生物干化餐廚垃圾堆肥腐殖化過程及其腐植酸活性評價

摘要：為探究最佳產(chǎn)率途徑，并評價其生化腐植酸的活性，對生物干化餐廚廢棄物通過堆肥制備生化腐植酸過程進(jìn)行研究。以經(jīng)生物干化初始發(fā)酵后的餐廚廢棄物為主料，木屑為輔料，設(shè)置C/N為25（CN25）、20（CN2O）、15（CN15）3組堆肥處理，選取堆肥中腐植酸產(chǎn)率最大的處理，提取腐熟度為5 0%、80%[即種子發(fā)芽指數(shù)（GI）為50%、80%]的生化腐植酸，按不同施用濃度[o（Y）、20、40、80 mg·L-1]應(yīng)用于水培試驗(yàn)，以40 mg·L-1礦源腐植酸為對照（H），通過測定堆肥腐殖化指標(biāo)及玉米農(nóng)藝性狀指標(biāo)，探究腐植酸產(chǎn)生規(guī)律、最大產(chǎn)率以及該體系的生化腐植酸的生物活性。結(jié)果表明：3個堆肥處理均滿足基本腐熟要求（GI≥50%），腐殖質(zhì)、胡敏酸、富里酸含量均呈下降趨勢；在堆肥結(jié)束時，CN20處理腐殖質(zhì)含量分別比CN25和CN15處理高155.6%和91.7%，胡敏酸含量分別比CN25和CN15處理高170.3%和98.0%，富里酸含量分別比CN25和CN15處理高150.0%和57.9%，且均達(dá)到顯著差異水平（P＜0．05）。CN20處理的胡富比分別比CN25、CN15高9.0%和23.4%，胡敏酸百分比分別高1.2%和3.1%。低腐熟度（GI-50%）下有最大的腐植酸產(chǎn)率，堆肥腐殖質(zhì)、胡敏酸、富里酸含量比高腐熟度（CI-80%）高64.3%、57.6%、73.5%。施用濃度為40 mg·L-1時，與礦源腐植酸相比，生化腐植酸顯著促進(jìn)了玉米地上部干質(zhì)量、株高、葉綠素含量和葉面積、地下部干質(zhì)量及總根尖數(shù)（P＜0.05）；玉米綜合長勢順序依次為GI-50%-20＞CI-50%-40＞GI-80%-40＞GI-50%-80＞GI-80%-20＞H＞GI-80%-80＞Y，即施用腐植酸均能促進(jìn)玉米的生長，其中，施用20 mg·L-1低腐熟度的生化腐植酸對玉米促生效果最佳（P＜0．05）。綜上所述，調(diào)節(jié)C／N為20進(jìn)行堆肥腐植酸產(chǎn)率最大，堆至基本腐熟（GI-50%）時，提取其生化腐植酸以20 mg·L-1施用于玉米促生效果最好、生物活性最高。

關(guān)鍵詞：生物干化餐廚廢棄物；腐殖化過程；腐熟程度；生化腐植酸活性

中圖分類號：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）09-2134-11 doi：10.11654/jaes.2023 -1004

隨著我國餐廚廢棄物的產(chǎn)生量快速增長，2021年其產(chǎn)量超過1.25×108t。餐廚廢棄物的生物可利用有機(jī)物含量高，是循環(huán)生物經(jīng)濟(jì)有前途的原材料。然而，餐廚廢棄物含水率高（70% -80%），易腐成分比例大，極易酸化腐爛變質(zhì)，對城市及城市周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。含水量高是餐廚廢棄物酸化腐敗的主要原因，生物干化技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種先進(jìn)的脫水預(yù)處理方法，其利用活性微生物好氧分解有機(jī)物產(chǎn)生的生物熱量并通過強(qiáng)制通風(fēng)對流，迅速去除廢棄物中的水分，同時保留餐廚廢棄物大部分的能量以便于后續(xù)處理處置和資源化利用。但經(jīng)生物干化后的餐廚廢棄物生物穩(wěn)定性和腐熟程度較差，不能滿足無害化處理標(biāo)準(zhǔn)的要求，若直接作為肥料使用，極易發(fā)生燒苗現(xiàn)象。好氧堆肥是一種將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)化為更安全、更穩(wěn)定的有機(jī)產(chǎn)品的方法，因此，生物干化餐廚廢棄物的資源化利用可通過好氧堆肥進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

