通風(fēng)槽對(duì)有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中理化性質(zhì)的影響

白森　茍劍渝　張紀(jì)利　等

摘要：通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，研究設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)烤煙專用有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：在有通風(fēng)槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆內(nèi)氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃和55 ℃天數(shù)分別是無(wú)通風(fēng)槽情況下的6倍和4倍；有通風(fēng)槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機(jī)質(zhì)含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無(wú)通風(fēng)槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過(guò)程中逐漸下降。發(fā)酵結(jié)束后，有通風(fēng)槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2012）。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)槽；發(fā)酵過(guò)程；理化性質(zhì)

中圖分類號(hào)：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）22-5404-04

有機(jī)肥的發(fā)酵需要微生物參與，有機(jī)肥的有氧發(fā)酵菌利用有機(jī)肥中的氧氣進(jìn)行有氧發(fā)酵，分解大分子有機(jī)物，將之轉(zhuǎn)化為小分子養(yǎng)分。通風(fēng)條件對(duì)微生物生長(zhǎng)和發(fā)酵質(zhì)量影響較大，無(wú)通風(fēng)供氧或通風(fēng)供氧不足，抑制微生物生長(zhǎng)和溫度上升，有機(jī)肥發(fā)酵不充分。Behsville通風(fēng)方式要求氧氣濃度在5%～15%作為堆肥過(guò)程控制目標(biāo)。熊建軍等[1]認(rèn)為最適合發(fā)酵的通風(fēng)條件為氧氣濃度在14%～17%。在靜態(tài)條件下，有機(jī)肥堆體容易出現(xiàn)氧氣分層現(xiàn)象[2]，不同堆置時(shí)期的氧含量也不相同[3]。有機(jī)肥的合理使用有利于改良土壤理化性狀和提高煙葉品質(zhì)，彰顯基地?zé)熑~風(fēng)格特色。本試驗(yàn)根據(jù)煙葉產(chǎn)區(qū)自制有機(jī)肥的生產(chǎn)實(shí)際條件，開(kāi)展了設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)煙用有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中理化性質(zhì)的影響研究，探索適合貴州煙區(qū)生產(chǎn)實(shí)際的烤煙專用有機(jī)肥發(fā)酵模式，為制定烤煙有機(jī)肥生產(chǎn)技術(shù)體系提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年12月中旬至2012年3月中旬在貴州省遵義市正安縣烤煙有機(jī)肥研發(fā)場(chǎng)進(jìn)行。取當(dāng)?shù)刎S富的玉米秸稈和牛糞資源，玉米秸稈含C量為46.31%、含N量為0.53%，牛糞（風(fēng)干）含C量為34.16%、含N量為1.78%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)有、無(wú)通風(fēng)槽2個(gè)對(duì)比處理，通風(fēng)槽寬度20 cm、深度10 cm。各種物料用量C/N比均為25∶1（表1），采用條垛型有氧發(fā)酵方式堆積，按物料體積分層堆積成條垛，共分5層，每個(gè)試驗(yàn)處理物料總干重為1 000 kg，堆垛下寬約180 cm，上寬約90 cm，高度約90 cm，長(zhǎng)度根據(jù)物料量確定。在每層之間灑上發(fā)酵菌劑（用量為200 g/1 000 kg濕物料），堆積后蓋塑料膜防雨保溫。發(fā)酵過(guò)程中共翻堆3次，第一次翻堆在堆制10 d左右進(jìn)行，第二次翻堆在第一次翻堆后20 d左右進(jìn)行，第三次翻堆在第二次翻堆后20 d左右進(jìn)行。物料初始水分以物料濕潤(rùn)為宜，第一次翻堆補(bǔ)足水分65%，以后不再補(bǔ)充水分。

1.3 檢測(cè)取樣

分別于第一、二、三次翻堆和最后成品裝袋時(shí)取樣。取樣時(shí)將從堆垛前、中、后和上、中、下取的樣拌勻后用四分法取樣用于檢測(cè)水分、有機(jī)質(zhì)、pH、養(yǎng)分等檢測(cè)。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)

1.4.1 溫度、氧濃度測(cè)量和堆垛物料體積、重量測(cè)定 溫度和濕度：有機(jī)肥物料堆積后，每天上午11時(shí)左右，用BRET-T2000-P數(shù)顯溫度探桿和BRET-O500-P數(shù)顯氧濃度探測(cè)器測(cè)量各處理堆垛中心溫度和氧濃度，直到溫度下降至常溫停止測(cè)量。

