小麥秸稈與牛糞堆肥最佳模式篩選

孟慶立,范春燕,師亞琴,何 萍,宣世榮

（1.寶雞市農業科學研究院，陜西 岐山 722400；2.岐山縣農業機械技術推廣服務中心，陜西 岐山 722400；3.陜西厚地生物科技有限公司，陜西 岐山 722400）

小麥是寶雞市種植面積最大的作物，常年種植面積18.67 萬hm2左右，年產秸稈102萬t（寶雞市統計局）。秸稈在農村亂堆亂放，影響農村人居環境；在田間直接焚燒，會造成環境污染及交通隱患；秸稈直接還田，會影響下茬玉米的播種質量，并加重農田病蟲害的發生。寶雞市的肉牛及奶牛總量為47 萬頭/年左右（寶雞市統計局），日產糞便約1 萬t 左右。這些牲畜廢棄物散發污臭污染環境，直接還田會加重田間病蟲害的發生。對于秸稈與牛糞的肥料化再利用，前人已進行過一些探索。靳光等[1]研究表明牛糞與玉米秸稈按質量比2∶3時堆肥效果最好。周喜榮等[2]研究發現牛糞和玉米秸稈配比好于牛糞與果樹枝條配比堆漚。劉術均[3]研究表明，牛糞與玉米秸稈質量比為5∶2 加上腐熟劑可大大縮短腐熟時間，在5—10月堆肥50～60 d即可堆漚成有機肥。韓貴成等[4]研究表明牛糞與蔬菜秸稈堆肥的質量比應為2∶1。可見，牛糞與不同作物秸稈在不同的自然環境下堆肥所用的配比方式不同。因此，要利用當地自然資源和氣候條件，有必要探索一套適應當地的堆肥模式。小麥秸稈在寶雞市豐富易得，與玉米秸稈相比，撿拾與粉碎機械化程度高。研究小麥秸稈與牛糞堆漚有機肥的最佳模式，對于改良土壤、減少大田化肥和農藥用量、改善人居環境、推進農業綠色發展具有重要意義。為寶雞市小麥秸稈和牛糞廢棄物的高效合理利用提供參考，設計4 個堆肥處理，考察不同堆肥處理的營養成分變化及發酵速度，找出其堆肥化利用的最佳模式。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在寶雞市農業科學研究院試驗基地進行?；亟煌ū憷O施配備較為齊全。腐熟劑由陜西厚地生物科技有限公司提供，該腐熟劑經過嚴格的篩選及合理的配制，并進行過適應性馴化。試驗時間2022 年4—7月。牛糞由周邊奶牛場提供。小麥秸稈從周邊田地取得，預先粉碎成小于3 cm 的小段，成為糠粉。

1.2 試驗設置

試驗共設4 個處理，以純牛糞為對照，各處理設置見表1。

表1 小麥秸稈與牛糞堆肥試驗設置

1.3 調查項目

溫度：用電溫度計，每天在各處理東西南北四個方位進行測溫，測溫深度50 cm，取其平均值，同時記錄環境溫度。

養分測定：參照有機肥料行業標準NY/T 525—2021 對總養分（N+P2O5+K2O）、碳、氮、五氧化二磷、氧化鉀、有機質含量（均以烘干基計）、pH 進行測定，參照肥料中蛔蟲卵死亡率的測定GB/T 19524.2—2004對大腸菌數、蛔蟲卵數進行測定。在堆肥前將小麥秸稈、牛糞取樣，堆肥后將各處理再次取樣混合，進行檢測。檢測由西安國聯質量檢測技術股份有限公司（具有CMA 資質）進行。容重用容重計進行測量。

1.4 試驗工藝流程

1.4.1 制曲 除對照外，其余各處理均加入腐熟劑和紅糖，紅糖用開水溶解，再加入涼水冷卻，混勻后與腐熟劑攪拌成曲子，水分控制在45%左右，判定標準為曲子手抓能成團，指頭縫有水但不滴下，自由落下掉在地上能散開為宜。

1.4.2 堆垛 堆垛長3 m，寬3 m，高1.5 m。先規劃堆垛的層數，并按照每層的物料體積計算每層使用的曲子數量，再把小麥糠粉和牛糞在選好的場地平鋪1 層，厚度為25～30 cm，然后均勻撒入適量的發酵曲子。在堆垛時按照秸稈量加水，使堆料保持一定濕度（65%適宜），如此循環操作，堆完為止。平時無需遮蓋，有雨時遮蓋頂層，防止雨淋。

1.4.3 查驗翻堆 堆垛后溫度逐步上升，每天測量溫度，當內層溫度上升到50 ℃以上時記錄起始日期，10 d 后翻堆1 次，等溫度再次上升到50 ℃時，10 d 再翻堆1 次。如此連續2 次后不再翻堆，保持發酵狀態。從堆垛發酵至腐熟大約需要80～100 d，隨季節有所不同，判斷標準為堆溫連續下降10 d 不再升高，發酵好的物料顏色為灰褐色或暗灰色、無臭。

2 結果與分析

2.1 堆肥前后小麥秸稈和牛糞的營養狀況

從表2 可知，小麥秸稈中的總養分為3.07%，鮮牛糞的總養分為4.12%，小麥秸稈中的氮鉀含量均小于牛糞中的氮鉀含量，五氧化二磷含量略高于牛糞中磷含量。小麥秸稈和鮮牛糞均呈弱堿性，所用牛糞在奶牛場可能已放置一段時間，因此檢測結果中大腸菌群數偏低，蛔蟲卵死亡率高。