好氧堆肥的根本目的是獲得相對穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，這些腐殖質(zhì)相較土壤中的腐殖質(zhì)“年輕”。不同物料的特性以及堆肥條件（如C/N）都會影響堆肥腐殖化過程，從而導(dǎo)致腐植酸產(chǎn)生規(guī)律不同。尹瑞等的研究表明，牛糞和玉米秸稈堆肥總腐植酸含量呈下降趨勢，C/N在20-25時有利于好氧堆肥中總腐植酸和胡敏酸的生成和積累；馬懷良等利用雞糞和稻草堆肥發(fā)現(xiàn)總腐植酸呈先下降后上升趨勢，C/N為30時最有利于腐植酸類物質(zhì)的生成；趙建榮等利用雞糞與小麥秸稈堆肥時的腐植酸含量呈上升趨勢，C/N為25時的堆肥腐殖質(zhì)含量比初始提高了50.2%，胡敏酸含量較最低點(diǎn)提高了160.0%。大量研究表明，腐殖質(zhì)是基于木質(zhì)纖維素降解提供腐植酸形成的前體物質(zhì)形成的。在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥體系中（畜禽糞便+秸稈體系），調(diào)節(jié)C/N為25左右可以形成腐殖質(zhì)的根本原因可能是高碳物料（如秸稈）等的降解提供了較多的腐植酸形成的前體物質(zhì)，從而促進(jìn)了腐植酸隨著堆肥進(jìn)程的增加而增加。生物干化后的餐廚廢棄物具有典型的低C/N特性，且均產(chǎn)生在城市周邊地區(qū)，這些區(qū)域均存在高碳輔料（如秸稈、鋸末等）缺乏或獲得成本高等問題。從節(jié)約堆肥成本的角度考量，可能需要考慮降低堆肥的C/N，但是低C/N條件下，混合物料里的木質(zhì)纖維素的絕對量會降低，這可能會影響堆肥體系腐殖化過程，特別是腐殖質(zhì)的產(chǎn)生量。

可以將堆肥途徑獲得的腐植酸定義為生化腐植酸。與提取于褐煤等不可再生的礦源腐植酸相比，堆肥衍生的腐植酸具有更豐富的活性基團(tuán)及糖類、氨基酸類物質(zhì)，可以促進(jìn)植物生長發(fā)育。然而，堆肥不同階段、不同物料時的腐殖質(zhì)組分差異很大，進(jìn)而導(dǎo)致堆肥衍生的腐植酸的促生效果不同。目前，基于城市周邊少或缺輔料的實(shí)際情況，低輔料添加聯(lián)合餐廚廢棄物進(jìn)行生物干化后堆肥化過程的腐植酸產(chǎn)生規(guī)律還不清楚，不同腐熟度節(jié)點(diǎn)的堆肥產(chǎn)品的生化腐植酸使用濃度的閾值也不清楚。因此，本試驗(yàn)采用好氧發(fā)酵方式，以生物干化初發(fā)酵后的餐廚廢棄物為原料，木屑為輔料，調(diào)節(jié)C/N為25、20和15進(jìn)行堆肥，基于少添加輔料的原則，篩選腐植酸產(chǎn)率最大的堆肥體系，并提取不同腐熟度節(jié)點(diǎn)[種子發(fā)芽指數(shù)（GI值）為50%和80%的堆肥產(chǎn)品中的腐植酸，將其作為水培的生化腐植酸，以礦質(zhì)腐植酸為對照，進(jìn)行水培試驗(yàn)，探究不同C/N生物干化餐廚廢棄物堆肥腐植酸的形成規(guī)律及最佳產(chǎn)率，以及不同腐熟度生化腐植酸對玉米的促生效果，評價腐植酸活性并確定最佳施用濃度，以期為腐植酸類水溶性肥料的生產(chǎn)和應(yīng)用開辟新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計

