墊料添加微生物菌劑對雞糞舍內(nèi)外堆肥技術(shù)影響的研究

張燕+劉雪蘭+王月明+閻佩佩+井慶川+石天虹+魏祥法+劉瑞亭

摘要：針對網(wǎng)上養(yǎng)雞-網(wǎng)下雞糞發(fā)酵的養(yǎng)殖模式，開展了舍內(nèi)外相結(jié)合的堆肥發(fā)酵技術(shù)研究。堆肥方式分為分別添加洛東酵素（CNK組）和EM菌液（CEM組）兩種微生物菌劑的試驗(yàn)組和不添加微生物菌劑的對照組（CK）。分別測定了堆肥過程中的溫度、含水率、pH值、種子發(fā)芽指數(shù)和養(yǎng)分。結(jié)果表明：CNK組、CEM組和對照組堆肥產(chǎn)品中氮磷鉀總含量分別為5.12%、5.18%和4.48%，有機(jī)碳含量分別為19.75%、20.56%和24.63%，其種子發(fā)芽指數(shù)分別為92.53%、90.69%和80.37%，而且3組堆肥處理均能滿足我國《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB7959—87）》要求，但對照組滅菌效果不及試驗(yàn)組。同時(shí)表明，添加微生物菌劑的雞糞舍內(nèi)-舍外相結(jié)合的堆肥技術(shù)，不僅對雞群的生產(chǎn)性能及血液指標(biāo)影響不大，也有益于堆肥產(chǎn)品的腐熟，因此該技術(shù)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：雞糞；微生物菌劑；堆肥技術(shù)；溫度；含水率；pH值；種子發(fā)芽指數(shù)；養(yǎng)分

中圖分類號：S141：S144 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2017）07-0107-05

Abstract Based on the breeding mode of rearing chicken on the net and chicken manure fermented under the net， the composting technology was studied combining inside with outside of broiler houses. The composting ways included two experimental groups， one added with Laudon ferment（CNK group） and the other added with EM bacterial solution（CEM group）， and the control group（CK group）. Then the temperature， moisture content， pH value， seed germination index and nutrients during the composting were measured. The results showed that in the composting product of CNK， CEM and CK group， the total content of nitrogen， phosphorus and kalium was 5.12%， 5.18% and 4.48%， the organic carbon content was 19.75%， 20.56% and 24.63%， the seed germination index was 92.53%， 90.69%and 80.37%， respectively， which had been up to the national standard of 《Hygienic Requirements for Harmless Disposal of Night Soil（GB7959-87）》. The sterilizing effect of CK group was lower than that of experimental groups.The composting technology had less effect on production performance and blood indexes of broilers， and was beneficial to maturity of composting products. Hence， the composting technology would have some application values.

Keywords Chicken manure； Microbial inoculant； Composting technology； Temperature； Moisture content； pH value； Seed germination index； Nutrient

隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及集約化、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，農(nóng)牧業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)，農(nóng)業(yè)有機(jī)固體資源得不到有效利用，致使農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物產(chǎn)生量持續(xù)增加，嚴(yán)重污染環(huán)境[1]。堆肥技術(shù)是解決農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物無害化、減量化和資源化的經(jīng)濟(jì)有效途徑，是將畜禽糞便與農(nóng)田秸稈等原料進(jìn)行配比，通過發(fā)酵過程將堆料中病原微生物、寄生蟲消滅，減少堆料的體積和重量，提高農(nóng)副產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，可有效解決規(guī)模化養(yǎng)殖場和燃燒秸稈產(chǎn)生的環(huán)境污染問題[2-4]。將雞糞與玉米秸稈、鋸末等進(jìn)行堆肥，可發(fā)揮各組分的優(yōu)勢，為堆體微生物提供充足的碳源和氮源，能有效規(guī)避單獨(dú)堆肥腐熟時(shí)效低、堆肥產(chǎn)品有效成分低等缺點(diǎn)，同時(shí)也能有效將雞糞、玉米秸稈、鋸末等農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物資源化利用。然而，常規(guī)雞糞堆肥技術(shù)需要大量土地，這與土地資源緊缺之間存在一定矛盾。另外目前規(guī)模化養(yǎng)殖場采用網(wǎng)上平養(yǎng)的肉雞養(yǎng)殖模式仍占據(jù)一定規(guī)模。因此筆者針對網(wǎng)上養(yǎng)雞-網(wǎng)下雞糞發(fā)酵的養(yǎng)殖模式，進(jìn)行雞舍內(nèi)與雞舍外相結(jié)合的堆肥試驗(yàn)，研究堆肥產(chǎn)品的腐熟程度，為實(shí)現(xiàn)肉雞清潔生產(chǎn)、減少堆肥用地以及農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物資源化利用提供科學(xué)依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1日齡817雜交肉雞360只[5]，購自濟(jì)南鳴仁畜牧養(yǎng)殖有限公司。玉米秸稈，采自實(shí)驗(yàn)場附近農(nóng)田，粉碎至2～3 cm，備用。

