不同輔料添加對奶牛糞便高溫堆肥效果研究

摘要：為探討同一C/N下不同發(fā)酵輔料對奶牛糞堆肥效果，于2022年7—8月通過在不同組合及混合比例牛糞中添加不同組合及混合比例的葡萄枝條粉、糠醛渣、菇渣、油渣，探究添加輔料后奶牛糞堆肥發(fā)酵過程中理化性質及養(yǎng)分含量的變化特征。結果表明，在發(fā)酵溫度方面，T1至T4處理均在50 ℃以上高溫階段穩(wěn)定發(fā)酵7～15 d；T1至T3處理pH值在6.25～8.48的弱堿性環(huán)境下，適宜微生物的好氧發(fā)酵；T1至T4處理電導率總體呈先增加后降低趨勢，堆肥結束時電導率lt;4.0 mS/cm；堆肥結束時，各處理有機質含量均高于30%；水溶性有機碳含量總體先下降后趨于平穩(wěn)；各處理全氮含量在7～21 d呈現(xiàn)不同程度增加，發(fā)酵后期基本保持穩(wěn)定；與發(fā)酵初期相比，后期各處理全磷含量增加23.5%～31.5%，全鉀含量增加21.1%～45.5%，各處理總養(yǎng)分均呈增加趨勢，且gt;4.0%；T3處理脲酶活性優(yōu)于其他處理，各處理過氧化氫酶活性在7 d后迅速增加，后逐漸趨于平穩(wěn)，且堆肥結束時過氧化氫酶活性均高于堆肥初期。綜上可知，在奶牛糞中添加輔料可以加速堆肥酵解，有效提高堆肥溫度和高溫持續(xù)時間，同時有利于保氮，增加總養(yǎng)分和酶活性，且堆肥產(chǎn)品毒性較低，符合行業(yè)標準。

關鍵詞：奶牛糞；輔料；高溫堆肥；發(fā)酵效果；理化性質；養(yǎng)分含量

中圖分類號：S141.4 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）21-0237-08

收稿日期：2023-11-13

基金項目：寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)高質量發(fā)展和生態(tài)保護科技創(chuàng)新示范項目（編號：NGSB-2021-11-07）；寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新專項（編號：NKYJ-22-02）；寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃（編號：2022BEG02004）。

作者簡介：劉菊蓮（1982—），女，寧夏青銅峽人，碩士，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用研究。E-mail：64216203@qq.com。

通信作者：紀立東，博士，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化與循環(huán)利用研究。E-mail：jili521010@163.com。

近年，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點逐漸轉向多元化利用農(nóng)業(yè)廢棄物，推動生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在執(zhí)行減少化肥使用、用有機肥替代化肥和建設美麗鄉(xiāng)村等政策的過程中，畜禽糞便的堆肥處理技術越來越受到重視^［1］。在2021年我國國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布的“十四五”規(guī)劃中，提出要發(fā)展農(nóng)作物秸稈（如玉米秸稈、薯類秸稈等）和畜禽糞污（如牛糞、羊糞、雞糞等）的高效利用，推動種植養(yǎng)殖一體化發(fā)展，提升農(nóng)用有機肥的田地再利用水平，加強農(nóng)業(yè)廢棄物規(guī)模利用技術的研發(fā)，以降低農(nóng)業(yè)面源污染^［2］。據(jù)統(tǒng)計，牛糞和作物秸稈作為農(nóng)業(yè)廢棄物，其總量占農(nóng)業(yè)廢棄物的50%以上，預計到2030年，牛糞將占到畜禽糞便總量的2/3。因此，對糞便資源進行多樣化處理，推動養(yǎng)分在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)利用，對于實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的高效利用、可持續(xù)發(fā)展、促進產(chǎn)業(yè)融合以及達成“低碳”目標具有重大意義^［3］。農(nóng)業(yè)廢棄物是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的剩余物，主要包括畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、廢棄枝條，以及糠醛渣、菇渣、油渣等物質。這些廢棄物通常被視為農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品。雖然其產(chǎn)量大、種類多，但通常存在難以利用和利用效率低的問題^［4］。在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，尋求更先進的處理技術，以更高效地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的養(yǎng)分循環(huán)，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的研究焦點，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益。

