用園林綠化廢棄物“反哺”植物
——水浴法模擬園林廢棄物與雞糞好氧堆肥工藝設(shè)計及應(yīng)用

文長沙市明德中學(xué)K440班 蔡曉露

城市園林綠化廢棄物的堆腐化是目前最有效、最安全、經(jīng)濟的處理方法，是實現(xiàn)其資源化利用的重要途徑。但僅以城市園林綠化廢棄物為堆料存在堆肥初期C/N偏高的問題，不利于堆肥過程中的微生物活動，嚴重影響有機物的降解速度。

為此，部分研究者從降低堆肥初期城市園林綠化廢棄物C/N和獲得優(yōu)質(zhì)有機肥角度，探究添加一定比例的城市污泥、畜禽糞便、氮肥、豆渣、微生物菌劑、餐廚垃圾等輔料，促進城市園林綠化廢棄物快速腐熟。

有研究表明，城市園林綠化廢棄物聯(lián)合畜禽糞便堆肥不僅解決了畜禽糞便單獨堆腐的惡臭與病原菌危害問題，而且畜禽糞便可提供豐富的有機質(zhì)、N、P、K以及多種微量元素。

我設(shè)計了一套實驗室用好氧堆肥裝置，以EM菌劑為添加菌劑，開展園林綠化廢棄物與雞糞混合水浴法模擬好氧堆肥試驗，研究溫度、物料配比對堆肥腐熟度和堆肥過程的影響，篩選出試驗條件下園林綠化廢棄物與雞糞好氧肥的最佳配比，為園林綠化廢棄物與雞糞堆腐研究提供技術(shù)指導(dǎo)與理論基礎(chǔ)。

一、實驗材料

園林綠化廢棄物來源于長沙市雨花區(qū)園林管理局，主要為香樟樹枝，粒徑為6～11mm，含水率26.6%，pH7.20，總氮含量1.17%，有機質(zhì)含量97.32%，總碳含量45.74%，C/N39.04。

雞糞來源于長沙縣愛民養(yǎng)雞場，含水率54.2%，pH8.89，總氮含量1.34%，有機質(zhì)含量74.10%，總碳含量34.83%，C/N25.96。

試驗所用EM菌劑購于某生物科技有限公司，其菌種主要為芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、光合細菌、放線菌。

二、設(shè)計堆肥裝置

裝置由恒溫水浴鍋、空氣泵、氣體轉(zhuǎn)子流量計、溫度計（0～100℃）、1.5L 發(fā)酵瓶、250mL洗氣瓶、干燥管和呼吸測定儀組裝而成，通過玻璃導(dǎo)管和橡膠管連接。

空氣泵連接發(fā)酵瓶，為發(fā)酵瓶物料腐解提供氧氣。1個水浴鍋中可放置4個發(fā)酵瓶，通過調(diào)節(jié)水浴鍋溫度可以調(diào)控發(fā)酵瓶中的物料溫度。氣體轉(zhuǎn)子流量計可測定和控制發(fā)酵瓶物料腐解過程中的通風(fēng)量。洗氣瓶中盛裝超純水，用于去除堆肥發(fā)酵過程中產(chǎn)生的H2S與NH3等。干燥管中填裝干燥硅膠粒，用于去除水蒸氣，防止腐蝕氣體進入呼吸測定儀。呼吸測定儀測定發(fā)酵瓶中O2與CO2的含量。堆肥反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水浴法溫控堆肥反應(yīng)裝置示意圖

三、試驗過程

將城市園林綠化廢棄物與雞糞按表1中的4種比例（體積比）混合拌勻，分別加入0.1%EM菌劑，再填入發(fā)酵瓶，采用持續(xù)通風(fēng)控溫法發(fā)酵，通風(fēng)量均設(shè)為55L·h-1，控制水浴鍋溫度，使發(fā)酵瓶物料溫度升至55℃后，維持6d。之后調(diào)節(jié)水浴鍋溫度，使發(fā)酵瓶堆料溫度下降至40℃，連續(xù)堆肥發(fā)酵18d。

四、結(jié)果分析

1.物料配比對堆肥前后營養(yǎng)元素含量的影響

經(jīng)18d的好氧堆肥發(fā)酵，B組物料中總氮含量由3.21%降至1.16%，降幅最大；A組物料中總氮含量由1.85%降至0.98%，降幅次之；C組與D組物料中總氮含量分別由2.62%與1.82%降至1.22%與1.16%。氮素損失的主要原因是持續(xù)通風(fēng)使大量銨態(tài)氮以氨氣形式揮發(fā)。此外，中溫段物料溫度相對較低，溫度對堆料中硝化細菌的抑制作用相對較弱，氮的硝化也在一定程度上導(dǎo)致了氮的損失。

A～D組物料的堆肥產(chǎn)物中總磷含量均略高于初始物料中的總磷含量，這主要是由于在堆肥過程中有機物的降解導(dǎo)致物料減量化所致。

A組物料中的總鉀含量降幅最大，由2.36%降至1.24%。B組與C組物料中的總鉀含量基本與原料維持在同一水平。而D組物料的總鉀含量略有升高，這主要是由于堆料中有機物被微生物降解導(dǎo)致堆料減量化所致。

A～D組物料的VS含量均有不同程度的下降，這是因為在堆肥過程中微生物的生長繁殖降解了大量的有機物。

表1物料不同配比下的理化性質(zhì)與營養(yǎng)元素

2.物料配比對堆肥前后種子發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)的影響

種子發(fā)芽率（GR）與發(fā)芽指數(shù)（GI）是國內(nèi)外諸多學(xué)者公認的檢驗堆肥腐熟度的一種便捷有效的方法。當(dāng)GR≥50%時，堆肥已基本無植物毒性，當(dāng)GR≥80%時，說明堆肥已達到腐熟。

由統(tǒng)計結(jié)果可知，A組、B組與D組物料經(jīng)堆肥發(fā)酵處理后GR值均有所提高，達到96.7%；而C組堆肥產(chǎn)物的GR值由91.1%降至84.4%，但也達到腐熟要求。

GI值最高的為D組堆肥產(chǎn)物，達到1.38，其次是A組與C組堆肥產(chǎn)物，分別為1.15與1.07，與堆肥前相比均有所提高；而B組堆肥產(chǎn)物的GI值反而從初始的1.24降至1.05。

從堆肥產(chǎn)物GR值與GI值來看，D組物料經(jīng)堆肥發(fā)酵后腐熟程度最高。

五、結(jié)論

1.從堆肥過程的堆體pH和含水率來看，堆肥18d后物料達到腐熟的要求；在堆肥過程中，A～D組物料均有不同程度的氮素損失，其損失率為36.38%～63.82%，D組物料的保氮量最高。

2.從種子發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)來看，D組堆肥產(chǎn)物種子發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)最高，表明該堆體腐熟程度最高，且D組堆肥產(chǎn)物中營養(yǎng)元素總體含量較高。

故此判定，D組的物料配比（園林綠化廢棄物∶雞糞=5∶1）為本次水浴法溫控模擬堆肥試驗的最佳配比。

圖2 水浴法溫控堆肥反應(yīng)裝置實物