堆肥試驗(yàn)供試木屑取自江蘇省蘇州市吳中區(qū)臨湖鎮(zhèn)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)臨湖農(nóng)場，樣品風(fēng)干后采用粉碎機(jī)粉碎為2-4 cm備用。供試餐廚廢棄物取自環(huán)太湖有機(jī)廢棄物處理利用示范中心（臨湖），經(jīng)韓博生物干化一體機(jī)破碎、脫渣、脫水、生化處理、油水分離、氣體凈化、初始發(fā)酵處理后用于堆肥。水培試驗(yàn)于江蘇省蘇州市中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有機(jī)循環(huán)研究院人工氣候室內(nèi)進(jìn)行，選用的植物為鄭單958玉米，購自河北大禹種業(yè)有限公司。施用的礦源腐植酸購自山東創(chuàng)新腐植酸科技股份有限公司。水培裝置采用泡沫箱和漂浮板制成，水培營養(yǎng)液為1/2濃度的霍格蘭德（Hoagland）營養(yǎng)液。堆肥原料主要理化性質(zhì)如表1所示。

堆肥試驗(yàn)設(shè)置CN25（C/N=25）、CN20（C/N=20）和CN15（C/N=15）3個處理。通過測定生物干化餐廚廢棄物產(chǎn)物和鋸末的初始C/N及含水率，按堆肥C/N設(shè)計計算出生物干化餐廚廢棄物和木屑分別按照干質(zhì)量比為0.58：1、0.96：1和2.19：1進(jìn)行人工及混料機(jī)混合，加入自來水調(diào)節(jié)含水率為52%，進(jìn)行工廠化的條垛式堆肥（堆體長約2.5 m、底部寬約1.5 m、高約1.5m），自然通風(fēng)，每隔4d人工翻堆一次以保證堆體好氧發(fā)酵，試驗(yàn)發(fā)酵周期為36 d。分別在堆肥第0、4、8、12、16、20、24、28、32、36天，以五點(diǎn)采樣法在堆體內(nèi)部均勻取樣，一部分樣品風(fēng)干且粉碎后用來測定常規(guī)指標(biāo)，另一部分保存于-20℃冰箱中待用。

結(jié)合試驗(yàn)前的預(yù)備試驗(yàn)，確定堆肥GI值為50%左右時為腐植酸產(chǎn)率最大的時期。有研究表明種子的GI值達(dá)到50%時，表明堆肥已基本達(dá)到腐熟，其植物毒性被認(rèn)為已降至植物能夠忍耐的水平，當(dāng)CI值達(dá)到80%時，堆肥的植物毒性已經(jīng)基本沒有，有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 525-2021要求CI≥70%，因此本試驗(yàn)確定將堆肥的GI值為50%和80%作為堆肥過程的發(fā)酵節(jié)點(diǎn)。在堆肥過程中，結(jié)合密集取樣（每天取樣）測定GI值為50%、80%的腐熟度的發(fā)酵節(jié)點(diǎn)，留取堆肥樣品，進(jìn)行腐植酸提取。

試驗(yàn)共設(shè)Y（不施腐植酸）、H（施用40 mg·L-1礦物腐植酸）、GI-50%-20（堆肥腐熟程度50%提取的生化腐植酸，施用濃度為20 mg·L-1）、GI-50% -40（堆肥腐熟程度50%提取的生化腐植酸，施用濃度為40mg·L-1）、GI-50%-80（堆肥腐熟程度50%提取的生化腐植酸，施用濃度為80 mg·L-1）、CI- 80% - 20（堆肥腐熟程度80%提取的生化腐植酸，施用濃度為20 mg·L-1）、GI- 80%-40（堆肥腐熟程度80%提取的生化腐植酸，施用濃度為40 mg·L-1）和CI- 80% - 80（堆肥腐熟程度80%提取的生化腐植酸，施用濃度為80 mg·L-1）8個處理，每個處理重復(fù)3次。水培苗為健康的預(yù)先培育的兩葉一心玉米幼苗，在移入營養(yǎng)液前，進(jìn)行移除玉米胚處理。水培采用光照培養(yǎng)，光照周期為15 h/9 h（光照15 h，黑暗9h），培養(yǎng)溫度為28℃/20℃（光照時溫度為28℃，黑暗時溫度為20℃），持續(xù)曝氣，水培營養(yǎng)液每隔4d更換一次，植株培養(yǎng)周期為16 d。每4d對植物進(jìn)行一次取樣，每個處理每次取6株長勢均勻的玉米，3株用來測定形態(tài)及營養(yǎng)指標(biāo)，另3株用來測定植株的根系活力。