我國是農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖大國，每年畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞污重量約為38億t。這些有機廢棄物含有大量的有機質和農(nóng)作物生長所需的養(yǎng)分，但同時也存在對農(nóng)作物生長和人類健康有害的病原菌和寄生蟲卵等有害微生物，會通過土壤、水源等途徑傳播疾病。如果不能及時處理，將會對空氣、土壤、水質等造成嚴重污染，并浪費資源和養(yǎng)分^［5］。好氧堆肥是指在充分供氧條件下，利用堆體內(nèi)的好氧微生物對物料進行發(fā)酵腐化的過程，通過微生物將有機物轉化成為無機物，釋放能量，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動與物質循環(huán)^［6］。好氧堆肥發(fā)酵技術被廣泛認為是處理農(nóng)業(yè)廢棄物的最有效技術之一，這種技術能夠將農(nóng)業(yè)廢棄物轉化為有價值的肥料和土壤改良劑，從而實現(xiàn)廢棄物的減量化、無害化和資源化利用，合理的好氧堆肥發(fā)酵能有效促進農(nóng)業(yè)廢棄物轉化為高品質有機肥^［7-8］。Gaiotti等研究發(fā)現(xiàn)，長期施用葡萄枝條堆肥有利于改善土壤特性、植株生長和果實品質，對根系的生長具有積極影響；農(nóng)業(yè)廢棄物，如菇渣和牛糞等，作為育苗基質，能夠有效提高幼苗的壯苗比例，在畜禽糞便中添加適當?shù)妮o料能夠產(chǎn)生顯著的效果，從而實現(xiàn)廢棄物的有效利用^［9-10］。油渣是榨油后產(chǎn)生的豆餅、棉籽餅和菜籽餅等植物廢棄物。由于其碳氮比較低、腐熟效率較快等特點，將油渣添加到畜禽糞便中，有利于好氧發(fā)酵的進行。這不僅提高了發(fā)酵效率，還實現(xiàn)了廢棄物資源的高效利用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了可持續(xù)的解決方案^［11］。因此，合理且多元化地利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源，不僅可以提高堆肥效率，還能改善堆肥品質和安全性。這為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了可持續(xù)的解決方案，有助于穩(wěn)定生產(chǎn)高質量的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。同時，通過合理利用農(nóng)業(yè)廢棄物，可以降低環(huán)境污染，減少資源浪費，對保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。因此，積極探索農(nóng)業(yè)廢棄物的多元化利用途徑，對于推動農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

針對寧夏地區(qū)畜禽養(yǎng)殖糞污產(chǎn)量大、農(nóng)作物枝條秸稈利用效率低、粉碎還田困難、焚燒處理導致環(huán)境污染嚴重以及種養(yǎng)脫節(jié)帶來巨大環(huán)保壓力等突出問題，本試驗以牛糞為堆肥原料，采用好氧堆肥技術，研究在特定碳氮比條件下，不同輔料添加對牛糞堆肥過程中理化性質以及養(yǎng)分特征的影響，期望通過提供試驗數(shù)據(jù)支持，完善寧夏地區(qū)牛糞堆肥好氧發(fā)酵的理論基礎，為寧夏地區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物處理和有效利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

奶牛糞選用寧夏金宇浩興農(nóng)牧有限公司固液分離后的奶牛糞，水分含量≤5%；菇渣選用吳忠市高閘鄉(xiāng)生產(chǎn)羊肚菌后收集的廢料，水分含量≤70%；油渣選用青銅峽市佳欣胡麻油廠榨完油的胡麻廢渣；葡萄枝條選用寧夏賀蘭山東麓冬剪釀酒葡萄枝條，粉碎后細度≤6 mm，水分含量≤10%，糠醛渣選用寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司采購廢料，水分含量≤50%；木醋液為相關企業(yè)贈送，試驗地點為寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司有機肥車間。

