腐熟菌劑與配施輔料對牛糞堆肥理化性質(zhì)的影響

摘要：為探究不同腐熟菌劑及配施輔料對牛糞堆肥進(jìn)程及腐熟品質(zhì)的作用效果，試驗采用靜態(tài)好氧堆肥工藝，以分別配施了玉米秸稈、玉米芯、稻殼和土壤的牛糞為研究材料，在不同腐熟菌劑的作用下，進(jìn)行了為期30 d的堆肥試驗。通過測定堆肥過程中溫度、pH值、有機質(zhì)含量、有機碳含量、全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量、全磷含量等指標(biāo)的變化，探究不同配施輔料及腐熟菌劑對牛糞堆肥腐熟的影響。結(jié)果表明，玉米秸稈輔料組（A組）高溫期高溫期持續(xù)6～12 d，玉米秸稈輔料組（B組）持續(xù)了9～15 d，稻殼輔料組（C組）持續(xù)了6～10 d，土壤輔料組（D組）未進(jìn)入高溫期；A組和B組堆肥產(chǎn)物的pH值為8.35～8.58，C組為8.82～8.97，D組為8.75～9.02；A組、B組和C組的有機質(zhì)含量均隨著堆肥過程的進(jìn)行而不斷降低，且堆肥產(chǎn)物的有機質(zhì)含量均gt;45%，有機碳含量也不斷下降，D組產(chǎn)物的有機質(zhì)含量lt;45%，有機碳含量呈無規(guī)則波動；A組和B組產(chǎn)物的C/Nlt;20，C組產(chǎn)物的C/Ngt;20；A組、B組和C組的全氮、全磷相對含量有一定的提高，D組的全氮、全磷相對含量出現(xiàn)了降低。說明玉米秸稈和玉米芯可以作為配施輔料用于牛糞堆肥過程中，稻殼和土壤不適合作為牛糞堆肥的配施輔料，所選用的6種腐熟菌劑均有助于提高牛糞靜態(tài)好氧堆肥的產(chǎn)物質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：牛糞；配施輔料；腐熟菌劑；堆肥；理化性質(zhì)

中圖分類號：S141.4" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）03-0255-10

張俊麗，李" 珂，王景松，等. 腐熟菌劑與配施輔料對牛糞堆肥理化性質(zhì)的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2025，53（3）：255-264.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2025.03.034

收稿日期：2024-03-12

基金項目：寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金（編號：NGSB-2021-12-05）；寧夏回族自治區(qū)科技惠民計劃（編號：2022CMG03001）。

作者簡介：張俊麗（1974—），女，寧夏平羅人，副研究員，主要從事飼草料加工調(diào)制研究。E-mail：zhangjl20000@163.com。

通信作者：郭亞男，博士，副研究員，主要從事獸醫(yī)臨床診斷。E-mail：gyn330@126.com。

近年來，寧夏地區(qū)先后出臺相關(guān)規(guī)劃、政策，加快構(gòu)建綠色、智慧、高效安全的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。其中，“六特”產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)的73%，帶動2023前三季度農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值增長7.5%，居全國第三［1］。牛奶和肉牛是“六特”產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，寧夏地區(qū)牛養(yǎng)殖在數(shù)量和質(zhì)量上都迎來了較高發(fā)展：截至2022年底，牛存欄量已達(dá)到232.1萬頭；畜牧業(yè)總產(chǎn)值比2021年增加9.3%，居全國第一［2］?！掇r(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅戰(zhàn)行動方案（2021—2025）》指出要加強養(yǎng)殖業(yè)污染防治，包括推行畜禽糞污資源化利用、嚴(yán)格畜禽養(yǎng)殖污染防治監(jiān)管等。

