孫軍平 湯金鑫

摘要[目的]主要研究蚯蚓堆肥前后對(duì)污泥肥力和小白菜種子發(fā)芽情況的影響。[方法]利用蚯蚓堆肥處理污泥，通過測(cè)定堆肥前后污泥全氮、有效氮、全磷、有效磷、全鉀、有效鉀的變化，研究蚯蚓堆肥對(duì)污泥肥力的影響；利用堆肥處理后的污泥培養(yǎng)小白菜種子，通過測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽率，研究堆肥后污泥肥力變化對(duì)其發(fā)芽率的影響關(guān)鍵詞肥力；蚯蚓堆肥；污泥

中圖分類號(hào)S153.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）21-07011-03

Effect of Sludge Fertility and Pakchoi Germination Pre and Post Earthworm Composting

SUN Junping et al （Jiangsu Rotam Chemistry Co. Ltd， Kunshan， Jiangsu 215301）

Abstract[Objective]The research aimed to study the effects of sludge fertility and pakchoi germination pre and post earthworm compositing. [Method] Earthworm was used to compost sludge. And the changes of total nitrogen， available nitrogen， total phosphor， available phosphor， total potassium and available potassium were detected. The composted sludge was used to cultivate pakchoi， and the effects of fertility change on germination potential， germination index and germination rate were detected. [Result]The total nitrogen of experimental group A1 to A5 （except A2） was respectively reduced by 27%， 26%， 21% and 18%. The total phosphorus in group A2 increased by 1.6 times. Effective potassium in A2 was increased by 20%. The lowest germination percentage group was A5. [Conclusion] Earthworm composting enhanced the nitrogen content of sludge， while effectively reduced the total nitrogen. Both total phosphorus and available phosphorus content increased. Total phosphorus content was growing faster than the increase in available phosphorus in large. Total potassium and available potassium content changed in small. At the same time， the seed germination of Chinese cabbage earthworm composting test was conducted. The result showed that sewage sludge potential impact on germination energy and germination could be improved by adding accessories to the pakchoi， and the trend of germination index was in line with the germination.

Key words Fertility； Earthworm composting； Sludge

蚯蚓堆肥的原理是利用蚯蚓、土壤中微生物的作用，通過在土壤中養(yǎng)殖蚯蚓，利用兩者的代謝將土壤中的有機(jī)物降解。在整個(gè)過程中，土壤中的氮、磷、鉀等元素的濃度會(huì)發(fā)生變化。Kaushik等[1]進(jìn)行過污泥、牛糞和農(nóng)村廢物共同堆肥，并且檢測(cè)過程中各成分的含量變化；Aiancon等[2]發(fā)現(xiàn)利用蚯蚓堆肥后，土壤中以真菌和細(xì)菌為食的線蟲種群數(shù)量明顯增多，且氮磷、微生物種群均有一定程度的增加；Garg等[3]也曾做過蚯蚓堆肥對(duì)廚房垃圾、農(nóng)村生活垃圾和工業(yè)垃圾等處理后的成分變化分析。蚯蚓堆肥最早在國(guó)外應(yīng)用。我國(guó)在20世紀(jì)末才有一定的技術(shù)實(shí)踐和積累。邱江平[4]在2000年通過對(duì)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)概括，指出蚯蚓在有機(jī)物含量高的廢物降解中成效顯著，并且系統(tǒng)介紹了蚯蚓與微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)降解的相互促進(jìn)作用，同時(shí)介紹了蚯蚓堆肥的幾種應(yīng)用實(shí)例。部分學(xué)者研究了蚯蚓堆肥后引起畜禽糞便中各種有機(jī)成分的變化、微生物種群分析[5]。劉莊泉等[6]在處理上海郊區(qū)存在的廢物利用的是蚯蚓堆肥和好氧堆肥兩者共同處理的方法。石磊等[7]致力于有機(jī)垃圾蚯蚓堆肥處理技術(shù)的研究和應(yīng)用。劉亞納等[8]研究了特定蚯蚓——赤子愛勝蚓的堆肥效果，并對(duì)其處理后的產(chǎn)物碳、氮、磷含量進(jìn)行分析、檢測(cè)。筆者對(duì)污泥蚯蚓堆肥前后污泥的肥力進(jìn)行研究，比較總氮、有效氮、總磷、有效磷、總鉀、有效鉀的變化特點(diǎn)，同時(shí)用該蚯蚓堆肥進(jìn)行小白菜種子發(fā)芽情況的試驗(yàn)，測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)污泥為脫水污泥，來源為南京市鎖金村污水處理廠。所用土壤為黃棕土。供試污泥、土壤的基本理化性質(zhì)見表1。試驗(yàn)使用蚯蚓為赤子愛勝蚓大平二號(hào)[9]。