堆垛體積：在初始堆積后、第二次翻堆前、最后成品裝袋前測(cè)量各處理堆垛體積。在堆積前按各物料含水率折算玉米秸稈和牛糞濕重量后秤量，使之符合各處理玉米秸稈和牛糞干物料用量。發(fā)酵完成后秤量各處理有機(jī)肥濕重，并根據(jù)含水率計(jì)算各處理有機(jī)肥干重。

1.4.2 總氮、總碳、有機(jī)質(zhì)、pH測(cè)定 總N、總C采用元素分析儀（德國(guó)產(chǎn)）測(cè)定，爐溫：燃燒管 950 ℃，還原管 550 ℃；有機(jī)質(zhì)采用由含C量×1.724求得；pH采用電位法測(cè)定；P2O5采用硫酸-過(guò)氧化氫消解，釩鉬黃比色法測(cè)定；K2O采用硫酸-過(guò)氧化氫消解，原子吸收光譜法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵堆中心溫度變化的影響

由圖1、圖2可見(jiàn)，在有通風(fēng)槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，高于50 ℃和55 ℃天數(shù)分別是無(wú)通風(fēng)槽情況下的6倍和4倍。盡管都是翻堆3次，但無(wú)通風(fēng)槽處理溫度下降較快，且高于50 ℃天數(shù)僅為2 d，達(dá)不到有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525-2002）中規(guī)定的要求。因此，在有通風(fēng)槽的情況下，有機(jī)肥發(fā)酵通風(fēng)方式以翻堆3次處理有利于提高有機(jī)肥發(fā)酵溫度。

2.2 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵堆中心氧濃度變化的影響

由圖3可見(jiàn)，在有通風(fēng)槽情況下，堆內(nèi)氧氣濃度保持較高水平，說(shuō)明有通風(fēng)槽的條垛堆積發(fā)酵氧氣供給充足，均符合Behsville通風(fēng)方式要求。但無(wú)通風(fēng)槽處理堆制前5 d氧氣濃度從17.6%急速下降到0.1%，且至第14天氧氣濃度均低于5%；之后氧氣濃度逐漸升高，至25 d后與有通風(fēng)槽氧氣濃度接近，說(shuō)明無(wú)通風(fēng)槽氧氣濃度不能滿足有機(jī)肥升溫期和高溫期微生物生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致溫度難以升高，影響有機(jī)肥物料的腐熟。因此，利用通風(fēng)槽并結(jié)合3次翻堆的通風(fēng)方式是條垛堆制有機(jī)肥經(jīng)濟(jì)有效的通風(fēng)供氧措施。

2.3 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中總碳和總氮含量變化

由圖4可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中總C含量變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d呈下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，總C降幅為23%；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中均呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，總C降幅為48%。可見(jiàn)，無(wú)通風(fēng)槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對(duì)物料碳源消耗明顯增加。

由圖5可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中總N含量變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d呈明顯上升趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，總N增幅為48%；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，總N降幅為26%。可見(jiàn)，在無(wú)通風(fēng)槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對(duì)物料氮源消耗較大。

由圖6可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中C/N比變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d C/N比呈快速下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，C/N比降幅為48%，最終有機(jī)肥C/N比為13.1；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，C/N比降幅為29%，最終有機(jī)肥C/N比為17.7。可見(jiàn)，無(wú)通風(fēng)槽處理物料發(fā)酵不徹底。

2.4 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖7可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d有機(jī)質(zhì)含量呈快速下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，有機(jī)質(zhì)含量降幅為23%，最終有機(jī)質(zhì)含量為52.7%；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，有機(jī)質(zhì)含量降幅為48%，最終有機(jī)質(zhì)含量為35.7%。可見(jiàn)，在無(wú)通風(fēng)槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對(duì)物料有機(jī)質(zhì)消耗較大。

2.7 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵后養(yǎng)分含量比較

由圖8可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵后N和K2O含量差異明顯。有、無(wú)通風(fēng)槽處理養(yǎng)分總含量分別為5.97%和3.49%。無(wú)通風(fēng)槽處理低于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）中規(guī)定的4%。可見(jiàn)，通風(fēng)不良導(dǎo)致有機(jī)肥養(yǎng)分含量不達(dá)標(biāo)。

