優(yōu)化微秸寶設(shè)備曝氣系統(tǒng)對(duì)提升堆肥效率的影響*

鄒 恒 姚 婧 李 根 許曉麗 李建勇

（1.上海安治南寶生物科技有限公司，上海 松江201699；2.浙江宜葆生物科技有限公司，浙江 嘉興314199；3.上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 閔行201103）

農(nóng)作物秸稈中貯存植株一半的光合產(chǎn)物，因此秸稈又被稱為“另一半農(nóng)業(yè)”[1]。據(jù)了解，我國(guó)每年產(chǎn)生的各類農(nóng)作物秸稈（風(fēng)干后，含水量為15%）理論資源量為8.20億t，其中可收集的約為6.87億t，約占總量的83.78%。近年來(lái)，我國(guó)各級(jí)政府相繼采取了一系列措施大力推行秸稈“五化”（肥料化、飼料化、基料化、原料化、燃料化）利用，被“五化”利用的秸稈比例已占到可收集量的68.7%，但仍有超過(guò)30%的秸稈廢棄物被焚燒處理，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染[2]。

秸稈堆肥具有改良土壤結(jié)構(gòu)、培肥土壤，提高土壤可持續(xù)生產(chǎn)能力等作用[3]，我國(guó)目前秸稈肥料化利用的比例僅占其收集量的14.78%[2]。為了提高秸稈廢棄物利用率，2017年浙江宜葆生物科技有限公司研發(fā)了微秸寶膜式智能堆肥設(shè)備。該產(chǎn)品是將歐洲靜態(tài)好氧堆肥技術(shù)進(jìn)行本土化改良和集成的一套適合我國(guó)應(yīng)用的秸稈堆肥設(shè)備，包括曝氣系統(tǒng)、高分子覆膜布和物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)3個(gè)部分，目前已在上海、浙江、江西、甘肅等地推廣應(yīng)用，并取得了良好的效果。

近年來(lái)，上海市年蔬菜上市量270萬(wàn)t以上，年產(chǎn)生蔬菜廢棄物近200萬(wàn)t，其中約50%的蔬菜廢棄物尚未得到充分利用。為實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物的資源化利用，縮短發(fā)酵周期，提高蔬菜廢棄物處理效率，促進(jìn)上海蔬菜產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展，2020年我們應(yīng)用微秸寶膜式智能堆肥設(shè)備開(kāi)展了2種不同曝氣系統(tǒng)（單風(fēng)機(jī)曝氣和雙風(fēng)機(jī)曝氣）對(duì)堆肥發(fā)酵效果的影響試驗(yàn)，現(xiàn)將試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)為微秸寶膜式智能堆肥設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，由1臺(tái)通風(fēng)量為1 080 m3/h的風(fēng)機(jī)和1條直徑75 mm、長(zhǎng)度20 m的曝氣管道組成；雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)為優(yōu)化配置，由2臺(tái)通風(fēng)量為1 080 m3/h的風(fēng)機(jī)和2條長(zhǎng)度20 m、直徑75 mm的曝氣管道組成。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)進(jìn)行曝氣。除曝氣系統(tǒng)不同外，2種設(shè)備其他組成部分如高分子覆蓋膜、控制系統(tǒng)等均相同。堆肥使用的原料為當(dāng)?shù)睾献魃绠a(chǎn)生的各種尾菜（綠葉菜、玉米廢棄物和瓜藤等）及周邊養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的馬糞（牛糞）。微生物發(fā)酵菌由浙江宜葆生物科技有限公司提供，參試種子為蘿卜種子。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)在上海泛信農(nóng)業(yè)種植專業(yè)合作社和上海夯裕農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司。將尾菜粉碎后與牛糞（馬糞）按體積比3∶1混合并攪拌均勻，1.6 m3混合物加入微生物發(fā)酵菌1 kg。將混合好的物料分別堆放在鋪有2條曝氣管道的發(fā)酵床上，條垛長(zhǎng)20 m、寬4.5 m、高2 m，每個(gè)條垛混合物料質(zhì)量為100 t。物料上覆蓋高分子覆膜布，四周用裝滿水的水帶壓嚴(yán)，2個(gè)條垛的曝氣管道分別連接到單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)和雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)。單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)的曝氣頻率設(shè)置為曝氣20 min、停止10 min，雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)的曝氣頻率設(shè)置為曝氣10 min、停止20 min。

