添加不同比例玉米秸稈對雞糞有機肥品質的影響

毛同輝 羅杰 楊仕鈺 熊勇 李平 張蘭蘭 燕志宏 邱雪松

摘? 要：為高效利用玉米秸稈，提高有機肥品質及效益，本研究通過添加0、5％、10％、15％、20％、25％、30％（質量分數）的干燥玉米秸稈對雞糞進行好氧發酵，測定雞糞有機肥的有機質、總養分、pH、電導率、種子發芽率等肥力指標以及重金屬含量情況。研究發現：15％玉米秸稈組的發酵周期顯著短于5％、10％、20％、25％、30％玉米秸稈組，極顯著短于對照組；添加15％（質量分數）以上玉米秸稈顯著提高了雞糞有機肥的總養分含量，添加15％、20％（質量分數）玉米秸稈顯著提高了雞糞有機肥的含量，添加10％、15％（質量分數）玉米秸稈顯著提高了雞糞有機肥種子發芽率；添加20％（質量分數）以上玉米秸稈顯著增加了雞糞有機肥砷含量，添加30％（質量分數）玉米秸稈顯著增加了雞糞有機肥鉻含量，添加玉米秸稈顯著增加了雞糞有機肥鉛含量，但均未超限。以上結果表明，玉米秸稈可作為發酵雞糞有機肥的優質生物質原料，并且適宜的添加比例為15％（質量分數）。

關鍵詞：玉米秸稈；雞糞有機肥；重金屬；堆肥發酵

中圖分類號：S816 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2024）01-0056-06

我國是玉米種植大國，玉米秸稈年均產量約2.674 6億t^[1]。玉米秸稈中含有大量碳源和氮源，是一種非常優質的生物質原料^[2]，而在農村常常被直接焚燒處理，這樣不僅對環境造成破壞，同時也是資源的浪費。國家禁止秸稈焚燒意見的出臺加快了玉米秸稈“四化”處理進程。目前，玉米秸稈主要通過直接還田、青貯飼料、堆肥等方式進行資源化利用^[3-5]。

我國是家禽飼養大國，每年雞糞排泄量約2.88億t。雞糞含有大量的有機質、氮源、碳源、微量元素等，是非常優質的肥料源^[6]。雞糞主要通過雞糞脫水干燥技術、雞糞堆肥技術、黑水虻養殖技術、雞糞熱化學轉化技術等進行資源化利用^[7]。雞糞堆肥技術主要有厭氧堆肥和好氧堆肥。柳冬梅等^[8]通過添加不同菌劑對雞糞進行發酵發現，添加微生物菌劑能明顯提高發酵溫度和縮短發酵時間。曾泉等^[9]通過添加金針菇菌糠發酵雞糞發現，添加菌糠能縮短發酵腐熟時間。Wan等^[10]通過在玉米秸稈雞糞堆肥中接種不同比例微生物后發現，接種微生物能有效促進堆肥腐熟，提高氮源轉化效率。王立闖等^[11]通過添加玉米秸稈對雞糞進行厭氧發酵發現，添加少量玉米秸稈能夠提高發酵過程中酶活性，縮短反應周期。韋小慶^[12]通過添加玉米秸稈與畜禽糞污進行發酵發現，玉米秸稈能顯著提高有機肥總養分含量，縮短發酵周期等。關于利用玉米秸稈發酵雞糞的適宜添加比例以及對有機肥肥力的影響研究較少，為此本研究通過添加不同比例玉米秸稈來發酵雞糞，探究玉米秸稈發酵雞糞的適宜添加比例以及對雞糞有機肥肥力的影響，從而推動玉米秸稈的產業化應用，提高雞糞有機肥品質，為秸稈肥料化利用以及家禽糞污資源化做好基礎應用研究，提高農戶經濟效益，促進綠色農業和綠色生態的高效發展。

1? 材料與方法

1.1 試驗材料

雞糞有機肥發酵原料由雞糞、輔料、發酵菌劑、秸稈組成。雞糞由貴州省思南縣一家雞場提供，為同一批次雞所產；輔料為購買的鋸末與稻殼，其所含水分的質量分數分別為30％和13％；發酵菌劑選用貴州煜宏生物科技有限公司提供的有機肥發酵菌，由枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、哈茨木霉菌、米曲霉、海洋紅酵母菌等組成；秸稈為同一批次干燥玉米秸稈，無霉變，打碎成5 cm長。

