一種有機物料腐熟劑對雞糞腐熟效果的影響

葉偉偉 楊曉燕 張龍

摘要 將枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、長枝木霉3種菌株按比例進行混合，制備一種有機物料腐熟劑，并對該腐熟劑的應用效果進行了初步研究。應用此腐熟劑對雞糞進行好氧發酵腐熟，綜合堆肥試驗結果顯示，接種該腐熟劑的試驗處理可以通過微生物的生長代謝，有效提高雞糞堆肥溫度，最高溫度比對照高16 ℃，堆肥高溫持續11 d，而且后期堆肥溫度回落速度比對照慢;堆肥過程中還可以加速堆肥pH的升高，提高了物料的發酵腐熟效率。腐熟30 d后相比對照物料含水率降低了3%，C/N值低了3.4，全氮含量最高達2.42%，種子發芽指數比對照提前10 d達到90%，完全達到腐熟標準。綜合各項指標，該有機物料腐熟劑可以加速雞糞腐熟過程，提高堆肥產品的質量，縮短堆肥周期。

關鍵詞 C/N;全氮;種子發芽指數;有機物料腐熟劑;堆肥

中圖分類號 Q93 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2020）18-0086-03

Abstract Three strains of Bacillus subtilis， Bacillus licheniformis and Trichoderma longida were mixed in proportion to prepare a microbial inoculant， and the application effect of the microbial inoculant was preliminarily studied. Aerobic fermentation of chicken manure was conducted using this microbial inoculant. The compost test results showed that the experimental treatment inoculated with the microbial inoculant could effectively increase the temperature of chicken manure compost through the growth and metabolism of microorganisms. It lasted for 11 days， and the compost temperature drops back later than the control. The compost process could also accelerate the increase of the pH of the compost， which improved the fermentation and maturation efficiency of the material. After 30 days of maturation， the moisture content of the control material was reduced by 3%， the C/N value was reduced by 3.4， the total nitrogen content reached a maximum of 2.42%， and the seed germination index reached 90% ，10 days earlier than the control， which completely reached the maturation standard. Based on various indicators， the microbial inoculant can accelerate the process of chicken manure decomposition， improve the quality of compost products， and shorten the compost cycle.

Key words C/N;Total nitrogen;Seed germination index;Microbial inoculant;Compost

隨著養殖業的發展，養殖方式也由傳統散養的模式向規模化和集約化的方向發展，但隨之而來的是禽蓄糞污的排放量不斷增大且過于集中。2018年國民經濟和社會發展統計公報顯示，2018年我國畜禽養殖約200億頭（只），產生糞污約30多億t，而畜禽糞便的實際有效處理率不到20%[1]，以致于畜禽糞污處理不當就會在一定程度上造成環境污染，嚴重污染生態環境;畜禽糞污中含有豐富的可利用營養物質，但是直接利用問題較多，所以其無害化處理和資源化利用是一個全球性重大命題。

目前國內對畜禽糞污的無害化處理方式主要是堆肥化處理[2]，堆肥時添加不同功能的腐熟劑，可以提高堆肥溫度，加快堆肥的腐熟速率，顯著縮短堆肥腐熟時間[3-4]。腐熟劑是利用微生物高溫發酵，在55～60 ℃的高溫下殺滅病原物，同時降解植物生長抑制物質、合成腐殖酸等提高土壤性能的有益物質，然而不同腐熟劑的腐熟效果也是不同[5-7]。筆者選用自制腐熟劑作為試驗材料，研究應用該腐熟劑在堆肥過程中的養分變化情況。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮雞糞由德州禹城市倫鎮水坡社區太和村養

殖戶提供，米糠由當地糧食加工廠提供，食用菌渣由當地食用菌廠提供。試驗于2019年8月在山東勁牛集團股份有限公司德州實驗場地內進行;試驗腐熟劑為山東勁牛集團股份有限公司自主研發腐熟劑，有效活菌數≥5億/g，菌劑主要成分為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、長枝木霉。