2.8 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中pH變化

由圖9可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵30 d后至發(fā)酵結(jié)束pH變化差異明顯，無(wú)通風(fēng)槽處理pH明顯高于有通風(fēng)槽處理。有通風(fēng)槽處理pH為7.5～7.7；而無(wú)通風(fēng)槽處理pH為8.5～8.6，高于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）中規(guī)定的pH上限（8.0）要求。

3 小結(jié)與討論

1）在有通風(fēng)槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆垛內(nèi)氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃或55 ℃天數(shù)分別是無(wú)通風(fēng)槽情況下的6倍和4倍。

2）試驗(yàn)表明，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中總C、總N及C/N影響差異明顯。有通風(fēng)槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機(jī)質(zhì)含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無(wú)通風(fēng)槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過(guò)程中逐漸下降。發(fā)酵結(jié)束后，有通風(fēng)槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）。

3）氧氣在有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中是很重要的因素，對(duì)有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中微生物的活性及理化性質(zhì)具有明顯影響[4，5]。研究表明，在自制有機(jī)肥生產(chǎn)過(guò)程中，在堆垛中心開(kāi)設(shè)寬度為20 cm、深度為10 cm的通風(fēng)槽，能夠保證有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中所需的氧氣供應(yīng)，使有機(jī)肥質(zhì)量符合NY525—2002標(biāo)準(zhǔn)要求，符合當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥生產(chǎn)的需要[6-8]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊建軍，劉淑英，鄒國(guó)元，等.高溫堆肥過(guò)程中除臭保氮技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境科學(xué)，2008，24（1）：444-448.

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[7] 常勤學(xué)，魏源送，夏世斌.堆肥通風(fēng)技術(shù)及進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（10）：98-103.

[8] 黃國(guó)鋒，吳啟堂，黃煥忠.有機(jī)固體廢棄物好氧高溫堆肥化處理技術(shù)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，11（1）：159-161.

（責(zé)任編輯 程碧軍）

由圖6可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中C/N比變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d C/N比呈快速下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，C/N比降幅為48%，最終有機(jī)肥C/N比為13.1；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，C/N比降幅為29%，最終有機(jī)肥C/N比為17.7。可見(jiàn)，無(wú)通風(fēng)槽處理物料發(fā)酵不徹底。

2.4 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖7可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d有機(jī)質(zhì)含量呈快速下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，有機(jī)質(zhì)含量降幅為23%，最終有機(jī)質(zhì)含量為52.7%；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，有機(jī)質(zhì)含量降幅為48%，最終有機(jī)質(zhì)含量為35.7%。可見(jiàn)，在無(wú)通風(fēng)槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對(duì)物料有機(jī)質(zhì)消耗較大。

2.7 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵后養(yǎng)分含量比較

由圖8可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵后N和K2O含量差異明顯。有、無(wú)通風(fēng)槽處理養(yǎng)分總含量分別為5.97%和3.49%。無(wú)通風(fēng)槽處理低于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）中規(guī)定的4%。可見(jiàn)，通風(fēng)不良導(dǎo)致有機(jī)肥養(yǎng)分含量不達(dá)標(biāo)。

2.8 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中pH變化

由圖9可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵30 d后至發(fā)酵結(jié)束pH變化差異明顯，無(wú)通風(fēng)槽處理pH明顯高于有通風(fēng)槽處理。有通風(fēng)槽處理pH為7.5～7.7；而無(wú)通風(fēng)槽處理pH為8.5～8.6，高于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）中規(guī)定的pH上限（8.0）要求。

3 小結(jié)與討論

1）在有通風(fēng)槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆垛內(nèi)氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃或55 ℃天數(shù)分別是無(wú)通風(fēng)槽情況下的6倍和4倍。

2）試驗(yàn)表明，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中總C、總N及C/N影響差異明顯。有通風(fēng)槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機(jī)質(zhì)含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無(wú)通風(fēng)槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過(guò)程中逐漸下降。發(fā)酵結(jié)束后，有通風(fēng)槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）。

3）氧氣在有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中是很重要的因素，對(duì)有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中微生物的活性及理化性質(zhì)具有明顯影響[4，5]。研究表明，在自制有機(jī)肥生產(chǎn)過(guò)程中，在堆垛中心開(kāi)設(shè)寬度為20 cm、深度為10 cm的通風(fēng)槽，能夠保證有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中所需的氧氣供應(yīng)，使有機(jī)肥質(zhì)量符合NY525—2002標(biāo)準(zhǔn)要求，符合當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥生產(chǎn)的需要[6-8]。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 高 定，鄭玉琪，陳同斌，等.豬糞好氧堆肥過(guò)程中氧氣的剖面分布特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（6）：2189-2194.

