食用菌渣添加不同比例牛糞對堆肥養(yǎng)分性狀的影響

趙萬余，劉吉利，趙 峰

(1.固原市畜牧水產(chǎn)技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏 固原 756000；2.寧夏大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750001；3.重慶三峽學(xué)院，重慶 萬州 404100)

中國是世界上食用菌產(chǎn)量最大的國家，2018年產(chǎn)食用菌渣5.76×10t。食用菌渣的主要組成是米糠、玉米芯、棉籽殼、鋸木屑及多種農(nóng)作物秸稈，含有較高的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)、胺類等碳素和氮素營養(yǎng)成分，這些大分子養(yǎng)分不經(jīng)過處理，很難被作物直接吸收利用，如果隨意丟棄，容易發(fā)霉變質(zhì)，滋生多種有害生物，如霉菌、蚊蠅、螨蟲等，造成環(huán)境污染。但其養(yǎng)分含量高、容重小、結(jié)構(gòu)疏松、通氣性好，可用于堆肥處理糞污，有研究表明，食用菌渣中殘留的菌絲體富含氨基酸、碳?xì)浠衔锖臀⒘吭兀巧a(chǎn)有機(jī)肥良好輔料。

牛糞含有豐富的有機(jī)養(yǎng)分和氮、磷、鉀等無機(jī)養(yǎng)分，是有巨大潛力的肥源，牛糞、菌渣經(jīng)過好氧堆肥可制成有機(jī)肥。有研究表明，豬糞與食用菌渣按照9∶1、8∶2和7∶3混合堆肥，其中8∶2的混合比例堆肥效果最好，但食用菌渣與牛糞好氧堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥的試驗研究尚未見報道。鑒于此，本研究基于有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)按照體積比配料的實際，以食用菌渣和牛糞為基礎(chǔ)原料，配成不同比例進(jìn)行好氧堆肥，通過溫度、水分、pH及主要養(yǎng)分的動態(tài)分析，研究菌渣和牛糞不同配比對堆肥養(yǎng)分性狀的影響，為有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)用牛糞生產(chǎn)有機(jī)肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

食用菌渣和牛糞由寧夏四豐萬畝綠源家庭農(nóng)場提供，堆肥菌劑為河南省鶴壁市人元生物肥技術(shù)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的Rw促腐劑，有效活菌數(shù)(CFU)≥100×10/(g·mL)，雜菌率≤5%。

1.2 試驗設(shè)計

本研究采用好氧堆肥發(fā)酵的方法，堆肥原料的主要理化性質(zhì)見表1。在有機(jī)肥廠進(jìn)行生產(chǎn)試驗，按照菌渣與牛糞的體積比設(shè)計4個處理，分別為：T1(菌渣：牛糞=3∶2)、T2(菌渣：牛糞=1∶1)、T3(菌渣：牛糞=2∶3)、T4(菌渣：牛糞=1∶2)，各處理物料理化性質(zhì)見表2。采用槽式發(fā)酵，各處理組添加菌劑200 g/t，混勻后，填充至長20 m、寬2.5 m的發(fā)酵槽，填料深度1.2 cm，采用機(jī)械翻堆。

表1 堆肥原料的主要理化性質(zhì)

表2 不同處理組的主要理化性質(zhì)

1.3 檢測指標(biāo)及方法

取樣：在堆肥的第0、3、7、14、21、45天取樣，采樣深度分別距堆體頂部0.25、0.50、0.75、1 m處，用取樣鏟取樣，各層均采用5點采樣方法取樣后混合均勻。每個堆體分3段各取樣2份，每份500 g，放入自封袋中。其中1份于4 ℃冰箱中保存，用于pH、含水量的測定；另外1份風(fēng)干后粉碎過40目篩，用于有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分、全氮(N)、全磷(P)、全鉀(K)的測定。

溫度：在堆肥第0～45 d每天測定，用數(shù)字電子溫度計(國產(chǎn))插入距離堆體頂部0.25、0.50、0.75、1 m處測量溫度，上午9:00和下午5:00各測1次，取兩次測量的平均值作為當(dāng)天堆體溫度，同時記錄周圍環(huán)境溫度，操作方法按照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 3442-2019執(zhí)行。

營養(yǎng)成分：有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分、全N、全P、全K的測定方法按照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2021執(zhí)行，本研究中所有養(yǎng)分含量均為干基含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016和SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理和方差分析，不同處理之間多重比較采用LSD法，顯著性水平設(shè)為<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥過程中物料溫度的變化

