物料碳氮比及微生物菌劑接種量對黃瓜秧-雞糞堆肥過程的影響

摘要：為明確黃瓜秧與雞糞堆肥的適宜碳氮比及微生物菌劑接種量，本研究設(shè)計3個碳氮比（17.5、22.5和27.5）和3個微生物菌劑接種量（0.1%、0.2%、0.3%）共9個處理，測定了不同處理對黃瓜秧與雞糞好氧堆肥過程中溫度、有機質(zhì)降解率、pH值、種子發(fā)芽指數(shù)（GI）、養(yǎng)分含量及堆肥腐熟度的影響。結(jié)果表明，高碳氮比和高微生物菌劑接種量處理堆體溫度更快達到50 ℃以上，且堆肥過程中高溫的峰值高于中、低碳氮比和中、低微生物菌劑接種量處理；高碳氮比和高微生物菌劑接種量處理，有機質(zhì)降解率、堆肥的腐熟度（T）都顯著提高；但接種0.3%微生物菌劑處理對有效磷、速效鉀的保留效果以及堆肥最終發(fā)芽指數(shù)（GI）的提升均不如接種量為0.2%與0.1%的處理。綜合上述分析，黃瓜秧與雞糞進行堆肥無害化生產(chǎn)時，適宜的碳氮比為27.5，微生物菌劑接種量為0.1%～0.2%。

關(guān)鍵詞：堆肥；黃瓜秧；雞糞；碳氮比；微生物菌劑

中圖分類號：S141.4文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1000-4440（2024）02-0260-10

Effects of carbon-nitrogen ratio of materials and inoculation amount of microbial inoculants on the composting process of cucumber seedlings-chicken manure

ZHANG Jin-hui1，LI Yin-yue1，ZHANG Fa-wen1，YUAN Yuan1，GUO Zhan-ling2

（1.College of Forestry of Henan Agriculture University， Zhengzhou 450002， China;2.Institute of Plant Nutrition， Agricultural Resources and Environmental Sciences， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China）

Abstract：In order to clarify the suitable carbon-nitrogen ratio and inoculation amount of microbial inoculants for cucumber seedlings and chicken manure composting， three carbon-nitrogen ratios （17.5， 22.5 and 27.5） and three microbial inoculation amounts （0.1%， 0.2% and 0.3%） were designed in this study. A total of nine treatments were used to determine the effects of different treatments on temperature， degradation rate of organic matter， pH value， seed germination index （GI）， nutrient content and compost maturity during the aerobic composting of cucumber seedlings and chicken manure. The results showed that the pile temperature reached more than 50 ℃ faster under high carbon-nitrogen ratio and high inoculation amount of microbial inoculants， and the peak value of high temperature during composting was significantly higher than that of medium and low carbon-nitrogen ratio and medium and low inoculation amount of microbial inoculants. Under high carbon-nitrogen ratio and high inoculation amount of microbial inoculants， the degradation rate of organic matter and the maturity of compost （T） were significantly improved. However， under the treatment of 0.3% microbial agent inoculation， the retention effect of available phosphorus and available potassium and the increase of final germination index （GI） of composting were not as good as those of 0.2% and 0.1% inoculation. Based on the above analysis， the suitable carbon-nitrogen ratio was 27.5 and the inoculation amount of microbial agent was 0.1%-0.2% when cucumber seedlings and chicken manure were composted harmlessly.

Key words：compost;cucumber seedlings;chicken manure；carbon-nitrogen ratio;microbial agent

近年來，隨著中國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整與優(yōu)化，蔬菜產(chǎn)業(yè)與畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到快速發(fā)展，產(chǎn)量在逐年上升的同時產(chǎn)業(yè)廢棄物也大量增加[1-2]。目前，中國每年蔬菜廢棄物總量達數(shù)千萬噸[3]，畜禽糞便量達3.0×109 t以上[4]。這些廢棄物大多被直接拋棄，嚴重威脅中國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。同時，這些廢棄物通常含有較高含量的有機質(zhì)及養(yǎng)分，直接拋棄還造成了大量資源的浪費。因此，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化、無害化利用是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的關(guān)鍵問題之一。