1.2 指標(biāo)測定方法

每天12：00定時用電子溫度計測定環(huán)境及堆體上、中、下部的溫度，以3次平均值作為堆體實(shí)際溫度。參考Wu等的方法提取總腐殖質(zhì)，采用重鉻酸鉀外加熱法測定腐殖質(zhì)（HS）、富里酸（FA）含量，采用差減法得到胡敏酸（HA）含量。胡富比（DP）為胡敏酸含量與富里酸含量的比值，胡敏酸百分比（PHA，%）為胡敏酸占腐殖質(zhì)的百分比。

依據(jù)《有機(jī)肥料》（NY/T 525-2021）中的方法測定種子發(fā)芽指數(shù)（GI），測定用種子為對堆肥中植物毒性敏感的標(biāo)準(zhǔn)化模型種子——黃瓜種子。

玉米株高、莖粗、葉片數(shù)、鮮質(zhì)量均采用常規(guī)方法測定；葉綠素用葉綠素儀（SPAD-502Plus）進(jìn)行測量；利用根系掃描儀對根系進(jìn)行掃描，并結(jié)合Win RHIZO根系分析系統(tǒng)對根長、根表面積、根體積和平均根系直徑等特征參數(shù)進(jìn)行分析；利用氯化三苯基四氮唑法（TTC法）測定根系活力。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采用Excel 2019和SPSS Statistics26.0進(jìn)行處理、統(tǒng)計分析和制圖，采用單因素（One-way ANOVA）和Duncan法進(jìn)行方差分析和多重比較（P＜0．05），利用主成分分析計算促生效果綜合得分。所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，誤差為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物干化餐廚廢棄物堆肥體系腐殖化進(jìn)程技術(shù)參數(shù)

2.1.1 溫度、腐殖質(zhì)、胡敏酸和富里酸含量的變化

堆體內(nèi)部溫度與堆肥進(jìn)程密切相關(guān)，直接反映堆肥發(fā)酵過程中微生物的活性和有機(jī)物料的降解，是評價好氧發(fā)酵是否成功腐熟的關(guān)鍵指標(biāo)之一。如圖1a所示，CN25、CN20、CN15處理均在第2天達(dá)到高溫階段（≥50℃），最高溫度分別為67.0、66.2、62.2℃。按HJ 1266-2022規(guī)定的堆肥衛(wèi)生要求溫度≥55℃保持5 d以上，3個處理分別為8、10、8d，均滿足堆肥要求。堆肥第23天，CN25處理的溫度率先降至接近環(huán)境溫度，CN20處理在第25天也降至環(huán)境溫度并一直在其周圍波動。接近環(huán)境溫度并保持14d左右，即表明進(jìn)入堆肥腐熟期，CN15處理的溫度在堆肥后期要明顯高于CN25、CN20處理與環(huán)境溫度，表明輔料添加越少堆肥周期越長。在堆肥結(jié)束時，所有處理都達(dá)到了接近環(huán)境溫度的恒定溫度。

