畜禽糞便基質(zhì)化利用研究進展

邱美珍，謝菊蘭，張 星，劉啟紅，陳偉如，朱靜波

（1.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南長沙410131.2.長沙縣隆廣生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，湖南長沙410100）

我國畜禽糞便產(chǎn)量大，年均糞污量約40億噸，畜禽糞便中富含有機質(zhì)（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等）、氮、磷、鉀及微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，是生產(chǎn)肥料、能源、飼料的生物質(zhì)資源庫[1]。目前，規(guī)?；B(yǎng)殖場大多通過生物法（堆漚、沼氣發(fā)酵、生物轉(zhuǎn)化）等方式對畜禽糞便進行處理并加以利用。畜禽糞便基質(zhì)化利用是以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、種植廢棄物（玉米芯、菌渣）等經(jīng)過處理，生產(chǎn)基質(zhì)盤、基質(zhì)土和食用菌基質(zhì)。生產(chǎn)的基質(zhì)具有農(nóng)藥殘留低、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)、土傳病蟲害少等優(yōu)點受到大眾關(guān)注，畜禽糞便基質(zhì)化利用既能減少糞便處理不當造成的環(huán)境污染，又能實現(xiàn)變廢為寶和高值化利用的良好生態(tài)循環(huán)。但畜禽糞便種類、輔料來源及理化特性的不確定性，造成基質(zhì)性狀穩(wěn)定性差和技術(shù)難度大等原因未能在生產(chǎn)上大規(guī)模使用。

目前畜禽糞便基質(zhì)化利用的研究僅限于利用某種畜禽糞復(fù)配育苗或栽培基質(zhì)，其中還添加大量的輔助配料，如泥炭、珍珠巖、蛭石等。對于畜禽糞便不同處理方式形成的基質(zhì)化技術(shù)模式和標準體系，基質(zhì)特性及應(yīng)用缺少總結(jié)及分析,難以實際應(yīng)用。本文以畜禽糞便為主要基質(zhì)原料，從糞便堆肥、蟲糞、發(fā)酵床墊料、沼渣和食用菌等基質(zhì)化利用方式進行總結(jié)，以期為畜禽糞便基質(zhì)化利用提供技術(shù)參考。

1 堆肥基質(zhì)化利用

該利用模式是將畜禽糞便和含碳輔料（植物秸稈、木屑、統(tǒng)糠和菌渣等）混合后進行堆肥發(fā)酵，獲得高腐殖質(zhì)的產(chǎn)品，再適當添加輔助材料（泥炭、珍珠巖、蛭石等），達到基質(zhì)特性，制備符合要求的基質(zhì)。具體流程見圖1。堆肥基質(zhì)化在番茄、黃瓜和辣椒等作物的栽培和育苗中進行了大量的研究與應(yīng)用，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)提升作用明顯。馮臣飛[2]優(yōu)選基質(zhì)配方為：牛糞∶草炭∶蛭石∶珍珠巖=17∶49∶17∶17，觀察其對黃瓜育苗的影響，顯示該育苗基質(zhì)出苗率達到97%，在黃瓜幼苗形態(tài)、生理、根系發(fā)育和酶活性等方面表現(xiàn)較佳。謝彥如[3]等在辣椒基質(zhì)試驗中也得到了類似的結(jié)果，以椰糠∶沙子∶有機肥=2∶1∶1配制辣椒幼苗基質(zhì)在株高、莖粗、全株干鮮質(zhì)量、根體積、壯苗指數(shù)、G值以及葉綠素含量方面均優(yōu)于對照，其壯苗指數(shù)值高于對照21.67%。

圖1 堆肥基質(zhì)化利用流程

堆肥育苗基質(zhì)不僅在提高植物生長性能上得到了大量的數(shù)據(jù)，在抗逆方面也具有獨特優(yōu)勢，王燦[4]等用單因素試驗研究觀察有機廢棄物復(fù)配基質(zhì)（殼聚糖+稻殼生物炭+發(fā)酵茶渣+珍珠巖+蛭石+發(fā)酵雞糞）除在促進辣椒和番茄幼苗株高、壯苗指數(shù)、葉綠素含量、根系活力及辣椒幼苗莖粗等方面效果良好外，還可緩解干旱脅迫對幼苗的傷害。

2 蟲糞基質(zhì)化利用

該模式是基于蟲體生物轉(zhuǎn)化作用，畜禽糞污經(jīng)蟲體轉(zhuǎn)化后具有營養(yǎng)元素豐富、養(yǎng)分均衡的優(yōu)勢，還有微生態(tài)平衡作用和良好的保水作用，是作物育苗和栽培的良好基料。其利用流程見圖2。常見的是蚯蚓糞與菇渣、椰糠、秸稈及草炭等物料配比制備育苗或栽培基質(zhì)，在黃瓜、番茄等蔬菜上均有應(yīng)用。郝帥[5]試驗觀察到將蚯蚓糞、菇渣與秸稈好氧發(fā)酵進行基質(zhì)化處理，可用于蔬菜育苗基質(zhì)。他以蚯蚓糞∶菇渣∶秸稈=2∶1∶1比例基質(zhì)化處理后，得到的產(chǎn)物容重為0.45 g/cm3、總孔隙度為71%、大小孔隙比為0.43、pH值為7.88、EC值為0.90mS/cm，符合基質(zhì)標準，制作多種蔬菜育苗基質(zhì)，其壯苗指數(shù)優(yōu)，與草炭相比，成本減低1.1%～17.4%。沈衛(wèi)月[6]也通過試驗觀察到以蚯蚓糞和草炭按5:5的比例混配作為主料基質(zhì)，添加珍珠巖后配成黃瓜穴盤育苗基質(zhì)，能提升黃瓜幼苗的各項生長指標，葉綠素的含量均有增高趨勢。