1.2 試驗設計

雞糞與輔料的混合比例為6∶4，在此基礎上添加質量分數分別為0、5％、10％、15％、20％、25％、30％的干燥玉米秸稈，其碳、氮組成見表1。試驗在貴州省思南縣一家小規模雞場開展，設7個組，每組3個重復，排成條列式，采用傳統發酵工藝。每天翻堆一次，并在中午使用艾沃斯測試儀檢測發酵溫度。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 樣本處理

各組各取5份樣本，每份500 g，于105 ℃烘干后過40目篩。

1.3.2 有機質及總養分含量測定

參照NY/T 525-2021測定方法，測定結果為干物質基礎的養分含量。

1.3.3 pH和電導率測定

采集雞糞有機肥新鮮樣本500 g，將樣本與水按照1∶10（質量分數）混合，于浸提瓶中震蕩30 min，離心機（Thermo Fisher Sorvall ST8，美國賽默飛公司）5 000 r/min離心20 min，取上清液，用pH計（賽多利斯鉛-10，日本賽多利斯公司）測定pH，用電導儀（雷磁N18，上海儀電科技股權有限公司）測定電導率。

1.3.4 種子發芽率測定

將樣本與水按照1∶10（質量分數）混合后浸提，吸取10 mL浸提液來培養黃瓜種子，測定種子發芽率及芽長，水作為對照組。

1.3.5 重金屬測定

參照NY/T 1978—2010測定方法測定樣本中砷、汞、鎘、鉻、鉛的含量。

1.4 數據分析

試驗數據用SPSS Vol.20.0軟件進行差異顯著分析，使用Origin 2022制圖，Microsoft Excel制作數據表格。P＜0.05表示差異顯著，? ? ?P＜0.01表示差異極顯著。

2? 結果與分析

2.1 添加玉米秸稈對雞糞有機肥發酵溫度的影響

雞糞有機肥發酵需要經過升溫、高溫、降溫、腐熟4個時期。發酵溫度如圖1所示，各玉米秸稈組之間在升溫期（20 ℃～60 ℃）的發酵溫度差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于對照組的（P＜0.05）。各玉米秸稈組在高溫期（60 ℃～ 70 ℃）的發酵溫度上差異不顯著（P＞0.05）。各玉米秸稈組在降溫期（60 ℃～30 ℃）的發酵溫度均顯著低于于對照組的（P＜0.05）。15％玉米秸稈組在腐熟期（30 ℃～25 ℃）的發酵溫度顯著低于5％、10％、20％、25％、30％玉米秸稈組的（P＜0.05），極顯著低于對照組的（P＜0.01）。

15％玉米秸稈組的發酵周期顯著短于5％、10％、20％、25％、30％玉米秸稈組的（P＜0.05），極顯著短于對照組的（P＜0.01）。

2.2 添加玉米秸稈對雞糞有機肥肥力的影響

添加玉米秸稈對雞糞有機肥肥力的影響見表2。結果表明，添加15％、20％（質量分數）玉米秸稈能顯著提高雞糞有機肥的有機質含量（P＜0.05）。添加玉米秸稈對雞糞有機肥pH、電導率無顯著影響（P＞0.05）。10％、15％玉米秸稈組雞糞有機肥的種子發芽率顯著高于0、5％、20％、25％、30％玉米秸稈組的（P＜0.05）。15％玉米秸稈組雞糞有機肥的總養分含量顯著高于其他組的（P＜0.05）。

2.3 添加玉米秸稈對雞糞有機肥重金屬含量的影響

添加玉米秸稈對雞糞有機肥重金屬含量的影響見表3。結果表明，所有添加組雞糞有機肥的重金屬含量均未超限，25％、30％玉米秸稈組雞糞有機肥的砷含量顯著高于其他組的? ? ? ? （P＜0.05），各添加組雞糞有機肥的鉛含量顯著高于對照組的（P＜0.05），各組在雞糞有機肥汞含量和鎘含量上差異不顯著（P＞0.05），30％玉米秸稈組在雞糞有機肥的鉻含量上顯著高于其他組的（P＜0.05）。

