周　可　謝鳳行　李亞玲　張峰峰

摘要:選擇3種混合菌劑進(jìn)行了雞糞堆肥發(fā)酵試驗(yàn)。研究表明,雞糞堆肥通過接種微生物菌劑,可以明顯提高堆肥初期的發(fā)酵溫度,加快堆肥物料的水分揮發(fā),改變雞糞中的微生物數(shù)量,縮短堆肥發(fā)酵周期,促進(jìn)堆肥快速腐熟,特別是接種菌劑1(乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單孢菌混劑)效果最好,與對(duì)照相比,堆肥發(fā)酵初期溫度提高,中期達(dá)到55 ℃以上,高溫期持續(xù)8 d,水分含量降低8%,細(xì)菌、放線菌數(shù)量明顯降低。

關(guān)鍵詞:雞糞;堆肥;微生物菌劑

中圖分類號(hào):S141文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.03.004

Effects of Inoculating Different Microorganism Agents on Composting of Chicken Manure

ZHOU Ke,XIE Feng-xing,LI Ya-ling,ZHANG Feng-feng

(Tianjin Research Center of Agricultural Biotechnology,Tianjin 300192,China)

Abstract:The effects of 3 microorganism agents on composting of chicken manure were studied. The results showed that microorganism agents could obviously improve fermentation temperature during early period of composting, change the amount of the microorganism and accelerate dehydration of compost materials and the maturity of composting. The effect of No.1 microorganism agents was the best. The temperature in the compost inoculated with microorganism agents of No.1 arrived at 55 ℃, high temperature persisted 8 days; moisture content was decreased by 8%. The amount of alive bacteria and actinomycete were decreased.

Key words: chicken manure;compost;microorganism agents

農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心問題是保持和提高土壤肥力,保證營養(yǎng)元素的合理循環(huán)。而當(dāng)前以施用化肥為特征的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對(duì)資源、環(huán)境及人類健康具有潛在的危害,如土壤板結(jié)、地下水污染、生物多樣性減少等。將畜禽糞便轉(zhuǎn)化為可以利用的有機(jī)肥料,既可以提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,又可以減少環(huán)境污染。傳統(tǒng)處理雞糞的方法有干燥處理、化學(xué)處理、熱噴處理和發(fā)酵堆肥等,其中以發(fā)酵堆肥法的效果較好。然而自然堆制發(fā)酵,雞糞腐熟的時(shí)間常需2~6個(gè)月,發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng),養(yǎng)分損失大,且產(chǎn)生氨氣、硫化氫等大量致臭物質(zhì),不但嚴(yán)重污染環(huán)境,還降低了肥效。因而,研究利用外源微生物以加速雞糞堆制發(fā)酵過程,減少養(yǎng)分損失,保護(hù)環(huán)境,是當(dāng)前雞糞發(fā)酵的主要課題[1,2]。

近年來,國內(nèi)在這方面進(jìn)行了一些研究[3-5],在雞糞堆制過程中添加適當(dāng)?shù)奈⑸锬茱@著加速有機(jī)碳的分解,減少氮素?fù)p失和縮短堆肥時(shí)間,明顯提高堆肥質(zhì)量。作者在前人工作基礎(chǔ)上,利用本實(shí)驗(yàn)室篩選的幾株有益微生物菌株,研制成功一種新型的復(fù)合微生物菌劑,對(duì)發(fā)酵雞糞堆制生產(chǎn)有機(jī)肥的效果進(jìn)行了初步研究。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

堆肥試驗(yàn)在生物中心實(shí)驗(yàn)地內(nèi)進(jìn)行。鮮雞糞取自附近的家禽養(yǎng)殖場(chǎng),含水率70%,pH7.5。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3組菌劑處理,供試各菌劑分別由不同菌類混配而成:菌劑1(乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌)、菌劑2(乳酸菌、酵母菌)、菌劑3(枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌),所有菌劑添加量均為0.2%,以不接菌發(fā)酵為對(duì)照,每個(gè)處理2個(gè)重復(fù)。