表2 堆肥前小麥秸稈及鮮牛糞的營養狀況

從表3可知，與鮮牛糞相比，4個處理的有機質含量均有不同程度的下降，降幅為6.65%～35.81%，總養分、氮、五氧化二磷、氧化鉀含量有所提高，分別較鮮牛糞高19.42%～39.81%、8.62%～58.62%、6.67%～55.56%、19.90%～50.97%。其中處理1 的有機質（25.1%）下降最多，低于有機肥料行業標準NY/T 525—2021 規定，pH（9.47）也超出NY/T 525—2021 標準規定；處理2 總養分（5.76%）、氮含量（1.84%）、五氧化二磷含量（1.40%）均最高，其他指標也符合NY/T 525—2021 標準規定；處理3 有機質含量（36.5%）、總養分含量（5.23%）較高，其他指標均符合國家標準規定；處理4（CK）的氧化鉀含量最高（3.11%），但pH（9.63）超出NY/T 525—2021標準規定。

表3 不同堆肥處理的營養狀況

2.2 堆肥發酵速度

高溫堆肥主要為有氧發酵，在發酵過程中將逐步釋放熱量，殺死大部分雜菌和蟲卵等。堆體內溫度是否到50 ℃，以及持續時間是判斷堆肥是否完成無害化過程的重要指標。由圖1 可知，不同處理的溫度變化呈現低-高-低的變化趨勢。各處理堆溫都比環境溫度高，處理3 發酵溫度最高（最高值為66.5 ℃），處理2次之，處理1發酵溫度整體較低（最高值為46.8 ℃），處理4（CK）溫度逐漸上升，變化較為平穩，氣溫整體呈上升趨勢，波動幅度較大。可見，隨著小麥秸稈添加量的增多，堆溫上升幅度明顯增大。處理3在第13 天和第25 天急劇下降，是因為當天翻堆所致。處理4 和處理1、處理2 對翻堆或天氣影響反應不大，可能與堆中所含秸稈量少或無有關。由表4 可知，處理1 添加了腐熟劑，堆溫比處理4 高，但因其未添加小麥秸稈，未實現堆肥的無害化過程。處理2 堆肥在50 ℃以上的時間保持46 d，處理3 堆肥保持時間更長，有54 d。

圖1 不同堆肥處理的溫度變化

表4 不同處理的溫度變化情況

2.3 不同處理堆肥的物理性狀及容重

發酵結束后，對各處理的剖面進行了觀察，從圖2 可知，處理4 外層已變干變硬，內部仍然濕膩，依舊有臭味，和發酵前相比變化不大。處理1 加入了腐熟劑，較處理4 有很大變化，臭味變小，松散程度變好，但仍有較大結塊。處理2 添加200 kg 秸稈糠粉，物理性狀顯著改觀，無臭味，剖面呈灰褐色，有少量小的結塊。處理3 添加400 kg 秸稈，物理性狀松散，無臭味，剖面灰褐色，沒有結塊、但仍可看到秸稈。從圖3可知，隨著秸稈添加量的增多，發酵產物的容重為處理4＞處理1＞處理2＞處理3。

圖2 不同堆肥處理的物理性狀

圖3 不同堆肥處理發酵后容重

3 結論與討論

小麥秸稈與牛糞適當的配比進行堆肥能夠顯著提高堆溫，縮短堆肥時間。綜合有機質、氮磷鉀含量、pH、肥料的松散程度及處理的堆溫狀況表明，牛糞2 m3+小麥秸稈200 kg+腐熟劑20 kg+紅糖2 kg為最佳配比模式。該配比模式發酵后的肥料符合有機肥料行業標準（NY 525—2021）的規定即有機質≥30%，總養分≥4.0%，pH 在5.5～8.5。可田間施用或作為商品肥料出售。

試驗所用牛糞少，小麥秸稈多。這與盧秉林等［5］研究得出牛糞與小麥秸稈配比的體積比為6∶4混合堆肥效果最好的結論不一致。這可能因為研究堆肥的季節、環境溫度、堆肥原料的碳氮比、腐熟劑等不同有關。關于氮磷鉀含量的前后變化，試驗結果與李牧等［6］的研究結果一致，即添加自制菌劑后，樣品發酵結束時氮含量高于起始發酵時的氮含量。

從試驗過程看，小麥秸稈越多越利于堆溫上升，其中牛糞2 m3+小麥秸稈400 kg+腐熟劑20 kg+紅糖2 kg 處理在夏季第3 天堆溫即可達55 ℃以上。牛糞2 m3+腐熟劑20 kg+紅糖2 kg 處理和純牛糞處理難以達到50 ℃以上的高溫。本研究部分結果與梁天等［7］的研究添加生物菌劑的處理從堆肥開始到堆肥結束都能保持較高的溫度的結果一致。試驗發現與純牛糞堆肥相比，添加腐熟劑后升溫顯著，但升溫最高的是同時使用腐熟劑且添加一定量秸稈的處理。

多年田間實踐證實秸稈生物有機肥可改良土壤，提高作物產量和品質［8］。本次試驗針對小麥秸稈與牛糞探索了其最佳堆漚有機肥模式，其技術模式在一定區域內可復制可推廣，有利于促進種植業、養殖業、農副產品加工業的有機結合，使大農業走上質優、高效、可持續發展之路。