3? 結論

15％玉米秸稈組雞糞有機肥的發酵周期明顯短于其他組的，這可能與發酵過程中碳氮比變化有關。Wan L等^[10]研究表明，添加玉米秸稈發酵雞糞會顯著影響碳氮比。碳氮比是微生物發酵的必要條件，會影響微生物的發酵能力。碳氮比的變化可能會使微生物在發酵過程中產生的過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、纖維素酶等代謝物出現差異^[13]，進而影響發酵周期。游宏建等^[14]研究表明，碳氮比為30∶1時有機肥發酵腐熟效果好。樊嚴^[15]研究表明，添加玉米秸稈能加快牛糞的發酵。高有清等^[16]研究顯示，雞糞與玉米秸稈厭氧干發酵，玉米秸稈的適宜添加比例為10％。本研究采用傳統好氧發酵，發酵菌劑為好氧菌，對碳氮比的需求不同，因此玉米秸稈的適宜添加比例存在差異。

在堆肥過程中，有機肥的有機質含量受發酵溫度、發酵時間、原料、菌劑、攪拌轉速等多種因素的影響^[17]。Zhang等^[18]研究表明，發酵周期對有機質有顯著影響，因為在堆肥過程中碳源被微生物分解為二氧化碳，發酵時間越長，有機質的損失就越多^[19]。本研究表明，添加15％（質量分數）玉米秸稈發酵雞糞有機肥能顯著縮短發酵周期，提高有機質含量。添加適宜比例的玉米秸稈能夠妥善改變雞糞有機肥的肥力，從而顯著提高種子的發芽率（P＜0.05）。本研究表明，添加10％和15％（質量分數）的玉米秸稈顯著提高了雞糞有機肥的種子發芽率，與Chang等^[20]研究結果一致。種子發芽率與環境溫度、品種、成熟度、營養成分等因素有關^[21]。多項研究表明有機質能顯著提高種子發芽率^[22-26]。添加不同比例玉米秸稈對雞糞有機肥總養分含量的研究結果表明，添加15％（質量分數）以上玉米秸稈能顯著提高雞糞有機肥總養分的含量，這與多項研究^[27-29]結果一致，這可能是因為玉米秸稈含有大量的碳源和氮源。

本研究發現，添加玉米秸稈顯著增加了雞糞有機肥中部分重金屬含量，但均未超限。這可能與玉米秸稈的重金屬含量以及種植等因素有關^[30-31]。此外，添加玉米秸稈會影響雞糞發酵過程中的碳氮比，碳氮比的變化會影響微生物的功能活性，進而影響對重金屬的降解^[32]。

本研究表明，玉米秸稈可作為發酵雞糞有機肥的優質生物質原料，且適宜添加比例為15％（質量分數）。

參考文獻

[1] 張曉慶，王梓凡，參木友，等．中國農作物秸稈產量及綜合利用現狀分析[J]．中國農業大學學報，2021，26（9）：30-41.

[2] 陳素英，張喜英，裴冬，等．玉米秸稈覆蓋對麥田土壤溫度和土壤蒸發的影響[J]．農業工程學報，2005，21（10）：171-173.

[3] 李金，任立軍，李曉宇，等．不同秸稈還田方式對玉米農田土壤CO2排放量和碳平衡的影響[J]．中國農業科學，2023，56（14）：2738-2750.

[4] 張大偉．東北地區玉米秸稈飼料化利用技術[J]．農業工程技術，2022，42（35）：42-43.

[5] 許淑妮，馮曉璐，陳延玲，等．添加玉米秸稈對胡蘿卜尾菜堆肥過程的影響[J]．農業工程學報，2023，39（11）：230-237.

[6] 劉歆，陳群，邱玉朗，等．雞糞堆肥含氮和含硫廢氣產生機制及控制技術研究進展[J]．中國畜牧獸醫，2023，50（5）：2166-2174.

[7] 崔哲銘，劉艷梅，羅麗，等．雞糞資源利用技術研究進展[J]．中國家禽，2022，44（4）：83-89.

[8] 柳冬梅，姜壽濤，張云影，等．不同菌劑處理鮮雞糞發酵試驗研究[J]．東北農業科學，2019，44（4）：59-62，75.

[9] 曾泉，史國英，蘇林，等．金針菇菌糠促進雞糞發酵堆制生產有機肥的研究[J]．中國農學通報，2022，38（27）：44-50.

[10] WAN L，WANG X，CONG C，et al．Effect of inoculating microorganisms in chicken manure composting with maize straw[J]．Bioresource Technology，2020，301：122730.

[11] 王立闖，郝嬌，李延吉，等．玉米秸稈對雞糞厭氧發酵過程及酶活性的影響規律研究[J]．可再生能源，2021，39（11）：1441-1446.