試驗(yàn)用粉煤灰、磷礦粉鈍化污泥中的重金屬，利用鋸末、水稻殼增加污泥蓬松度；將菜市場(chǎng)采購(gòu)的青菜葉、水果皮作為蚯蚓的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。以上各添加物料的營(yíng)養(yǎng)成分、特征如表2所示。

1.3試驗(yàn)裝置用塑料桶進(jìn)行堆肥，規(guī)格為45 cm，桶徑為30 cm。

1.4檢測(cè)項(xiàng)目與方法含水率的測(cè)定采用土壤水分測(cè)定法（NY/T 521987）；pH的測(cè)定采用玻璃電極法；有機(jī)質(zhì)[10]的測(cè)定采用CJ/T 961999；全氮的測(cè)定采用土壤全氮測(cè)定法（GB717387）；有效氮的測(cè)定采用堿解蒸餾法；全磷、有效磷的測(cè)定采用鉬銻抗光度法（GB983788/ GB1229790）；全鉀、有效鉀[11]的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法；種子發(fā)芽試驗(yàn)參考GB/T 3543.41995 SN/T0800.141999。

2結(jié)果與分析

2.1堆肥處理引起的全氮及有效氮含量變化由圖1可知，堆肥后，A2組全氮高于初始值，而其他組則較初始值偏低，但最低不低于1.5%，說明蚯蚓和微生物的代謝作用使得泥中的有機(jī)物降解，試驗(yàn)后期兩者的共同作用使得污泥中全氮含量下降加快。分析其原因，為蚯蚓和微生物代謝作用對(duì)氮的吸收及氮的微生物降解。從圖中D30/D0可以看出，全氮含量下降最快的為A1組，A5組下降最慢，A1～ A5組（A2組除外）全氮下降幅度分別為27%、26%、21%和18%。這可能是由于A5組蚯蚓生長(zhǎng)繁殖速度慢，相應(yīng)的降解速率較低有關(guān)；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，A2組污泥中全氮較試驗(yàn)初期升高13%。

研究還表明，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各試驗(yàn)組中有效氮含量均有不同程度的增加，膨松劑為水稻殼時(shí)有效氮增加量為初始值的0.5～1.0倍，膨松劑為鋸末時(shí)堆肥前后有效氮含量增加了1.5～2.0倍，無添加物的污泥中效氮增加量為初始值的1.3倍。由此可知，添加鋸末和水稻殼均有助于蚯蚓和微生圖1蚯蚓堆肥對(duì)污泥全氮和有效氮含量的影響物對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解，但鋸末效果優(yōu)于水稻殼。

2.2蚯蚓堆肥對(duì)污泥中全磷和有效磷的影響由圖2可知，堆肥后全磷和有效磷較試驗(yàn)初期均有所增加，由于蚯蚓、微生物的代謝作用，投加磷礦粉后污泥中的磷大幅度增加，試驗(yàn)后A2組中全磷增加量為試驗(yàn)前的1.6倍，A3組中全磷增加量為試驗(yàn)前的1.3倍。蚯蚓及微生物活動(dòng)和處理過程中污泥總量的降低都可能是導(dǎo)致污泥中磷升高的原因。相比于A5組沒有添加任何物質(zhì)，全磷含量升高較少。從圖中D30/D0的變化趨勢(shì)可知，堆肥導(dǎo)致污泥中有效磷含量大幅升高，但全磷相對(duì)增加較少，推測(cè)污泥中蚯蚓、微生物活動(dòng)加速其中全磷到有效磷的轉(zhuǎn)變，因此該堆肥技術(shù)能提高有效磷總量，進(jìn)而增加污泥的肥效。

2.3蚯蚓堆肥對(duì)污泥中全鉀和有效鉀的影響由圖3可知，A5組全鉀、有效鉀含量略有降低，A2組有效鉀含量上升較大，上升了20%，其他蚯蚓堆肥試驗(yàn)污泥中全鉀、有效鉀含量都稍有上升，變化很小，蚯蚓堆肥前后全鉀含量都穩(wěn)定在1%。孫新利等[12]研究表明，堆肥過程中全鉀、有效鉀含量與是否添加蚯蚓無顯著相關(guān)關(guān)系。該研究結(jié)果與之相符。

