分子濾膜堆肥發(fā)酵對有機(jī)肥生產(chǎn)效率及氮素利用率的影響

王文建，余曉強(qiáng)，許順鑫，胡道俊，王旭剛，劉小勤，楊才軍，蔣輝勝

（1.襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 襄陽 441057；2.襄陽市畜牧技術(shù)推廣中心，湖北 襄陽 441100；3.湖北省南漳縣農(nóng)聚福生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，湖北 襄陽 441599）

0 引言

隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，畜禽糞污污染問題日漸突出。目前畜禽養(yǎng)殖污染占據(jù)農(nóng)業(yè)源污染總量的70%以上，畜禽糞污資源實(shí)際利用率低于40%，遠(yuǎn)低于《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017—2020年）》的要求[1]。

畜牧獸醫(yī)從業(yè)人員在畜禽養(yǎng)殖污染治理和資源化利用方面做出不少探索，先后采取了干濕分離、雨污分離、四級沉淀、生物凈化、沼氣利用、異位發(fā)酵床等技術(shù)，對解決養(yǎng)殖污染問題起到了一定作用。從實(shí)際情況看，多數(shù)養(yǎng)殖場的畜禽糞便處理工作仍存在諸多問題，其中最主要是發(fā)酵技術(shù)不成熟，設(shè)備投資成本過大，糞污運(yùn)輸過程中的臭、漏、稀等問題，限制了畜禽糞污資源化利用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

高分子選擇性透氣膜、復(fù)合微生物菌群、畜禽糞污、輔料（秸稈、木屑、蘑菇渣等）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分傳統(tǒng)堆肥模式和分子濾膜堆肥2個大組研究，依次處理200 m3畜禽糞污，比較分析堆肥發(fā)酵時間、產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.3 樣品采集與分析

（1）采集有機(jī)肥樣品，測定蛔蟲卵死亡率、糞大腸菌值、糞大腸菌群數(shù)、氮素含量、種子發(fā)芽指數(shù)等相關(guān)指標(biāo)。

（2）分析分子濾膜在畜禽堆肥過程中對有機(jī)肥生產(chǎn)效率的影響。

（3）分析分子濾膜在畜禽堆肥過程中對有機(jī)肥氮素的高效利用研究[2]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每一個試驗(yàn)組收集3個數(shù)據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析軟件GraphpadPrism計(jì)算各組數(shù)據(jù)的平均值（means）和標(biāo)準(zhǔn)差（standarderrors），各組數(shù)據(jù)以means±SEM表示，并用t檢驗(yàn)分析相關(guān)各組數(shù)據(jù)的均數(shù)差異顯著性。*，P＜0.05的統(tǒng)計(jì)值被認(rèn)為是差異顯著；**，P＜0.01的統(tǒng)計(jì)值被認(rèn)為是差異極顯著；***，P＜0.001的統(tǒng)計(jì)值被認(rèn)為是差異非常顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 分子濾膜堆肥發(fā)酵工藝流程

將畜禽糞便和輔料混合均勻，畜禽糞便調(diào)配要求，見表1。混合后的物料含水率宜為50%～65%，C/N為20∶1～35∶1，植物秸稈等高纖維物料應(yīng)充分粉碎（小于0.6 cm或搓揉粉碎機(jī)進(jìn)行絨狀粉碎），多種物料混合均勻后發(fā)酵，混合物按2～3 m3物料添加1 kg專用腐熟菌劑比例，腐熟菌劑應(yīng)獲得管理部門產(chǎn)品登記，分子濾膜堆肥發(fā)酵后生成有機(jī)肥，可用于果林、蔬菜、農(nóng)田，見圖1。

表1 畜禽糞便調(diào)配方式

2.2 分子濾膜堆肥發(fā)酵溫度

分子濾膜堆肥單次15～25 d完成發(fā)酵過程，設(shè)備中的溫度探頭可智能記錄每日溫度，第1天即可形成70 ℃以上高溫發(fā)酵，維持10 d左右，之后溫度逐漸下降。發(fā)酵過程中微生物也存在動態(tài)變化，檢測顯示第1天隨著溫度升高，嗜溫好氧微生物和嗜熱好氧微生物逐漸增多，溫度逐漸下降時，嗜溫好氧微生物才逐漸恢復(fù)，見圖2。

2.3 有機(jī)肥產(chǎn)量

分析有機(jī)肥產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，單次處理200 m3畜禽糞污時，分子濾膜堆肥發(fā)酵約產(chǎn)出122 t成品有機(jī)肥，平均每m3畜禽糞污轉(zhuǎn)化為0.61 t有機(jī)肥；傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵，約產(chǎn)出119 t成品有機(jī)肥，平均每m3畜禽糞污轉(zhuǎn)化為0.595 t有機(jī)肥，見圖3。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)分子濾膜堆肥比傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵產(chǎn)量略提升2.5%[3]。

分子濾膜堆肥發(fā)酵相比傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵，有機(jī)肥產(chǎn)量上相差不大，發(fā)酵時間大幅縮短，生產(chǎn)效率明顯提升。

2.4 有機(jī)肥指標(biāo)

檢測分子濾膜堆肥發(fā)酵和傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵生產(chǎn)的有機(jī)肥氮素含量、蛔蟲卵死亡率、糞大腸菌值、糞大腸菌群數(shù)、種子發(fā)芽指數(shù)等相關(guān)指標(biāo)。

3 討論

3.1 試驗(yàn)基地使用分子濾膜堆肥發(fā)酵初期成效好

試驗(yàn)基地現(xiàn)有年處理5 000 m3畜禽糞污的發(fā)酵基地，年產(chǎn)2 000 t有機(jī)肥原料的生產(chǎn)廠房，引入本項(xiàng)目的新型分子濾膜堆肥發(fā)酵技術(shù)后，不僅緩解化肥資源的短缺，提升地力，改善了農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用，推動生態(tài)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，還得到農(nóng)戶和企業(yè)的廣泛認(rèn)可，具有顯著的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 分子濾膜堆肥發(fā)酵模式下有機(jī)肥生產(chǎn)效率更高

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分子濾膜堆肥發(fā)酵模式下有機(jī)肥生產(chǎn)效率更高，分子濾膜堆肥發(fā)酵過程的發(fā)酵溫度更高，發(fā)酵時間更短，夏季分子濾膜堆肥發(fā)酵約15 d，傳統(tǒng)堆肥需30 d；冬季分子濾膜堆肥發(fā)酵約22 d，傳統(tǒng)堆肥需60 d。2種發(fā)酵模式下有機(jī)肥產(chǎn)量相差不大，維持在1 m3畜禽糞污生成0.6 t有機(jī)肥。

3.3 分子濾膜堆肥發(fā)酵模式氮素利用率更高

研究結(jié)果顯示，分子濾膜堆肥模式生產(chǎn)的有機(jī)肥氮素含量為330 mg/L，傳統(tǒng)堆肥模式生產(chǎn)的有機(jī)肥氮素含量為280 mg/L，分子濾膜堆肥發(fā)酵的氮素利用率顯著提升。

4 結(jié)論

分子濾膜堆肥1次發(fā)酵時，夏季約15 d，冬季約22 d，1 m3畜禽糞污約生成0.6 t有機(jī)肥，其氮素含量為330 mg/L，分子濾膜堆肥模式可以提升有機(jī)肥的生產(chǎn)效率和氮素利用率。