通過分析腐殖質(zhì)、胡敏酸和富里酸含量的變化可評價不同C/N生物干化餐廚廢棄物堆肥的腐殖化過程，腐殖質(zhì)組分的含量直接影響著堆肥的成熟度與穩(wěn)定性。3個處理的腐殖質(zhì)含量變化總體趨勢是先增加后降低（圖1b）。與初始含量相比，CN20處理在堆肥前期（0-12 d）腐殖質(zhì)含量升高了45.4%，CN25處理在整個堆肥過程中腐殖質(zhì)含量始終保持在較低水平；堆肥后期，CN20處理的腐殖質(zhì)含量變化趨于穩(wěn)定，而CN15處理的腐殖質(zhì)含量迅速下降，在第28天以后低于CN20處理，趨近CN25處理。至堆肥結(jié)束時，CN25、CN20和CN15處理的腐殖質(zhì)含量分別為0.9%、2.3%和1.2%，與初始含量相比降低了57.2%、14.4%和74.5%。CN20處理腐殖質(zhì)含量比CN25、CN15處理高了155.6%、91.7%，差異顯著（P＜0．05）。

胡敏酸作為腐殖質(zhì)的主要組成成分，與腐殖質(zhì)含量成正比，其含量變化趨勢（圖1c）與腐殖質(zhì)變化保持一致。堆肥結(jié)束時，CN25、CN20和CN15處理的胡敏酸含量分別為0.7%、2.0%、1.0%，CN20處理的胡敏酸含量比CN25和CN15處理顯著提高了170.3%、98.0%（P＜0.05）。如圖ld所示，CN25處理的富里酸含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而CN20和CN15處理的富里酸含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢。在第20天后直至堆肥結(jié)束，CN15處理富里酸含量的下降速率高于其他處理，CN25、CN20和CN15處理最終的富里酸含量分別為0．1%、0.3%和0.2%，CN20處理最終的富里酸含量比CN25和CN15處理高了150.0%和57.9%。因此得出，CN20處理促進(jìn)了生物干化餐廚廢棄物堆肥腐殖化。

2.1.2 胡富比和胡敏酸百分比的變化

胡富比和胡敏酸百分比指標(biāo)是精確表征堆肥腐殖化的重要指標(biāo)，可以用于評價堆肥產(chǎn)品的成熟度與穩(wěn)定性。分析表明，胡富比和胡敏酸百分比都隨著堆肥時間的持續(xù)而逐漸增加（圖1e、圖f），堆肥最后階段（28-36 d），CN20處理的胡富比與胡敏酸百分比一直高于CN25和CN15處理，到堆肥結(jié)束時，CN25、CN20和CN15處理的胡富比分別為6.10、6.65和5.39，胡敏酸百分比分別為85.9%、86.9%和84.3%。CN20處理最終的胡富比比CN25、CN15處理分別高了9.0%、23.4%，胡敏酸百分比分別高了1.2%、3.1%。以上表明CN20處理促進(jìn)了堆肥中胡敏酸的形成，添加輔料縮短了堆肥發(fā)酵周期，且CN20處理的產(chǎn)物具有最佳的腐殖化程度。

2.2 不同腐熟程度下腐植酸的產(chǎn)生規(guī)律

2.2.1 堆肥GI值與腐植酸的變化

如圖2所示，在干化餐廚廢棄物和木屑混合堆肥體系中，堆肥腐植酸含量和GI值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0．01）。GI值為50%時具有最大的腐植酸產(chǎn)率，為3.23%。GI值為80%時，腐植酸產(chǎn)率為2.03%。上述結(jié)果表明，低腐熟度下（GI-50%）有較高的腐植酸含量，高腐熟度下（CI-80%）下腐植酸產(chǎn)率較低。

2.2.2 不同腐熟度下堆肥腐殖質(zhì)的組成

如表2所示，CN20處理兩個腐熟度的有機(jī)肥腐植酸產(chǎn)生規(guī)律為：低腐熟度下堆肥腐殖質(zhì)、胡敏酸、富里酸的含量比高腐熟度下高了64.3%、57.6%、73.5%，說明低腐熟度條件下堆肥物料具有較高的腐殖質(zhì)組分；在高腐熟條件下胡富比和胡敏酸百分比比低腐熟度條件下高了20.2%和2.9%，表明生物干化餐廚廢棄物堆肥在堆肥前期有較高的腐殖質(zhì)組分含量，隨著堆肥時間后延，腐熟度提高，而腐殖質(zhì)組分含量下降。