1.2 試驗設計

試驗設2個堆肥處理，每個堆肥3次重復，具體設計如下：

①對照配比，雞糞2 000 kg，食用菌菌渣850 kg，不添加有機物料腐熟劑;②加菌劑配比，雞糞2 000 kg，食用菌菌渣850 kg，添加0.1%有機物料腐熟劑;③對照堆置方法，按照需要的重量稱量不同的堆肥物料，用小型鏟車或攪拌機充分混勻后，加水至含水率59%;每堆堆成寬1.35 m、高1.15 m、長2.00 m左右的長垛條;

④加菌劑堆置方法，將所需的腐熟劑用少量的細麩皮拌勻后，再與雞糞和食用菌菌渣物料混合均勻，加水至含水率59%;每堆堆成寬1.35 m、高1.15 m、長2.00 m左右的長垛條。

2個處理在發酵過程中當溫度升到50 ℃時每天倒翻一次，翻堆時將表面、底部與中間各層混合均勻，直至腐熟。

1.3 采樣及指標測定

在堆肥過程中，分別在堆肥的0、5、10、15、20、25、30 d進行多點取樣，并采用四分法收集樣品，收集到的樣品一部分放置至陰涼處自然風干，粉碎留樣待測;一部分新鮮樣品用于測定種子發芽指數[8]。

1.3.1 溫度。溫度的測定采用溫度計插于發酵堆中間30 cm深，10～15 min后讀數，每天10：00定時測定堆肥溫度。同時測定大氣溫度。

1.3.2 pH、含水率指標測定。按NY 525—2012有機肥料技術標準進行測定。

1.3.3 全量指標測定。總有機碳的測定采用重鉻酸鉀氧化法測定，全氮測定采用凱氏定氮法[9]。

1.3.4 種子發芽指數測定。把5 mL堆肥濾液加入鋪有兩層濾紙、直徑為9 cm的培養皿內，每個培養皿均勻撒撥20粒飽滿的小白菜種子，25 ℃，黑暗培養48 h，測定發芽率和根長，以去離子水作為對照，每個處理組重復3次，計算種子的發芽指數（GI）：

GI=濾液的種子發芽率×種子根長蒸餾水的種子發芽×種子根長×100。

2 結果與分析

2.1 堆肥溫度變化

由圖1可知，堆肥前期，加菌劑的處理比對照處理升溫顯著，加菌劑的處理在第2天就達到了50 ℃，比對照處理提前10 d達到50 ℃，且維持堆肥溫度在50～70 ℃累計11 d，這段時間可以殺滅病原微生物及病蟲卵，使有機質充分腐熟分解;堆肥后期，加菌劑的處理在第18天堆肥基本腐熟，比對照處理提前至少10 d。整個堆肥過程中，2個處理的堆肥溫度和當日氣溫的相關系數分別為0.60和0.40，相關性顯著。

2.2 含水率的變化

從圖2可以看出，2個處理組的堆肥起始含水率均為59%，符合堆肥的最佳濕度（50%～60%）[10]。隨著堆肥發酵過程的進行，微生物快速繁殖釋放大量熱量，發酵前期含水率逐漸下降，在第10天對照處理的含水率降至45%，加菌劑處理的含水率降至39%，發酵后期至發酵結束時，對照處理的含水率降為18%，接種菌劑處理的含水率降為15%，接種菌劑處理的堆肥物料含水率比對照組低3%。進一步說明接種菌劑處理有利于堆肥溫度的升高，有效加速了水分的散失，從而使堆肥質量更符合NY 525—2012有機肥料技術標準。

2.3 pH的變化

適宜的pH有利于微生物生長繁殖及產生代謝產物，在發酵初期，有機物料腐熟劑啟動發酵，微生物在適宜條件下大量繁殖生長代謝，分解糞污中的蛋白類有機物，產生銨態氮，使pH快速升高;在發酵后期，伴隨著蛋白類有機物的減少，銨態氮在硝化細菌的作用下轉化為硝態氮及微生物代謝產生的酸，使堆肥pH下降[11]。從圖3可以看出，發酵初期，2個處理的pH都快速升高，維持在pH 7.5～8.8一段時間后回落，加菌劑處理的pH明顯比對照處理的pH高，且后期回落較慢;加菌劑處理的pH在第10天達到最高值（8.8），對照處理在第15天達到最高值（8.6），后期下降趨勢也相對較快;發酵30 d后，加菌劑處理的pH降至7.6，對照處理的pH為7.30。