由圖1可知，環(huán)境溫度在16～30 ℃之間。各處理溫度變化都經(jīng)過了升溫→高溫→降溫3個階段，T1和T2組溫度升的最快，在第5天和第7天溫度達(dá)到50 ℃以上，T3和T4分別是第14天和20天溫度達(dá)到50 ℃以上。到第31天，4個處理組的溫度均開始下降，T1保持高溫時間最長，T4最短，T1與T2、T2與T3差異不顯著(>0.05)，T1與T3、T3與T4差異顯著(<0.05)，T1和T4、T2與T4差異均極顯著(<0.01)。

圖1 堆肥過程中溫度的變化

2.2 堆肥過程中物料pH的變化

由圖2可知，4個處理組的pH均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，4個處理初始pH值分別為6.95、6.83、6.79、6.57，在堆肥的第14天，各處理組pH均達(dá)到峰值，分別是8.17、8.29、7.95、7.84，堆肥結(jié)束時，各處理組pH值分別是7.86、7.71、7.65、7.46。

圖2 堆肥過程中pH的變化

2.3 堆肥過程中物料水分的變化

由圖3可知，4個處理物料水分總體變化呈先升后降趨勢，堆肥前3 d，由于有機(jī)物的氧化分解會產(chǎn)生水分，4個處理水分均呈上升趨勢，4～45 d，由于微生物的活動產(chǎn)生大量的熱，水分以水蒸氣的形式釋放，物料含水率不斷下降，堆肥結(jié)束時，4個處理組的含水率分別為35.72%、38.91%、45.53%、48.28%。

圖3 堆肥過程中含水率的變化

2.4 堆肥過程中物料有機(jī)質(zhì)和C/N比的變化

由圖4可知，有機(jī)質(zhì)變化趨勢，T1和T2先下降，21 d后趨于穩(wěn)定；T3和T4均呈下降趨勢，45 d后，4個處理有機(jī)質(zhì)含量趨于一致。4個處理有機(jī)質(zhì)期初和期末分別降低了18.74%、19.00%、22.47%、22.81%，以T4降低最多。

圖4 堆肥過程中有機(jī)質(zhì)含量的變化

由圖5可知，T1和T2的C/N先升后降，最后略微上升并趨于穩(wěn)定；T3和T4的C/N均呈下降趨勢?？傮w來看，C/N由初始的23∶1下降到(16.89～19.27)∶1。有報道指出，在以豬糞為堆腐主原料時，當(dāng)C/N降至20就可以判定堆肥基本腐熟，可見4個處理在理論層面均達(dá)到腐熟狀態(tài)。

圖5 堆肥過程中C/N的變化

2.5 堆肥過程中物料養(yǎng)分含量的變化

由圖6可知，期末全P和全K濃度增加、全N濃度降低，總體來看，發(fā)酵初期，4個處理組總養(yǎng)分在4.22%～4.81%之間；發(fā)酵結(jié)束，總養(yǎng)分在5.25%～5.61%，完全達(dá)到了農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，總養(yǎng)分含量較堆肥初期顯著增加，這與劉微等研究結(jié)果一致。

圖6 堆肥過程中養(yǎng)分含量的變化

3 討 論

3.1 蘑菇菌渣與牛糞不同體積比對堆肥物料溫度的影響

溫度是好氧堆肥的關(guān)鍵指標(biāo)，也是反映發(fā)酵效果最直接、最敏感的指標(biāo)。有研究表明，堆肥溫度維持在55～60 ℃時，微生物最為活躍，降解能力最強(qiáng)。按照GB/T 7959-2012糞便無害化衛(wèi)生要求，堆溫≥50 ℃至少維持10 d，堆體溫度持續(xù)高溫50 ℃以上保持5～7 d可殺滅堆體所含致病菌。本研究中，T1和T2在第22天溫度達(dá)到60 ℃和61 ℃，T3和T4在第21天溫度達(dá)到58 ℃和52 ℃，4個處理溫度維持在50～60 ℃以上的天數(shù)分別為29、27、20和13 d，均達(dá)到了無害化衛(wèi)生要求，高溫50 ℃以上維持時間均較長，這與張玉鳳等研究結(jié)果一致。

3.2 蘑菇菌渣與牛糞不同配比對堆肥物料pH的影響

pH是影響堆肥微生物活性的一個重要指標(biāo)，pH過高或過低均能降低微生物發(fā)酵速率，導(dǎo)致臭味產(chǎn)生。本研究表明，在堆肥的前14 d由于微生物活性較強(qiáng)，分解蛋白質(zhì)等含氮有機(jī)物產(chǎn)生氨氮促使pH上升，14～45 d，隨著堆肥時間的推移，氨氣釋放和有機(jī)酸積累，pH逐漸下降，其變化規(guī)律與荊紅俊等、鮑艷宇等研究結(jié)果一致，4個處理的pH波動范圍是6.65～7.86，一般pH值在5～9之間都可以進(jìn)行好氧堆肥。