42卷21期孫軍平等蚯蚓堆肥前后對(duì)污泥肥力和小白菜種子發(fā)芽情況的影響2.4污泥堆肥處理與小白菜種子發(fā)芽率的關(guān)系

2.4.1小白菜種子發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽率受污泥堆肥處理的影響。發(fā)芽勢(shì)通常用來反映種子出苗率。發(fā)芽勢(shì)高低直接反映種子出苗率的整齊度。發(fā)芽勢(shì)高的種子相對(duì)地萌發(fā)整齊，生長(zhǎng)幅度一致，而發(fā)芽勢(shì)低的種子則出現(xiàn)幼苗生長(zhǎng)大小高低不一，長(zhǎng)勢(shì)混亂。由圖4可知，堆肥污泥和土壤混合時(shí)各自的比例會(huì)明顯影響小白菜種子的發(fā)芽勢(shì)，污泥所占比例越高，其發(fā)芽率則越低；若想保證出芽整齊度，其發(fā)芽勢(shì)應(yīng)在80%以上，則除A5組中污泥所占比例不高于5%外，其余各組中污泥所占比例不能超過10%。污泥中投加輔料可以提高小白菜種子的發(fā)芽勢(shì)，而水稻殼對(duì)其發(fā)芽勢(shì)的提高程度大于鋸末。

圖2蚯蚓堆肥對(duì)污泥全磷和有效磷含量的影響圖3污泥全鉀和有效鉀含量受蚯蚓堆肥的影響因種子發(fā)芽是其順利成長(zhǎng)的前提，因此常用發(fā)芽率直接衡量作物的出苗率。由圖4可知，在堆肥過程中，污泥和土壤的混合比例的差異導(dǎo)致種子最終出苗率即發(fā)芽率存在差異；污泥含量越高，相應(yīng)地發(fā)芽率則越低，其中A5組發(fā)芽率最低，A2組和A3組的發(fā)芽率要高于A1組和A4組。為了保證種子的正常萌發(fā)，須控制種子的發(fā)芽率高于80%。因此，在用污泥培育種子時(shí)，試驗(yàn)組中A1～A5組污泥所占最大比例分別為15%、20%、20%、15%和5%。由此可知，污泥中加入輔料能在一定程度上提高種子發(fā)芽率，而且磷礦粉對(duì)于發(fā)芽率的提高效果大于粉煤灰。

圖4蚯蚓堆肥對(duì)小白菜種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率的影響2.4.2蚯蚓堆肥污泥對(duì)小白菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響。 判斷堆肥過程中肥料是否腐熟需用到發(fā)芽指數(shù)（GI）的概念。當(dāng)它高于50%時(shí)，才能達(dá)到堆肥效果[13]。

由圖5可知，當(dāng)不同蚯蚓堆肥污泥比例與土壤的混合后，種子GI存在差異，可知污泥含量越高，小白菜種子GI越低；若想控制種子發(fā)芽指數(shù)不低于50%，則試驗(yàn)組中A1～A5組污泥所占最高比例分別為15%、20%、20%、15%和5%。由此可知，污泥中投加輔料對(duì)小白菜種子GI有一定的促進(jìn)作用，其中磷礦粉的促進(jìn)效果比粉煤灰好。

3結(jié)論

（1）對(duì)蚯蚓堆肥試驗(yàn)組A1、A2、A3、A4、A5試驗(yàn)前后污泥中包含氮、磷及鉀在內(nèi)的各物質(zhì)含量的變化進(jìn)行測(cè)定，可知改堆肥技術(shù)有助于加速全氮的降解，進(jìn)而增加有效氮；對(duì)圖5蚯蚓堆肥對(duì)小白菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響于污泥中磷的影響，全磷、有效磷均增加，且有效磷增加速度大于全磷；蚯蚓堆肥前后污泥中的鉀元素變化不明顯。

（2） 通過檢測(cè)不同污泥配比及不同物料添加對(duì)小白菜種子發(fā)芽狀況的影響，可知水稻殼對(duì)于種子發(fā)芽勢(shì)的提高大于鋸末；而磷礦粉對(duì)于種子發(fā)芽率的提高大于粉煤灰；蚯蚓堆肥對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響與發(fā)芽率變化基本相同。

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