沙漠干旱地區(qū)羊糞好氧堆肥處理技術(shù)研究

楊 皓，李永濤

（甘肅省敦煌市畜牧獸醫(yī)局，甘肅 敦煌 736200）

沙漠干旱地區(qū)羊糞好氧堆肥處理技術(shù)研究

楊 皓，李永濤*

（甘肅省敦煌市畜牧獸醫(yī)局，甘肅 敦煌 736200）

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施肉羊產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)，肉羊養(yǎng)殖向規(guī)模化、集中化、集約化方向發(fā)展，羊糞高效、安全的利用成為當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)急需解決的重要問題。敦煌地處甘肅河西走廊最西端，屬沙漠干旱氣候，夏季氣溫酷暑干燥，7月～8月份，最高氣溫達(dá)40℃以上。為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施肉羊產(chǎn)業(yè)園，重點解決羊糞染污問題，在夏季開展羊糞堆肥發(fā)酵控制和調(diào)節(jié)試驗，對堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量進(jìn)行評判，取得發(fā)酵參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，為該領(lǐng)域的研究提供理論參考。

羊糞尿；好氧堆肥；處理利用

羊糞中羊糞質(zhì)地細(xì)密而干燥，肥分濃厚，含水分為65.5%，有機(jī)質(zhì)31.4%，氮素為0.65%，磷為0.47%，鉀是0.23%，含有機(jī)質(zhì)比其它畜糞多，屬“熱性肥”，經(jīng)發(fā)酵、防霉、除臭殺菌等處理，可加工成優(yōu)質(zhì)、高效的有機(jī)復(fù)合肥科，施于農(nóng)田后能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)。同樣數(shù)量的羊糞施到土壤中，肥效遠(yuǎn)高于其他畜糞。其肥料見效快，易做追肥，但要發(fā)酵后施用，否則容易燒苗。因此，對堆肥各項指標(biāo)要嚴(yán)格把握，制做成有利于農(nóng)作物生長的有機(jī)肥。

1 堆肥方式選擇

畜禽糞便堆肥技術(shù)主要有三大類，條垛式堆肥、槽式堆肥和倉式堆肥，其中條垛堆肥系統(tǒng)中有條垛堆肥和強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥，槽式堆肥有靜態(tài)和攪拌堆肥，倉式堆肥系統(tǒng)中有攪動固定床式、包裹倉式和旋轉(zhuǎn)倉式等[1]。敦煌四周被沙漠戈壁包圍，干燥少雨，日溫差大，氣溫較高，年平均降雨量39.9 mm，年蒸發(fā)量2 486 mm；屬溫?zé)岣珊禋夂颍诎l(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施肉羊產(chǎn)業(yè)園過程中，考慮解決糞便染污問題，結(jié)合對羊糞好氧堆肥原理、羊糞顆粒表面致密形態(tài)、過程影響、腐熟指標(biāo)、現(xiàn)行工藝等因素，采用以露天條垛式、生物接種強(qiáng)化好氧堆肥技術(shù)，對羊糞無害化、資源化處理過程是一項有效的新工藝。露天條垛升溫至50～55℃時間比槽式堆肥提前3 d左右[2]。露天條垛堆肥效果好，便于機(jī)械化翻堆，比其他堆肥方式投資相對較小。

2 好氧發(fā)酵參數(shù)

表1 堆肥發(fā)酵應(yīng)具備的基本條件

3 發(fā)酵條件的控制與調(diào)節(jié)

3.1 水分控制

水分含量是堆肥過程中的重要影響因素，也是堆肥過程監(jiān)測的重要指標(biāo)之一。水分的作用主要為溶解有機(jī)物并參與微生物的新陳代謝和調(diào)節(jié)堆肥溫度。最適宜含水量應(yīng)為50%～60%，水含量過高或過低均不利于好氧堆肥的進(jìn)行，含水量過低不利于微生物的生長；過高則會堵塞空隙、影響通風(fēng)，導(dǎo)致厭氧發(fā)酵。當(dāng)含水量低于40%時，微生物的代謝活動會受到抑制，堆肥將由好氧向厭氧轉(zhuǎn)化，尤其當(dāng)含水量低于15%時，菌體代謝活動會普遍停止；當(dāng)含水量太高時，超過70%，物料空隙率低空氣不足，不利于好氧微生物生長，減慢降解速度，延長堆腐時間，并產(chǎn)生H2S等惡臭氣體。為了保證堆肥的順利進(jìn)行，堆料初始含水量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)為40%～70%，過低和過高都會影響發(fā)酵過程[3]，而羊糞的含水率一般在50%～60%，需要加入吸濕性強(qiáng)的調(diào)節(jié)料以降低混合堆料的水分含量。