[12] 韋小慶．玉米秸稈與畜禽糞便堆料發酵技術研究[D]．重慶：西南大學，2012.

[13] 臧逸飛，郝明德，張麗瓊，等．26年長期施肥對土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影響[J]．生態學報，2015，35（5）：1445-1451.

[14] 游宏建，張美君，安明遠，等．不同堆肥材料及其碳氮比對餐廚廢棄物堆肥進程中養分及微生物的影響[J]．西南農業學報，2022，35（7）：1631-1639.

[15] 樊嚴．牛糞加秸稈快速發酵生產有機肥方法[J]．熱帶農業工程，2022，46（5）：33-35.

[16] 高有清，劉笑宇，孟慶杰，等．雞糞與玉米秸稈混合厭氧干發酵研究[J]．當代化工研究，2023（1）：182-184.

[17] 李敬，劉安榮，王振杰，等．利用玉米秸稈制備有機肥的工藝研究[J]．磷肥與復肥，2020，35（4）：18-20.

[18] ZHANG Z，YANG H，WANG B，et al．Aerobic co-composting of mature compost with cattle manure： Organic matter conversion and microbial community characterization[J]．Bioresource Technology，2023，382：129187.

[19] 王琦．牛糞發酵生產生物有機肥的工藝優化及應用研究[D]．西安：西北大學，2008.

[20] CHANG H Y，LU S F，HUANG Z Y，et al．Effect of different microbial agents on corn stalk composting[J]．Applied Ecology and Environmental Research，2020，18（3）：4743-4758.

[21] 趙前程．影響玉米種子發芽率的因素及對策[J]．種子科技，2022，40（24）：63-65.

[22] MONDA H，COZZOLINO V，VINCI G，et al．Molecular characteristics of water-extractable organic matter from different composted biomasses and their effects on seed germination and early growth of maize[J]．Science of the Total Environment，2017，590：40-49.

[23] DE QUADROS B R，CORR?A C V，MAGRO F O，et al．Influência de composto org?nico e fósforo sobre sementes de alface[J]．Semina：Ciências Agrárias，2012，33（1）：2511-2518.

[24] SADEGHPOUR A，KETTERINGS Q M，GODWIN G S，et al．Nitrogen‐vs. phosphorus‐based manure and compost management of corn[J]．Agronomy Journal，2016，108（1）：185-195.

[25] KAYA A R，CO?KUN N．Effect of organic fertilizer forms and doses on the seed germination and seedling development of rapeseed （Brassica napus L.）[J]．Applied Ecology and Environmental Research，2020，18（5）：6813-6828.

[26] 鄂春陽．施氮時間和水平對羊草飼草和種子產量的影響[D]．長春：東北師范大學，2017.

[27] LIU S，MENG J，LAN Y，et al．Effect of corn straw biochar on corn straw composting by affecting effective bacterial community[J]．Preparative Biochemistry and Biotechnology，2021，51（8）：792-802.

[28] 劉歆，陳群，邱玉朗，等．豬糞與玉米秸稈好氧堆肥處理及其安全性評價[J]．中國畜牧獸醫，2022，49（12）：4945-4952.

[29] 黃占平，湯紅印，陳松，等．水城縣有機肥堆制發酵技術對比試驗[J]．現代農業科技，2013（21）：228，236.

[30] 應多，趙熙君，張旭輝，等．添加玉米秸稈重金屬污染對水稻土有機碳礦化的影響[J]．土壤，2020，52（2）：340-347.

[31] 段小?。t系列玉米新品種（組合）對重金屬的吸收特性及苗期敏感性研究[D]．雅安：四川農業大學，2022.

[32] GABER R I，PHUONG PHAM LE T，ALHSEINAT E，et al．Energy recovery from produced water via reverse Electrodialysis： The role of heavy metals and soluble organics on process performance[J]．Energy Conversion and Management，2023，293：117433.

基金項目：農業廢棄物資源化利用工程技術研究中心 （銅市科研[2022]6號）；基于生豬糞污生物降解地方微生物資源的研究（黔科合[2023]一般474）

作者簡介：毛同輝（1979－ ），男，高級畜牧師，主要從事糞污資源化利用研究工作；E-mail：120276909@qq.com

*通信作者：燕志宏（1961－ ），男，教授，主要從事動物遺傳育種資源開發研究；E-mail：2321462718@qq.com