2.3 生化腐植酸對玉米幼苗生長的影響

2.3.1 對玉米地上部農(nóng)藝性狀的影響

腐植酸可以激活不同的生理和生化活動，從而提高作物的耐鹽性及對必需養(yǎng)分的吸收能力，同時提高作物幼苗活力與干物質(zhì)含量，促進(jìn)作物生長發(fā)育、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。如圖3所示，與不施腐植酸相比，添加礦源腐植酸可顯著提高葉面積與地上部干質(zhì)量（P＜0．05），但葉綠素含量、株高、莖粗、葉片數(shù)均未達(dá)到顯著水平。而添加不同濃度、不同腐熟度的生化腐植酸對玉米地上部指標(biāo)的影響更加明顯。與添加40mg·L-1礦源腐植酸相比，添加40 mg·L-1低腐熟度和高腐熟度的生化腐植酸均顯著促進(jìn)了玉米地上部干質(zhì)量、株高、葉綠素含量和葉面積（P＜0．05），表明生化腐植酸生物活性更好。其中，與40 mg·L-1礦源腐植酸等濃度條件下相比，高腐熟度生化腐植酸還顯著促進(jìn)了玉米莖粗（P＜0．05），對玉米地上部干質(zhì)量、莖粗和葉綠素含量的促進(jìn)作用優(yōu)于低腐熟度。在腐熟度為50%時，隨著施用濃度增加，玉米地上部各項(xiàng)指標(biāo)呈下降趨勢，添加濃度為20 mg·L-1時，所有農(nóng)藝性狀指標(biāo)促生效果最佳（P＜0．05）。腐熟度為80%時，各項(xiàng)指標(biāo)隨施用濃度增加先上升后下降，在添加濃度為40 mg·L-1時玉米長勢較好，添加濃度達(dá)到80 mg·L-1時，地上部干質(zhì)量和株高顯著下降（P＜0．05）。綜合比較玉米形態(tài)指標(biāo)結(jié)果表明，在腐熟度為50%、施用濃度為20 mg·L-1時玉米幼苗長勢最好，對玉米生長促進(jìn)作用最明顯。

2.3.2 對玉米根系的影響

足夠濃度的腐植酸與根部相互作用，其含有的活性基團(tuán)可以增強(qiáng)作物體內(nèi)酶活性，從而促進(jìn)側(cè)根形成、根系伸長以及根表面積和根體積增加。由圖4可知，與不施腐植酸相比，施用腐植酸均改變了玉米根系構(gòu)型。與添加礦源腐植酸處理相比，添加等量的生化腐植酸均促進(jìn)了根系形成，其中，低腐熟度生化腐植酸顯著促進(jìn)玉米地下部干質(zhì)量、根表面積、總根尖數(shù)，高腐熟度顯著促進(jìn)玉米地下部干質(zhì)量和總根尖數(shù)（P＜0.05），這些結(jié)果表明生化腐植酸促進(jìn)了新根的形成，而對其余指標(biāo)促進(jìn)作用不明顯，且低腐熟度的生化腐植酸促進(jìn)效果優(yōu)于高腐熟度生化腐植酸。隨著施用低腐熟度生化腐植酸濃度的增加，根系各項(xiàng)指標(biāo)呈現(xiàn)下降趨勢，在添加濃度為80 mg·L-1時根長、根表面積、根系活力顯著下降（P＜0．05）。在高腐熟度條件下，各指標(biāo)隨腐植酸添加量的增加呈先升高后降低的趨勢，添加濃度為40 mg·L-1時對玉米根系形成的促進(jìn)效果最好，當(dāng)添加濃度達(dá)到80 mg·L-1時，玉米根系的伸長以及新根的生成受到顯著抑制（P＜0．05）。這表明腐熟度為50%的生化腐植酸刺激了新根的形成，尤其添加濃度為20 mg·L-1的處理具有更強(qiáng)的促進(jìn)作用，刺激了根系的生長發(fā)育，與地上部的研究結(jié)果相印證。

