任 珺，陶 玲，宋小偉

凹凸棒石粘土添加對(duì)雞糞堆肥溫度的影響

任 珺1,2，陶 玲1,2，宋小偉1

(1.蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院環(huán)境生態(tài)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅雙泰凹土科技有限公司，甘肅 蘭州 730070)

溫度是影響微生物分解堆肥物料中的有機(jī)質(zhì)和堆肥工藝過(guò)程的重要因素。通過(guò)添加凹凸棒石粘土的雞糞好氧堆肥試驗(yàn)，結(jié)果表明凹凸棒石粘土與雞糞的質(zhì)量比為3∶7或4∶6的處理?xiàng)l件下，堆體的升溫速度明顯高于其他處理，堆體溫度維持在50～60℃的時(shí)間達(dá)到12d，顯著長(zhǎng)于其他處理。凹凸棒石粘土添加明顯提高了雞糞堆肥的溫度，延長(zhǎng)了堆體的高溫持續(xù)時(shí)間，改善了腐熟過(guò)程，提高了堆肥質(zhì)量。研究結(jié)果對(duì)于畜禽糞便的堆肥處理具有生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)意義。

凹凸棒石；雞糞；堆肥；溫度

1 引言

我國(guó)是畜禽養(yǎng)殖大國(guó)，近幾十年，迅速發(fā)展的養(yǎng)殖業(yè)提高了人民的生活水平，同時(shí)大量畜禽排泄物的處理也成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，如不對(duì)畜禽糞便進(jìn)行無(wú)害化、資源化處理，將會(huì)成為農(nóng)業(yè)污染的主要來(lái)源，嚴(yán)重危害人類(lèi)與畜禽的健康[1]。堆肥化是解決這一問(wèn)題的最佳方式之一。堆肥過(guò)程中微生物分解有機(jī)物進(jìn)行代謝，釋放熱量，堆體溫度發(fā)生改變，隨之微生物的種群結(jié)構(gòu)與代謝活力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，因此，溫度是微生物活性和有機(jī)質(zhì)降解速度的反映，是堆肥能否得以順利進(jìn)行的重要因素[2-6]。堆肥滅菌與堆體溫度和高溫期持續(xù)時(shí)間有關(guān)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7959-2012糞便無(wú)害化衛(wèi)生要求將堆肥溫度在50～55℃以上維持5～7d作為滅菌的標(biāo)準(zhǔn)，以保證堆肥的無(wú)害化衛(wèi)生要求合格和堆體腐熟的重要條件[7-10]。

通過(guò)添加劑控制畜禽糞便堆肥溫度是一種有效的有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程控制方法與生產(chǎn)工藝[11-16]。凹凸棒石是一種鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水鎂鋁硅酸鹽礦物，具有較好的吸附性、載體性、吸水性，廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，富含植物生長(zhǎng)必需的多種中微量元素，常用來(lái)作土壤改良劑和保水劑。近年來(lái)在農(nóng)業(yè)肥料上應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)和品質(zhì)改善效果十分明顯[17]。本試驗(yàn)主要通過(guò)對(duì)雞糞中加入不同比例的凹凸棒石粘土，測(cè)定堆肥溫度變化，明確不同比例的凹凸棒石粘土對(duì)雞糞的不同發(fā)酵效果。

2 材料與方法

2.1 研究材料

堆肥原料采用新鮮雞糞和凹凸棒石粘土。雞糞采自甘肅省張掖市甘州區(qū)祥翔養(yǎng)殖農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作社，凹凸棒石粘土由甘肅雙泰凹土科技有限公司提供。雞糞的有機(jī)質(zhì)含量為33.65%，氮、磷、鉀和含量分別為2.18%、2.79%和1.85%。碳氮比為9.09。甘肅雙泰凹土科技有限公司提供的綠色凹凸棒石粘土采自甘肅省臨澤縣板橋鎮(zhèn)，純度為34.8%，主要含有石英石21.8%、長(zhǎng)石等礦物14.6%，具有較大的內(nèi)外比表面積[18]。