1.2 墊料組成與鋪設(shè)

60%玉米秸稈+35%鋸末+5%麩皮，混合均勻，將初始含水率調(diào)整到60%，堆積發(fā)酵，作為對照組，標(biāo)記為CK。60%玉米秸稈+35%鋸末+5%麩皮+洛東酵素（NK600），混合均勻，將含水率調(diào)整到60%，堆積發(fā)酵，作為試驗(yàn)組1，標(biāo)記為CNK。60%玉米秸稈+35%鋸末+5%麩皮+EM菌液，混合均勻，將含水率調(diào)整到60%，堆積發(fā)酵，作為試驗(yàn)組2，標(biāo)記為CEM。

墊料鋪設(shè)方法：進(jìn)雞前，將發(fā)酵好的3組不同墊料分別鋪設(shè)在3個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)雞舍內(nèi)，每個(gè)雞舍又分成3個(gè)獨(dú)立的小間并鋪灑同一種墊料，其厚度均為6 cm。3周后，每周再均勻覆蓋約5 cm厚度的墊料。

墊料的主要成分見表1（由于添加洛東酵素和EM菌劑的用量較少，未對其成分進(jìn)行分析）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將試驗(yàn)雞隨機(jī)分成3組，每組120只，并設(shè)3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)40只，每重復(fù)一個(gè)獨(dú)立小間進(jìn)行飼喂。各組雞的飲水方式、飼料、飼喂方式、有效養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖模式、日常管理等（網(wǎng)上平養(yǎng)、網(wǎng)下鋪設(shè)墊料）完全相同。飼養(yǎng)管理方式為：人工投料，自由采食、飲水，初期采用水塔飲水，后期采用乳頭式自動(dòng)飲水器飲水；前兩周采用蜂窩煤爐供暖，之后關(guān)掉采暖爐，利用自然溫度，自然通風(fēng)，并利用LED燈進(jìn)行連續(xù)光照。

1.4 樣品采集與測定

1.4.1 堆肥試驗(yàn) 養(yǎng)殖期雞舍內(nèi)，堆料的常規(guī)指標(biāo)不進(jìn)行測定。35天肉雞出欄后，將雞舍內(nèi)帶有雞糞的墊料逐一清出，將墊料放置在露天敞篷內(nèi)繼續(xù)堆肥，調(diào)含水率至70%左右。堆肥方式為條垛式，堆肥為期40天，各堆體外面覆蓋編織袋防止堆體表面過度風(fēng)干。每天上午10點(diǎn)左右利用五點(diǎn)法測定距堆體表面30 cm以下的堆體溫度，其平均值為發(fā)酵溫度并記錄，同時(shí)記錄環(huán)境溫度。每10天翻堆一次并采集樣品，每次翻堆時(shí)采用五點(diǎn)采樣法采集樣品并現(xiàn)場混勻，一部分冷藏，一部分自然風(fēng)干，進(jìn)一步分析測定含水率和pH值。并測定雞舍外堆肥開始和結(jié)束時(shí)堆料中全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)碳等，所有指標(biāo)測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[6]。

1.4.2 植物毒性試驗(yàn) 植物種子發(fā)芽指數(shù)I是衡量堆肥產(chǎn)品質(zhì)量和腐熟度的重要指標(biāo)，可間接表征堆肥產(chǎn)品的毒性。其方法為將待測新鮮堆肥樣品與蒸餾水按質(zhì)量體積比為1∶10（單位分別為g和mL）混合，振蕩1 h后，以12 000 r/min離心20～25 min，分離上清液并過0.45 μm膜濾紙，移取5 mL提取液至預(yù)先準(zhǔn)備好帶有濾紙的培養(yǎng)皿中，將白菜種子均勻地放入，在設(shè)置為28℃的生化培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h。以蒸餾水做空白對照。每處理重復(fù)3皿。

Ⅰ=處理組種子發(fā)芽率×根長空白對照組種子發(fā)芽率×空白對照組根長×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥過程中溫度和物料含水率變化