牛作為大型哺乳類動物，牛糞占糞便總量60%以上，未經(jīng)科學(xué)處理的糞污在肥料化過程中可能會造成嚴(yán)重影響。當(dāng)發(fā)酵條件具備時，糞污在微生物的活動下進(jìn)行二次發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)生的熱量會影響作物生長，引起“燒根、燒苗”等現(xiàn)象；分解的過程中產(chǎn)生甲烷、氨氣等有害氣體，使土壤產(chǎn)生酸害，造成作物根系損傷；未腐熟的糞污在分解的過程中會消耗土壤中的氧氣，使土壤暫時性缺氧，作物生長將受抑制。糞便中含有大腸菌、線蟲等病菌和害蟲，直接使用會導(dǎo)致病蟲害的傳播，使作物發(fā)病，對食用農(nóng)產(chǎn)品的人造成不良影響［3］。在傳統(tǒng)堆漚糞污的過程中，由于風(fēng)吹雨淋等原因，氮、磷、鉀等養(yǎng)分浪費流失十分嚴(yán)重，一般利用率僅有50%，同時也會使肥效減弱［4］。如果不加以科學(xué)處理可能會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)環(huán)境污染［5］。

目前，好氧堆肥是處理畜禽糞污最佳方式之一，即通過一系列微生物種群的代謝活動將不穩(wěn)定有機廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的、安全的腐殖質(zhì)（humic substances，HS）肥料，進(jìn)而實現(xiàn)有機畜禽糞污輕簡化、無害化及資源化利用的生物過程；具有產(chǎn)熱量大、降解速度快、產(chǎn)生異味少、管理方便等優(yōu)點［6］。但是傳統(tǒng)好氧堆肥存在發(fā)酵時間長、溫室氣體排放量大、養(yǎng)分損失嚴(yán)重等問題。研究表明，堆肥過程中添加微生物菌劑能夠有效促進(jìn)升溫及腐熟［7］。添加輔料可以促進(jìn)固氮類細(xì)菌的相對豐度和腐熟［8］。合理使用外源腐熟菌劑及輔料調(diào)節(jié)堆肥原料的水分含量、酸堿度、堆體溫度、菌群結(jié)構(gòu)等指標(biāo)，可以更好地促進(jìn)堆肥過程的進(jìn)行，有效提高HS的各項參數(shù)［9］。

本研究采用簡易好氧堆肥技術(shù)，以分別配施了玉米秸稈、玉米芯、稻殼和土壤的牛糞為研究材料，在6種不同腐熟菌劑的作用下，進(jìn)行了為期30 d的堆肥試驗，探究不同配施輔料及腐熟菌劑對牛糞堆肥腐熟的影響；通過對堆體溫度、pH值、有機質(zhì)含量、有機碳含量、全氮含量、碳氮比（C/N）、硝態(tài)氮含量、銨態(tài)氮含量及全磷含量等指標(biāo)進(jìn)行全面分析，揭示堆肥過程中腐熟菌劑配施不同輔料對牛糞堆肥效果的影響，篩選出優(yōu)勢菌劑與合適輔料，為當(dāng)?shù)嘏＜S有效利用提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 主要材料

1.1.1" 牛糞

2023年5—6月，采集寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市海和肉牛養(yǎng)殖園區(qū)新鮮肉牛糞。

1.1.2" 配施輔料

粉碎的玉米秸稈（A）、玉米芯（B）和稻殼（C）均購自市場，土壤（D）采自堆肥場周圍。

1.1.3" 發(fā)酵菌劑

選擇來源不同的菌劑共6種，分別為1號菌劑，課題組自制；2號菌劑，寧夏夏能生物科技有限公司產(chǎn)品；3號菌劑，生物菌肥發(fā)酵劑，市售；4號菌劑，有機物料腐熟劑，寧夏夏能生物科技有限公司產(chǎn)品；5號菌劑，凈爽發(fā)酵劑，寧夏益生源生物有限公司產(chǎn)品；6號菌劑，有機物料腐熟劑，寧夏五豐農(nóng)業(yè)科技有限公司產(chǎn)品。

1.1.4" 主要試劑

硫酸（20220301），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；氫氧化鉀（CAS：1310-58-3），廣東翁江化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；重鉻酸鉀（2023020701），茂名市雄大化工有限公司產(chǎn)品；硫酸亞鐵（20230620），上海廣諾化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品；氫氧化鈉（20230208），天津市大茂化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；過氧化氫（22011214），上海秦巴化工有限公司產(chǎn)品；硼酸（20220622），山西同杰化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.1.5" 主要儀器