好氧堆肥是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化、無害化利用的有效措施之一[5]。好氧堆肥處理時堆體碳氮比與微生物菌劑接種量是影響堆肥腐熟過程的兩個重要因素。堆體碳氮比低會促進微生物對氮的分解，導(dǎo)致氮素揮發(fā)和流失比例較高，而碳氮比過高，會抑制微生物活動，降低有機物的降解速率[6-7]。張紅玉[8]研究了碳氮比對廚余垃圾堆肥腐熟度的影響，認為廚余垃圾堆肥的最適碳氮比為17；劉文杰等[9]建議葉菜類廢棄物與豬糞堆肥的最適碳氮比為20，黃曉鳳等[10]指出碳氮比為30時鵝糞渣和玉米秸稈的堆肥效果最好，堆體養(yǎng)分損失少，有機物降解率最高。由于物料自身性質(zhì)的差異，不同物料堆肥的最適碳氮比并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準。接種功能微生物菌劑是影響堆體有機物質(zhì)降解速率的另一條途徑。適宜的微生物菌劑接種量能夠提高堆肥腐熟效率[11-12]。在牛糞和小麥秸稈混合堆肥試驗中，接種0.5%枯草芽孢桿菌制劑能夠減少CO2的產(chǎn)生，顯著提高堆肥中總有機碳和腐殖質(zhì)碳的含量及堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量；而接種量增加到2.0%后，則會導(dǎo)致CO2排放量增加，堆肥效果變差[13]。李季等[14]指出，有機廢棄物好氧堆肥初期菌劑的適宜接種量一般為0.1%～1.0%，但不同物料堆肥時最優(yōu)菌劑接種量亦沒有統(tǒng)一的標(biāo)準。

目前有關(guān)堆肥研究大多側(cè)重于分析碳氮比或微生物菌劑接種量單一變量對不同物料堆肥過程的影響，而對碳氮比和菌劑接種量協(xié)同對蔬菜廢棄物與畜禽糞便堆肥過程的影響研究還缺乏研究。黃瓜秧與雞糞是目前種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)常見的廢棄物，2020年中國黃瓜秧產(chǎn)量高達2.788×106 t[15]，雞糞的年產(chǎn)量近1.7×109 t[16]。由于黃瓜秧與雞糞都含有較高的N、P、K養(yǎng)分和有機質(zhì)[17-18]，因此，利用黃瓜秧與雞糞進行堆肥處理生產(chǎn)有機肥不但能充分利用廢棄物資源，還能帶來經(jīng)濟效益，減少環(huán)境污染。針對目前黃瓜秧與雞糞堆肥處理過程中適宜的碳氮比和微生物菌劑接種量還不明確的現(xiàn)狀，本研究通過不同梯度的碳氮比與微生物菌劑接種量試驗，探究二者協(xié)同對黃瓜秧與雞糞堆肥過程的影響，以篩選適合黃瓜秧與雞糞堆肥的碳氮比及微生物菌劑接種量，為后續(xù)蔬菜廢棄物堆肥時的物料配比及微生物菌劑接種量的選擇提供理論支撐。

