有機物料腐熟劑對牛糞堆肥效果的影響

高應(yīng)瑞，劉珂飛

（天津圣世萊科技有限公司 300384）

近年來，隨著我國畜牧業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，規(guī)?；B(yǎng)殖水平顯著提高，保障了肉蛋奶供給，但大量養(yǎng)殖廢棄物沒有得到有效處理和利用，成為農(nóng)村環(huán)境治理的一大難題。

國內(nèi)外對畜禽糞便進(jìn)行處理的方法主要有： 飼料化處理、能源化處理、肥料化處理。 畜禽糞便飼料化處理過程中，畜禽糞便中含有大量病原微生物、寄生蟲、抗生素及重金屬殘留等并不能完全消除，飼喂后，影響動物健康水平，疫病頻發(fā)。 畜禽糞便能源化處理一次性投資大、處理成本高、無贏利點，且易產(chǎn)生二次污染。 這兩種方法都不能規(guī)?；慕鉀Q畜禽糞污污染的難題[1-3]。

畜禽糞便肥料化處理，是將畜禽糞便中的有機物、病原菌、蟲卵、線蟲、草籽、抗生素殘留等轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)、植物養(yǎng)分等，處理規(guī)模大、不會產(chǎn)生二次污染、處理成本低、適應(yīng)范圍廣、所得產(chǎn)物可做成優(yōu)質(zhì)肥料。 在解決畜禽糞便污染的同時，實現(xiàn)資源化利用，是目前最為經(jīng)濟(jì)適用的畜禽糞便處理方法[1-4]。

本試驗旨在進(jìn)一步驗證該有機物料腐熟劑對牛糞堆肥效果的影響， 以期為其在堆肥生產(chǎn)及畜禽糞便堆肥處理中的應(yīng)用推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

牛糞取自于天津市武清區(qū)東馬圈鎮(zhèn)牛場。 其基本理化性狀為：pH7.2、含水率74.4%、N 1.33%、P2O51.10%、K2O 0.87%、有機質(zhì)38.89%、C/N 29.24。

有機物料腐熟劑為天津生機集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)提供。該有機物料腐熟劑是利用現(xiàn)代微生物技術(shù)，針對畜禽糞便特點，以從糞便中提純獲得的放線菌、絲狀真菌、酵母菌、細(xì)菌等功能微生物為菌種，經(jīng)高密度發(fā)酵制成。 用于畜禽糞便堆肥發(fā)酵，具有促進(jìn)堆料高溫發(fā)酵、快速腐熟、脫水減量、強力降解的作用，同時達(dá)到除臭殺菌、富集養(yǎng)分的效果。

1.2 設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱、pH 計、恒溫培養(yǎng)箱、消化爐、紫外光風(fēng)光光度計、微量凱氏定氮裝置、火焰光度計、常規(guī)實驗室器皿。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗設(shè)置2 組，一組為接種有機物料腐熟劑（處理組），一組為自然堆肥（CK 組）。 通過測定對比相關(guān)參數(shù)，經(jīng)統(tǒng)計分析后判定該菌劑對畜禽糞便的腐熟處理效果。

1.4 試驗方法

將牛糞預(yù)曬使其水分為60%左右，處理組按照0.1%的比例接種有機物料腐熟劑，混拌均勻。CK 組不做處理。 每組堆料為5方，堆置成寬1.5m，高1.0m 的條垛堆體。 堆置28d，于第3d、7d、14d、21d、28d 進(jìn)行翻堆。

1.5 測定指標(biāo)與方法

1.5.1 樣品采集

于每次翻堆前采樣。采樣時使用木鏟和冰盒，分別在堆體的上、中、下部位進(jìn)行。 采樣量為200g 左右，取50g 鮮樣用于含水率、pH 和種子發(fā)芽指數(shù)測定；其余樣品置于室溫下風(fēng)干后，用于測定其他指標(biāo)。

1.5.2 樣品測定方法[5-7]

溫度：每2d 在15:00（翻堆前）用溫度計測定堆體溫度。取糞堆四周和中心為測點， 測點深25cm， 取5 點平均值作為堆體溫度。

含水率：先烘干稱量瓶至恒重，記下質(zhì)量M1，稱取樣品M22±0.0001g，105℃烘干至恒重，稱重M3，計算水分含量，按下式計算：

pH：取10g 樣品溶解于100mL 蒸餾水中，攪拌15min，靜置30min，用pH 酸度計測定。

種子發(fā)芽指數(shù) 將上述溶液過濾，取上清液10mL 于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放置20 粒黃瓜種子，同時設(shè)置對照（去離子水），然后置于培養(yǎng)箱中25℃培養(yǎng)48h，測定發(fā)芽率和根長，每個樣品重復(fù)3 次，按下式計算：

有機質(zhì) 重鉻酸鉀法；P2O5釩鉬酸銨比色法；總氮 凱氏定氮法；K2O 火焰光度法； 表觀指標(biāo) 堆肥開始后于每次翻倒前觀察堆肥的顏色、氣味、結(jié)構(gòu)并記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度

溫度是堆肥過程中微生物活動狀況的標(biāo)志， 是表觀直接判斷堆肥速度及腐熟度的指標(biāo)。溫度在50℃以上保持5～7d，是殺滅堆料中的致病微生物， 保證堆肥衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)合格和堆肥腐熟的重要條件。 圖1 表明， 添加有機物料腐熟劑的處理組堆置第2d堆溫就迅速上升至55℃，且維持55℃以上近2 周，并在整個堆肥周期都明顯高于對照組。 由此可見，處理組堆溫高、高溫期提前和延長，堆肥進(jìn)程加快。