3.2 溫度控制

溫度是決定堆肥能否順利完成的重要因素，直接影響微生物的活性與有機(jī)質(zhì)的分解速度，從而影響堆肥的腐殖化程度。不同種類微生物的生長對溫度的要求不同，嗜溫菌的最適溫度是30～40℃，嗜熱菌的最適溫度是45～60℃，高溫堆肥的溫度最好控制在50～55℃，不宜超過65℃，超過65℃就會對微生物的生長產(chǎn)生抑制。堆肥發(fā)酵是一個放熱過程，若不加以控制，溫度可達(dá)70～80℃，溫度過高會過度消耗有機(jī)質(zhì)，并降低堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)衛(wèi)生學(xué)要求，堆肥至少要達(dá)到50℃并保持5～7 d以上才能保證殺滅堆肥中大腸桿菌及病原菌。在生產(chǎn)實踐中常采用翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)辦法控制溫度。

3.3 碳氮比控制

堆料的C/N是指總碳與總氮的比值。C/N對微生物而言意味著營養(yǎng)物質(zhì)的組成，在堆肥開始就需要考慮，也可以作為堆肥腐熟的指標(biāo)。碳源是微生物利用的能源，氮源是微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，在堆肥過程中，碳源被消耗，轉(zhuǎn)化成二氧化碳和腐殖物質(zhì)，而氮則以氨氣形式散失，或變?yōu)橄跛猁}和亞硝酸鹽，或由生物體同化吸收。因此，碳和氮的變化是堆肥的基本特征。堆肥最適C/N為25～35。若C/N過高（＞40），表明可供微生物消耗的碳源較多，而氮源相對缺乏，此時微生物生長受到抑制，有機(jī)物分解緩慢，發(fā)酵周期延長；而當(dāng)C/N低于20時，此時可利用的氮源相對過剩而碳源較少，則氮極易轉(zhuǎn)化為氨氮，后者易于揮發(fā)，從而導(dǎo)致氮素營養(yǎng)大量損失。堆肥過程中C/N不斷下降，一般低于20時認(rèn)為堆料已經(jīng)基本穩(wěn)定、腐熟。北方地區(qū)在生產(chǎn)實踐中可采用在羊糞中添加有關(guān)原料調(diào)節(jié)碳氮比（可參考表2[4]），一般羊糞堆肥處理時可不調(diào)整C/N。

表2 幾種常見有機(jī)廢棄物的碳氮比

3.4 通風(fēng)供氧的控制

氧氣含量與堆肥過程中微生物的活動、溫度、臭氣釋放等直接相關(guān)，通風(fēng)主要作用是提供好氧微生物生長繁殖所必需的氧氣，通過供氣量的控制，可去除堆料中多余的水分，調(diào)節(jié)堆體溫度，減少惡臭產(chǎn)生。羊糞堆體中適宜的氧氣含量（體積分?jǐn)?shù)）應(yīng)為8%～18%。當(dāng)氧氣含量低于8%時，可能導(dǎo)致厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生惡臭氣味，堆肥失敗；而當(dāng)氧氣濃度太高時，可能意味著通風(fēng)量過大，會導(dǎo)致堆體冷卻，堆肥周期延長，病原菌等大量存活。在生產(chǎn)中，可適時采用翻堆方式通風(fēng)或設(shè)有其他機(jī)械通風(fēng)裝置換氣，調(diào)節(jié)堆肥物料的氧氣濃度和散熱，同時應(yīng)注意堆體堆積要松緊適度，保持物料間有一定的空隙以利通氣。

3.5 pH值控制

pH值對堆肥過程也有影響，一般堆肥中微生物最適宜的pH值是中性或弱堿性，pH值太高或太低都會使堆肥處理遇到困難。許多研究者提出，pH值可以作為評價堆肥腐熟程度的一個指標(biāo)[5]，堆肥原料或發(fā)酵初期，pH值為弱酸到中性，腐熟的堆肥一般呈弱堿性，較適宜的pH值應(yīng)為7～9。SundbergC等研究了pH值（4.6～9.2）對生活垃圾堆肥過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)pH值低于6時微生物的呼吸作用速率大大減低；而當(dāng)pH太高時，會有助于堆肥過程中生成的氨氮的揮發(fā)，從而導(dǎo)致環(huán)境的污染以及有機(jī)肥品質(zhì)的降低[6]。在實際生產(chǎn)中，如果原料pH值過低，為了調(diào)節(jié)原料的pH為7，可向每噸堆料中加入0.6～6.1 kg消石灰或0.8～8.5 kg的碳酸鈣；相反，如果pH值過高，可加入新鮮綠肥或青草，它們分解產(chǎn)生有機(jī)酸，可以調(diào)節(jié)pH值至合適水平。一般情況下，堆體有足夠的緩沖作用，使pH值穩(wěn)定在可以保證好氧分解的酸堿度水平。