1材料和方法

1.1供試材料

供試黃瓜秧與新鮮雞糞分別取自河南省中牟縣官渡鎮(zhèn)設(shè)施菜地及菜地附近養(yǎng)殖廠，晾曬2 d后進行粉碎。小麥秸稈來自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)，粉碎后備用。微生物菌劑為粗纖維降解菌，有效活菌含量≥1.0×1010CFU/g，購自江蘇神微微生物科技有限公司。堆肥原料基礎(chǔ)性質(zhì)見表1。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2021年8月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)大棚內(nèi)進行，將黃瓜秧、雞糞、小麥秸稈烘干后，按表2的物料量進行3個碳氮比（17.5、22.5和27.5）堆肥物料的配制。物料混合均勻后，各處理取4.2 kg，分別接種混合物料量0.1%（4.2 g）、0.2%（8.4 g）、0.3%（12.6 g）的粗纖維降解菌劑，共9個處理（表2）。接種方法是分別稱取4.2 g、8.4 g、12.6 g的粗纖維降解菌劑干粉，經(jīng)過紅糖水激活后使用小型花卉噴霧劑噴灑至混合物料，并攪拌均勻。然后，噴灑清水將混合物料含水率調(diào)至65%，再將混合物料放入規(guī)格60 cm×50 cm×50 cm自制堆肥箱中進行堆肥處理，每3 d人工翻堆1次。在堆肥后的1 d、7 d、14 d、21 d、28 d、35 d各處理取樣400 g，樣品均分為兩份，一份置于冰箱中4 ℃條件下保存，用于pH、種子發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)測試；另一份烘干粉碎過篩保存，用于有機質(zhì)、養(yǎng)分含量等指標(biāo)的測定，堆肥處理周期設(shè)定為35 d。每處理3個重復(fù)。

1.3測定項目及方法

1.3.1溫度堆肥處理后每天10：00 h與18：00 h利用插入式數(shù)顯溫度計測定堆體中心溫度，至顯示數(shù)值穩(wěn)定后讀取，計算平均值，并記錄環(huán)境溫度。

1.3.2含水率準確稱取20 g新鮮樣品，在鼓風(fēng)式干燥箱中105 ℃烘至恒質(zhì)量后稱量計算得到。

1.3.3pH值稱取新鮮樣品與無二氧化碳水以質(zhì)量比1∶10混合均勻，人工攪動3 min，靜置30 min后用DZS-706F-A型多參數(shù)分析儀（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品）測定樣品pH值。

1.3.4種子發(fā)芽指數(shù)（GI）為明確堆肥的腐熟程度及毒性，進一步測定了不同處理時間的堆肥樣品對種子發(fā)芽指數(shù)的影響。測定方法如下：稱取不同堆肥時間的新鮮樣品10 g，加入100 ml蒸餾水，25 ℃下利用復(fù)式水平振蕩機以每1 min 100次的頻率、40 mm的振幅進行振蕩浸提1 h，靜置30 min后過濾；取10 ml浸提液和10 ml蒸餾水，分別倒入鋪有2層濾紙、直徑9 cm的培養(yǎng)皿中，然后各放入10粒飽滿黃瓜種子（品種為豫藝綠如意），在25 ℃培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)48 h后統(tǒng)計浸提液和蒸餾水培養(yǎng)種子的發(fā)芽率和主根長。以公式（1）計算種子發(fā)芽指數(shù)（GI）：

GI=A1×A2B1×B2×100%（1）

式中，A1、B1分別為樣品浸提液和蒸餾水培養(yǎng)種子的發(fā)芽率（%）；A2、B2分別為樣品浸提液和蒸餾水培養(yǎng)種子的平均根長（mm）。

1.3.5養(yǎng)分含量分別采用凱氏定氮法、火焰光度法、釩鉬黃比色法、重鉻酸鉀容量法測定堆肥樣品全氮含量、速效鉀含量、有效磷含量和有機質(zhì)含量。

1.3.6腐熟度根據(jù)T值法[19]進行堆肥腐熟度的計算。一般認為T值越低腐熟度越高，T＜0.6表示堆肥腐熟度好。T值的計算方法如下：

T=（C/N）1（C/N）2（2）

式（2）中，（C/N）1為堆肥結(jié)束時堆體的碳氮比；（C/N）2為堆肥初始時堆體的碳氮比。

1.4數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2021、SPSS 24、Origin 2018等軟件進行數(shù)據(jù)處理、差異顯著性分析及圖表繪制。

