于洪久，郭煒，王大蔚，李玉梅，劉杰，邊道林（.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)村能源研究所，哈爾濱50086；.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所；.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院）

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微生物菌劑對堆肥過程中氨揮發(fā)的影響

于洪久1，郭煒1，王大蔚1，李玉梅2，劉杰1，邊道林3
（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)村能源研究所，哈爾濱150086；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所；3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院）

摘要：以雞糞、稻草為主要原料，通過添加酵素菌、微生物菌劑后，進行室內(nèi)好氧堆肥發(fā)酵試驗，研究微生物菌劑對堆肥的除臭、保氮效果，結(jié)果表明：添加微生物菌劑處理較不添加微生物菌劑處理（CK）升溫快、溫度高、高溫持續(xù)時間長，添加微生物菌劑處理堆體溫度第9 d上升到55℃，第15 d最高溫度達62℃，55℃以上高溫期可持續(xù)12 d；添加微生物菌劑處理較不添加微生物菌劑處理（CK），堆肥結(jié)束后pH值提高了0.17，氨的揮發(fā)時間縮短了6 d，氨的揮發(fā)總量降低。

關鍵詞：氨揮發(fā)；堆肥；微生物菌劑

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和國民生活水平提高，人們對肉奶蛋的需求日益增加，帶動了規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展。然而，畜禽糞污的大量、集中排放以及種養(yǎng)業(yè)的日益分離，所帶來的畜禽養(yǎng)殖污染問題日趨嚴峻[1]，給人民生活和畜禽養(yǎng)殖帶來了嚴重影響。Anderson等[2]研究認為，畜禽廢棄物是最大的氨氣源，Yasir等[3]研究表明，氨揮發(fā)是堆肥過程中臭氣產(chǎn)生、氮素損失的主要原因，因此，控制氨的揮發(fā)將有效降低臭氣排放和氮素損失。國內(nèi)外大量研究報道[4-8]表明，接種外源微生物能有效促進纖維素降解、加快堆肥腐熟、控制氨揮發(fā)。試驗主要研究微生物菌劑對堆肥除臭、保氮效果的影響，以雞糞、稻草為主要堆肥原料，分別添加酵素菌、微生物菌劑，進行室內(nèi)好氧堆肥試驗，監(jiān)測不同處理的堆肥溫度、pH值和氨揮發(fā)量的動態(tài)變化，以期為畜禽糞便無害化處理、資源化利用提供數(shù)據(jù)參考。

1　材料與方法

1.1試驗材料

雞糞購自哈爾濱市當?shù)氐男迈r蛋雞糞，稻草秸稈取自當年產(chǎn)的風干稻草。酵素菌劑由黑龍江省科學院生物肥料研究中心提供，由細菌、酵母菌、放線菌組成。微生物菌劑由省農(nóng)科院農(nóng)村能源研究所農(nóng)業(yè)微生物資源與利用研究室提供，液體劑型，有效活菌數(shù)為2.0億·mL-1，由芽孢桿菌、乳酸菌、放線菌、酵母菌組成，多菌協(xié)同作用，具有降解纖維素、加快畜禽糞便腐熟等功能。

1.2試驗方案

試驗利用室內(nèi)模擬堆肥裝置進行，長為0.8 m、寬為0.7 m、高為0.8 m，裝置外部具有保溫層，采用鼓風機進行供氧，堆肥體積為0.45 m3。試驗共設3個處理，不設重復，處理1為雞糞+稻秸+酵素菌，雞糞和秸稈的體積比為3∶2，酵素菌的接種量為2.2 L；處理2為雞糞+稻秸+微生物菌劑，雞糞和秸稈的體積比為3∶2，微生物菌劑的接種量為2.2 L；CK處理為雞糞+稻秸，雞糞和秸稈的體積比為3∶2，不接種微生物。堆肥物料含水率調(diào)節(jié)為60%，混勻后同時進行堆肥發(fā)酵。

1.3測定方法

分別在雞糞堆肥的第1、3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36 d取樣，按5點采樣法，分別在雞糞堆肥的前、后、左、右及中心位置取樣，取樣200 g，混勻，每個處理每批次取樣3次。溫度采用熱電偶溫度計測量，pH值采用上海精科pH計測量，氨氣采用硼酸吸收、稀酸滴定法測定[9-10]。

2　結(jié)果與分析

2.1堆肥過程中的溫度變化

堆肥溫度是畜禽糞便堆肥發(fā)酵過程中的主要參數(shù)，是衡量堆肥質(zhì)量和腐熟程度的重要指標[11]。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度和堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化的速度[12]。溫度變化主要受堆體各種理化參數(shù)的影響，如物料組成、含水量、有機質(zhì)含量、C/N、供氧量和微生物接種量等[13-14]。由圖1可見，各處理的堆肥溫度變化趨勢與徐鳳花等[11]研究結(jié)果相同，主要有三個階段，分別為升溫階段、高溫階段和后熟降溫階段。各處理在堆肥的第9 d均達到能殺滅病原菌的高溫階段（≥55℃），在堆肥的第15 d堆肥溫度達到最大值，處理1為59.5℃、處理2 為62℃、CK處理為57.8℃。處理1和處理2的堆肥高溫期維持12 d，CK處理的堆肥高溫期維持9 d，維持適當高溫期能有效殺死病原菌、蟲卵和草籽，并起到脫水作用。美國國家環(huán)保局規(guī)定靜態(tài)好氧堆肥，堆體溫度達55℃以上應至少需5 d，以殺死蟲卵和致病菌[15]，我國規(guī)定為5～7 d。隨著堆肥進程的推進，微生物可利用的有機碳等營養(yǎng)物質(zhì)減少，微生物活動降低，堆肥溫度也逐漸下降，到堆肥的第27 d后，各處理的堆肥溫度基本上維持在40℃左右，進入了后熟階段。

