物料腐熟發(fā)酵效果影響各異。

針對傳統(tǒng)發(fā)酵弊端、單純牛糞發(fā)酵缺陷及秸稈類有機廢棄物自身特點，本研究利用3種秸稈類廢棄物分別與牛糞配比，并接種多元高效發(fā)酵菌、纖維素降解酶及黑曲霉，在自主設計全封閉旋轉通氣加氧裝置中進行好氧發(fā)酵，以發(fā)酵過程中物理、化學及生物指標為考核標準，研究玉米秸稈、枸杞枝條及葡萄枝條與牛糞配比腐熟發(fā)酵新工藝對堆肥效果的影響，以期為好氧腐熟發(fā)酵及其工藝提供理論依據(jù)與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2019年3月初至2019年8月初在寧夏大學試驗農場(38°13′50.34″N, 106°14′22.19″E)(南廠)進行，年平均氣溫9℃左右，試驗環(huán)境為農場實際生產場地，即露天，雨時塑料布遮蓋。

1.2 供試材料

1.2.1 試驗材料 牛糞購于青銅峽市國龐奶牛養(yǎng)殖專業(yè)合作社；玉米秸稈、葡萄枝條購于寧夏卿龍生物質能源開發(fā)有限公司；枸杞枝條均購于寧夏枸杞所；多元高效發(fā)酵菌劑、纖維素酶、黑曲霉均為實驗室自行提取繁殖篩選所得。

1.2.2 材料初始指標 根據(jù)物料特性與試驗研究需要進行初始指標測定，如表1所示。

表1 各類有機廢棄物初始指標

1.3 試驗設計

1.3.1 試驗設置 試驗采用自制式全封閉旋轉通氣加氧裝置進行好氧發(fā)酵，裝置可自動控制曝氣時間、加水、攪拌方向及進出料，試驗共設置3個處理，分別為：(牛糞+玉米秸稈)T1；(牛糞+枸杞枝條)T2；(牛糞+葡萄枝條)T3，裝置原理圖與具體配比如圖1和表2。

表2 物料配比用量

1：粉樣口；2：粉碎機；3：物料傳送管；4：電機；5：裝樣袋；6：進料口；7：傳送管；8：爆氣和加水裝置；9：操作箱；10：物料入罐口；11：發(fā)酵罐；12：出料口1：Powder port；2：Grinder；3：Material transfer tube；4：Motor；5：Sample bag；6：Inlet；7：Delivery tube；8：Gas explosion and water adding device；9：Operation box；10：Material into the tank；11：Fermenter；12：Outlet

1.3.2 試驗步驟 (1)多元高效發(fā)酵菌劑的活化：根據(jù)發(fā)酵物料總量將相應量多元高效發(fā)酵菌劑、麩皮按一定比例攪拌均勻，再將相應量紅糖溶于適量水中，調節(jié)其含水率在35%左右，放置于恒溫光照培養(yǎng)箱，至有大量菌絲長出；(2)物料加工及配比：將有機物料加工適當尺寸，根據(jù)發(fā)酵總量計算農業(yè)物料需要量，并與牛糞配比使C/N為28∶1，再根據(jù)各自物料含水率計算總需水量及計算調節(jié)物料C/N為25∶1的尿素需要量；(3)物料傳送及接菌：通過物料傳送管將配比后的物料傳送至發(fā)酵罐中，將尿素、黑曲酶及纖維素酶溶于水中，邊傳送物料邊攪拌加水，并把活化的多元高效發(fā)酵菌劑均勻撒施在傳送物料上；(4)管理與采樣：按時曝氣攪拌、測定罐外室溫、罐內堆體溫度與含水率及采集樣品，具體調配指標如表3所示。

表3 試驗調配指標標準

1.4 試驗相關計算

1.4.1 物料配比計算

a:AX+BY=28；b:CX+DY=1；a∶b=28∶1

式中，a:總碳；b:總氮；A:農業(yè)物料有機碳含量；B:牛糞有機碳含量；C:農業(yè)物料全氮含量；D:牛糞全氮含量；X:農業(yè)物料理論需要量；Y:牛糞理論需要量;各物理單位均為常數(shù)1。