2結(jié)果與分析

2.1碳氮比和微生物菌劑接種量對堆體溫度的影響

好氧堆肥過程中，堆體超過50 ℃的持續(xù)時間和強度是堆體滅菌、堆肥無害化生產(chǎn)的重要指標(biāo)。不同碳氮比和菌劑接種量對黃瓜秧-雞糞堆肥過程中堆體溫度的影響如圖1所示。由圖1可知，所有處理堆體溫度均經(jīng)歷了升溫期、高溫期、降溫期以及穩(wěn)定期4個階段，且各個處理的溫度變化趨勢相近。T1～T9處理堆肥1 d后的溫度分別為43 ℃、44 ℃、44 ℃、41 ℃、43 ℃、39 ℃、49 ℃、45 ℃、43 ℃，高碳氮比（27.5）的3個處理在堆肥第2 d堆體溫度就上升到50 ℃以上，比中、低碳氮比處理，提前1～2 d進入高溫階段。T1～T9處理均在7 d內(nèi)達到最高溫度，分別為56 ℃、58 ℃、59 ℃、58 ℃、58 ℃、61 ℃、64 ℃、65 ℃、69 ℃。其中，高碳氮比3個處理高溫均值（66.0 ℃±2.6 ℃）顯著高于中、低碳氮比處理（59.0 ℃±1.7 ℃、57.70 ℃±1.56 ℃）。不同碳氮比下，微生物菌劑接種量的增加有助于提高堆體溫度。T1～T9處理≥50 ℃高溫持續(xù)時間分別為10 d、14 d、17 d、11 d、13 d、16 d、14 d、13 d和14 d，參照《糞便無害化衛(wèi)生要求》[20]，上述處理均達到了堆肥無害化生產(chǎn)要求。堆肥處理20 d后堆體溫度不再升高，變化趨勢與環(huán)境溫度變化趨近，表明堆體中微生物活動減弱，堆肥基本達到穩(wěn)定。上述分析結(jié)果表明碳氮比和微生物菌劑接種量的增加能有效提升堆體的溫度，縮短堆體進入高溫的時間，有利于堆肥無害化生產(chǎn)。

2.2碳氮比和微生物菌劑接種量對堆肥有機質(zhì)含量的影響

不同處理下，堆肥有機質(zhì)含量隨堆肥處理時間的變化如圖2所示。從圖2中可以看出，T1～T9個處理有機質(zhì)含量變化特征基本一致，即隨堆肥處理時間的增加，堆肥有機質(zhì)含量呈逐步減少趨勢，且減少速率在下降。堆肥處理1 d時，T1～T9處理有機質(zhì)含量分別為67.11%、68.13%、68.27%、79.14%、78.05%、76.90%、85.18%、83.98%和84.36%，堆肥處理1～7 d各處理有機質(zhì)含量迅速降低，此后隨著堆肥的持續(xù)進行，堆肥有機質(zhì)降解速率逐漸放緩，至堆肥處理結(jié)束時T1～T9處理的有機質(zhì)含量分別下降到33.27%、33.36%、36.46%、32.24%、34.14%、32.72%、31.92%、32.33%和31.96%，有機質(zhì)降解率分別為50.42%、51.03%、45.67%、59.26%、56.27%、58.08%、62.74%、61.50%和65.52%。在低碳氮比（17.5）條件下，堆肥處理7～30 d，微生物菌劑接種量對堆體有機質(zhì)降解程度的影響較大，接種0.3%菌劑的處理，有機質(zhì)降解速度較慢，而接種0.2%菌劑和0.1%菌劑的處理在堆肥處理14～21 d存在差異，其他時間基本一致，而在中、高碳氮比（22.5、27.5）條件下，接種不同量菌劑后堆肥的有機質(zhì)含量雖然個別時間差異顯著，但總體上差異不顯著。上述結(jié)果說明，不同碳氮比下，接種0.1%微生物菌劑即可實現(xiàn)有機質(zhì)高效降解。此外，隨碳氮比的增加，堆肥有機質(zhì)降解率升高，T7、T8、T9 3個處理降解率最高，說明碳氮比為27.5有利于堆肥過程中有機質(zhì)降解。

