新疆地區納米膜覆蓋好氧堆肥技術試驗及應用

于秀針，張 杰，趙 超，孔令卓，李 浩，馮 斌

（新疆農業科學院農業機械化研究所，新疆烏魯木齊 830091）

0 引言

新疆作為我國五大牧區之一，非常適合發展養殖業[1]。目前，隨著我區畜牧業的發展及政府對畜牧業的支持力度不斷增大，我區養殖業逐漸向集約化、規模化發展的同時也造成養殖糞污排放區域的增加，如不及時處理養殖廢棄物對給周圍環境和人民健康構成極大威脅。無害化、資源化處理是當前畜禽糞便的主要處理方式。覆蓋納米膜能夠加快堆體腐熟，減少惡臭氣體的排放，是一種無害化、低排放的技術手段，能夠有效解決畜禽糞便堆肥發酵帶來的污染物排放難題，促進養殖業的綠色可持續發展[2]。2021 年畜禽糞便好氧發酵堆肥技術已遴選成為農業農村部的主推技術，但是納米膜好氧堆肥在新疆的應用較少，且缺少關于關于納米膜好氧堆肥的溫度和養分變化情況的報道。

1 試驗設備及材料

1.1 試驗設備

圖1 納米膜好氧堆肥系統

2020 年我單位引進秦皇島領先康地農業技術有限公司的納米膜好氧發酵設備在沙灣縣大泉鄉東泉村春和農民養殖專業合作社開展試驗示范。

納米膜好氧堆肥系統由納米膜、控制器、輸氧機和發酵場地四部分組成。納米膜以特制的e-PTFE（expanded poly tetra fluoro ethylene，膨脹聚四氟乙烯）膜為核心，夾在兩層聚酯膜中間，聚酯膜具有防紫外和耐腐蝕的特點（李永雙）。納米膜是一種孔徑50～200 nm的選擇透過性膜，這種膜只允許水蒸氣、二氧化碳等小于膜孔徑的物質透過，并將大分子的臭氣、病原菌、灰塵等超過膜孔徑的物質截留在膜內。

本試驗納米膜的尺寸為25×9.8 m。發酵場地為U 型槽，U 型槽為水泥地坪，長度為30 m，寬度為10 m，三側為30 cm 高的墻體，沿長邊方向設置3～5°的坡度，中間挖風管槽，鋪設通風管。

在納米膜密封完全覆蓋發酵物料的條件下，通過溫度、氧氣濃度等傳感器反饋至控制器調控加熱器加熱、通風管強制通風，可實現好氧微生物高溫堆肥處理有機廢棄物。

1.2 試驗材料

本試驗堆肥原料為肉牛糞便、棉秸稈粉、有機物料腐熟劑（牛糞型），各原料的指標如下表。

表1 堆肥原料的養分及理化性狀

2 試驗方法

試驗在沙灣市大泉鄉東泉村春和養殖農民專業合作社進行，時間為2021 年5 月8 日至30 日，試驗前15 天將棉花秸稈粉碎至3 cm 以下，為了節省輔料用量、提高發酵效果、降低成本，將新產生的畜禽糞便先與棉稈提前混合、靜置，以保證原棉稈能夠充分吸水，混合后的原料水分為50%，至建堆時添加微生物菌劑并充分混勻，原料和輔料共計200 m3。混合后將物料放置到提前建好的發酵槽內，將堆體高度修整為為1.8 m左右，扣好膜后將溫度探桿插入堆體，溫度探頭分別位于距離頂部30 cm、60 cm、90 cm 處，每天記錄堆體溫度。發酵前后測定堆肥原料的養分、C/N、有機質水分等指標。

3 試驗結果與分析

3.1 牛糞納米膜好氧堆肥堆體溫度的變化

溫度是衡量堆肥是否成功的最直接也是最關鍵的指標。堆肥的主要目的是對畜禽糞污進行無害化處理，多數病原菌和蟲卵在55 ℃以上的高溫并且持續7 天以上即可致死，高溫還可以促進有機物的分解，使堆料中的大分子有機物轉化成小分子的易被作物吸收的腐殖質。試驗結果顯示，距頂部30 cm 深度溫度上升最快，堆肥第2 天即達到61.4 ℃，堆肥第4～6天，三個深度的溫度達到最高，其中30 cm 深處在第6 天溫度達到最高，為74.7 ℃，60 cm 深處在堆肥第4 天溫度達到最高，為73.2 ℃，90 cm 深處在堆肥第5 天溫度達到最高，為63.1 ℃，30 cm 深和60 cm深位置在堆肥的第17天急劇下降，分別降至36.2℃和37.6 ℃，90 cm 深處的溫度變化比較平緩。從三條曲線的變化趨勢看，深度越深，55 ℃以上高溫持續時間越短，其中30 cm 處55 ℃以上高溫持續時間為14 天，60 cm 處55 ℃以上高溫持續時間為11 天，90 cm 處55 ℃以上高溫持續時間為9 天；深度越深，堆體的溫度變化越平緩，30 cm 和6 0cm 處的溫度均在第17 天驟降至40℃以下，而90 cm 處溫度一直平緩下降，且保持在40 ℃以上。

圖2 牛糞納米膜好氧堆肥堆體溫度的變化

3.2 牛糞納米膜好氧堆肥堆體養分及理化性狀的變化

好氧堆肥要求物料的碳氮比（C/N）為25：1-35：1，本試驗點牛糞原料的C/N 為24.27，在合適的好氧堆肥范圍內。在試驗中添加棉稈主要作用是調節物料水分，增加孔隙度，由表2 可以看出，混合后的牛糞和棉稈含水率達到51%左右，物料的C/N 為27.96，因棉稈和牛糞原料的總養分分別為4.84%、4.85%，養分含量接近，因此，混合后物料的總養分沒有變化。堆制后物料的有機質、C/N 及含水率都下降，主要是有機質在堆肥過程中微生物將有機物分解成CO2、生物量、熱量和腐殖質[3]。總氮、總磷、總鉀的含量均有不同程度的提高，這是由于在整個堆肥過程中而有機質的分解和水分的減少，導致養分的相對含量提高。因此，堆肥過程中C/N 是降低的。

表2 堆肥前后堆料的的養分及理化性狀

4 討論與結論

使用納米膜進行好氧堆肥在堆肥第二天溫度上升至60 ℃以上，堆肥的最高溫達到74.7 ℃，三個深度55 ℃以上的高溫持續在9～14 天，并且都是在堆肥的第17 天溫度急劇下降，堆肥完成。由此可見使用納米膜覆蓋進行好氧堆肥升溫快，高溫持續時間較長，堆肥周期較短，這與前人的研究結果一致[4,5]。堆肥后物料的總養分增加、有機質降低、C/N 降低，堆肥完成后總養分為5.49%，有機質48.29%，說明本試驗的堆料養分和有機質含量較高，可作為優質的有機肥產品。