1.4.2 物料C/N比值調節(jié)

(1)補充氮量=((配比物料總碳重/碳氮比-配比物料總氮重)/25)/尿素含氮量；(2)配比物料總碳重=(添加農業(yè)物料總干重×農業(yè)物料有機碳含量+牛糞總干重×牛糞有機碳含量)；(3)配比物料總氮重=(添加農業(yè)物料總干重×農業(yè)物料全氮含量+牛糞總干重×牛糞有機碳含量)。

1.4.3 物料需水量計算

(1)總需水量=總發(fā)酵物料干重×60%-(配比農業(yè)物料總干重×農業(yè)物料含水率+配比牛糞總干重×牛糞含水率)；(2)配比農業(yè)物料總干重=總發(fā)酵物料干重×X/(X+Y)；(3)配比牛糞總干重=總發(fā)酵物料干重×Y/(X+Y)。

1.5 指標測定方法

1.5.1 物理指標的測定 (1)溫度：采用ST數(shù)字溫度計；(2)含水率：采用烘干法測定。

1.5.2 化學指標的測定 (1)全氮、全磷、全鉀、有機質：采用NY525-2012測定[13]；(2)pH(1∶10)：采用pH計(PHS-3E)測定。

1.5.3 生物指標的測定 (1)纖維測定：采用Van soest法測定(ANKOM 2000i全自動纖維分析儀)；(2)糞大腸菌群數(shù)：采用GB/T 19524.1測定[14]；(3)蛔蟲死亡率：采用GB/T 19524.2測定[15]；(4)重金屬：石墨爐原子吸收光譜法；(5)腐熟度測定：腐熟發(fā)酵肥料與高壓滅菌水以1∶10質量比浸提24 h，以獲取浸提液，在直徑為90 mm培養(yǎng)皿中鋪一張直徑為90 cm的無菌圓濾紙，加入腐熟發(fā)酵肥料浸提液6 mL，并放入10粒油菜種子，28℃恒溫培養(yǎng)72 h，統(tǒng)計種子發(fā)芽率，并用0.01 mm游標卡尺測定發(fā)芽種子根長，計算種子發(fā)芽指數(shù)(GI)，根據(jù)如下公式[16]：

種子發(fā)芽率(%)=發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

GI(%)=(腐熟發(fā)酵肥料浸提液的種子發(fā)芽率×種子根長)/(蒸餾水的種子發(fā)芽率×種子根長)× 100% 。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2012軟件和SPSS 17.0軟件處理與分析，并進行顯著性檢驗，顯著性水平為(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 好氧腐熟發(fā)酵有機肥溫度和水分變化

好氧腐熟發(fā)酵過程是在微生物的作用下持續(xù)分解有機質，并產生大量熱量的過程，此過程可通過溫度直觀反應。溫度升高，表明微生物活性增大，分解加快，反之，溫度降低，微生物活性減弱，分解緩慢。由圖2a可知，各處理腐熟發(fā)酵均經過升溫期、高溫期及降溫期3個過程，且60℃以上溫度均超過14 d，符合牲畜糞便無害化處理GB/T 7959-2012衛(wèi)生標準[17]。T1處理升溫迅速，第2天溫度為66℃，第7天達到最高溫，為77℃，高溫發(fā)酵保持6～15 d，T3處理次之，第2天溫度為64℃，第8天達到溫度峰值，為75.5℃，高溫發(fā)酵保持10～19 d，T2處理升溫最慢，第2天溫度為62℃，第9天溫度最高，為75.5℃，高溫發(fā)酵保持8～19 d；整個發(fā)酵過程中 T1處理發(fā)酵進程最快，T2與T3處理相當，主要原因可能是玉米秸稈結構疏松多空，質地較松軟，通氣性強，木質纖維降解較快，而葡萄與枸杞枝條結構緊實，木質化程度高，質地緊密，導致大分子物質降解緩慢。