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[7] 常勤學(xué)，魏源送，夏世斌.堆肥通風(fēng)技術(shù)及進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（10）：98-103.

[8] 黃國(guó)鋒，吳啟堂，黃煥忠.有機(jī)固體廢棄物好氧高溫堆肥化處理技術(shù)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，11（1）：159-161.

（責(zé)任編輯 程碧軍）

由圖6可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中C/N比變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d C/N比呈快速下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，C/N比降幅為48%，最終有機(jī)肥C/N比為13.1；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，C/N比降幅為29%，最終有機(jī)肥C/N比為17.7。可見(jiàn)，無(wú)通風(fēng)槽處理物料發(fā)酵不徹底。

2.4 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖7可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量變化差異明顯。有通風(fēng)槽處理發(fā)酵前30 d有機(jī)質(zhì)含量呈快速下降趨勢(shì)，之后變化較小，與初始值相比，有機(jī)質(zhì)含量降幅為23%，最終有機(jī)質(zhì)含量為52.7%；而無(wú)通風(fēng)槽處理整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中則呈下降趨勢(shì)，與初始值相比，有機(jī)質(zhì)含量降幅為48%，最終有機(jī)質(zhì)含量為35.7%。可見(jiàn)，在無(wú)通風(fēng)槽供氧不足（厭氧發(fā)酵）對(duì)物料有機(jī)質(zhì)消耗較大。

2.7 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵后養(yǎng)分含量比較

由圖8可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵后N和K2O含量差異明顯。有、無(wú)通風(fēng)槽處理養(yǎng)分總含量分別為5.97%和3.49%。無(wú)通風(fēng)槽處理低于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）中規(guī)定的4%。可見(jiàn)，通風(fēng)不良導(dǎo)致有機(jī)肥養(yǎng)分含量不達(dá)標(biāo)。

2.8 設(shè)置通風(fēng)槽對(duì)發(fā)酵過(guò)程中pH變化

由圖9可見(jiàn)，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵30 d后至發(fā)酵結(jié)束pH變化差異明顯，無(wú)通風(fēng)槽處理pH明顯高于有通風(fēng)槽處理。有通風(fēng)槽處理pH為7.5～7.7；而無(wú)通風(fēng)槽處理pH為8.5～8.6，高于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）中規(guī)定的pH上限（8.0）要求。

3 小結(jié)與討論

1）在有通風(fēng)槽條件下，發(fā)酵前期溫度明顯較高，堆垛內(nèi)氧氣濃度保持較高水平，高于50 ℃或55 ℃天數(shù)分別是無(wú)通風(fēng)槽情況下的6倍和4倍。

2）試驗(yàn)表明，有、無(wú)通風(fēng)槽處理發(fā)酵過(guò)程中總C、總N及C/N影響差異明顯。有通風(fēng)槽處理在發(fā)酵前30 d，總N明顯升高，總C、C/N、有機(jī)質(zhì)含量快速降低，之后趨于穩(wěn)定；無(wú)通風(fēng)槽處理總C、總N及C/N在發(fā)酵過(guò)程中逐漸下降。發(fā)酵結(jié)束后，有通風(fēng)槽處理總養(yǎng)分含量及pH符合有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2002）。

3）氧氣在有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中是很重要的因素，對(duì)有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中微生物的活性及理化性質(zhì)具有明顯影響[4，5]。研究表明，在自制有機(jī)肥生產(chǎn)過(guò)程中，在堆垛中心開(kāi)設(shè)寬度為20 cm、深度為10 cm的通風(fēng)槽，能夠保證有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中所需的氧氣供應(yīng)，使有機(jī)肥質(zhì)量符合NY525—2002標(biāo)準(zhǔn)要求，符合當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥生產(chǎn)的需要[6-8]。

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（責(zé)任編輯 程碧軍）