3.3 蘑菇菌渣與牛糞不同配比對堆肥物料水分的影響

微生物活動需要水環(huán)境作媒介，水分含量直接影響好氧堆肥微生物的活性，進(jìn)一步影響堆肥發(fā)酵的速度和質(zhì)量，甚至影響好氧堆肥發(fā)酵的成敗，控制好水分是好氧堆肥關(guān)鍵技術(shù)之一。陳聰?shù)妊芯勘砻?，初始堆肥物料最合適含水量在45%～65%之間。本研究表明，4個處理初始水分分別是67.67%、71.35%、73.18%、75.02%，水分比例較越高，升溫速度越慢，試驗通過增加翻拋次數(shù)提高蒸發(fā)量，當(dāng)水分降到65%以下時，4個處理溫度均達(dá)到50 ℃以上，因為水分過高減少了物料內(nèi)的孔隙，增大了氣體的傳質(zhì)阻力，不利于好氧微生物活動，因此，保持合適的水分是堆肥的必要條件。

3.4 蘑菇菌渣與牛糞不同配比對堆肥物料有機(jī)質(zhì)和C/N比的影響

有機(jī)質(zhì)是發(fā)酵過程中微生物活動所依賴的碳源和營養(yǎng)來源，隨著堆肥發(fā)酵的進(jìn)行，有機(jī)質(zhì)在微生物作用下轉(zhuǎn)化為礦物質(zhì)、腐殖質(zhì)、CO和HO等，其中部分CO和HO揮發(fā)到空氣中，其余有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定存在于物料中，在整個堆肥發(fā)酵過程中，有機(jī)質(zhì)不斷下降，最終趨于穩(wěn)定。本研究中，期末有機(jī)質(zhì)含量T2>T1>T4>T3。其中T2最早在21 d有機(jī)質(zhì)趨于穩(wěn)定，說明體積比1∶1時，21 d內(nèi)有機(jī)質(zhì)快速分解，此后有機(jī)質(zhì)分解變慢，這與常志州等研究結(jié)果基本一致。

好氧堆肥的最佳碳氮比為(25～35)：1。如果碳氮比大于35：1，碳素過多，氮素缺乏，微生物繁殖受限，有機(jī)物的分解速度減慢，發(fā)酵周期延長。如果碳氮小于20：1，碳素過少，氮素過剩，微生物生長受限，部分氮變成銨態(tài)氮揮發(fā)，導(dǎo)致氮元素大量損失，臭氣增加。本研究中，T1和T2的堆肥前期C/N先升后降，是因為堆肥初期，溫度迅速升高，水溶性有機(jī)碳波動上升被微生物快速分解，此后，隨著易分解有機(jī)物減少，C/N隨之下降；T3和T4水分含量較大，升溫較慢，C/N呈下降趨勢，這與盧洋洋等研究結(jié)果一致。期末，4個處理的C/N是T2>T1>T3>T4。

3.5 蘑菇菌渣與牛糞不同配比對堆肥物料養(yǎng)分含量的影響

全N、全P和全K的含量是檢測堆肥質(zhì)量的重要指標(biāo)。本研究中，全P和全K濃度增加，全N濃度減少，總養(yǎng)分濃度增加，因為堆肥物料在發(fā)酵過程中，部分氮礦化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，部分被微生物同化吸收，部分以NH的形式揮發(fā)，總氮呈現(xiàn)出下降趨勢，而微生物的分解使有機(jī)碳的含量減少產(chǎn)生“濃縮效應(yīng)”，干物質(zhì)總量減少，不揮發(fā)磷和鉀相對比例增加，因此，全P和全K含量增加，全N減少。期末，4個處理總養(yǎng)分為T4>T3>T2>T1。

4 結(jié) 論

食用菌渣和牛糞的4個體積比配料在堆肥過程中，T1和T2高溫持續(xù)時間最長；pH的變化沒有明顯差異；有機(jī)質(zhì)的降解T2最早趨于穩(wěn)定，T1次之，總體有機(jī)質(zhì)含量T2>T1>T4>T3；堆體的全P、全K、總養(yǎng)分含量均有明顯的提高，但全N減少?？傊?，按照4個體積比堆肥的方法，除水分較高外，溫度、總養(yǎng)分、pH、有機(jī)質(zhì)、C/N均可達(dá)標(biāo)。