3.6 輔料的應(yīng)用

堆肥中一般需要加入一些輔料，用以調(diào)節(jié)堆料的C/N比、水含量等。此外這些輔料本身也是亟待處理的生物質(zhì)資源，也可以通過堆肥處理加以利用。一般作為補(bǔ)充性碳源的高含碳量輔料主要有麥草、鋸末、秸稈等；可以作為水分調(diào)節(jié)劑的輔料則主要是蔬菜渣、生活垃圾等。輔料加入在羊糞中時混勻等操作勞動量大，不適合養(yǎng)羊場等只需要處理羊糞的場所。在設(shè)施肉羊產(chǎn)業(yè)園建設(shè)中，為解決好羊糞便污染問題，根據(jù)羊糞污外表致密、內(nèi)芯多孔的結(jié)構(gòu)特點，以及總體C/N比適合直接堆肥的特性，提出了羊糞污顆粒直接堆肥的思路[7]。試驗結(jié)果表明：產(chǎn)物中N、P含量隨堆肥的進(jìn)行而增大，且最終產(chǎn)物中糞大腸菌群數(shù)＜3個/g，未檢驗出蛔蟲卵，實現(xiàn)了糞污無害化處理。

4 堆肥產(chǎn)物的質(zhì)量評判

4.1 物理評判標(biāo)準(zhǔn)

羊糞發(fā)酵腐熟后，堆肥體積，比剛堆時縮小2/3～1/2，發(fā)酵溫度降低到45℃以下，從顏色氣味看，腐熟堆肥的秸桿變成褐色或黑褐色，有黑色汁夜，具有氨臭味，用銨試劑速測，其銨態(tài)氮含量顯著增加，無臭味，不吸引蚊蠅，放置一兩天后表面有白色或灰色的霉菌出現(xiàn)[7]。

4.2 化學(xué)評判標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)酵產(chǎn)物的pH值在7.5～8.5之間，碳氮比（C/N）不大于30∶1；腐殖化系數(shù)，為30%左右[8]；氮、磷、鉀總有效養(yǎng)分≥5%，有機(jī)質(zhì)≥32%，水分≤50%[8]，符合GB7959中關(guān)于糞便無害化衛(wèi)生要求規(guī)定，蛔蟲卵死亡率95%～100%，糞大腸桿菌值101～102，有效控制蒼蠅孳生，堆肥周圍沒有活的蛆、蛹或新羽化的成蠅[9]。

4.3 生物評判標(biāo)準(zhǔn)

植物種子發(fā)芽指數(shù)（GI）是判斷堆肥的植物毒性和腐熟度最具說服力的參數(shù)之一，發(fā)芽率GI≥50%表示有機(jī)肥基本腐熟，GI≥0.7以上表示已經(jīng)完全腐熟[10]。

5 小結(jié)

羊糞堆肥系統(tǒng)的選擇應(yīng)從環(huán)境、操作和維護(hù)等多方面綜合考慮，合理控制堆肥條件，使堆肥更具效率。選擇快速、準(zhǔn)確的腐熟度指標(biāo)，合理施用有機(jī)肥，保證糞肥對作物無毒害，達(dá)到改善作物品質(zhì)，提高土地肥力的目的。

[1]荊紅俊.不同堆積高度對羊糞堆肥效果的影響[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[2]陳至宇，蘇繼影，欒冬梅，等.畜禽糞便堆肥技術(shù)研究進(jìn)展[J].當(dāng)代畜牧，2004,(10):41-43.

[3]陸艷，蔡其剛，王戈平,等.不同發(fā)酵劑對牛羊屠宰糞便發(fā)酵效果的比較[J].青海畜牧獸醫(yī)雜志，2010,(2).

[4]時小可，頡建明，馮致，等.三種微生物菌劑對羊糞高溫好氧堆肥的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,31(2):45-48.

[5]程治良，全學(xué)軍，代黎，等.羊糞好氧堆肥處理研究進(jìn)展[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2013,(11).

[6]李艷霞，王敏健.有機(jī)固體廢棄物堆肥的腐熟度參數(shù)及指標(biāo)[J].環(huán)境科學(xué)，1999,20(2):98-103.

[7]李國建，錢新東.堆肥腐熟度指標(biāo)的探討[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，1990,(2):27-30.

[8]徐同寶，李呂木.畜糞堆肥的腐熟度評價[J].家畜生態(tài)學(xué)報，2007,28(6):175-177.

[9]HJ497-2009，畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范[S].

[10]曲緒仙.羊場糞尿的處理與利用[J].農(nóng)業(yè)知識：科學(xué)養(yǎng)殖，2005,(10):36-36.

（編輯：晏兵兵）

S141.4

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1006-799X(2016)22-0010-03

楊 皓（1964-），男，甘肅敦煌人，高級畜牧師，主要從事畜牧科研及技術(shù)推廣工作。

李永濤（1975-），男，甘肅敦煌人，畜牧師，主要從事畜牧技術(shù)推廣和動物衛(wèi)生監(jiān)督工作。