烘箱（型號DGX-9143BC-1），購自上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司；紫外分光光度計（型號721G），購自上海儀電分析儀器有限公司；Titrette滴定儀（型號4760151），購自普蘭德（上海）貿(mào)易有限公司；連續(xù)流動分析儀（型號AA3），購自水爾分析儀器（上海）有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋（型號HH-6），購自常州國華電器有限公司。

1.2" 方法

1.2.1" 堆肥池的建設(shè)

將新鮮牛糞分別與所選的4種輔料按6 ∶4的體積比進(jìn)行混合，混合后分別設(shè)立6個菌劑處理組，每個處理組按照0.2%的比例施加腐熟菌劑，混合均勻后進(jìn)行發(fā)酵（處理編號為A1～A6、B1～B6、C1～C6、D1～D6，其中A、B、C、D為輔料，1～6為發(fā)酵菌劑編號）。發(fā)酵過程在1 m3的泡沫箱體進(jìn)行，堆肥時間共 30 d。

1.2.2" 取樣方法

分別在0、7、14、21、30 d采用四分法采集發(fā)酵樣品200 g，用于理化性質(zhì)測定。樣品分為2份，一份保存于4 ℃用于測定pH值、全磷含量、有機碳含量、有機質(zhì)含量等理化指標(biāo)；另一份加入10%酒石酸進(jìn)行固氮，用于全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量等指標(biāo)的測定。

1.2.3" 溫度測定

使用溫度計每天09：00、16：00測定堆體核心溫度，以2次溫度的平均值作為混合物料的發(fā)酵溫度。同時記錄周圍環(huán)境溫度，連續(xù)監(jiān)測30 d。

1.2.4" pH值測定

將新鮮樣品與去離子水按照固液比為1 g ∶10 mL混合，在120 r/min搖床上振蕩浸提1 h，然后4 000 r/min、10 min，得到堆肥水浸提液，采用pH計測定并記錄。

1.2.5" 樣品理化指標(biāo)的測定

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HI 615—2011《土壤" 有機碳的測定" 重鉻酸鉀氧化-分光光度法》，采用重鉻酸鉀氧化-分光光度法測定有機碳含量；依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 525—2021《有機肥料》，采用凱氏定氮法測定全氮含量；采用重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì)含量；采用奈氏比色法測定銨態(tài)氮含量；采用KCl浸提紫外分光光度法測定硝態(tài)氮含量；采用釩鉬酸銨比色法測定全磷含量。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 堆肥過程中溫度變化情況

溫度是堆肥進(jìn)程的重要影響因素。從圖1可以看出，在30 d的堆肥過程中堆體溫度整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。堆體初始溫度均在11.6 ℃，A組、B組和C組從第1 天開始升溫，在經(jīng)歷升溫期（3～5 d）、高溫（gt;50 ℃）期（6～15 d）及降溫期（11～20 d）后堆肥結(jié)束。其中A1～A6處理組最高溫度分別達(dá)到63.3、64.1、60.8、59.8、59.8、62.6 ℃，高溫期分別為12、12、12、6、11、12 d（圖1-A）；B1～B6處理組最高溫度分別達(dá)到61.4、61.4、64.4、59.8、62.8、 64.8 ℃，高溫期分別為11、11、9、15、11、11 d（圖 1-B）；C1～C6處理組最高溫度分別達(dá)到58.4、59.1、59.9、60.8、58.1、61.8 ℃，高溫期分別為8、6、8、10、7、9 d（圖1-C）。堆肥后期，溫度在堆肥 22 d 后明顯下降，堆肥26 d后堆體溫度與環(huán)境溫度保持穩(wěn)定，30 d時堆肥結(jié)束。堆肥前期D1～D6處理組溫度有一定程度的升高，但最高溫度均未達(dá)到高溫期，且溫度波動較?。▓D1-D）。堆肥過程中環(huán)境溫度有一定的波動，最高溫度為27.6 ℃，最低溫度為11.7 ℃。