1.2 試驗設計

以奶牛糞為主料，其他原料（葡萄枝條粉、油渣、菇渣和糠醛渣）為輔料，按照如下試驗設計（表1）將各配方C/N比統(tǒng)一調整為25∶1，加入一定量的液體氨基酸（或硫酸溶液）將pH值調整至5左右，然后加入一定量的腐熟劑攪拌均勻并調節(jié)水分在60%左右，物料混拌均勻后倒入70 kg的動態(tài)旋轉發(fā)酵箱進行發(fā)酵，試驗共計4個處理，每個處理2個重復。堆肥開始后，前2周內(nèi)每3 d翻堆1次，第3～5周內(nèi)每5 d翻堆1次，并于堆肥0、7、14、21、28 d 采樣，每天09：00和15：00采用溫度計測定堆體溫度，采回的鮮樣儲存于4 ℃冰箱中備用。

1.3 測定項目及方法

溫度采用便攜式溫度計測定；土壤理化性質參考鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》一書中的指導方法^［12］：pH值使用防水型筆式 pH 計測定；EC值使用防水型筆式電導率/TDS/鹽度計測定；全氮采用全自動凱氏定氮儀（K-360，BUCHI Labortechnik AG，瑞士）測定；全磷含量采用濃硫酸-過氧化氫消煮，鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；水溶性有機碳含量采用元素分析儀測定；銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量采用氯化鉀浸提-AA3連續(xù)流動分析儀測定（規(guī)定取樣時間內(nèi)）。

酶活性測定采用周禮愷《土壤酶學》的分析方法^［13］：脲酶活性采用比色法測定；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；多酚氧化酶活性采用比色法測定（規(guī)定取樣時間內(nèi)）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)以 Excel 2010軟件整理和制圖；Origin 2023b軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理發(fā)酵過程中溫度的變化

在堆肥過程中，溫度是一個關鍵因素，它反映了有機物的分解和微生物的生長情況。隨著堆肥的進行，有機物在微生物的作用下逐漸分解，釋放出熱量，使得堆肥溫度升高。適宜的溫度能夠促進微生物的繁殖和活性，加快有機物的分解速度。同時，溫度的變化還與微生物的生長狀態(tài)和堆肥的腐熟程度有關。因此，對堆肥溫度的監(jiān)測和控制是實現(xiàn)高效堆肥的重要手段之一。由圖1可知，隨著堆肥過程的進行，各處理的堆肥溫度變化特征基本一致。T1至T4處理在堆肥1～2 d溫度上升劇烈，各處理堆體溫度在堆肥1～2 d均達到55 ℃以上。其中，T1處理升溫過程最迅速，于發(fā)酵2 d時迅速到達70 ℃；T3處理高溫持續(xù)時間最長，其次是T4處理，分別為15、14 d。各處理在高溫階段溫度較高，T1、T2、T3、T4處理65 ℃以上高溫時間分別為2、1、5、3 d，可見T3處理在高溫發(fā)酵階段嗜熱微生物可能會受到抑制。各處理進入高溫期，并在50 ℃以上高溫階段內(nèi)穩(wěn)定7～15 d。

2.2 不同處理發(fā)酵過程中堆體理化性質的變化

由圖2可知，在0～14 d內(nèi)，各處理pH值均呈增長趨勢，但在15～28 d中，各處理pH值變化趨勢略有不同：T1先上升后降低，T2與T3均先降低后升高，而T4在此時間范圍內(nèi)pH值呈穩(wěn)步增長的狀態(tài)。在0 d時，T1的pH最低，為6.29，T3的pH值最高，為6.77；而在堆肥結束時，T4的pH值最高，為8.55，T1的pH值最低，為7.87。由pH值變化速率可知，在0～7 d內(nèi)，各處理pH值增長速率相近，而在8～14 d時，T4的變化速率略低于其他處理，在15～28 d內(nèi)，T2與T3變化速率與趨勢均表現(xiàn)出一致，說明T2與T3處理在堆肥15～28 d內(nèi)，堆體內(nèi)微生物生命活動動態(tài)過程表現(xiàn)一定的相似性。各處理電導率變化趨勢與變化時間節(jié)點略有不同：T1與T2處理均在堆肥0～7 d呈上升趨勢，均在堆肥7 d達到最大值，分別為3.92、2.96 mS/cm，T1處理電導率的增長速度較T2處理快。T3與T4處理在堆肥0～14 d內(nèi)電導率均呈上升趨勢，在14 d后隨發(fā)酵時間增長而降低；但較其他處理不同的是，T4處理堆肥7～15 d電導率變化速率比0～7 d快，變化速率是0～7 d的3.6倍。整體而言，在發(fā)酵結束時，pH值由高到底呈現(xiàn)出T4gt;T3gt;T2gt;T1的排序，電導率則呈現(xiàn)出T3gt;T1gt;T4gt;T2的排序。