2.3碳氮比和微生物菌劑接種量對堆肥pH值的影響

不同碳氮比和菌劑接種量堆肥處理，堆肥pH值的變化如圖3所示。從圖3可知，各處理堆肥pH值總體呈現(xiàn)先快速上升，再緩慢下降，后期又緩慢上升的變化特征。堆肥處理開始時堆肥呈弱堿性（pH值為8.0～8.2），堆肥處理 7 d內(nèi)，各處理堆肥pH值快速上升到9.0以上。堆肥處理7 d后，各處理pH值緩慢下降；堆肥處理約20 d后，各處理pH值又再次上升，至堆肥處理結(jié)束時T1～T9處理的pH值分別達到了9.40、9.53、9.57、9.73、9.64、9.62、9.24、9.58、9.44，均高于有機肥生產(chǎn)標(biāo)準5.5～8.5[21]，這對作物的生長會產(chǎn)生影響。不同碳氮比及微生物菌劑接種量處理，雖然個別取樣時間，處理間存在顯著差異，但總體看，碳氮比及微生物菌劑接種量對pH的影響不大。

2.4碳氮比和微生物菌劑接種量對堆肥養(yǎng)分含量的影響

表3為堆肥處理前后堆肥養(yǎng)分含量的變化情況。堆肥處理始期（處理后1 d）T1～T9處理總氮含量分別為24.69 g/kg、22.63 g/kg、26.83 g/kg、28.64 g/kg、28.92 g/kg、30.92 g/kg、23.71 g/kg、24.07 g/kg和25.93 g/kg。由于不同碳氮比處理物料組成比例存在一定差異，因此堆肥處理始期各處理總氮含量存在一定的差異。經(jīng)過35 d的堆肥處理后，T1、T3、T4、T5、T6、T7處理全氮含量分別下降到21.50" g/kg、24.21 g/kg、25.16 g/kg、27.45 g/kg、29.44" g/kg和23.08" g/kg，降幅為12.92%、9.77%、12.15%、5.08%、4.79%和2.66%，而T2、T8、T9 3個處理全氮含量升高，比堆肥處理始期分別增加17.23%、8.89%、10.10%。總體來看，隨著碳氮比和微生物菌劑接種量的增加，全氮損失呈減少趨勢；高碳氮比的T8、T9處理全氮含量甚至增加。說明在高碳氮比條件下適當(dāng)增加菌劑接種量有助于減少堆肥處理過程中的氮素損失，這與賀琪等[22]、魏曉強等[23]的研究結(jié)果相似。堆肥處理結(jié)束時T1、T2、T4、T5、T6、T7、T8處理有效磷含量分別為8.56 mg/g、9.44 mg/g、7.90 mg/g、8.82 mg/g、8.89 mg/g、9.76 mg/g、7.93 mg/g，相較于堆肥處理始期分別提高2.88%、81.89%、14.33%、27.09%、1.83%、41.04%和51.05%，而T3、T9處理分別下降11.17%、1.36%。隨碳氮比增加，堆肥有效磷含量增幅呈增加趨勢；碳氮比相同情況下，接種0.2%微生物菌劑處理有效磷含量增幅最高，0.1%次之，0.3%處理有效磷含量增幅不大，甚至T3、T9處理有效磷含量出現(xiàn)降低現(xiàn)象；T1～T9處理堆肥處理后速效鉀含量均有不同幅度的增加，增幅分別為8.16%、4.40%、2.82%、9.54%、5.63%、3.29%、20.13%、16.03%和14.79%。高碳氮比處理速效鉀含量增加更為明顯。同樣的碳氮比，隨著菌劑接種量的增加，速效鉀含量增幅水平呈降低趨勢，碳氮比為27.5時接種0.1%的菌劑處理有利于黃瓜秧-雞糞堆肥過程中速效鉀的轉(zhuǎn)化。