水分對于好氧腐熟發(fā)酵過程中微生物活動、溫度維持與調節(jié)及氧氣供應至關重要。有關文獻指出，初始含水率在55%～65% 時，好氧腐熟發(fā)酵中微生物的活性最好，腐熟效果最佳[18]。由圖2b知，T1、T2及T3處理初始含水率分別為64.94%、63.39%、56.70%，符合好氧腐熟發(fā)酵的最優(yōu)條件。整個發(fā)酵過程中各處理水分含量均呈下降趨勢，且各處理間差異不顯著，水分下降是由于發(fā)酵過程中有機物料持續(xù)分解產生水分與熱量，在高溫發(fā)酵和曝氣通風時蒸發(fā)損失，而較低的水分則不利于堆體發(fā)酵，因此，當堆體溫度高于60℃時，應適當調節(jié)堆體水分在60%左右，以滿足微生物分解需要。直至腐熟完成，T1、T2及T3處理含水率呈現(xiàn)T2

圖2 腐熟發(fā)酵有機肥溫度和含水率變化

2.2 好氧腐熟發(fā)酵有機肥化學指標的變化

2.2.1 好氧腐熟發(fā)酵有機肥有機質變化 有機質含量反映微生物對纖維素、半纖維素的分解能力。由圖3可知，各處理有機質含量整體呈現(xiàn)下降趨勢，這是由于好氧腐熟發(fā)酵過程中，有機質作為微生物活動及代謝所依賴的碳源與能源，一部分被分解生成H2O和CO2，隨之揮發(fā)損失，釋放出的能量被微生物所吸收，而另一部分則以穩(wěn)定的有機質形式存在[19]。在整個發(fā)酵過程中T2處理有機質含量基本高于T1、T3處理；腐熟完成后，T1、T2及T3處理有機質含量呈現(xiàn)T2>T1>T3，其含量分別為47.80%、46.07%、45.47%，符合NY525-2012有機肥標準[13]；與第1天相比，T1、T2及T3處理分別降低37.81%、41.74%、31.07%，各處理均有顯著性降低。

圖3 腐熟發(fā)酵有機肥有機質含量變化

2.2.2 好氧腐熟發(fā)酵有機肥全氮、全磷、全鉀的變化 全氮含量既是衡量有機廢棄物腐熟發(fā)酵有機肥的參考標準，也是影響發(fā)酵過程中微生物活動的重要因素之一。由圖4a可知，T1、T2、T3處理全氮含量在試驗期間整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。隨著微生物活動加快，有機大分子降解迅速，物料溫度逐漸上升，降解形成的有機酸、NH3、CO2及H2O隨之揮發(fā)，造成氮含量的下降，后期由于堆體質量持續(xù)下降，溫度逐漸降低，降解轉化形成的含氮物質以銨態(tài)氮等不易揮發(fā)形態(tài)存在，揮發(fā)減少，堆體濃縮效應導致氮含量呈上升趨勢。腐熟完成后，T1、T2及T3處理全氮含量呈現(xiàn)T3>T1>T2，且與第1天相比，T1、T2及T3處理全氮含量分別提高8.23%、16.34%、17.59%，各處理增加不顯著。

圖4 腐熟發(fā)酵有機肥全氮、全磷、全鉀含量變化

由圖4b和圖4c可知，各處理試驗期間全磷和全鉀含量均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。在發(fā)酵過程中，磷素形態(tài)會發(fā)生相應變化，但磷酸鹽等性質穩(wěn)定，難以揮發(fā)與移動，并且堆體濃縮效益使得磷含量總體呈現(xiàn)上升趨勢。腐熟完成后，T1、T2及T3處理全磷含量呈現(xiàn)T1>T2>T3，與第1天相比， T1、T2及T3處理全磷含量分別提高34.43%、34.21%、17.86%，其中， T1、T2處理增加顯著，而T3處理增加不顯著；整個過程中各處理全鉀含量表現(xiàn)為T2>T1>T3，鉀素與磷素性質一致，在整個發(fā)酵過程中，不會因為溫度提升、形態(tài)轉換揮發(fā)損失，其含量的提升與堆體質量減少所引起的濃縮效應密切相關。腐熟完成后，T1、T2及T3處理全鉀含量呈現(xiàn)T2>T1>T3，與第1天相比，T1、T2及T3處理全鉀含量分別顯著提高21.70%、54.17%、26.60%。