2.3 不同處理發(fā)酵過程中有機質及水溶性有機碳的變化

由圖3可知，T1與T3、T2與T4有機質含量隨堆肥時間的變化呈現(xiàn)出近似相同的變化趨勢。在堆肥0～7 d，除T3處理有機質含量略有增加外，其他處理均降低；在7～14 d，T4處理有機質含量增加明顯，其他處理有機質含量變化較小，在發(fā)酵14～21 d，各處理有機質含量均明顯下降，而在21～28 d內(nèi)，T2、T3與T4處理有機質含量均上升，但T2處理在此時期有機質含量較T3與T4處理呈現(xiàn)出更明顯的增加。在發(fā)酵結束時，各處理有機質含量由高到低依次為T2gt;T4gt;T3gt;T1。從數(shù)值上看，T2處理有機質含量變化最小，T4處理有機質含量變化最大。各處理水溶性有機碳含量在發(fā)酵期間整體呈現(xiàn)先下降后趨于平穩(wěn)的變化趨勢，其中在堆肥0～7 d 內(nèi)，T2處理的變化速率最大，變化速率高達 3 g/（kg·d）；在發(fā)酵結束時，T4處理的水溶性有機碳含量最高，為14.92 g/kg；T2處理最低，為 6.74 g/kg。在整個發(fā)酵過程中，T2處理的水溶性有機碳含量下降最為明顯，發(fā)酵結束時水溶性有機碳含量降低了20.86 g/kg，降低了76%。

2.4 不同處理發(fā)酵過程中全氮磷鉀及總養(yǎng)分含量的變化

由圖4可知，在堆肥0～7 d，T3與T4處理全氮含量降低，T1與T2處理全氮含量增加；在7～21 d 內(nèi)，全氮含量均呈現(xiàn)出不同程度的增加；在21～28 d 時，T1與T2處理全氮含量下降，T3與T4處理全氮含量略略增加。整體而言，T1與T2處理能夠促進全氮含量的積累，而T3與T4處理在一系列變化后對堆體全氮含量無影響。各處理全磷含量整體均呈先增加后穩(wěn)定的變化趨勢：T1、T3與T4在堆肥0～7 d內(nèi)全磷含量均增加，在7～28 d內(nèi)全磷含量均呈降低的變化趨勢。在堆肥結束時，T3處理的全磷含量最高，T2處理的含量最低，兩者相差 0.37 g/kg。各處理全鉀含量整體呈現(xiàn)增加趨勢，發(fā)酵結束后T1～T4處理全鉀含量增加了21.1～45.5 g/kg，T4 處理全鉀含量最高，為18.1 g/kg，T2處理的含量最低，為16.6 g/kg。總養(yǎng)分含量變化趨勢在堆肥0～14 d內(nèi)與全磷含量變化趨勢一致，均為先急劇增高后急速降低，而后趨于平緩。在發(fā)酵結束時，各處理總養(yǎng)分含量均大于40 g/kg，T4的總養(yǎng)分含量最大，為54.5 g/kg。

2.5 不同處理發(fā)酵過程中銨態(tài)氮及硝態(tài)氮的變化

銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量變化是衡量糞便堆肥中氮素變化的重要參數(shù)。在堆肥過程中， 隨著有機物的分解，銨態(tài)氮的含量會逐漸增加，而硝態(tài)氮的含量則會相應減少。這種變化反映了堆肥過程中氮素的轉化和損失情況。在堆肥0～7 d內(nèi)，發(fā)酵過程中T3、T4處理銨態(tài)氮含量高于其他處理，且在 7 d 后呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，T1、T2處理銨態(tài)氮變化不明顯，基本趨于穩(wěn)定。發(fā)酵后期，各處理硝態(tài)氮含量均降低，在堆肥0～14 d內(nèi)，除T1處理外，其他處理硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，在14～28 d期間，各處理均表現(xiàn)為先下降后趨于穩(wěn)定。發(fā)酵結束時，T3處理銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量均為最高，T2處理銨態(tài)氮含量最低；T4處理硝態(tài)氮含量最低（圖5） 。

