梨樹廢棄枝條混合羊糞不同配比對堆肥發酵效果的影響初探

顧艾節 馬小雯 陸方燕 李丹 俞曉云 宋軍

（1 上海市奉賢區農業技術推廣中心，上海 201499；2 上海輝賢波爾山羊養殖專業合作社，上海 201499）

奉賢區莊行鎮是上海市現代農業的先行區，也是“上海蜜梨”的主要種植區，目前全鎮“上海蜜梨”種植面積在266.67 hm2以上。調查研究表明，莊行鎮“上海蜜梨”在其生長過程中需進行夏剪、冬剪兩次修剪，每年修剪下來的梨樹廢棄枝條和落果等廢棄物高達250 t以上，這些廢棄物不僅體量大，而且經濟效益低，再加上其運輸成本高，故莊行鎮梨農大多將其直接堆置在田間，不僅未能使其得到有效的資源化利用[1]，還造成了一定的不良影響（例如，枝條長期堆置在田間，枝條上的蟲卵、病害等會繼續滋生繁衍，給梨園生產造成一定的影響；同時，干燥的枝條會增加火災的隱患，并會污染環境[2]）。同時，據2019 年—2021 年奉賢區梨園施肥現狀調查結果顯示，奉賢區大部分梨園偏施化肥，有機肥施用以豆餅為主，很少施用商品有機肥，部分梨園還存在施用的農家有機肥腐熟不完全的問題，造成梨園的土壤養分分布不均衡以及土壤出現酸化和鹽漬化、肥料利用率低等問題，制約了奉賢區梨產業的進一步發展。而堆肥是資源化處理農業廢棄物的有效途徑之一，堆肥施入土壤后，可以有效增加土壤有機質含量，改善土壤結構，促進土壤養分的充分釋放[3]。在此背景下，為解決莊行鎮蜜梨生產中有機肥用量少、梨樹廢棄枝條量大但利用率低等問題，筆者特于2021年進行了梨樹廢棄枝條混合羊糞不同配比對堆肥發酵效果的影響試驗[4]，以期探明梨樹廢棄枝條和羊糞混合堆肥的適宜配比，從而實現莊行鎮“上海蜜梨”的生態種植與梨樹廢棄物的循環利用。現將相關試驗結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2021 年1 月至3 月在上海輝賢波爾多山羊養殖專業合作社內進行。

試驗材料為：梨樹廢棄枝條（粉碎），來自上海眾熠農產品產銷專業合作社，經測定，梨樹廢棄枝條的碳氮比為194.3[5]；羊糞，來自上海輝賢波爾多山羊養殖專業合作社，經測定，羊糞的含N量為0.65%、有機質含量為28.0%；尿素，市售，含N 量為46%；有機物料腐熟劑，購自上海綠樂生物科技有限公司，有效活菌數≥0.5 億/g。

1.2 試驗設計

試驗以羊糞、梨樹粉碎枝條為主料，以尿素為輔料，研究不同配比（不同碳氮比和氮源配比）對堆肥發酵效果的影響，共設3 個處理：（1）碳氮比為40，有機肥料氮用量∶化學肥料氮用量≈6∶5；（2）碳氮比為30，有機肥料氮用量∶化學肥料氮用量≈2∶3；（3）碳氮比為20，有機肥料氮用量∶化學肥料氮用量≈1∶3[6]。每處理重復3次。各處理具體試驗設計見表1。

表1 不同處理的堆料具體用量和配比

各處理的堆肥均經“梨樹廢棄枝條稱重、烘干羊糞稱重、有機物料腐熟劑計量、水計量、尿素計量、混料、堆肥發酵、晾干、包裝”等過程制成成品。

各處理的堆肥除試驗設計的碳氮比、氮源配比不同外，其他參數均相同。堆肥的其他參數為：發酵初始物料含水率為65%；有機物料腐熟劑添加量為梨樹廢棄枝條干重的0.5%（在本試驗中，每處理添加50 g），按有機物料腐熟劑∶麥麩∶水=1∶20∶18 的比例混合均勻后，均勻撒到梨樹廢棄枝條、羊糞、尿素組成的混合物上，并充分攪拌均勻，然后裝入發酵裝置（直徑為80 cm、高為1 m 的塑料桶，1 個處理1個桶）內；塑料桶周圍堆放梨樹粉碎枝條進行保暖；在開始堆肥發酵后，每周攪動翻堆1 次，以補充堆內氧氣[7]；整個堆肥發酵周期為70 d。

值得注意的是，堆肥在發酵過程中，發酵溫度（堆溫）起著至關重要的作用，若發酵溫度過低，則不能把病原菌、蟲卵、草籽等殺死，且會促進大量有害生物繁殖；若發酵溫度過高，則不利于堆肥中養分氮的保存。