2.2.3 好氧腐熟發(fā)酵有機肥pH值的變化 pH值的變化主要是由好氧腐熟發(fā)酵過程中物料發(fā)酵所產生的有機酸、氨類成分及其蛋白質所共同引起的[20]。由圖5可知，各處理pH值的變化基本呈現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。pH值上升是由于發(fā)酵前期物料分解加快，NH4+-N產生相對較多，導致pH值上升；pH值下降是由于發(fā)酵后期有機大分子降解產生有機酸與無機酸，同時硝化細菌活性增強，銨態(tài)氮轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮，引起pH值下降。腐熟完成后，T1、T2及T3處理pH值呈現(xiàn)T3>T2>T1，與第1天相比， T1、T2及T3處理pH值分別降低6.63%、14.34%、9.78%，但降低均不顯著，各處理pH值均低于8.5，符合NY525-2012有機肥標準[13]。

圖5 腐熟發(fā)酵有機肥的pH值變化

2.3 好氧腐熟發(fā)酵有機肥生物指標的變化

2.3.1 好氧腐熟發(fā)酵有機肥纖維素含量變化 各處理好氧腐熟發(fā)酵過程中纖維素、半纖維素及木質素含量的變化反映出微生物對其的分解程度，也進一步反映出好氧發(fā)酵有機肥過程中秸稈類物料的降解及腐熟程度。由圖6可知，經過好氧腐熟發(fā)酵，各處理纖維素、半纖維素及木質素均有一定降低。與第1天相比，腐熟完成后，各處理纖維素降解程度呈現(xiàn)T3>T1>T2，分別降低27.71%、9.79%、7.41%，其中， T3處理降低顯著，而T1、T2處理降低不顯著；各處理半纖維素降解程度呈現(xiàn)T1>T2>T3，分別降低47.70%、42.81%、5.83%，T1、T2處理降低顯著，T3處理降低不顯著；各處理木質素降解程度呈現(xiàn)T2>T3>T1，分別顯著降低41.28%、20.39%、19.39%。上述結果表明，纖維素降解菌與霉菌的接入，促進了有機物料表面蠟質層的破壞與分解，木質纖維降解迅速，極大加快了腐熟發(fā)酵進程。

2.3.2 好氧腐熟發(fā)酵有機肥糞大腸桿菌群數(shù)與蛔蟲死亡率變化 由表4可知，腐熟完成后，T1、T2及T3處理糞大腸桿菌群數(shù)均顯著降低，且T3>T2>T1，與第1天相比，T2及T3處理分別降低3000.00%、1983.33%，而T1處理未檢測出具體菌群數(shù)，但各處理均低于有機肥中糞大腸桿菌群數(shù)限定值，符合腐熟發(fā)酵有機肥標準。T1、T2及T3處理腐熟后蛔蟲死亡率均顯著提高，且T3>T1>T2，與第1天相比，分別提高72.16%、90.39%、108.48%，符合NY525-2012有機肥標準[13]。

表4 腐熟發(fā)酵糞大腸菌群與蛔蟲死亡率變化

2.3.3 好氧腐熟發(fā)酵有機肥重金屬含量變化 由表5可知，好氧發(fā)酵腐熟后有機物料中Cd、Cr、As、Pb含量均呈上升趨勢，且均符合NY525-2012有機肥標準[13]。腐熟后，Cd、Cr、As、Pb含量呈現(xiàn)T2>T3>T1，與第1天相比，T1、T2、T3處理Cd含量分別增加4.93%、7.54%、4.89%，增加不顯著；Cr含量分別增加8.41%、13.68%、17.66%，T2、T3處理增加顯著，而T1處理增加不顯著；As含量腐熟第1天，T2處理含量最高，為3.36 mg·kg-1，T1、T3處理次之， 腐熟后，T1、T2、T3處理As含量較第1天分別增加35.24%、40.48%、38.30%，增加顯著；腐熟完成后，T1、T2、T3處理Pb含量分別為0.982 mg·kg-1、1.041 mg·kg-1、0.993 mg·kg-1，與第1天相比，依次增加67.01%、106.53%、82.28%，增加顯著。