2.2" 堆肥過程中pH值的變化情況

分別對堆肥0、7、14、21、30 d采集的物料樣本進(jìn)行pH值測定，由圖2可知，隨著堆肥過程的發(fā)展，A組、B組和C組pH值的變化整體呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢。A組中A3處理組pH值上升最快，A4處理組上升最慢，A1～A6處理組pH值分別提升至8.89、8.91、8.96、8.85、8.91和8.89，到堆肥后期分別下降至8.58、8.48、8.46、8.50、8.49和8.37（圖2-A）；B組中B2處理組pH值上升最快，B5處理組上升最慢，B1～B6處理組pH值分別提升至8.90、8.94、8.89、8.86、8.85和8.89，到堆肥后期分別下降至8.47、8.51、8.43、8.44、8.35和8.52（圖2-B）；C組中C6處理組pH值上升最快，C4處理組上升最慢，C1～C6處理組pH值分別提升至8.95、8.97、8.96、8.93、9.02和9.10，到堆肥后期分別下降至8.82、8.83、8.84、8.76、8.97和8.87（圖2-C）。堆肥結(jié)束后，A組和B組的pH穩(wěn)定在8.50左右，C組穩(wěn)定在8.90左右。D組中各處理組pH值在堆肥前期均未出現(xiàn)明顯上升現(xiàn)象，D1、D4和D6處理組pH值表現(xiàn)為下降趨勢，堆肥結(jié)束后D組pH值分別為8.97、8.97、9.02、8.86、8.93和8.75（圖2-D）。

2.3" 堆肥過程中有機質(zhì)含量的變化情況

由圖3可知，隨著堆肥過程的進(jìn)行，A組、B組和C組的有機質(zhì)含量均呈現(xiàn)為不斷下降的趨勢，且堆肥結(jié)束時各處理組的有機質(zhì)含量均不低于45%；A組中有機質(zhì)含量下降最多的為A2，下降最少的為A5， 堆肥結(jié)束時A1～A6處理組的有機質(zhì)含量分別為57.83%、56.57%、58.17%、57.98%、62.68%和60.91%（圖3-A）；B組中有機質(zhì)含量下降最多的為B5，下降最少的為B3，堆肥結(jié)束時B1～B6處理組的有機質(zhì)含量分別為60.36%、63.72%、63.72%、

61.52%、59.65%和60.54%（圖3-B）；C組中有機質(zhì)含量下降最多的為C5，下降最少的為C4，堆肥結(jié)束時C1～C6處理組的有機質(zhì)含量分別為64.36%、64.50%、65.47%、64.88%、64.39%和65.27%（圖3-C）。整個堆肥過程中，D組有機質(zhì)含量在 13%～23%范圍內(nèi)呈無規(guī)律波動，且有機質(zhì)含量均低于45%。

2.4" 堆肥過程中有機碳含量的變化情況

由圖4可知，堆肥過程中A組、B組和C組有機碳含量呈整體下降的趨勢，7～21 d下降速率較快，21 d后下降速率相對平緩；堆肥結(jié)束時A1～A6處理組的有機碳含量分別為33.54%、32.81%、33.74%、33.6%、36.35%和35.33%（圖4-A）；B1～B6處理組的有機碳含量分別為35.00%、36.96%、36.96%、35.96%、34.60%和35.12%（圖4-B）；C1～C6處理組的有機碳含量分別為37.33%、37.40%、37.22%、37.63%、36.74%和37.49%（圖4-C）。D組有機碳含量在7%～13%范圍內(nèi)無規(guī)律波動（圖4-D）。

2.5" 堆肥過程中全氮含量的變化情況

在堆肥初期，全氮含量呈現(xiàn)為下降趨勢，到高溫期與降溫期時，各處理組全氮含量逐漸上升（圖5）。堆肥結(jié)束后，A1～A6處理組全氮含量分別達(dá)到2.00%、1.91%、1.98%、1.98%、1.82%和1.98%（圖5-A）；B1～B6處理組分別達(dá)到2.10%、1.94%、1.90%、2.08%、2.43%和2.15%（圖5-B）；C1～C6處理組分別達(dá)到1.37%、1.29%、1.24%、1.19%、1.23%和1.21%，均小于1.5%（圖5-C）；D組全氮含量的變化趨勢波動較小且均小于1.5%（圖5-D）。