2.2 研究方法

將新鮮雞糞干燥至含水量為30%，粉碎后與120目的凹凸棒石粘土粉混合堆肥，設(shè)置凹凸棒石粘土與雞糞的干重質(zhì)量比分別為0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6和5∶5，充分混勻后加水將堆肥物料的含水率調(diào)至55%，制成1.9m×1.2m×0.8m的圓錐狀堆體，3次重復(fù)。堆肥發(fā)酵時(shí)間為28d。用溫度計(jì)從發(fā)酵堆的頂部垂直插入堆肥中心30cm以下，取3點(diǎn)的平均溫度代表堆體內(nèi)的溫度，每天分別于8時(shí)、12時(shí)和20時(shí)測(cè)定堆體溫度3次，同時(shí)測(cè)定環(huán)境溫度。

3 結(jié)果與分析

3.1 凹凸棒石粘土添加量對(duì)雞糞堆肥溫度變化速率的影響

升溫時(shí)間、升溫速率和降溫時(shí)間在不同凹凸棒石粘土添加雞糞堆肥處理之間差異顯著。凹凸棒石粘土與雞糞質(zhì)量比為3∶7和4∶6時(shí)，表現(xiàn)出顯著低于其他處理的升溫和降溫時(shí)間，升溫速率也顯著高于其他4種處理。至50℃的時(shí)間及高溫階段持續(xù)的時(shí)間與凹凸棒石粘土的添加比例有著密切的關(guān)系。凹凸棒石粘土與雞糞質(zhì)量比為5∶5時(shí)升溫時(shí)間顯著高于其他處理，升溫速率也相應(yīng)顯著低于其他處理。6種處理的降溫速率之間沒(méi)有顯著差異(見(jiàn)下表)。凹凸棒石粘土與雞糞質(zhì)量比為3∶7和4∶6的處理表現(xiàn)出最短的升溫時(shí)間和較高的升溫速率。

雞糞堆肥溫度在不同凹凸棒石粘土添加比例條件下的變化速率

3.2 凹凸棒石粘土添加量對(duì)雞糞堆肥溫度保持的影響

凹凸棒石粘土的添加對(duì)雞糞堆肥溫度保持的影響見(jiàn)圖1、圖2，圖中帶有相同字母的平均數(shù)兩兩間，經(jīng)鄧肯式多重比較檢驗(yàn)，沒(méi)有顯著差異(P＜0.05)。

由圖1可知，堆體溫度保持在50～60℃的持續(xù)發(fā)酵時(shí)間，在不同凹凸棒石粘土添加比例雞糞堆肥處理之間差異很顯著(F =6.34，P ＜0.01)。其中凹凸棒石粘土與雞糞質(zhì)量比為3∶7和4∶6的處理的高溫發(fā)酵時(shí)間顯著高于其他處理，質(zhì)量比為0∶10、1∶9和5∶5的處理?xiàng)l件下，高溫發(fā)酵時(shí)間顯著低于其他處理，也達(dá)到了5d以上，基本能夠滿足高溫殺死病原菌、蟲(chóng)卵和有機(jī)質(zhì)降解的要求。

圖1 堆肥溫度保持在50～60℃的時(shí)間

圖2 堆肥最高溫度和達(dá)到最高溫度的時(shí)間

由圖2可知，堆體溫度達(dá)到最高值的時(shí)間在不同凹凸棒石粘土添加雞糞堆肥處理之間差異顯著(F = 4.21，P ＜0.05)。其中凹凸棒石粘土與雞糞質(zhì)量比為2∶8、3∶7和4∶6的處理之間沒(méi)有顯著差異，達(dá)到最高溫度的時(shí)間顯著短于其他處理，均在7天以?xún)?nèi)。質(zhì)量比為0∶10、1∶9和5∶5的處理?xiàng)l件下，堆體達(dá)到最高溫度的時(shí)間之間沒(méi)有顯著差異，都顯著長(zhǎng)于其他3種處理，并均超過(guò)了10d時(shí)間。其中0∶10和1∶9堆體的最高溫度大于65℃，會(huì)引起堆體有機(jī)質(zhì)有灰化，從而影響有機(jī)肥的品質(zhì)。