表5 腐熟發(fā)酵有機肥重金屬變化

2.3.4 好氧腐熟發(fā)酵有機肥浸提后油菜發(fā)芽指數(shù)變化 油菜種子發(fā)芽指數(shù)(GI)可直接反映堆體物料的腐熟程度，當GI>50%，認為物料達基本腐熟，當GI達80%～85%，認為物料完全腐熟，對植物沒有毒害[21]。圖7是腐熟過程中各處理物料浸提后的油菜發(fā)芽指數(shù)。結果表明，隨腐熟進程的推進，各處理物料浸提液發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)逐步上升趨勢。1～5 d時，各處理發(fā)酵緩慢，發(fā)芽指數(shù)變化不顯著，此后，各處理發(fā)酵迅速，發(fā)芽指數(shù)有顯著性上升，且整個發(fā)酵過程中各處理發(fā)芽指數(shù)高低表現(xiàn)為T1>T3>T2。好氧腐熟發(fā)酵后T1、T2及T3處理發(fā)芽指數(shù)分別為85.22%、80.19%、80.25%，均超過80.00%，達到完全腐熟標準，對植物無害，但種子發(fā)芽指數(shù)不高。這可能與腐熟發(fā)酵后鹽分含量較高、引起種子毒害有關。

圖7 有機肥發(fā)芽指數(shù)變化

3 討 論

3.1 好氧腐熟發(fā)酵有機肥物理性狀的變化

溫度是好氧腐熟發(fā)酵最直接和敏感的指標[22]，也是影響腐熟發(fā)酵工藝過程及微生物活動的關鍵因素[23]，溫度過低，有機大分子分解緩慢，腐熟不完全，過高則會抑制或殺死部分有益微生物，使得腐熟進程推遲或停止[12]。根據(jù)GB/T 7959-2012 糞便無害化衛(wèi)生標準，機械堆肥時，堆體溫度≥ 50℃至少持續(xù)2 d以上[17]，本試驗中各處理堆體溫度≥ 50℃,時間保持19～25 d，均達到GB/T 7959-2012無害化處理要求[17]。不同溫度階段對堆體腐熟發(fā)酵影響各不相同，有研究者發(fā)現(xiàn)，當溫度在55℃～60℃時，堆體內部微生物數(shù)量、種類及活躍程度最大，而溫度在65℃～70℃時，固體廢物腐熟處理最佳[24-25]；黃國鋒等[26〗、李國學等[27]研究表明，當腐熟發(fā)酵堆體溫度高于55℃并維持3 d以上時，堆體中絕大多數(shù)病原菌可被殺死，而在本研究中，3個處理55℃以上溫度維持在15～23 d，發(fā)酵溫度均在60℃～70℃，與前人研究結果一致，實現(xiàn)了廢棄物的無害化處理。在腐熟發(fā)酵過程中，水分在菌群移動、發(fā)酵微生物代謝活動及腐熟過程中發(fā)揮重要作用[28]。Macgregor 等[29]研究認為，發(fā)酵最佳含水率為 50%～60%，對微生物分解代謝最有利。本研究中，溫度高于60℃時，含水率均在55%～60%，后期由于微生物降解接近結束，當溫度低于60℃時，停止罐內水分調節(jié)，水分含量逐漸降低，且含水率均低于30%，符合NY525-2012有機肥標準[13]。