2.6" 堆肥過程中C/N的變化情況

由圖6可知，A組和B組C/N在前期有輕微的提高，隨著發(fā)酵過程的進(jìn)行，C/N快速下降；C組和D組的C/N在發(fā)酵前中期一直處于升高狀態(tài)，到發(fā)酵后期，C組的C/N快速下降，D組保持穩(wěn)定，但D5處理組異常升高。A組中A1～A6處理組的C/N由21.95分別下降至16.77、17.18、17.04、16.98、19.97和17.84（圖6-A）；B組中B1～B6處理組的C/N由20.40分別下降至16.67、18.60、19.45、17.29、14.24和16.33（圖6-B）；C組中C1～C6處理組的C/N由34.21分別下降至27.25、29.00、30.02、31.62、29.87和30.98（圖6-C）；D組中D1～D6處理組的C/N由11.96分別上升至13.56、13.44、14.07、13.78、21.85和12.95（圖6-D）。

2.7" 堆肥過程中銨態(tài)氮含量的變化情況

由圖7可知，A組、B組和C組的銨態(tài)氮含量在堆肥過程中呈現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，D組在堆肥前期保持穩(wěn)定，到堆肥后期緩慢下降。堆肥結(jié)束后，A1～A6處理組銨態(tài)氮的含量分別為0.13%、0.09%、0.09%、0.10%、0.11%和0.10%（圖7-A）；B1～B6處理組銨態(tài)氮的含量分別為0.12%、0.13%、0.11%、0.15%、0.11%和0.11%（圖7-B）；C1～C6處理組銨態(tài)氮的含量分別為0.08%、0.08%、

0.07%、0.08%、0.07%和0.09%（圖7-C）；D1～D6處理組銨態(tài)氮的含量分別為0.03%、0.04%、0.03%、0.06%、0.02%和0.03%（圖7-D）。

2.8" 堆肥過程中硝態(tài)氮含量的變化情況

硝態(tài)氮在堆肥過程中呈現(xiàn)為不斷增長的趨勢，由圖8可知，A1～A6處理組的硝態(tài)氮含量由堆肥開始時的0.07%分別上升為0.21%、0.17%、0.17%、0.23%、0.19%和0.20%（圖8-A）；B1～B6處理組的硝態(tài)氮含量由堆肥開始時的0.10%分別上升為0.25%、0.21%、0.22%、0.20%、0.24%和0.21%（圖8-B）；C1～C6處理組的硝態(tài)氮含量由堆肥開始時的0.11%分別上升為0.19%、0.16%、0.19%、0.19%、0.14%和0.16%（圖8-C）；D1～D6處理組的由硝態(tài)氮含量堆肥開始時的0.06%分別上升為0.16%、0.13%、0.12%、0.17%、0.13%和0.16%（圖8-D）。

2.9" 堆肥過程中全磷含量的變化情況

由圖9可知，全磷含量在堆肥過程中的變化趨勢為先下降后上升。堆肥結(jié)束時，A1～A6處理組全磷含量分別為1.25%、1.35%、1.22%、1.31%、1.18%和1.28%（圖9-A）；B1～B6處理組分別為1.31%、1.17%、1.18%、1.23%、1.30%和1.38%（圖9-B）；C1～C6處理組分別為0.95%、0.85%、0.78%、0.94%、0.94%和0.72%（圖9-C）；D1～D6處理組分別為0.48%、0.44%、0.46%、0.60%、0.42%和0.48%（圖9-D）。

3" 討論與結(jié)論

溫度是整個堆肥過程中微生物代謝產(chǎn)生熱量累積的結(jié)果，可以最直觀地體現(xiàn)堆體內(nèi)部微生物活性的變化及堆肥的進(jìn)行過程，通過溫度的變化可以清晰地判斷堆肥質(zhì)量的好壞［10］。如果溫度過低或高溫持續(xù)時間過短，對有害微生物、寄生蟲卵及雜草種子的殺滅作用非常有限［11］。本研究中，A組、B組及C組的溫度整體呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，且均在5 d內(nèi)進(jìn)入高溫期（gt;50 ℃），A組和B組高溫期持續(xù)時間都超過10 d，C組高溫期平均時間為 8 d。進(jìn)入高溫期后嗜溫性微生物開始大量減少，嗜熱微生物大規(guī)模繁殖并主導(dǎo)這一時期，有機物質(zhì)被大量分解，釋放熱量，使溫度維持在較高水平。參照GB 7959—2012《糞便無害化衛(wèi)生要求》，堆肥溫度在50 ℃以上保持5～7 d就能達(dá)到堆肥無害化。在高溫后期，A、 B、 C處理組在經(jīng)歷降溫期后，堆肥