1.3 調查項目及方法

在堆肥發酵過程中，在堆肥內放置電子溫度計，每天中午12時記錄堆溫變化情況，并計算堆肥積溫和堆肥累計活動積溫。積溫的計算公式為，式中，Y為堆肥的日均積溫（℃），Ti為第i 天的堆肥溫度（℃）；堆肥累計活動積溫的計算公式為式中，A為堆肥的活動積溫（℃·h），Ti為第i天的堆肥溫度（℃），Δt為Ti的持續時間（h）[8]。

在堆肥發酵至第70 天進行采樣，按照NY 525-2012 規定的相關方法測定各處理堆肥的養分含量。取樣時，每處理按照五點采樣法和四分法采集樣品200 g，各處理的采樣深度均相同。

2 結果與分析

2.1 不同處理對堆溫的影響

由圖1、表2 可知，3 個處理的堆溫都經歷了快速上升、高溫持續和降溫維持3個階段。其中，由于環境溫度較低，3個處理的堆溫在前期上升較慢。處理（3）的堆溫高溫峰值最早出現（1 月30 日），堆溫達50 ℃以上的時間最短（6 d）；處理（2）的堆溫高溫峰值最高（66.8 ℃），堆溫達50 ℃以上的時間最長（15 d）；處理（1）的堆溫高溫峰值出現時間最晚（2 月7 日），堆溫達50 ℃以上的時間為12 d。值得注意的是，處理（1）和處理（2）的堆溫達50 ℃以上的時間都在10 d 以上，達到了無害化要求[5]，而處理（3）的堆溫達50 ℃以上的時間不足，未達到無害化要求。

2.2 不同處理對堆肥積溫的影響

由圖2 可知，處理（3）的堆肥積溫在前期增長較快，但在中后期的堆肥積溫數值較低；處理（2）的堆肥積溫在前期增長較慢，但在中后期的堆肥積溫數值高于處理（1）和處理（3），說明該處理的堆溫始終保持較好。

圖2 不同處理不同時段的堆肥積溫

以堆肥總積溫作為判斷堆肥腐熟程度的標準，以堆肥累計活動積溫超過10 000 ℃·h 作為判斷堆肥基本腐熟的條件。由表3可知，處理（3）的堆肥總積溫最小，堆肥累計活動積溫超過10 000 ℃·h的用時最短，說明處理（3）的堆肥雖然前期腐熟快，但是最終總體腐熟程度較差；處理（1）的堆肥總積溫排名第2，但堆肥累計活動積溫超過10 000 ℃·h的用時最長，說明處理（1）的堆肥腐熟需要時間最長；處理（2）的堆肥總積溫最高，堆肥累計活動積溫超過10 000 ℃·h的用時排名第2，說明處理（2）的堆肥腐熟程度較好。以上結果表明，在高碳氮比條件下、若有效氮源不足，或在低碳氮比條件下、若有效碳源不足，均會抑制微生物的生長及其活性，從而降低堆肥腐熟效率。

表3 不同處理的堆肥積溫分析

2.3 不同處理對堆肥養分含量的影響

由表4可知，處理（2）的堆肥有機質含量最高，說明處理（2）的堆肥腐熟程度較好。處理（1）的堆肥氮含量最低，說明氮含量與堆肥的碳氮比和添加氮源種類有關，碳氮比越大，堆肥的氮含量越低；化學肥料氮添加比例越小，堆肥的氮含量也越低。堆肥的磷、鉀含量均表現為處理（1）>處理（2）>處理（3），說明磷、鉀含量與堆肥的有機肥料氮添加比例呈正比，有機肥料氮添加比例較高，堆肥腐熟結束后的磷、鉀含量也較高[9]。

表4 不同處理的堆肥養分含量分析

3 結論與討論

本試驗結果表明，在高碳氮比條件下、若有效氮源不足，或在低碳氮比條件下、若有效碳源不足，均會抑制微生物的生長及其活性，從而降低堆肥腐熟效率。在本試驗條件下，在碳氮比為30、有機肥料氮用量∶化學肥料氮用量約為2∶3 時，梨樹廢棄枝條與羊糞混合堆肥的總積溫最高，且堆溫達50 ℃以上的時間長，最終堆肥的腐熟程度好。秦莉等[10]研究發現，不同碳氮比對堆肥腐熟度和含氮氣體的排放變化均具有一定影響；商佳胤等[11]研究發現，碳氮比越低，葡萄冬季修剪廢棄物堆肥在發酵過程中的高溫持續時間越短；孟阿靜等[12]研究發現，在碳氮比為20且有機肥料氮用量∶化學肥料氮用量為1∶3時，梨樹廢棄枝條堆肥的堆溫達50 ℃以上的時間短，不能達到無害化要求和腐熟要求，只有適宜的碳氮比才能使堆肥充分腐熟。本研究結果與上述研究結果相似。