3.2 好氧腐熟發(fā)酵有機肥化學性狀的變化

微生物活動主要以有機質為能源動力，在持續(xù)高溫發(fā)酵過程中微生物活動劇烈，代謝消耗大量碳水化合物，有機質含量逐漸降低[30]。在本研究中，各處理有機質含量均呈下降趨勢，降幅為31.07%～41.74%，下降顯著，與已有研究結果一致[5,10,12,21]。有機廢棄物好氧腐熟發(fā)酵有機肥的目的是在達到無害化處理前提下，確保養(yǎng)分不被損失，進一步提高有機肥品質。大量研究表明，有機廢棄物發(fā)酵能提高氮、磷、鉀含量且形態(tài)有一定變化[10,12,18,31-34]。本研究結果顯示，與初始含量相比，腐熟完成后各處理全氮含量增加6.01%～17.59%，全磷含量增加17.86%～34.43%，全鉀含量增加21.70%～54.17%，與前人研究趨勢一致，這是由于發(fā)酵前期氮素形態(tài)轉變，大分子物質降解生成CO2、水及氨氣，溫度逐漸升高，主要以氨氣形式揮發(fā)損失，導致全氮含量降低，后期由于硝化細菌活性增強，產生的硝酸鹽類與銨鹽類物質得到有效儲存，并且堆體質量濃縮，全氮含量整體呈上升趨勢，而全磷、全鉀在整個發(fā)酵過程中雖有形態(tài)轉換，但不會揮發(fā)損失，濃縮效益促進了磷、鉀含量的持續(xù)上升[32-33]。整個腐熟發(fā)酵過程中，pH值變化基本趨勢為先上升后下降，上升可能是由于隨著溫度的升高，微生物加快分解蛋白質類有機物產生了氨類物質引起；下降可能是由于發(fā)酵后期氨的揮發(fā)及蛋白類物質的降解所導致的，這與曹云[32]，劉忠華[20]，鮑艷宇等[37]研究結果一致。

3.3 好氧腐熟發(fā)酵有機肥生物性狀的變化

木質纖維素是一種分布極廣且含量最為豐富的可再生高能聚合物，據(jù)統(tǒng)計，每年可再生木質纖維素折算成能量與人類年消耗能量的20倍相當[39-40]。纖維主要存在于木材和秸稈中，數(shù)量巨大但自然降解緩慢，利用率雖低，因此，適宜的C/N比、纖維降解菌與霉菌的接入可加快好氧腐熟發(fā)酵進程，加速高能聚合物降解，腐熟更完全。在試驗期間，木質纖維的變化直接反映了纖維素降解效率與發(fā)酵有效性[38,40]。與此同時，木質纖維能夠有效減少全氮損失，并增加腐熟產品中腐殖酸含量。本研究發(fā)現(xiàn)，通過接種菌劑與C/N比調節(jié)，在自制全封閉旋轉通氣加氧裝置中進行好氧腐熟發(fā)酵，腐熟完成后各處理纖維素降解率為7.41%～27.71%，半纖維素降解率為5.83%～47.70%，木質素降解率為19.39%～41.28%。這與李帆[38]，尹靜等[40]研究結果一致。糞大腸菌群數(shù)、蛔蟲死亡率作為腐熟發(fā)酵成品有機肥的重要參考標準，李國學等[27]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵溫度持續(xù)3 d以上時，能夠殺死多數(shù)病原菌，在本研究中，好氧腐熟完成后，各處理糞大腸菌群數(shù)均小于100 MPN·g-1，蛔蟲死亡率均大于95%，符合有機肥標準。韓建東等[41]研究發(fā)現(xiàn)，堆體發(fā)酵過程中物料重金屬含量相比腐熟前增加1.6～22倍。本研究中，好氧腐熟后Cd、Cr、As、Pb含量增加4.89%～106.53%，但均未超標，與前人研究結果一致[41-43]。這是由于好氧發(fā)酵過程中在微生物作用下有機質大量分解與礦化，C、H、S等的有機物進而降解損失，腐熟后水分降低，肥料體積變小，導致重金屬在肥料中濃縮，重金屬含量增加[41]。

4 結 論

本研究用植物秸稈替代風化煤與糠醛渣進行好氧發(fā)酵，腐熟完成后，T1、T2及T3處理有機質與溫度首先達標，水分、pH、糞大腸桿菌群數(shù)、蛔蟲死亡率及重金屬含量輕易達標，N+P2O5+K2O在3.94%～4.70%,接近NY525-2012有機肥標準，纖維素、半纖維素及木質素降解明顯；腐熟完成后，含水率、全氮含量、pH值、纖維素降解率及蛔蟲死亡率均以T3處理最優(yōu)，而有機質含量、全鉀含量、木質素降解率則以T2處理最優(yōu)，全磷含量、半纖維素降解率、糞大腸菌群數(shù)、種子發(fā)芽率及重金屬含量以T1處理最優(yōu)。綜上所述，玉米秸稈配比最佳、葡萄枝條配比次之，枸杞枝條配比發(fā)酵最慢。