1.3雞糞制堆方法及分析測(cè)定

分別稱取新鮮雞糞3 000 kg,加入不同的菌劑,翻混均勻,制成高80 cm、頂部削平的發(fā)酵堆。用溫度計(jì)從發(fā)酵堆頂部垂直插入,深度30 cm,每天定時(shí)測(cè)定堆溫1次(在翻堆前測(cè)定溫度);每3 d定時(shí)均勻翻堆一次,翻堆后堆成原形狀。每5 d定時(shí)采樣1次,采樣方法:沿堆頂垂直切成剖面,取20~30 cm堆層的物料500 g,冷藏,分析測(cè)定物料含水率和pH。細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量采用涂板法測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2.1不同微生物菌劑接種的雞糞堆肥溫度的變化

從圖1可以看出,接種3種不同的菌劑后雞糞堆制發(fā)酵前期升溫效果明顯,比不接種的對(duì)照發(fā)酵溫度平均高5~20 ℃,特別是菌劑1在第5 天就可使堆肥溫度達(dá)到55 ℃,并且可連續(xù)8 d保持55 ℃以上的高溫。發(fā)酵中期處理間溫度差異顯著,但均高于對(duì)照。說明接種微生物菌劑能提高堆肥前期發(fā)酵升溫速度,加速發(fā)酵進(jìn)程,有利于快速腐熟。堆肥前期溫度迅速升高有利于殺滅發(fā)酵物料中的病原菌、寄生蟲卵,消除對(duì)植物生長(zhǎng)不利的有毒物質(zhì),使其達(dá)到無害化要求,這與大多數(shù)研究者的結(jié)論是一致的[1,5],從3種發(fā)酵菌劑促進(jìn)堆肥升溫速度及溫度值來看,菌劑1效果較好。

2.2接種不同微生物菌劑的雞糞堆肥含水率的變化

堆肥發(fā)酵脫水率快慢及脫水強(qiáng)度是能否實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥工廠化生產(chǎn)的重要指標(biāo)之一。圖2顯示,加入菌劑的堆肥物料的最終含水率比對(duì)照低,前期脫水率比對(duì)照快10%~20%,這與接種菌劑的堆肥前期發(fā)酵溫度高有關(guān)。其中,接種菌劑1處理的雞糞脫水快,松散度明顯加大,由原先結(jié)塊狀變?yōu)樗槟?。這是由于發(fā)酵溫度高,腐熟加快,雞糞疏松多孔,水分容易蒸發(fā),因而干燥較快,在較短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到干燥指標(biāo)。因此,相比較而言,菌劑1的脫水效果更好。

2.3不同微生物菌劑接種雞糞堆肥物料的pH值變化

雞糞堆肥各處理在整個(gè)發(fā)酵過程中物料pH值一直維持在較高的水平,各處理間差異不大(圖3)。一般來說,堆肥中的氮素主要以NH3形態(tài)揮發(fā)損失,這對(duì)堆肥中氮素的保存是極為不利的,應(yīng)控制堆肥發(fā)酵中的pH變化。

2.4微生物菌劑接種雞糞堆肥的細(xì)菌數(shù)量變化

堆體溫度變化是堆肥進(jìn)程的宏觀反映,也是影響微生物活動(dòng)和堆肥工藝過程的重要因素[2]。溫度上升是微生物代謝產(chǎn)熱積累的結(jié)果,反映了微生物代謝強(qiáng)度和堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化速度[3]。接種發(fā)酵菌劑堆肥、好氧堆肥系統(tǒng)中存在著大量細(xì)菌,其憑借大的比表面積可以快速吸收可溶性底物,所以在堆肥過程中,細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放線菌和真菌數(shù)量。雞糞發(fā)酵能否升溫,細(xì)菌起至關(guān)重要的作用,細(xì)菌在發(fā)酵初期分解糖類、淀粉、蛋白質(zhì)等有機(jī)物產(chǎn)生熱量提高堆體溫度,同時(shí)也促進(jìn)了其他微生物生長(zhǎng)繁殖,分解有機(jī)物。細(xì)菌數(shù)量變化結(jié)果見表1。接種菌劑1在發(fā)酵初期,充足的營養(yǎng)和適宜的溫度使細(xì)菌繁殖速度加快,第5天時(shí)達(dá)到峰值1.2×1010個(gè)/g;此后隨著堆溫迅速上升至高溫階段,細(xì)菌死亡或者轉(zhuǎn)變?yōu)樾菝唧w,細(xì)菌總量迅速下降。第15天時(shí)降至最低9.7×107個(gè)/g,堆溫下降,當(dāng)溫度降至50 ℃以下時(shí),細(xì)菌數(shù)量再次增加,但因營養(yǎng)物質(zhì)消耗及堆體水分減少,細(xì)菌數(shù)量增加緩慢。對(duì)照的發(fā)酵堆體溫度始終在15 ℃以下,菌劑2和菌劑3發(fā)酵堆體溫度保持在15～25 ℃,沒有高溫影響,所以細(xì)菌數(shù)量隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)而穩(wěn)步增加。