結(jié)束，與劉壯壯的研究結(jié)果［12］一致。D組在整個堆肥過程中，堆體溫度在經(jīng)歷短暫的升溫后迅速下降，隨后在略高于環(huán)境溫度的區(qū)間內(nèi)波動；溫度變化未發(fā)現(xiàn)明顯的升溫期、高溫期與降溫期，可能原因是土壤粉碎后密度較高，與牛糞混合后使堆體孔隙度降低，氧氣難以進(jìn)入堆體，從而導(dǎo)致微生物的代謝活動進(jìn)行緩慢。本試驗中使用玉米秸稈、玉米芯及稻殼作為配施輔料的堆肥組升溫速度較快且高溫持續(xù)時間較長，整體溫度均高于土壤配施輔料組，與袁京等的研究結(jié)果［13］一致。說明選用玉米秸稈、玉米芯及稻殼作為配施輔料在肉牛糞好氧堆肥過程中可以有效殺滅致病微生物及雜草種子，降低牛場疫病風(fēng)險的同時提高有機肥的品質(zhì)。

pH值是判斷堆體發(fā)酵情況的重要指標(biāo)之一。隨著堆肥進(jìn)程的不斷發(fā)展，有機酸、胺類等一些小分子隨之產(chǎn)生，堆體的pH值也會隨之改變。堆體中最適宜pH值條件應(yīng)為中性或弱堿性，不適當(dāng)?shù)膒H值條件會延緩甚至停止堆肥進(jìn)程［14-15］。本研究中pH值的變化整體呈現(xiàn)為先升高后下降最后趨于穩(wěn)定的趨勢。堆肥開始至堆肥7 d時，各處理組的pH值均出現(xiàn)了不同程度的升高，A組、B組及C組相應(yīng)的銨態(tài)氮含量也呈現(xiàn)為上升的狀態(tài)，造成該現(xiàn)象的原因是進(jìn)入堆肥前期后，堆體內(nèi)部嗜熱微生物活動增強，物料中的有機質(zhì)被降解導(dǎo)致有機酸揮發(fā)，結(jié)合氨化作用的加強，使堆體pH值升高［16］。但隨著高溫的持續(xù)和pH值的升高，大量銨態(tài)氮會被轉(zhuǎn)化為NH3揮發(fā)到空氣中［17］。到堆肥中后期，有機物分解過程中產(chǎn)生大量有機酸；伴隨著硝化作用的增強，一部分銨態(tài)氮被轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，堆體pH值逐漸下降并趨于平穩(wěn)［18］。本研究中A組、B組及C組pH值的變化趨勢與王凌英的研究結(jié)果［19］一致。結(jié)合銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量的變化可以看出，pH值與銨態(tài)氮含量的變化趨勢相對一致，表明氨化作用對pH值的影響非常關(guān)鍵；同時硝態(tài)氮含量在堆肥過程中不斷增長，對pH值的下降也有一定的影響作用。堆肥結(jié)束時A組和B組的pH值穩(wěn)定在8.50左右，C組為8.90左右；D組除了D6處理組外，最終pH值均大于9.0。所以選用玉米秸稈和玉米芯作為配施輔料在牛糞好氧堆肥后的最終產(chǎn)品符合高溫堆肥產(chǎn)品腐熟的pH值［20］。

在堆肥過程中，維持微生物繁殖及代謝的養(yǎng)分主要來自于堆體內(nèi)的有機質(zhì)，所以有機質(zhì)的變化可以在一定程度上反映堆肥的進(jìn)程［21-22］。一般情況下，隨著堆肥進(jìn)程的進(jìn)行，有機質(zhì)會呈現(xiàn)為不斷下降的趨勢［23］。本研究結(jié)果顯示，A組、B組及C組的有機質(zhì)含量隨著堆肥過程的進(jìn)行不斷下降，堆肥結(jié)束后有機質(zhì)含量均維持在45%以上，符合有機肥料的要求；而D組有機質(zhì)含量在堆肥過程中呈無規(guī)律波動，這是因為玉米秸稈、玉米芯及稻殼內(nèi)含有大量易降解的纖維素，有利于微生物的利用，而土壤中纖維素含量極少，作為配施輔料進(jìn)行好氧堆肥時初始機質(zhì)含量低于45%，不利于微生物繁殖與代謝活動。