圖2 蟲糞基質(zhì)化利用流程

3 發(fā)酵墊料基質(zhì)化利用

該技術(shù)主要流程為畜禽糞便通過前期異位發(fā)酵床和后期好氧堆肥處理，按照需求配置蔬果育苗或栽培基質(zhì)，具體地說是在畜禽糞便中添加合適輔料，經(jīng)異位發(fā)酵床處理后，廢棄墊料通過好氧發(fā)酵堆肥進行無害化處理，達到腐熟作為基質(zhì)原料利用，具體流程見圖3。魏賓斌[7]等以發(fā)酵床廢棄墊料發(fā)酵后替代泥炭，能夠促進“皇尊”金花茶植株生長，添加糞便發(fā)酵床廢棄墊料堆肥替代泥炭30%～50%時對金花茶生長促進效果最佳。結(jié)果說明了發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)化處理產(chǎn)品可以部分替代泥炭用于金花茶栽培，降低了生產(chǎn)成本，但也觀察到替代泥炭量太大，其pH，EC等將影響植株的生長，所以發(fā)酵床墊料基質(zhì)化還需要進一步研究，其推廣應(yīng)用有待制定標準化和規(guī)范化程序。

圖3 發(fā)酵床墊料基質(zhì)化利用流程

4 沼渣基質(zhì)化利用

該模式利用畜禽糞便厭氧發(fā)酵后，固液分離出的沼渣，作為原料配制基質(zhì)。流程見圖4。易丹丹[8]試驗的混配基質(zhì)（沼渣∶醋糟∶蛭石=4∶4∶2）黃瓜出苗率、葉綠素含量、凈光合速率和根系活力等均比其他配比高；而混配基質(zhì)（沼渣：醋糟：蛭石=2∶6∶2）番茄出苗率、莖粗、株高、葉綠素含量、凈光合速率和根系活力等均比其他配比高。地標中對沼渣基質(zhì)化利用也進行了規(guī)范和引導(dǎo)，在標準《畜禽糞污沼渣基質(zhì)制備技術(shù)規(guī)程》[9]中公布了以畜禽沼渣為主要原料配制的育苗基質(zhì)和栽培基質(zhì)配方。根據(jù)基質(zhì)的特性需要，畜禽糞便種類的不同，配比也有一定差異。

圖4 沼渣基質(zhì)化利用流程

5 糞便制作食用菌基質(zhì)

該模式以畜禽糞便為主要原料，針對不同種類食用菌的生產(chǎn)需求，通過原料預(yù)處理、發(fā)酵、分裝、滅菌等過程，生產(chǎn)制備食用菌基質(zhì)，構(gòu)建高值化利用循環(huán)模式（流程見圖5）。袁建生[10]利用秸稈和糞便制作基料栽培姬松茸技術(shù)成熟，菌絲生長旺盛，出菇率高，經(jīng)濟效益較好，并總結(jié)出一套農(nóng)業(yè)廢棄物栽培姬松茸的新技術(shù)，該技術(shù)得到了菇農(nóng)的極大認可。成剛[11]等在常規(guī)平菇栽培基料中添加適當比例的豬糞、牛糞、雞糞及蚓糞中的一種或混合糞，觀察到添加糞便組平菇茵絲生長狀態(tài)良好，出菇批次和產(chǎn)量明顯高于對照組。添加豬糞的實驗組，生物轉(zhuǎn)化率隨豬糞添加量的增加而增高。添加多種動物糞便，還能有效縮短生長周期，提升產(chǎn)量。劉建鳳[12]等在雙孢蘑菇基料中添加20%左右牛糞，經(jīng)過一次發(fā)酵后和二次發(fā)酵后的水分、pH、含氮量、C/N等指標測定，都適合隧道式發(fā)酵技術(shù)工藝。

圖5 畜禽糞便食用菌基質(zhì)化利用流程

6 展望

隨著我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，目前我國的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量以及溫室數(shù)量均居世界第一，占比88%。蔬菜產(chǎn)量增長最為迅速，對基質(zhì)的需求量日益增加，每年高達6000萬m3以上?，F(xiàn)今全國使用的基質(zhì)栽培面積占比僅為0.05%[5,13]?；|(zhì)市場需要量大，發(fā)展前景良好。但目前基質(zhì)以泥炭為主原料，在國產(chǎn)泥炭儲量持續(xù)下降的背景下，泥炭的缺口越來越大。尋找泥炭的替代品成了產(chǎn)業(yè)研究和生產(chǎn)需求的焦點。因此，畜禽糞便基質(zhì)化在降低無土栽培成本、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益方面必將發(fā)揮更大的作用，在減少化肥農(nóng)藥的使用方面也具有明顯優(yōu)勢，有巨大的市場優(yōu)勢和發(fā)展前景。但在選擇畜禽糞便生物處理方式、規(guī)范基質(zhì)化利用操作技術(shù)和提升安全高值化利用水平方面還值得進一步研究?！?/p>