從圖1可以看出，3組處理堆肥物料的溫度變化均呈先升高后降低的趨勢。雞舍外堆肥初期，由于雞糞和玉米秸稈、鋸末等在舍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行前期初堆，而堆體自身蓄熱和熱量積累，使各堆體溫度明顯高于環(huán)境溫度。另外，由于在雞舍內(nèi)定期鋪撒帶微生物菌劑的墊料，腐熟程度不同，導(dǎo)致舍外堆肥過程中前期堆體溫度上升較緩慢。而且環(huán)境溫度整體趨勢是降低的，也可能影響了堆體溫度變化。從圖1還可以看出，CNK組和CEM組處理分別比對照組提前10、9 d升溫至55℃，說明添加洛東酵素和EM菌液能有效提高堆肥前期發(fā)酵升溫速度，加快堆肥發(fā)酵進(jìn)程。CNK組、CEM組和對照組的堆體溫度持續(xù)超過55℃的時(shí)間依次為15、14、5 d，保持在60℃及以上的時(shí)間依次為13、11、0 d，可以看出添加微生物菌劑（洛東酵素和EM菌液）能有效提高堆體高溫保持時(shí)間。

含水率是堆肥腐熟度評價(jià)的物理指標(biāo)之一。為避免后續(xù)堆肥過程中補(bǔ)充水分，初堆時(shí)各堆體含水率均調(diào)配至70%左右。從圖2可以看出，堆肥物料含水率隨堆肥時(shí)間的延長呈下降趨勢，其中CNK組和CEM組含水率低于對照組，且含水率下降幅度大于對照組，而CNK組和CEM組之間差別不明顯。堆肥過程中前20 d各組含水率下降幅度較大，CNK組略低于CEM組，這可能由于堆肥添加微生物不同所致。堆肥結(jié)束后，CNK組、CEM組和對照組含水率分別為27.63%、25.54%和33.41%。

2.2 堆肥過程中pH值的變化

從圖3可以看出，堆肥過程中pH值變化先增加后減少最后趨于平穩(wěn)。CNK組、CEM組和對照組堆料pH值在第10 d時(shí)升到最大值，且CNK組和CEM組堆料的pH值高于對照組；之后隨發(fā)酵時(shí)間的延長，三組堆料pH值均下降，其中CNK組和CEM組變化趨勢大體一致，且變化幅度均高于對照組，在20 d之后兩組堆料pH值低于對照組，CNK組和CEM組的pH值在7.1～8.6之間波動(dòng)，而對照組pH值在7.3～8.4之間。

2.3 堆肥過程中堆料種子發(fā)芽指數(shù)的變化

從圖4可以看出，雞舍外堆肥開始時(shí)，三組堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)較低，而隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，三組堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)均增加，且整個(gè)堆肥過程中CNK組和CEM組堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)沒有明顯差別，但均高于對照組。堆肥40 d后，CNK組、CEM組和對照組堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)分別為92.53%、90.69%和80.37%，說明堆肥過程中CNK組、CEM組產(chǎn)品的植物毒性小于對照組。

2.4 堆肥過程中養(yǎng)分的變化

由表2看出，堆肥結(jié)束時(shí)，相比對照組，CNK組和CEM組中全氮含量分別增加11.66%和15.33%，全磷分別增加26.42%和22.64%，全鉀分別增加15.35%和16.23%，速效氮分別增加零和5.26%，速效磷分別增加21.43%和17.86%，速效鉀分別增加19.85%和15.27%；有機(jī)碳分別減少19.81%和16.52%。通過對比堆肥初始和結(jié)束時(shí)發(fā)現(xiàn)，全氮含量僅對照組有所降低，CNK組和CEM組均有所增加；全磷、全鉀、速效磷和速效鉀含量各組均增加，CNK組、CEM組和對照全鉀分別增加13.85%、9.05%和4.11%，速效磷分別增加21.43%、26.92%和12.00%，速效鉀分別增加12.14%、11.85%和2.34%；速效氮和有機(jī)碳含量各組均降低，速效氮分別降低13.64%、13.04%和20.83%，有機(jī)碳分別降低42.79%、39.33%和25.00%；另外，CNK組、CEM組和對照組堆肥產(chǎn)品中氮磷鉀總含量分別為5.12%、5.18%和4.48%。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，CNK組和CEM組堆肥產(chǎn)品各養(yǎng)分之間無顯著差異（P> 0.05），除速效氮以外，與對照組差異顯著（P< 0.05）。

3 討論與結(jié)論

溫度作為衡量堆肥質(zhì)量和腐熟程度的重要指標(biāo)之一，其變化與堆體堆料中微生物的降解活動(dòng)密切相關(guān)。一般分為升溫階段、高溫階段和降溫階段。高溫階段是堆肥過程的重要階段，有研究表明堆肥堆體溫度連續(xù)3 d超過55℃將殺死堆體中大部分病原體，當(dāng)溫度超過60℃時(shí)，幾乎所有致病微生物無法生存[7，8]，而我國《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB7959—87）》要求，堆肥過程中最高堆肥溫度應(yīng)達(dá)到50～55℃并保持5～7 d，或者55℃以上維持3 d，才能達(dá)到無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。CNK組和CEM組舍外堆肥過程中超過60℃，其堆料中蛔蟲卵、大腸桿菌等微生物可能被全部殺死，而對照組堆料溫度未達(dá)到60℃，可能滅菌效果不理想。同時(shí)也可看出CNK組、CEM組和對照組堆肥處理均能滿足我國《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB7959—87）》要求。