2.6 不同處理發(fā)酵過程中4種酶活性的變化

由圖6可知，發(fā)酵初期，各處理脲酶活性相近，在堆肥0～7 d時，各處理脲酶活性變化較為平緩，而后進入劇烈變化時期，T1與T2處理脲酶活性在 7～28 d內(nèi)變化趨勢一致；T3處理在7～21 d內(nèi)活性急劇上升而后下降，在21 d時有最大值 15.15 mg/（g·d），T4處理從7 d至發(fā)酵結束時，脲酶活性均呈現(xiàn)穩(wěn)定上升變化趨勢。過氧化氫酶與蔗糖酶活性在堆肥0～14 d內(nèi)變化趨勢一致，均呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢。在堆肥14 d后，過氧化氫酶的活性趨于平穩(wěn)，且高于發(fā)酵初期；而各處理蔗糖酶活性略有升高或降低的變化情況，但整體較為緩和，且發(fā)酵結束時，各處理蔗糖酶活性均小于發(fā)酵初期。各處理多酚氧化酶活性變化各異，T1處理多酚氧化酶活性呈波動下降的變化趨勢，T2在堆肥0～7 d與7～14 d時，活性急速降低后又急速升高，T3處理則與其相反；在堆肥14 d后，T2、T3與T4處理多酚氧化酶活性均趨于平緩，發(fā)酵結束時，T1處理的多酚氧化酶活性最大，為4.66 mg/（g·d），其次依次為T3、T2、T4。

2.7 發(fā)酵過程中各因子的相關性分析

由圖7可知，全磷、速效氮含量與溫度呈極顯著正相關（Plt;0.01），過氧化氫酶活性與溫度呈顯著正相關（Plt;0.05），水溶性有機碳含量、蔗糖酶活性與溫度呈極顯著負相關（Plt;0.01）；pH值與全氮、全鉀含量及脲酶、過氧化氫酶活性均呈極顯著正相關（Plt;0.01），與水溶性有機碳含量、蔗糖酶活性分別呈極顯著、顯著負相關；全氮含量與銨態(tài)氮含量、全磷含量與速效氮含量間均呈極顯著正相關（Plt;0.01）；此外，有機質含量與水溶性有機碳、硝態(tài)氮含量均呈極顯著正相關（Plt;0.01），與蔗糖酶活性呈顯著正相關（Plt;0.05）。此外，值得一提的是，多酚氧化酶活性與發(fā)酵過程中其他因子均不顯著相關，說明影響多酚氧化酶活性的因子或其他需進一步探究。

3 討論

3.1 堆肥過程中溫度的變化

溫度是整個堆肥過程中最直觀，用來量化堆體內(nèi)部反應劇烈程度的指標，在整個堆肥過程中溫度的變化可直接影響微生物的活動情況和物料轉化情況，是堆肥質量好壞的最直觀判斷依據(jù)。本研究中，各處理發(fā)酵過程均經(jīng)歷升溫期、高溫期、降溫期和腐熟期4個階段，與李忠徽等的研究結果^［14］一致。本研究中，各處理溫度整體均呈現(xiàn)先增高后降低的變化趨勢，與劉壯壯的研究結果^［15］一致。有研究表明，在整個堆肥過程中，溫度過低或高溫持續(xù)時間過短，均不能有效殺滅病蟲卵和雜草種子^［16］。隨著堆肥的進行，大量有機物在微生物的作用下被分解，釋放出大量熱量，導致堆肥內(nèi)部溫度快速升高。在高溫期，嗜溫性微生物開始大量休眠或死亡，而嗜熱微生物開始大量繁殖并成為主導。這些微生物進一步分解有機物質，如纖維素、半纖維素和蛋白質等，釋放出更多的熱量，從而使溫度維持在較高水平^［17］。研究表明，若高溫過高，嗜熱微生物的活性可能會受抑制，甚至會殺死部分有益的發(fā)酵菌，從而延緩堆肥進程。此外，高溫還可能導致氮素的揮發(fā)量增加。因此，為了保持堆肥的順利進行并最大限度地保留氮素，高溫堆肥的溫度一般應控制在55～65 ℃。這個溫度范圍既能維持微生物的生命活動，又能保證發(fā)酵過程中產(chǎn)生作用的酶活性^［18］。在發(fā)酵后期，微生物生命活動減緩，參與物質循環(huán)的多種酶活性降低，因此，有機物分解的速度降低，生成的熱量也降低，堆肥內(nèi)部溫度開始降低并進入降溫期，最終達到腐熟狀態(tài)^［19］。本研究說明，在奶牛糞中添加葡萄枝條粉、菇渣、油渣和糠醛渣及利用發(fā)酵劑可以加速堆肥基質的酵解，有效地提高堆肥溫度、并保持較長的高溫持續(xù)時間，加快腐熟進程，從而促使牛糞腐解完全^［19］。