2.5不同處理下堆肥對黃瓜種子發(fā)芽指數(shù)（GI）的影響

由圖4可以看出，處理T1～T9分別在28 d、21 d、21 d、7 d、14 d、14 d、14 d、14 d、14 d時GI值達到80.00%以上，中、高碳氮比處理GI明顯大于低碳氮比處理；此外，同樣碳氮比下，堆肥處理時間越長，GI越高。利用堆肥處理結(jié)束后的物料進行試驗，T1～T9處理的GI分別為104.62%、118.59%、99.70%、117.14%、137.68%、106.93%、108.19%、154.90%、123.03%，均大于80.00%，達到了無害化要求。相較于低碳氮比的處理，高、中碳氮比的6個處理GI值更快達到80.00%以上，其中碳氮比為22.5的T4處理最快在第7 d達到腐熟條件。堆肥結(jié)束時GI均值隨碳氮比的增加而升高，碳氮比為27.5的處理GI均值高于其他碳氮比處理，其中T8處理最高達到134.90%，符合高建程等[24]給出的畜禽糞便與作物秸稈好氧堆肥腐熟度參考指標(biāo)；另外，在堆肥結(jié)束時，接種0.2%菌劑處理的GI值高于接種0.1%、0.3%菌劑處理。

2.6碳氮比與菌劑接種量對堆肥腐熟度（T）的影響

由表4可知，堆肥處理結(jié)束時T1～T9處理T值分別為0.51、0.42、0.49、0.39、0.31、0.29、0.28、0.26和0.21，說明9個處理均已達到腐熟要求，其中T9處理的T值低于其他處理，表明碳氮比為27.5并接種0.3%菌劑的處理腐熟效果最好。碳氮比與菌劑接種量對堆肥T值的影響可用方程T=0.855-0.0175x1-0.054x2（x1、x2分別為碳氮比和菌劑接種量）進行擬合，擬合方程的方差分析結(jié)果如表5所示。結(jié)果表明碳氮比×接種量的P值為0.001，說明二者的交互作用對堆肥腐熟度影響顯著。在同一接種水平下，隨著碳氮比的增加，腐熟度整體顯著上升；在同一碳氮比水平下，隨著接種量的增加，腐熟度同樣呈上升趨勢。調(diào)整碳氮比到27.5，并接種0.3%比例的微生物菌劑能夠顯著提高腐熟度，提升堆肥腐熟質(zhì)量。

3討論

溫度是影響堆肥過程中微生物代謝活動強弱的重要因素。堆體溫度50 ℃以上高溫的持續(xù)時間是堆肥無害化生產(chǎn)的重要指標(biāo)，同時又影響到堆肥過程中物料有機質(zhì)的降解與穩(wěn)定，是堆肥腐熟程度的一項重要參數(shù)[25]。本研究中不同碳氮比和微生物菌劑接種量處理，堆體溫度≥50 ℃的持續(xù)時間均在10 d 以上，達到了中國糞便無害化衛(wèi)生要求[20]。其中，高碳氮比的3個處理比中、低碳氮比處理提前1～2 d進入高溫階段，且高溫均值明顯高于中、低碳氮比處理，這可能是由于添加較多的小麥秸稈提高堆體的通氣性和碳源木質(zhì)纖維素含量，促進微生物代謝活動[26]。同時，本研究還發(fā)現(xiàn)，隨著微生物菌劑接種量的增加，堆體達到的最高溫度呈上升趨勢，這與勞徳坤等[27]的研究結(jié)果一致。

好氧堆肥處理的本質(zhì)就是微生物利用環(huán)境中的O2降解物料中的有機質(zhì)，釋放CO2、水以及礦物質(zhì)，同時降解產(chǎn)物又在微生物作用下生成腐殖酸的過程[28]。堆肥過程中有機質(zhì)的減少量一定程度上可以體現(xiàn)堆肥處理腐熟進程，有機質(zhì)含量下降越快， 說明堆肥處理腐熟進程越快[29-30]。本試驗中9個處理有機質(zhì)均在堆肥處理后的7 d內(nèi)快速降解，并釋放大量熱量，這與堆體的溫度變化特征相吻合。碳氮比低時，接種0.1%的菌劑處理有機質(zhì)降解率最高，接種過多的菌劑有機質(zhì)降解率下降，原因可能是在此條件下微生物活動受到碳源限制，接種過多的菌劑反而會增加對碳源的競爭，不利于有機質(zhì)的降解。隨著碳氮比的升高，有機質(zhì)降解率顯著提高，可能是高碳氮比處理中較多的小麥秸稈含量提高了堆體的通氣性和碳源木質(zhì)纖維素含量進而促進微生物的生長繁殖。在高碳氮比條件下，增加微生物菌劑的接種量，能提高堆肥過程中微生物群落的豐富度，進而促進有機質(zhì)的降解。即碳氮比為27.5時更適合微生物生長，提升堆肥過程中有機質(zhì)降解率。