2.4 全氮和總有機碳的變化

雞糞中有機氮的含量較高，在發酵過程中，先轉化為銨態氮再向硝態氮轉變且雞糞中氮素的損失度與溫度相關（r=0.98）[12]。從圖4可以看出，堆肥發酵前期，2個處理組的全氮含量變化趨于一致，隨著堆肥溫度的升高，高溫使堆肥中氨的揮發，從而導致堆肥中氮素含量迅速降低，降低幅度分別為加菌劑處理70.7%、對照處理54.4%;堆肥第15天，2個處理組的全氮含量最低，加菌劑處理為0.62%，對照處理為0.63%，之后變化趨于穩定;堆肥30 d，2個處理的全氮損失分別為加菌劑處理71.5%、對照處理72.6%，腐熟完全，符合Martins等[13]的結果。

堆肥前期，微生物首先分解易分解有機物，產生大量二氧化碳，使有機碳大量減少，從圖5可以看出，堆肥前5 d，2個處理組的總有機碳含量大幅減少，加菌劑的處理下降速度更快;當堆肥結束時，2個處理組間的總有機碳含量差異很小。

2.5 C/N值的變化

從圖6可以看出，隨著發酵過程的進行，2個處理的C/N值逐漸下降，加菌劑的處理在第20天C/N值下降至14.5，最終穩定在14.5;對照處理的C/N值在第20天下降至17.9，且基本穩定在17.9。該研究采用T=（終點C/N）/（初始C/N）衡量堆肥腐熟度，T<0.60時，堆肥達到腐熟[14-15]。堆肥第30天，對照處理T約為0.60，加菌劑處理T為0.48，說明至堆肥結束，加菌劑處理比對照處理腐熟更完全。

2.6 種子發芽指數

從2個處理組發酵過程中種子發芽指數（GI）的變化情況（圖7）可以看出，2個處理組在發酵初始階段GI都很低，隨著發酵的進行，GI逐漸升高，加菌劑處理的雞糞在第10天時GI值大于50%，發酵結束時GI值為100%，通過顯著性分析，與對照處理差異顯著（P<0.05），說明加入菌劑后種子發芽率顯著提高。

3 結論與討論

該研究將枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、長枝木霉3種菌株按比例進行混合，制備一種有機物料腐熟劑，并對該腐熟劑的應用效果進行驗證研究。應用此腐熟劑對雞糞進行腐熟，加入有機物料腐熟劑的第2天，堆肥物料發酵溫度達到了50 ℃，超過起始溫度5 ℃以上，符合發酵啟動的標準;最高溫度在第6天就達到了69 ℃，且在高溫階段持續了11 d，降低含水率的同時能有效殺滅有害菌及病蟲卵;雞糞堆肥腐熟時間比未接種有機物料腐熟劑的處理也提前了10 d。C/N值也是評價堆肥腐熟度的指標之一，一般C/N值在20以下時堆肥已腐熟[16-17]，應用此腐熟劑對雞糞進行腐熟時，在發酵后期加菌劑的處理C/N值由起始的30.0降至14.5，符合堆肥腐熟標準，這也符合岳敏杰等[18]認為的堆肥腐熟標準。種子發芽指數反映發酵堆肥對植物的毒性，也是評價堆肥發酵腐熟的指標之一[19]，發芽指數>50%的堆肥，即基本沒有毒性，堆肥腐熟安全，該研究在加入該有機物料腐熟劑發酵后的第20天，樣品的發芽指數（GI）>90%，與劉東海等[20]的研究結果相比，發芽指數顯著提高。通過對雞糞堆肥過程中溫度、含水率、pH、全氮、C/N值及發芽指數等各項指標的試驗數據分析顯示，該有機物料腐熟劑能顯著提高雞糞發酵溫度，加速雞糞腐熟過程，提高雞糞堆肥產品的質量，縮短堆肥周期。

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