作為堆肥腐熟度評價(jià)的物理指標(biāo)，含水率過高或過低都會影響堆肥堆料的腐熟程度。由于舍外堆肥初始含水率相對較高，孔隙度較小，限制了通風(fēng)，在一定程度上抑制了微生物的生長，減緩了堆肥進(jìn)程[9，10]。各處理堆肥物料含水率下降主要是由于堆體水分的大量蒸發(fā)，每10 d進(jìn)行一次翻堆也加速了水分流失，再者堆制時(shí)間時(shí)值秋季，日蒸發(fā)量較大[11，12]。第20 d之后，含水率下降的速度減緩，堆肥結(jié)束后降至35%以下，這可能是由于含水率過低，營養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)阻力增加而抑制微生物活性，導(dǎo)致微生物在堆肥后期的分解活動(dòng)減弱，水分產(chǎn)生量較少[13]。

堆體中pH值變化可有效反映堆體中微生物的降解活動(dòng)，適宜的pH值有利于微生物生長，能有效提高堆肥初期的反應(yīng)速度，不僅能有效避免因堆肥反應(yīng)延緩所造成的臭味問題，也有利于堆肥效率[14]。由于各組處理均在雞舍中進(jìn)行提前初堆，部分雞糞蛋白質(zhì)等有機(jī)物降解，同時(shí)存在銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化，使室外堆肥起初CNK組和CEM組的pH值低于對照組（CK）。由于舍外堆肥將堆料集中，堆料中溫度升高，微生物對蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)的氨化作用和礦化作用等活動(dòng)加強(qiáng)，使堆體中氨大量積累，引起pH值升高，尤其是添加微生物菌劑的CNK組和CEM組。pH值升至最高后可能由于氨和二氧化碳的揮發(fā)、H+的釋放、有機(jī)酸和無機(jī)酸的積累等，導(dǎo)致堆體中pH值隨發(fā)酵時(shí)間的增加而降低[7，8]，最后趨于平穩(wěn)。

種子發(fā)芽指數(shù)I不僅考慮了種子發(fā)芽率和植物毒性物質(zhì)對種子生根的影響，也能有效地反映堆肥植物毒性大小[11]。很多研究者認(rèn)為，當(dāng)I>50%時(shí)，堆肥產(chǎn)品的植物毒性處于較低水平；當(dāng)I>80%時(shí)，堆肥產(chǎn)品可被認(rèn)為完全腐熟[7，15]。室外堆肥初期各組堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)較低，這是由于堆肥產(chǎn)品的pH、含水率、小分子有機(jī)酸、大量的氨多酚等物質(zhì)較多，微生物降解不徹底造成的[16]，而隨著發(fā)酵時(shí)間增加，種子發(fā)芽指數(shù)增加。添加微生物菌劑的CNK組和CEM組堆肥產(chǎn)品的植物毒性低于對照組，而CNK組和CEM組之間沒有明顯差別。堆肥40 d后，CNK組、CEM組和對照組堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)均在80%以上，說明3組處理均達(dá)到完全腐熟狀態(tài)，且添加微生物菌劑的CNK組和CEM組較對照組提前10 d達(dá)到I > 80%的標(biāo)準(zhǔn)，說明添加微生物菌劑的堆肥處理對有機(jī)酸、胺類及多酚類物質(zhì)降解比自然堆肥發(fā)酵效果好。

堆肥過程中養(yǎng)分變化的分析表明，添加微生物菌劑的試驗(yàn)組有機(jī)碳降低幅度大于對照組，這是因?yàn)榻斩捄弯從┲械暮嘉镔|(zhì)是微生物生存及活動(dòng)的能量來源，添加微生物菌劑的CNK組和CEM組中有效微生物數(shù)量較對照組大，其活動(dòng)能力高于對照組，使這兩組有機(jī)碳含量降低幅度較大[1]。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，CNK組和CEM組堆肥產(chǎn)品氮磷鉀總含量均高于對照組，而玉米秸稈、鋸末等由于自身理化性質(zhì)的原因，導(dǎo)致其堆料中養(yǎng)分存在差異。

綜上所述，添加微生物菌劑的雞糞舍內(nèi)外相結(jié)合的技術(shù)有益于堆肥產(chǎn)品的腐熟。

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