圖1　堆肥過程中不同處理堆體溫度的變化Fig.1Changes of temperature in different manures during composting

2.2堆肥過程中的pH值變化

堆肥pH值與有機物質(zhì)、礦物質(zhì)的分解及微生物的生命活動密切相關，pH值的高低影響堆肥進程和堆肥產(chǎn)品的品質(zhì)，一般堆肥發(fā)酵的pH值在中性和弱堿性時，可獲得最大的堆肥效率[16]。堆肥pH值變化與堆肥過程中氨揮發(fā)具有密切關系[3]。試驗各處理的pH值變化趨勢與高云航等[4]研究結(jié)果相同，呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，堆肥前期pH值上升較快，至堆肥結(jié)束時各處理的pH值均降到稍高于初始pH的水平。由圖2可見，在堆肥的第9 d，處理1、處理2 和CK處理的pH值均達到最大值分別為8.27、8.25 和8.20，是由于堆肥前期微生物利用堆體中的可溶性有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，促進了堆肥pH值的升高。在堆肥的第12 d之后，各處理的pH值逐漸降低，是由于在堆肥高溫階段，微生物繁殖很快，其代謝活動產(chǎn)生的有機酸所致。在堆肥的第27 d之后，堆肥pH值趨于平穩(wěn)，堆肥進入后熟階段。在堆肥結(jié)束后，處理2的pH值較CK處理提高0.17，分析原因可能是接種微生物菌劑，使大量微生物增殖，加速了堆肥進程，減少了氨的揮發(fā)從而促進堆肥中氮素的保存。

圖2　堆肥過程中不同處理pH值的變化Fig.2Changes of pH in different manures during composting

2.3雞糞堆肥過程中氨揮發(fā)量變化

氨氣雖然不是畜禽糞便致臭的唯一物質(zhì)，但氨揮發(fā)量與糞便中其它致臭物質(zhì)的揮發(fā)密切相關（R= 0.94）[17]，即減少氨揮發(fā)，可以減少糞便的惡臭，所以控制堆肥過程中氨的揮發(fā)是臭味控制和提高氮素養(yǎng)分保留率的關鍵[18]。陳書安等[19]研究認為，要減少堆肥過程中氨揮發(fā)，調(diào)控的時間應選擇在堆肥的第0～15 d，且越早除臭效果越好。由圖3可見，處理1、處理2、CK處理氨揮發(fā)量有較短的快速上升，時間長短因處理不同而有差異。處理2在堆肥的第6 d氨揮發(fā)量達到最大值，在堆肥的第30 d氨揮發(fā)量為0；處理1和CK處理在堆肥的第9 d氨揮發(fā)量達到最大值，處理1在堆肥的第33 d氨揮發(fā)量為0，CK處理在堆肥的第36 d氨揮發(fā)量為0。整個堆肥過程中氨揮發(fā)量大小為CK處理＞處理1＞處理2，分析原因可能是接種微生物菌劑，使大量微生物增殖，加速了氮素轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，減少堆肥過程中氮素以銨態(tài)氮形式揮發(fā)。

圖3　堆肥過程中不同處理氨揮發(fā)量的變化Fig.3Changes of ammonia volatilization in different manures during composting

3　小結(jié)

添加微生物菌劑能夠延長堆肥的高溫持續(xù)時間，降低堆肥過程中氨揮發(fā)量，縮短堆肥時間。與CK處理相比，添加微生物菌劑處理的堆肥最高溫度提高了4.2℃，55℃以上高溫期延長了3 d，說明堆肥添加微生物菌劑能夠加速微生物的繁殖，促進堆肥中有機物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，提高堆肥效率，并有效殺滅雞糞中的病原菌。添加微生物菌劑處理的氨揮發(fā)總量小于添加酵素菌和CK處理，與CK處理相比氨揮發(fā)時間縮短6 d，說明堆肥添加微生物菌劑能夠減少銨態(tài)氮的產(chǎn)生與揮發(fā)，起到保氮除臭的效果，提高堆肥質(zhì)量。

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Effects of Microorganism Agent on Ammonia Volatilization during Manures Composting

Yu Hongjiu1，Guo Wei1，Wang Dawei1，Li Yumei2，Liu Jie1，Bian Daolin3
（1.Institute of Rural Energy，Heilongjiang Academy of Agricultural Science，Harbin 150086；2.Institute of Soil Fertilizer and Environment Resource，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences；3.Heilongjiang Academy of Agricultural Science）

Abstract:In order to study the effect of microbial agents on composting of deodorant and nitrogen retention，ferment bacteria and microbial agents were mixed into the chicken manure with rice straw as the main raw material.The results indicated that：comparing to the treatment without microorganism（CK），those with microorganism showed faster composting temperature increase and longer high temperature maintaining.The temperature of fermenting file could reach 55℃on 9 th day，and the highest was 62℃on 15 th day.It could keep 12 days over 55℃.pH was increased by 0.17，and the ammonia volatilization time was shortened by 6 days with microorganism after composting.

Key words：ammonia volatilization；composting；microorganism agents

中圖分類號：S141

文獻標識碼：A

文章編號：1002-2090（2016）01-0073-03

doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2016.01.016

收稿日期：2015-05-06

基金項目：哈爾濱市科學技術局科技創(chuàng)新人才（2014RFQYJ064）；哈爾濱市科學技術局科技成果轉(zhuǎn)化（2014DB3AN027）。

作者簡介：于洪久（1981-），男，助理研究員，黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)，現(xiàn)主要從事農(nóng)業(yè)微生物資源與利用方面的研究工作。

通訊作者：劉杰，男，研究員，碩士研究生導師，E-mail：liujie1677@126.com。