1.3 調(diào)查統(tǒng)計(jì)方法

物料發(fā)酵過(guò)程中監(jiān)測(cè)不同堆肥點(diǎn)物料的溫度變化，分別于發(fā)酵啟動(dòng)后第14 d、第21 d、第28 d、第35 d多點(diǎn)取樣，用堆肥浸提液檢測(cè)蘿卜種子的發(fā)芽指數(shù)，用于評(píng)價(jià)堆肥的腐熟度。（1）堆肥浸提液提取方法：將堆肥樣品按固液比（質(zhì)量/體積）1∶10加入去離子水，把容器密封后垂直固定于往復(fù)式水平振蕩機(jī)上浸提1 h，靜置0.5 h后過(guò)濾，獲得浸提液。（2）蘿卜種子處理方法：在9 cm培養(yǎng)皿中墊2張濾紙，均勻放入10粒大小基本一致、飽滿的蘿卜種子，加入堆肥浸提液5 mL，蓋上皿蓋，置于25℃的培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)48 h。用去離子水處理做對(duì)照。統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率和測(cè)量根長(zhǎng)。種子發(fā)芽指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：A1為經(jīng)堆肥浸提液處理的種子發(fā)芽率（%），A2為經(jīng)堆肥浸提液處理的種子平均根長(zhǎng)（mm），B1為經(jīng)去離子水處理的種子發(fā)芽率（%），B2為經(jīng)去離子水處理的種子平均根長(zhǎng)（mm）。種子發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定方法參照NY/T 3442—2019《畜禽糞便堆肥技術(shù)規(guī)范》要求[4]。采用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同曝氣系統(tǒng)對(duì)堆肥溫度的影響

不同曝氣系統(tǒng)對(duì)堆肥溫度的影響見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 泛信合作社試驗(yàn)點(diǎn)不同曝氣系統(tǒng)對(duì)堆肥溫度的影響

圖2 夯裕發(fā)展公司試驗(yàn)點(diǎn)不同曝氣系統(tǒng)對(duì)堆肥溫度的影響

由圖1、圖2可以看出，經(jīng)微秸寶膜式智能堆肥設(shè)備單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)或雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)堆制發(fā)酵的堆肥均能達(dá)到GB 7959—2012《糞便無(wú)害化衛(wèi)生要求》中的無(wú)害化要求，即堆溫≥50℃至少持續(xù)10 d以上。其中，泛信合作社試驗(yàn)點(diǎn)單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)50℃以上的堆溫持續(xù)了11 d以上，最高溫度為64.05℃；雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)50℃以上的堆溫持續(xù)了17 d，最高溫度達(dá)到65.70℃。夯裕發(fā)展公司試驗(yàn)點(diǎn)單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)50℃以上的堆溫持續(xù)了15 d以上，最高溫度為67.75℃；雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)50℃以上的堆溫持續(xù)了17 d，最高溫度達(dá)到68.64℃。

2.2 不同曝氣系統(tǒng)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

不同曝氣系統(tǒng)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽指數(shù)的影響見(jiàn)表1。

表1 不同曝氣系統(tǒng)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由表1可知，用雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)和單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)發(fā)酵堆肥后35 d的肥料浸提液處理蘿卜種子，蘿卜種子發(fā)芽指數(shù)均達(dá)到NY/T 3442—2019《畜禽糞便堆肥技術(shù)規(guī)范》中的要求，即種子發(fā)芽指數(shù)≥70%，說(shuō)明單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)和雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)發(fā)酵堆肥的腐熟度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)的堆肥產(chǎn)物在發(fā)酵后28 d就能穩(wěn)定達(dá)到腐熟要求，與單風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)相比較，優(yōu)化后的雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)能有效縮短堆肥腐熟時(shí)間。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，微秸寶膜式智能堆肥雙風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)將原來(lái)需要6～8周發(fā)酵腐熟物料縮短至4周，且滿足秸稈廢料無(wú)害化處理要求，大大提高了堆肥效率。利用微秸寶膜式智能堆肥系統(tǒng)處理蔬菜廢棄物操作簡(jiǎn)單，無(wú)需翻堆，省時(shí)省力，堆肥成本低，肥料生產(chǎn)成本約200元/t，發(fā)酵周期短，發(fā)酵過(guò)程無(wú)臭味，對(duì)環(huán)境友好，可在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。