不同菌種對雞糞原位收集發(fā)酵效果的研究

金崇富，陳應(yīng)江，楊智青，盧 建，侯福銀，時 凱，陳長寬

（1江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鹽城 224002；2鹽城市畜牧養(yǎng)殖設(shè)備工程技術(shù)研究中心，江蘇鹽城 224002）

0 引言

從1980年至今，畜禽養(yǎng)殖業(yè)在經(jīng)歷了30多年的持續(xù)發(fā)展后，中國已經(jīng)發(fā)展為一個集約化、規(guī)?；酿B(yǎng)殖大國，2018年全國畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；蔬_(dá)到了60.5%[1-2]，因此也增加了畜禽糞便產(chǎn)的產(chǎn)量。畜禽糞便總量被預(yù)測在2020年將達(dá)到42.4億t[3]。畜禽養(yǎng)殖污染已成為繼工業(yè)污染及生活污染之后的第三大污染源。因此，畜禽糞便的無害化、資源化處理極大地影響著人畜健康及畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。畜禽養(yǎng)殖污染環(huán)境治理已經(jīng)引起中央及各級政府高度重視，并成為國家近年來的工作重點(diǎn)。

欒潤宇等[4]研究表明，以雞糞、玉米秸稈為主要原料，通過添加酵素進(jìn)行好氧堆肥發(fā)酵試驗(yàn)，結(jié)果表明，與堆肥前相比，pH隨溫度升高和時間的延長而增大，最大可增加0.53個單位，而EC值隨堆肥時間延長表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢。李尚民等[5]研究表明，以雞糞和麥秸為原料進(jìn)行好氧堆肥試驗(yàn)，分析各處理組不同時期的堆溫、含水率、pH、電導(dǎo)率和堆肥養(yǎng)分變化情況，綜合多項(xiàng)指標(biāo)分析，接種FP菌劑對促進(jìn)雞糞有機(jī)質(zhì)分解、加快堆肥進(jìn)程、保持堆肥養(yǎng)分更有利。在畜禽廢棄物處理過程中，輔以微生物協(xié)同處理，能將廢棄物進(jìn)行快速有效的分解，并將其轉(zhuǎn)換成腐殖質(zhì)。因此利用微生物處理畜禽糞便是一種安全、經(jīng)濟(jì)、高效的有機(jī)廢棄物處理方式，在未來發(fā)展中具有巨大潛力[6]。

本試驗(yàn)選用不同菌種組合、墊料組成對雞糞原位收集發(fā)酵效果的對比，研究雞糞原位收集發(fā)酵過程中各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況，以期獲得最佳菌種組合和墊料成分組成。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

稻、麥秸稈；菌糠；雞糞（來自江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所新洋生態(tài)養(yǎng)殖基地）；菌種分別來自福建農(nóng)林、浙江惠佳。收集發(fā)酵試驗(yàn)于2019年3—8月在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所新洋生態(tài)養(yǎng)殖基地完成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

原位收集基于江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所生態(tài)養(yǎng)殖基地的籠養(yǎng)蛋雞發(fā)酵床養(yǎng)殖模式，籠養(yǎng)蛋雞6400只，共有4道發(fā)酵床糞道，并配有發(fā)酵墊料管理裝置（翻耙機(jī)），每天上下午各翻料1次。本試驗(yàn)取其中2條糞道（糞道1、2），每道設(shè)3個菌種組和空白對照組共4個處理，糞道1分別為奮肥菌組(A)、菌可樂組(B)、福農(nóng)組(C)和對照組（CK-1，鮮糞不接菌）；糞道2分別為奮肥菌組(D)、菌可樂組(E)、福農(nóng)組(F)和對照組（CK-2，鮮糞不接菌）；其中，糞道1墊料組合為：100%稻草粉；糞道2墊料組合為：50%稻草粉+50%菌糠。試驗(yàn)期間每日連續(xù)測定2條糞道墊料溫度，每15天取墊料樣品測定pH、電導(dǎo)率、總氮、總鉀、總磷、有機(jī)質(zhì)含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌種對雞糞原位收集發(fā)酵溫度的影響