圖1 處理與對照堆肥期間溫度變化

2.2 含水率

堆肥含水率是影響堆肥效果的重要參數(shù)。 堆肥中的微生物活性越強，堆溫升高越快，水分蒸發(fā)越快，堆體水分下降越快。 圖2 表明，添加有機物料腐熟劑的處理組由于堆溫高，水分散失大，含水率下降明顯，由初始含水率60%下降至30%。對照組含水率由初始60%下降至46%，下降較少且較緩慢。

圖2 處理與對照堆肥期間含水率變化

圖3 處理與對照堆肥期間pH 變化

2.3 pH

微生物發(fā)酵對pH 變化有明顯影響。 堆肥前期微生物發(fā)酵產(chǎn)生有機酸，會引起堆肥pH 下降；中期隨著有機酸的分解、蛋白質(zhì)的降解及氨氣的積累，堆肥pH 升高；堆肥后期，隨著氨氣的揮發(fā)、蛋白質(zhì)的徹底降解以及硝化作用的進(jìn)行，pH 逐漸回落。 圖3表明，添加有機物料腐熟劑的處理組pH 變化較大，堆肥過程中物質(zhì)代謝快，堆肥熟化速度快。

2.4 種子發(fā)芽指數(shù)

未腐熟的糞便施用于植物時， 其產(chǎn)生的毒性物質(zhì)會抑制植物生長發(fā)育。 當(dāng)種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)到80%時，可認(rèn)為堆肥已經(jīng)沒有毒性或堆肥已經(jīng)腐熟。 圖4 表明，整個堆肥過程中，種子發(fā)芽指數(shù)一直呈上升趨勢且添加有機物料腐熟劑的處理組明顯高于對照組。堆肥結(jié)束時，處理組種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)到85.1%，對照組僅為51.4%，說明處理組堆肥達(dá)到腐熟要求，對照組堆肥未達(dá)到腐熟要求。

圖4 處理與對照種子發(fā)芽指數(shù)變化

2.5 C/N

圖5 處理與對照堆肥期間C/N 變化

C/N 是反映堆肥熟化與否的重要指標(biāo)。 當(dāng)堆肥C/N 下降至20 以下時，表明堆肥已經(jīng)腐熟。 圖5 表明，添加有機物料腐熟劑的處理組C/N 下降迅速， 堆肥結(jié)束時， 處理組C/N 從起始的29.24 降至18.56，堆肥已經(jīng)腐熟。 對照組C/N 下降緩慢，從起始的29.24 降至25.61，堆肥未腐熟。

2.6 有機質(zhì)，養(yǎng)分

堆肥前期，隨著微生物的生長代謝，堆肥中容易被降解的有機物不斷被分解，造成有機質(zhì)的損失。 堆肥后期，微生物代謝活動減弱，且以合成作用為主，形成大分子的腐植酸類物質(zhì)，有機質(zhì)含量趨于穩(wěn)定。 添加有機物料腐熟劑的處理組，有機質(zhì)含量較對照組低，表明其較對照組發(fā)酵徹底，堆肥性質(zhì)更穩(wěn)定。

堆肥過程中，N、P2O5、K2O 均有不同程度的提升。 其中，N 由于氨氣的揮發(fā)造成一定量的損失， 但損失量不足以和有機物減少的量相比，故N 的相對含量不斷上升。 添加有機物料腐熟劑的處理組N 含量高于對照組， 表明添加有機物料腐熟劑可以減少堆肥中氮素的流失。

P2O5、K2O 由于不可能通過揮發(fā)等形式損失， 絕對含量基本不變。 添加有機物料腐熟劑的處理組，由于有機物減少的量較對照組大，故P2O5、K2O 的相對含量均高于對照組，表明添加有機物料腐熟劑可以增加P2O5、K2O 的相對含量，詳見表1。

表1 處理和對照試驗結(jié)束時有機質(zhì)養(yǎng)分對比

2.7 表觀指標(biāo)

新鮮牛糞為黃褐色，散發(fā)臭味，結(jié)塊。經(jīng)堆肥腐熟的堆肥，顏色為褐色至灰褐色、黑褐色，顆粒變小松散均勻，無惡臭味。 添加有機物料腐熟劑的處理組在堆肥結(jié)束時，堆肥物料呈暗褐色（腐植酸類物質(zhì)形成，其呈深褐色），有微土腥味（放線菌大量繁殖，產(chǎn)生土腥味物質(zhì)），松散無團(tuán)塊。 對照組較堆肥初期變化不大，詳見表2。

表2 處理和對照堆肥過程中表觀指標(biāo)對比

3 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，牛糞堆肥時，添加天津生機集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的有機物料腐熟劑可提高堆溫、提前和延長高溫期，加快堆肥進(jìn)程，殺滅堆肥中的有害生物；可降低堆肥含水率；可促進(jìn)堆肥過程中物質(zhì)代謝，加快堆肥熟化速度，降低堆肥C/N，提升堆肥穩(wěn)定性； 提高堆肥種子發(fā)芽指數(shù)高， 消除堆肥對植物的毒害；提高堆肥N、P2O5、K2O 含量；堆肥結(jié)束時，堆肥物料呈暗褐色，有微土腥味，無惡臭味，松散無團(tuán)塊，符合國家對堆肥產(chǎn)品外觀要求。