3.3 凹凸棒石粘土添加雞糞堆肥溫度的變化特征

不同凹凸棒石粘土添加比例的6種堆肥處理在堆肥發(fā)酵過(guò)程中的堆體溫度變化規(guī)律相似，均經(jīng)歷了升溫期(5～7d)、高溫持續(xù)期(5～12d)和降溫期(8～14d) 3個(gè)階段，符合有機(jī)質(zhì)堆肥發(fā)酵的溫度動(dòng)態(tài)變化規(guī)律[10]，見(jiàn)圖3。由圖3各處理溫度的變化特征來(lái)看，0∶10和1∶9處理在高溫期的變化劇烈和不穩(wěn)定，表現(xiàn)出發(fā)酵過(guò)度，導(dǎo)致堆肥營(yíng)養(yǎng)成分的損失。2∶8和5∶5處理的在降溫期變化不穩(wěn)定，對(duì)堆肥后期腐熟效果有影響。3∶7和4∶6處理的堆體溫度變化十分符合有機(jī)堆肥發(fā)酵的一般規(guī)律，高溫期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，溫度變化平穩(wěn)，現(xiàn)場(chǎng)觀察表明堆體的氣味、顏色和外觀均表現(xiàn)出較好的腐熟度[6-7]。添加一定比例的凹凸棒石粘土對(duì)雞糞堆肥的工程應(yīng)用上可以減少甚至省去翻堆的生產(chǎn)工序，節(jié)省生產(chǎn)成本，減少堆肥過(guò)程中的氮素?fù)]發(fā)損失。

圖3 凹凸棒石粘土添加堆肥溫度的變化特征

4 結(jié)語(yǔ)

填加凹凸棒石粘土的雞糞堆肥經(jīng)過(guò)了升溫期、高溫期和降溫期的發(fā)酵階段，堆體高溫期持續(xù)時(shí)間和穩(wěn)定性與凹凸棒石粘土的添加比例關(guān)系緊密。在凹凸棒石粘土與雞糞質(zhì)量比為3∶7或4∶6條件下，凹凸棒石粘土對(duì)雞糞發(fā)酵溫度具有良好的控制作用，明顯提高了混合堆體的升溫速度，延長(zhǎng)了堆體的高溫持續(xù)時(shí)間，穩(wěn)定了高溫期的溫度，填加凹凸棒石粘土的雞糞堆肥符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7959-2012糞便無(wú)害化衛(wèi)生要求。

通過(guò)對(duì)堆肥溫度的變化特征分析結(jié)果表明，凹凸棒石粘土添加劑一定程度上促進(jìn)了雞糞高溫發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，有利于提高畜禽糞便堆肥品質(zhì)。天然凹凸棒石粘土是一種良好的土壤改良劑，已被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，因此堆肥中添加適量的凹凸棒石粘土不僅不會(huì)對(duì)土壤和作物產(chǎn)生不良影響，還會(huì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。與傳統(tǒng)的堆肥調(diào)理劑相比，凹凸棒石粘土添加劑具有價(jià)格低廉、安全無(wú)毒害、富含微量元素等優(yōu)點(diǎn)，在種養(yǎng)廢棄物堆肥工程中具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

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Influence of Attapulgite on Composting Temperature of Chicken Manure

REN Jun1,2, TAO Ling1,2, SONG Xiao-wei1
(1. School of Environmental and Municipal Engineering, Institute of Environmental Ecology, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China; 2. Gansu Shuangtai Attapulgite Technology Co., Ltd., Lanzhou 730070, China)

During composting process, temperature was important in the activities of microorganisms, which was the main factor of composting. The aerobic composting experiment for different proportion of attapulgite which were added into chicken manure was carried out to measure the temperature. The results suggested that the speed of increasing temperature compost in 3:7 and 4:6 in mass proportion of attapulgite to chicken manure was faster than other treatments, and the standing time of pyrolytic period in 50～60℃reached 12 days which was significantly longer than other treatments. Addition of attapulgite can extend the composting pyrolytic period and increase the temperature of compost, ameliorate ferment period, improve quality of compost. The results were helpful for harmless composting of animal manure.

attapulgite; chicken manure; compost; temperature

P619.231；TQ424.24

A

1007-9386(2014)06-0012-03

2014-07-01

科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金(12C26216207079)。