2.3.3 玉米養(yǎng)分吸收累積量

如表3所示，所有處理的地上部分養(yǎng)分累積量均與對照Y有顯著性差異，與對照H相比，除CI- 80% -80處理無顯著差異外，其他處理都表現(xiàn)出顯著差異。地下部分也表現(xiàn)出相同的結(jié)果。無論是地上部還是地下部的氮、磷和鉀累積量，最高的均為CI-50%-20處理。綜合分析可知，腐熟度為50%條件下玉米的養(yǎng)分累積量要高于腐熟度為80%的處理。

2.4 主成分分析

如表4所示，對玉米根系活力（X1）、總根長（X2）、總根表面積（X3）、總根體積（X4）、總根尖數(shù)（X5）、生物量（X6）、氮累積（X7）、磷累積（X8）、鉀累積（X9）、株高（XIO）、葉面積（X11）、葉綠素（X12）和葉片數(shù)（X13）進(jìn)行主成分分析得出：主成分1的特征值為10.121，貢獻(xiàn)率為77.825%；主成分2的特征值為1.426，貢獻(xiàn)率為10.972%。因此，可以用前兩個主成分來綜合分析不同腐植酸處理下玉米的生長情況。

主成分分析表明（表5），不同堆肥腐植酸處理?xiàng)l件下玉米植株長勢的綜合得分順序依次為GI-50%-20＞CI-50% -40＞CI- 80% -40＞CI-50% - 80＞GI- 80% -20＞H＞GI-80%-80＞Y，說明與對照Y相比，添加腐植酸對玉米的生長發(fā)育具有顯著的促進(jìn)作用，且以添加20 mg·L-1的腐熟度為50%的生化腐植酸效果最優(yōu)。

3 討論

餐廚廢棄物結(jié)構(gòu)緊湊、孔隙度小、C/N低，而木屑的碳含量較高、密度低，適合用作餐廚廢棄物堆肥的膨化劑，添加木屑可以使堆肥工藝得到優(yōu)化，腐熟效果更優(yōu)。溫度是反映堆肥是否成功的指標(biāo)之一，本研究中，CN25、CN20及CN15處理高溫持續(xù)時間為8-10 d，均滿足無害化處理要求，最高溫度分別為67.0、66.2、62.1℃。添加輔料會通過增加堆體通氣孔隙度來增強(qiáng)微生物活性，使堆體迅速升溫且保持較高溫度。從整個試驗(yàn)周期看，輔料添加量過多，高溫持續(xù)時間縮短，這可能是由于孔隙率過高導(dǎo)致熱損失過快。輔料添加量過少會導(dǎo)致升溫較慢且峰值溫度降低，同時對微生物需求的氮供應(yīng)過剩導(dǎo)致堆肥后期溫度較高，堆肥周期延長。

不同原料組成以及堆體初始C/N會影響到堆肥腐植酸的生成。與其他成熟堆肥得出的高胡敏酸、低富里酸不同，在本試驗(yàn)中，腐殖質(zhì)、胡敏酸、富里酸含量均呈下降趨勢，這與Peng等的研究結(jié)果一致。含量下降可能的原因是與材料中一些不穩(wěn)定的腐殖質(zhì)組分（富里酸）的降解有關(guān)，富里酸性質(zhì)不穩(wěn)定，容易被微生物作為能源分解利用是各堆肥處理富里酸含量下降的主要原因。另外也可能是易降解有機(jī)物被微生物降解后導(dǎo)致堆肥的碳源缺乏，微生物利用堆體中一些腐植酸作為碳源分解，使堆體不能提供更多碳素來支持胡敏酸的合成。本試驗(yàn)中，CN25處理的總腐植酸含量總是低于其余兩個處理，可能原因是生物干化餐廚廢棄物產(chǎn)物的腐殖質(zhì)含量高，添加的餐廚廢棄物較少，導(dǎo)致一開始總腐植酸含量低于其余兩個處理，另外還可能是因?yàn)镃/N為25時，堆體里的碳都為微生物難以利用的碳（例如木質(zhì)纖維素），從而導(dǎo)致微生物活性不高，難以將木質(zhì)素分解轉(zhuǎn)化成為腐植酸的前體物質(zhì)，促進(jìn)腐植酸的形成。Chang等利用餐廚廢棄物與鋸末在C/N為25時進(jìn)行堆肥也得到相同結(jié)論：木質(zhì)素因其復(fù)雜且不溶的結(jié)構(gòu)而在堆肥結(jié)束之前幾乎沒有降解。而CN20處理最終腐殖質(zhì)、胡敏酸、富里酸含量均高于其他兩個處理，可能是由于自由通體孔隙率和C/N達(dá)到最適宜的條件，促使微生物保持較高活性，深度降解木質(zhì)纖維素，在后期形成穩(wěn)定的胡敏酸，另外，可能是由于輔料的加入促進(jìn)微生物對碳的利用達(dá)到平衡，促使富里酸向胡敏酸轉(zhuǎn)化以及微生物合成胡敏酸。