3.2 堆肥過程中理化性質的變化

本試驗各組pH值隨著堆肥的進行呈現(xiàn)先升高后平緩的趨勢。這是由于在堆肥初期，被分解的蛋白質生成大量NH₃使堆肥的pH值升高，隨著NH₃揮發(fā)和有機物的降解產(chǎn)生有機酸，堆肥pH值開始趨于平穩(wěn)。有研究發(fā)現(xiàn)，低pH值和高pH值均會嚴重抑制堆肥反應的進行，當pH值≤5.0時，降解速率為0，停止發(fā)酵；當pH值 ≥ 9.0時，降解速率降低且銨態(tài)氮大量揮發(fā)，損失嚴重。一般而言，堆肥發(fā)酵最適宜的酸堿度應該控制在6.5～8.5^［20］。其中，T1至T3處理pH值在6.25～8.48之間，處于弱堿性環(huán)境下，符合微生物的好氧發(fā)酵的條件，均在堆肥最適宜的酸堿度之內(nèi)。電導率是衡量可溶性鹽含量的指標，有機肥料的電導率與其可溶性鹽含量成正比^［21］。本試驗中各處理堆肥結束時的電導率均小于堆肥初期，并且均lt;4.0 mS/cm，這主要是因為隨著發(fā)酵的進行，堆體中的有機物質（如葡萄糖、纖維素、半纖維素等）被分解，生成了大量有機酸和礦質鹽。這些有機酸和礦質鹽的生成使得堆體中的電導率增加，而到了發(fā)酵后期，由于易分解的有機物逐漸減少，同時產(chǎn)生的CO₂和NH₃揮發(fā)逸失，使得堆肥的電導率開始下降。對于用作肥料的堆肥產(chǎn)品，其電導率不宜過大，否則會影響植物的正常生長。從試驗結果來看，腐熟堆肥產(chǎn)品并不會對植物正常生長產(chǎn)生負面影響，因此可以安全施用^［22］。

在發(fā)酵過程中，有機質為微生物提供了能量和營養(yǎng)來源。堆肥原料中存在大量不穩(wěn)定的大分子有機物質，這些物質在微生物的作用下逐漸轉化。一部分有機質轉化為CO₂和H₂O，而另一部分則轉化為礦物質和腐殖質，這些穩(wěn)定的物質最終留在物料中^［23］。在本研究的堆肥過程中，有機質含量不斷下降，但最終趨于穩(wěn)定。在堆肥結束時，各處理有機質的含量均有所增加，并均高于300 g/kg（30%）。這一結果符合NY/T 525—2021《有機肥料》行業(yè)標準的要求。氮素在堆肥化過程中的轉化包括固定和釋放，固定主要源于微生物的利用，最終成為堆肥腐殖質的一部分；釋放包括氮素的礦化、NH₃的揮發(fā)、硝化及反硝化作用，其中，NH₃揮發(fā)和反硝化作用直接導致氮素的損失^［24］。本結果表明，發(fā)酵后期全氮含量基本保持穩(wěn)定，說明在牛糞中添加輔料有利于保氮，使氮素的損耗有效降低。各處理總磷含量發(fā)酵初期與后期相比，增加了23.5%～31.5%，發(fā)酵結束后T1～T4處理全鉀含量增加21.1%～45.5%，糞污腐熟的主要目的是對糞污進行資源化利用，把糞污轉變成無公害的綠色有機肥料，與發(fā)酵初期相比，各處理總養(yǎng)分均增加，且各組均大于40 g/kg（4.00%），符合NY/T 525—2021《有機肥料》行業(yè)標準。