在試驗(yàn)期間，每天上午7:00—7:30、下午12:30—13:00墊料管理裝置翻耙2次，下午16:30在試驗(yàn)小區(qū)選擇5個點(diǎn)測量溫度。圖1、2發(fā)酵溫度具有相同趨勢：菌可樂組＞奮肥菌組＞福農(nóng)組；糞道2發(fā)酵溫度＞糞道1發(fā)酵溫度。圖3、4、5發(fā)酵溫度具有相同趨勢：奮肥菌組（2道）＞奮肥菌組（1道）；菌可樂組（2道）＞菌可樂組（1道）；福農(nóng)組（2道）＞福農(nóng)組（1道）。

表1 試驗(yàn)雞糞、稻草秸稈等部分養(yǎng)分指標(biāo)

圖1 雞糞原位收集發(fā)酵過程中溫度變化

圖2 雞糞原位收集發(fā)酵過程中溫度變化

圖3 雞糞原位收集發(fā)酵過程中溫度變化

圖4 雞糞原位收集發(fā)酵過程中溫度變化

圖5 雞糞原位收集發(fā)酵過程中溫度變化

2.2 不同菌種對雞糞原位收集pH、電導(dǎo)率的影響

由圖6可知，雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的pH 9.0～10.0之間。2019年6月13日采樣的菌種A作用下的pH顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；D和CK-2顯著高于E、F(P＜0.05)。2019年6月28日采樣的菌種B作用下的pH顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)；D和F顯著高于E、CK-2(P＜0.05)。

圖6 不同菌種作用下雞糞原位收集的pH

由圖7可知，雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的電導(dǎo)率在5.0～7.0之間。2019年6月13日采樣的菌種作用下的電導(dǎo)率沒有差異(P＜0.05)。2019年6月28日采樣的菌種B、C和CK-1作用下的電導(dǎo)率顯著高于A(P＜0.05)；E顯著高于D、F、CK-2(P＜0.05)。

圖7 不同菌種作用下雞糞原位收集的電導(dǎo)率

2.3 不同菌種對雞糞原位收集發(fā)酵墊料養(yǎng)分的影響

由表2可知，2019年6月13日采樣的總氮，A顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；總磷，B顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)，D、F、CK-2顯著高于E(P＜0.05)；有機(jī)質(zhì)，B顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)，D、E顯著高于F、CK-2(P＜0.05)。

表2 發(fā)酵墊料養(yǎng)分含量（6.13取樣）

由表3可知，2019年6月28日采樣的總氮，A顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；總磷，，A顯著高于B、C、CK-1(P＜0.05)；總鉀，E顯著高于F(P＜0.05)；有機(jī)質(zhì)，B顯著高于A、C、CK-1(P＜0.05)。

表3 發(fā)酵墊料養(yǎng)分含量（6.28取樣）

3 討論

3.1 對原位收集發(fā)酵溫度的影響

微生物發(fā)酵過程會產(chǎn)生生物熱，溫度的變化可以反映出微生物作用于墊料的發(fā)酵程度[6]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，菌可樂組＞奮肥菌組＞福農(nóng)組＞CK；墊料組成50%稻草粉+50%菌糠發(fā)酵效果優(yōu)于100%稻草粉。可見，采用該發(fā)酵菌劑，可以明顯縮短雞糞原位收集發(fā)酵啟動時間，加快發(fā)酵進(jìn)程。不同墊料組成50%稻草粉+50%菌糠發(fā)酵效果優(yōu)于100%稻草粉。有研究報道，發(fā)酵床維持穩(wěn)定溫度的區(qū)間在40～55℃[7]，本試驗(yàn)是基于發(fā)酵床原位收集雞糞，溫度的區(qū)間在32～60℃，原因在于試驗(yàn)期間，每天上午7:00—7:30、下午12:30—13:00墊料管理裝置翻耙2次，翻耙過程中熱量散發(fā)導(dǎo)致溫度的區(qū)間在32～60℃。菌可樂組在不同墊料組成的原位收集中表現(xiàn)出發(fā)酵效果優(yōu)于其他菌種組合。