2.5微生物菌劑接種雞糞堆肥的真菌數(shù)量變化

在堆肥過程中,真菌對(duì)堆肥物料的分解和穩(wěn)定起著重要的作用,特別是在纖維素和木質(zhì)素的分解過程中,真菌起著至關(guān)重要的作用[6]。真菌不僅能分泌胞外酶,水解有機(jī)物質(zhì),而且由于其菌絲的機(jī)械穿插作用,對(duì)物料進(jìn)行一定的物理破環(huán),促進(jìn)生物化學(xué)反應(yīng)。如表2所示,無論是接種菌劑還是對(duì)照的真菌數(shù)量均緩慢增加,并沒有因高溫而減少,這可能是因?yàn)檎婢軌蛉淌茌^高的溫度。

2.6微生物菌劑接種雞糞堆肥的放線菌數(shù)量變化

盡管放線菌降解纖維素和木質(zhì)素的能力沒有真菌強(qiáng),但它們卻是堆肥高溫期分解木質(zhì)纖維素的優(yōu)勢(shì)菌群[7]。堆肥放線菌數(shù)量變化動(dòng)態(tài)可反映腐熟程度和效果。不同處理放線菌數(shù)量變化均不相同(表3)。對(duì)照和菌劑3的放線菌數(shù)量呈逐漸增加趨勢(shì),但增加幅度較小,僅為初始值的2倍左右;接種菌劑1的處理在發(fā)酵初期,放線菌數(shù)量迅速增加,但由于第6天后堆體溫度高,數(shù)量迅速下降至最少;但接種菌劑2的處理在發(fā)酵過程中,放線菌數(shù)量迅速增加,且可增至初始值的10倍以上。說明發(fā)酵過程中溫度是影響放線菌繁殖的決定性因素。

3結(jié)論

本試驗(yàn)通過對(duì)不同類型的微生物菌株進(jìn)行科學(xué)配比,形成不同類型的復(fù)合微生物菌劑,選擇3種不同組合的微生物菌劑進(jìn)行雞糞的發(fā)酵堆肥試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)的3種微生物菌劑中,菌劑1效果最好,其堆肥溫度最高可達(dá)55 ℃以上,并可持續(xù)8 d以上,堆肥含水量明顯降低,與對(duì)照相比可降低8%。接種菌劑1改變了堆肥中微生物的數(shù)量,細(xì)菌和放線菌含量顯著低于對(duì)照,真菌含量與對(duì)照差異不大。雞糞堆肥通過接種微生物菌劑,縮短了堆肥發(fā)酵周期,促進(jìn)了堆肥快速腐熟;雞糞堆肥發(fā)酵全程的物料pH一直處于較高的堿性狀態(tài),對(duì)雞糞堆肥氮素的保存極為不利。降低發(fā)酵過程中或發(fā)酵產(chǎn)物pH值可能是減少氨揮發(fā)的方法之一,故可通過調(diào)整發(fā)酵過程中酸堿度來降低堆肥氮素?fù)p失。雞糞堆肥微生物菌劑的適宜接種量也是規(guī)模化有機(jī)肥生產(chǎn)中控制成本的考慮因素之一,其最佳接種量還有待進(jìn)一步研究。

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