微生物在進(jìn)行代謝活動時不能直接利用物料中的固相成分，需要通過其分泌的酶將物料中的可降解成分水解成水溶性成分后，才能加以利用［24］。堆肥過程中，水溶性有機物的變化較固相組分更能靈敏地反映堆肥的腐熟狀況，因此很多學(xué)者通過研究物料浸提液中水溶性有機碳的含量，來判斷堆肥的腐熟度［25］。隨著堆肥的進(jìn)行，A組、B組及C組的水溶性有機碳含量均逐漸降低，與楊紫祎等的研究結(jié)果［26］一致。而D組有機碳含量的變化呈現(xiàn)為無規(guī)則波動狀，且堆肥始末有機碳含量幾乎無變化；這可能是因為用土壤作為配施輔料的牛糞堆肥過程中微生物代謝活動比較弱。

堆肥過程中造成氮含量變化的過程主要有氨化作用、氨同化作用、硝化作用、反硝化作用等，其中對氮含量變化影響最大的為氨化作用后銨態(tài)氮揮發(fā)為氨氣導(dǎo)致氮含量的損失［27-28］。本研究中，全氮含量堆肥前期持續(xù)下降，這個過程可能是發(fā)生了氨化作用，而銨態(tài)氮又以氨氣的形式揮發(fā)；而在堆肥中后期，全氮含量又緩慢升高，可能是因為此時硝化細(xì)菌比較活躍，硝化作用大量發(fā)生，硝態(tài)氮含量持續(xù)升高［29］。C/N作為牛糞堆肥過程中的重要參數(shù)，不僅影響堆肥的啟動，還影響堆肥的進(jìn)程判斷，堆肥結(jié)束時的比值通常被作為判斷腐熟程度的標(biāo)志性指標(biāo)［30］。微生物在生長過程中消耗的C/N為25左右，本研究A組和B組堆肥物料混合后初始C/N在20～30范圍內(nèi)，符合堆肥啟動的要求；而D組使用土壤作為配施輔料混合后初始C/N為12，因此導(dǎo)致微生物可利用碳源不足，可能也是本組堆肥均未能達(dá)到高溫期的原因之一［31］。堆肥結(jié)束后A組和B組的C/N均在20以下，符合堆肥腐熟的評價指標(biāo)，而C組的C/N均在20以上，不符合堆肥腐熟指標(biāo)。原因可能是相較于玉米秸稈和玉米芯，稻殼的有機碳含量過高，在堆肥過程中，微生物對碳素的利用達(dá)到飽和，多余碳素使微生物產(chǎn)生“代謝疲勞”，而C組高溫期持續(xù)時間比A組和B組短可能也是這個原因［32］。堆肥過程中，在微生物的作用下，堆體的總體質(zhì)量逐漸降低，使得整個試驗過程中產(chǎn)生了“濃縮效應(yīng)”，A組、B組和C組的全磷及全氮的相對含量均出現(xiàn)不同程度的升高，而D組由于未進(jìn)行充分的腐熟，堆體的全磷及全氮的相對含量均出現(xiàn)了一定的降低。

綜上所述，采用土壤作為配施輔料與牛糞混合后的堆體在6種菌劑的作用下堆肥過程均未啟動，因此土壤不適合作為配施輔料進(jìn)行牛糞堆肥。采用稻殼作為配施輔料時，堆肥過程高溫期持續(xù)時間短，堆肥產(chǎn)物不符合有機肥料的指標(biāo)，因此稻殼也不適合作為配施輔料進(jìn)行牛糞堆肥。分別采用玉米秸稈和玉米芯作為配施輔料與牛糞混合后，分別加入6種不同的腐熟菌劑進(jìn)行好氧堆肥，可以加快堆體腐熟速度，改善堆肥品質(zhì)，且堆肥產(chǎn)物的各項評價指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。因此玉米秸稈和玉米芯可以作為合適的配施輔料參與到牛糞的好氧堆肥過程中，本研究選用的6種腐熟菌劑均能使牛糞堆肥發(fā)酵良好地進(jìn)行。

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