3.2 對原位收集發(fā)酵pH、電導(dǎo)率的影響

pH、電導(dǎo)率是快速且較為直觀的指示糞肥發(fā)酵的腐熟程度及品質(zhì)[8-9]，其中pH是評價腐熟度、影響糞肥發(fā)酵過程中微生物生長的重要影響因素[10]。有研究認(rèn)為[11-12]，最適宜微生物生長的范圍是pH 6.5～8.5，微生物好氧發(fā)酵最優(yōu)。電導(dǎo)率反映出了溶液的離子性[13-14]，較高的電導(dǎo)率不利于糞肥的發(fā)酵腐熟[15]，電導(dǎo)率越低將使各離子向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，降低活性[16-18]。本試驗(yàn)雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的pH 9.0～10.0之間；雞糞原位收集過程中兩條糞道不同菌種作用下的電導(dǎo)率在5.0～7.0之間。本試驗(yàn)的pH 9.0～10.0之間主要是由于原位收集期雞糞含氮量較高，且所占比例較大，這就指示后期二次堆肥過程中需要監(jiān)測pH的變化（可使用pH調(diào)節(jié)劑來調(diào)控），使其達(dá)到符合生物有機(jī)肥(NY 884—2012)中pH 5.5～8.5的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。不同菌種試驗(yàn)結(jié)果顯示，B、E試驗(yàn)組優(yōu)于其他試驗(yàn)組，B、E兩組試驗(yàn)菌種均為菌可樂組合。

3.3 對原位收集墊料養(yǎng)分的影響

墊料中的有機(jī)氮會被微生物分解，轉(zhuǎn)化為NH+4-N[19-21]。全P和全K作為不可揮發(fā)物質(zhì)[22]，含量隨著雞糞在墊料養(yǎng)殖時間的延長逐步增加[23-25]。本試驗(yàn)共取2批次墊料樣品（2019年6月13日、2019年6月28日）測定總氮、總鉀、總磷、有機(jī)質(zhì)含量。結(jié)果顯示總氮、總鉀、總磷總體均呈現(xiàn)上升趨勢，有機(jī)質(zhì)含量總體呈下降趨勢。因NH3的產(chǎn)生和揮發(fā)與溫度、pH、微生物種類及分布變化有關(guān)，后期二次堆肥過程中需要控制好溫度、pH，選擇合適發(fā)酵菌種以期達(dá)到固氮保氮的作用。不同菌種試驗(yàn)結(jié)果顯示，固氮效果最好的是A（奮肥菌）試驗(yàn)組。總磷富集程度最好的是C（福農(nóng)）、E（菌可樂）兩組分別達(dá)到31.69%和16.09%?？傗浉患潭茸詈玫氖荂（福農(nóng)）、E（菌可樂）兩組分別達(dá)到9.88%和12.84%。

4 結(jié)論

原位發(fā)酵溫度的區(qū)間在32～60℃，菌可樂組在不同墊料組成的原位收集中表現(xiàn)出發(fā)酵效果優(yōu)于其他菌種組合。雞糞原位收集pH 9.0～10.0之間、電導(dǎo)率在5.0～7.0之間，菌可樂組發(fā)酵效果優(yōu)于其他菌種組合。固氮效果最好的是A（奮肥菌）試驗(yàn)組?？偭赘患潭茸詈玫氖荂（福農(nóng)）、E（菌可樂）兩組分別達(dá)到31.69%和16.09%?？傗浉患潭茸詈玫氖荂（福農(nóng)）、E（菌可樂）兩組分別達(dá)到9.88%和12.84%。表明雞糞原位收集中選用菌可樂組總體效果優(yōu)于其他試驗(yàn)組。