3.3 堆肥過程中酶活性的變化

堆肥過程是一個復雜的生化過程，涉及到多種酶的活性變化。酶活性是堆肥過程中生物化學反應的重要指示指標。在畜禽堆肥過程中，過氧化氫酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶等酶類的活性變化對于了解堆肥進程和評估堆肥質量具有重要意義^［25-26］。過氧化氫酶是一種保護酶，其活性變化與微生物數(shù)量和有機質轉化速率密切相關，在畜禽堆肥過程中，過氧化氫酶的活性變化可以反映堆肥中微生物的代謝活動和有機質的轉化情況^［27］；脲酶是一種重要的水解酶，可以將尿素水解成CO和氨。在畜禽堆肥過程中，脲酶的活性變化可指示氮素的代謝和轉化。其活性與氮代謝密切相關，可以反映堆肥中氮素的礦化程度^［28］；過氧化氫酶是一種保護酶，其活性變化與微生物數(shù)量和有機質轉化速率密切相關。在畜禽堆肥過程中，過氧化氫酶的活性變化可反映堆肥中微生物的代謝活動和有機質的轉化情況^［29-30］；蔗糖酶與碳元素的循環(huán)密切相關，可以指示碳循環(huán)的快慢。在畜禽堆肥過程中，蔗糖酶的活性變化可以反映堆肥中碳素的代謝和轉化，其活性與碳循環(huán)的速度和可溶性有機碳的含量密切相關^［31］。本研究結果表明，高溫對蔗糖酶活性有極顯著的抑制作用。在腐解前期，脲酶活性較低，而在腐解后期其活性較高。這與有機物氮素硝化作用出現(xiàn)在碳化分解過程完成后有關^［25］。本研究中，過氧化氫酶活性變化與倪治華等的研究結果^［32］一致，分析認為出現(xiàn)該變化的原因可能與堆肥內(nèi)環(huán)境引起微生物繁殖及其活性變化等因素密切相關。馬瑛等研究發(fā)現(xiàn)，多酚氧化酶可表征腐殖質中芳香族有機化合物的轉化，其酶活性在堆肥過程中逐漸降低，與堆肥的腐熟度成反比，但本試驗結果與其并不相似，分析認為是特異的輔料添加對發(fā)酵堆體中特定酶活性產(chǎn)生了影響^［33］。此外，蔗糖酶活性與溫度呈極顯著負相關，表明高溫能夠有效抑制蔗糖酶活性。同時，蔗糖酶活性與有機質含量和水溶性有機碳含量密切相關，說明在發(fā)酵后期，蔗糖酶活性的明顯降低可能與底物濃度的降低有關^［34］。綜上所述，通過監(jiān)測堆肥過程中酶活性的變化，可以深入了解堆肥過程中的生物化學反應和有機質的轉化。這些研究結果對于優(yōu)化堆肥工藝、提高堆肥質量和促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

4 結論

在堆肥過程中，奶牛糞中添加菇渣能夠保持較長的高溫持續(xù)時間，同時為嗜熱微生物提供良好的生存環(huán)境，且pH值在6.77～8.48之間，處于弱堿性環(huán)境下，適宜微生物的好氧發(fā)酵，在堆肥結束時，各處理有機質含量均高于30%，總養(yǎng)分含量 均gt;4.00%，符合NY/T 525—2021《有機肥料》行業(yè)標準。堆肥產(chǎn)品的植物毒性處于較低水平，符合行業(yè)標準，綜合考慮，在牛糞中添加葡萄枝條粉、菇渣、油渣和糠醛渣能夠在促進牛糞腐熟的同時，對菇渣、葡萄枝條粉等難以處理的農(nóng)業(yè)廢棄物加以綜合高效利用。本研究僅在碳氮比相同條件下，在牛糞中以不同組合方式和不同比例添加不同輔料堆肥發(fā)酵進行比較，后期應針對同一輔料的不同添加比例進行深入研究，從而為農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用提供技術支撐。

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