在水培試驗(yàn)中，與礦源腐植酸相比，施用生化腐植酸濃度為40 mg·L-1顯著促進(jìn)了玉米地上部干質(zhì)量、株高、葉綠素含量和葉面積、地下部干質(zhì)量、總根尖數(shù)（P＜0．05），說明生化腐植酸生物活性更高，這與前人研究結(jié)果一致。低腐熟度的腐植酸對玉米的促進(jìn)效果優(yōu)于高腐熟度的腐植酸，這是因?yàn)樽饔眯Ч饕芊肿恿康挠绊?，低腐熟度腐植酸組分含量高，但分子量小，有利于作物吸收利用，促生效果明顯。在低腐熟度處理中，隨著添加濃度的升高，玉米株高、葉面積、葉片數(shù)顯著下降（P＜0．05），這表明低腐熟條件下胡敏酸濃度過高會對玉米的生長產(chǎn)生抑制作用；施用高腐熟度的生化腐植酸時，隨著添加量的增加，玉米生長呈先升高后降低的趨勢，表明高腐熟度時胡敏酸的濃度過高或過低都不利于玉米的生長發(fā)育，這與前人的研究結(jié)果一致。餐廚廢棄物具有較高的鹽分含量，過量的鹽會抑制種子萌發(fā)，損害作物生產(chǎn)力。不同腐熟度下不同濃度腐植酸可能會引起鹽分含量的不同，但經(jīng)生物干化后再堆肥制備的腐植酸對玉米生長的作用效果是否歸因于鹽分濃度還有待進(jìn)一步確定。

基于堆肥原理下制備腐植酸等高附加值產(chǎn)品，當(dāng)堆肥CI≥50%時，可停止發(fā)酵，提取生化腐植酸，此時腐植酸的產(chǎn)率為3.2%，即It餐廚廢棄物堆肥可以產(chǎn)生約32 kg腐植酸；滿足GI≥70%時腐植酸產(chǎn)率為2.1%，即1t餐廚廢棄物堆肥可以產(chǎn)生約21 kg腐植酸。以GI值為50%作為節(jié)點(diǎn)，總質(zhì)量不變，可以產(chǎn)生約55元人民幣的腐植酸增值?？蓪⑹Ｓ辔锪?、殘渣繼續(xù)發(fā)酵至滿足有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NYIT 525-2021）要求的GI≥70%，作為有機(jī)肥使用。

4 結(jié)論

生物干化餐廚廢棄物的生化腐植酸產(chǎn)率和利用的最佳模式為：鋸末和生物干化餐廚廢棄物干質(zhì)量比趨近于1：1，C/N為20進(jìn)行堆肥發(fā)酵，當(dāng)堆肥CI≥50%時停止發(fā)酵，提取生化腐植酸應(yīng)用于玉米。該體系產(chǎn)得的生化腐植酸推薦施用濃度為20 mg·L-1。

基金項(xiàng)目：云南省重大科技專項(xiàng)計劃項(xiàng)目（202202AE090025，202102AE090030）；云南省高層次人才培養(yǎng)支持計劃青年拔尖人才專項(xiàng)項(xiàng)目（A3012020057）；云南省基礎(chǔ)研究專項(xiàng)（202101AT070252）