pH值是堆肥過程中微生物活性的重要影響因素。有研究者指出，pH值6.70～9.00最利于微生物的生長代謝活動，且隨著堆肥物料的分解，堆肥pH值會發(fā)生動態(tài)變化[31-32]。本試驗中，堆肥pH值總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，堆肥處理始期pH為8.04～8.16，7 d內(nèi)迅速上升，此后緩慢下降，堆制35 d后堆肥pH值為9.24～9.73，均高于初始水平，原因在于堆肥發(fā)酵過程中，有機氮類物質(zhì)被礦化與氨化導(dǎo)致NH+4-N的產(chǎn)生和積累，使堆肥的pH值迅速上升[33]，但隨著堆肥處理時間的延長，氨氣揮發(fā)以及硝化細菌的硝化作用釋放出H+，會使pH值出現(xiàn)一定程度的下降[34]。本試驗中，堆肥處理結(jié)束時pH值高于國家有機肥標(biāo)準，與常瑞雪等[35]的研究結(jié)果相似。本試驗所用黃瓜秧的初始pH值高達8.25，是造成堆肥過程中堆肥pH值偏高的重要因素。胡雨彤等[36]利用硫酸來調(diào)節(jié)pH值較高的牛糞堆肥處理，發(fā)現(xiàn)添加稀硫酸能夠有效降低堆肥pH值，縮短升溫時間，促進有機質(zhì)降解，提高堆肥中養(yǎng)分含量。有關(guān)低pH值調(diào)理劑對黃瓜秧等基礎(chǔ)pH值較高原料堆肥處理的影響還有待進一步研究。

氮、磷、鉀是植物生長所需的重要營養(yǎng)元素，尤其是速效養(yǎng)分，是植物根系養(yǎng)分吸收的重要來源，也是評價肥力的重要指標(biāo)之一[37]。堆肥過程中總氮主要包括有機氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮等，不同形式的氮在堆肥進程中可以相互轉(zhuǎn)化。本試驗堆肥處理結(jié)束時，T1、T3、T4、T5、T6、T7等處理堆肥全氮含量明顯下降，且隨碳氮比升高全氮降幅縮小，這可能是由于在堆肥過程中微生物要消耗氮素用于自身的生長和繁殖，低碳氮比條件下碳源限制了微生物的生長，富余的氮素會在高溫及高pH值的環(huán)境下轉(zhuǎn)化成氨氣揮發(fā)導(dǎo)致總氮含量降低[22]。而T2、T8、T9 3個處理堆肥處理結(jié)束時全氮含量升高，可能是在堆肥過程中，微生物降解有機物釋放出水分和二氧化碳，使堆肥干物質(zhì)減小幅度大于氨氣揮發(fā)幅度而出現(xiàn)“濃縮效應(yīng)”[38]造成的。此外，有報道指出，固氮菌與粗纖維降解菌之間具有協(xié)同作用，接種粗纖維降解菌可促進固氮細菌的生長，提高堆肥氮素含量[31]。堆肥處理結(jié)束時，各處理有效磷和速效鉀含量比堆肥始期增加，與張橋等[39]的研究結(jié)果一致，其原因可能是堆肥過程中磷素和鉀素含量相對穩(wěn)定，不會揮發(fā)損失，在堆肥過程中物料中固有P、K充分活化為速效養(yǎng)分，加上“濃縮效應(yīng)”的影響，使有效磷和速效鉀的含量增加[40-41]，然而T3、T9 處理的有效磷含量下降，可能是這2個處理在堆肥過程中產(chǎn)生了滲濾液，部分有效磷隨著滲濾液流失，同時在堆肥處理后期部分有效磷會轉(zhuǎn)化為緩效磷，這也是導(dǎo)致堆肥處理后期有效磷含量降低的重要原因之一[39]。此外，本試驗各處理速效鉀含量隨菌劑接種量的增加出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，原因可能是微生物生長代謝過程中將速效鉀分解轉(zhuǎn)化[42]，且接種較多菌劑會加大有機氮的氨化速率，提高堆肥的pH值，進而導(dǎo)致堆肥中營養(yǎng)元素活化為速效養(yǎng)分的速率降低[36]。

種子發(fā)芽指數(shù)兼顧毒性物質(zhì)對種子發(fā)芽與種子根系發(fā)育的影響，是目前評估堆肥性能最可靠的指標(biāo)之一。一般認為，GI大于50%時，堆肥對植物基本無毒害；GI大于80%時，表示堆肥達到完全腐熟[43]。本試驗中，堆肥結(jié)束時，各處理GI均大于80%，達到了完全腐熟標(biāo)準，但菌劑接種量0.2%處理的GI高于菌劑接種量0.1%及0.3%處理，可能的原因是微生物在降解有機物質(zhì)的同時會產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物（NH+4-N，有機酸等），對種子的萌發(fā)產(chǎn)生不利影響[44-46]。接種0.3%的菌劑會加速有機質(zhì)降解，促進高溫形成，但同時會增加次級產(chǎn)物生成，而過多的次級產(chǎn)物可能會抑制種子發(fā)芽；而接種0.1%菌劑處理有毒物質(zhì)的分解及次級產(chǎn)物的形成緩慢，致使其GI低于0.2%接菌量處理。

堆肥處理是一個復(fù)雜的過程[47-49]，單一指標(biāo)無法全面反映堆肥的腐熟特征。陳雪嬌等[50]認為堆肥處理結(jié)束時，碳氮比小于20則可認為堆肥已經(jīng)達到腐熟。但是鑒于堆肥原料碳氮比的差異，不同物料堆肥結(jié)束時，碳氮比差異較大，因此單純從碳氮比降到某個值作為堆肥腐熟指標(biāo)不具有普適性[51]。因此，更多學(xué)者利用堆肥處理結(jié)束與開始時碳氮比比值（T）作為堆肥腐熟程度的判斷指標(biāo)。與碳氮比相比，此方法受物料自身性質(zhì)的影響較小[43]。本試驗中，35 d堆肥處理結(jié)束后，各處理T均小于0.60，可以認為全部達到腐熟。且隨著碳氮比和微生物菌劑接種量的增加，T呈減少趨勢，說明黃瓜秧與雞糞進行堆肥時，較低的碳氮比與菌劑接種量不利于堆肥腐熟，這是因為碳是微生物生長繁殖的能源物質(zhì)，碳氮比低，碳素不足，多余的氮素會以氨氣和可溶性堿性鹽的形式流失，造成氮素的損失并導(dǎo)致堆體產(chǎn)生惡臭 [52-53]。

4結(jié)論

高碳氮比（27.5）處理有利于增強微生物代謝活動，加快堆肥處理啟動速度，提高堆體溫度、有機質(zhì)降解率、養(yǎng)分保留量及種子發(fā)芽指數(shù)。

接種0.3%微生物菌劑處理能夠縮短堆體進入高溫時間，提高堆體溫度，加速有機質(zhì)降解，但堆肥有效磷、速效鉀的保留效果以及堆肥最終種子發(fā)芽指數(shù)均不如接種量為0.2%與0.1%的處理。

本試驗所有處理的腐熟指標(biāo)（T）均小于0.60，可以認為所有處理堆肥全部腐熟，但碳氮比與菌劑接種量的增加，能顯著提高堆肥的腐熟程度。

綜上，本試驗9個處理的堆肥均達到了腐熟要求，在以黃瓜秧與雞糞為原料進行堆肥生產(chǎn)時，建議適宜的碳氮比為27.5，微生物菌劑接種量為0.1%～0.2%。

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