劉 軍 ，董存明，呂詩(shī)錦，阮云澤，王蓓蓓，趙 艷

（海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 ?？?570208）

腐熟菌劑不同添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥的影響

劉 軍 ，董存明，呂詩(shī)錦，阮云澤，王蓓蓓，趙 艷

（海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 ?？?570208）

通過(guò)比較腐熟菌劑不同添加量在雞糞椰糠堆肥中物理和化學(xué)成分的變化，研究腐熟菌劑對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥的影響。結(jié)果表明：固定雞糞和椰糠的C/N 值為25左右，在其中分別添加質(zhì)量比0‰（CK）、5‰（F1）、10‰（F2）和20‰（F3）的腐熟菌劑，4種堆肥在堆制過(guò)程中pH和電導(dǎo)率（EC）均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，含水量、有機(jī)質(zhì)和碳氮比均呈降低趨勢(shì)，至堆肥結(jié)束時(shí)4個(gè)處理pH值均在7.42～7.52之間，EC值均在2 000μs/cm以下。與不加腐熟菌劑相比，添加腐熟菌劑可明顯提高堆肥的溫度和高溫持續(xù)時(shí)間，最高溫度可達(dá)62℃左右，持續(xù)高溫（55℃）時(shí)間超過(guò)15 d，不同腐熟菌劑添加量之間差異不顯著，但添加5‰腐熟菌劑的堆肥總養(yǎng)分含量最高為5%。

雞糞；椰糠；腐熟菌劑；堆肥

劉軍 ，董存明，呂詩(shī)錦，等.腐熟菌劑不同添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（6）：114-118.

近年來(lái)，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新農(nóng)村建設(shè)及農(nóng)業(yè)科技的提高，大量的農(nóng)業(yè)固體廢棄物也隨之產(chǎn)生，數(shù)以?xún)|計(jì)的農(nóng)業(yè)廢棄物被任意丟棄，導(dǎo)致出現(xiàn)大量的農(nóng)村環(huán)境污染事件。如何利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物并使其資源化，成為當(dāng)今社會(huì)亟待解決的焦點(diǎn)之一［1-2］。

海南作為我國(guó)最大的經(jīng)濟(jì)特區(qū)和熱帶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，終年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了大量農(nóng)業(yè)廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年海南省椰子種植面積超過(guò)3.916萬(wàn)hm2，產(chǎn)量為2.3億個(gè)，在種植和加工椰子時(shí)，產(chǎn)生的大量廢棄物被丟棄或直接燃燒［3］。此外，海南省文昌雞年產(chǎn)量約8 500只，雞糞年產(chǎn)量超過(guò)100萬(wàn)t。這些富含養(yǎng)分的固體有機(jī)廢棄物不進(jìn)行處理，不僅會(huì)極大浪費(fèi)大量養(yǎng)分資源，更會(huì)嚴(yán)重污染農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。據(jù)研究資料表明，堆肥是最常用的處理畜禽糞便及廢棄物的有效途徑［4-5］，其中雞糞堆肥的研究已有大量報(bào)道［4，6-8］，而椰糠的研究主要集中在育苗基質(zhì)上，目前對(duì)于添加腐熟菌劑對(duì)雞糞椰糠堆肥的研究還未有報(bào)道。因此，本研究以雞糞和椰糠為主要堆肥原料，探究其腐熟菌劑不同添加量高溫堆肥過(guò)程中指標(biāo)的變化，以期為腐熟菌劑的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用具有重要參考意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于海南省文昌市泰谷生物科技有限公司有機(jī)肥廠。

（1）堆肥原材料為雞糞和椰糠，其中椰糠購(gòu)自東郊椰林椰子產(chǎn)品加工廠，雞糞購(gòu)自海南文昌大致坡某肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)。堆肥所用的雞糞、椰糠的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 堆肥原材料理化性質(zhì)

（2）腐熟菌劑組成為BA77、BE35、BG7，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)有機(jī)肥課題組提供，腐熟菌劑特點(diǎn)、組成和發(fā)酵菌液濃度見(jiàn)表2（發(fā)酵菌液濃度為加入肥料時(shí)濃度）。

表2 腐熟菌劑組成菌株性質(zhì)及發(fā)酵液菌株濃度

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年3月至2014年5月進(jìn)行，在雞糞椰糠堆肥中，調(diào)整干雞糞、濕雞糞和椰糠加入量使其碳氮比為25，設(shè)添加腐熟菌劑5‰（F1）、10‰（F2）、20‰（F3）和空白對(duì)照4個(gè)處理 ，3次重復(fù)，每個(gè)處理堆肥鮮重約2 000 kg，堆成圓垛型，垛體高1.5 m，周徑2 m，堆肥過(guò)程中采用15G裝載機(jī)機(jī)械翻堆，每2 d翻堆1次，翻堆2次后每4 d翻堆1次，共堆制48 d。

1.3 樣品采集與保存

分別在堆制0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48 d采樣，每次翻堆后從堆體的上、中、下各部多點(diǎn)采樣并混合均勻，一部分鮮樣保存于4℃冰箱內(nèi)用于測(cè)定含水量、電導(dǎo)率（EC）、pH等；另一部分樣品風(fēng)干粉碎后測(cè)定有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀等。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

（1）堆肥溫度：在堆肥過(guò)程中于每天9：00 和15：00使用水銀溫度計(jì)分別測(cè)定堆肥上、中、下3層溫度，每堆測(cè)定東、西、南、北4個(gè)方向并取平均值為當(dāng)天溫度，同時(shí)測(cè)定室溫。（2）堆肥含水量：采用烘干法測(cè)定。（3）堆肥pH、EC測(cè)定：稱(chēng)取5.00 g肥料鮮樣樣品于塑料瓶中，加入50 g去離子水，置于搖床（150 r/min）震蕩2 h，靜置0.5 h進(jìn)行pH和EC的測(cè)定，pH采用METTLER TOLEDO FE20 pH計(jì)測(cè)定，EC值采用DDSJ-308A電導(dǎo)率儀測(cè)定。（4）堆肥氮、磷、鉀測(cè)定：肥料樣品采用常規(guī)測(cè)定方法（NY525-2012），凱氏定氮法測(cè)全氮、釩鉬黃比色法測(cè)全磷、火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀［9］。（5）有機(jī)質(zhì)測(cè)定：采用重鉻酸鉀-濃硫酸法測(cè)定［9］。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和PASW Statistics 18軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥溫度變化的影響

整個(gè)堆肥過(guò)程可分成升溫、高溫和降溫3個(gè)階段，堆肥初期堆體中的嗜溫細(xì)菌活動(dòng)活躍，可利用堆體中的可溶性糖、蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)物迅速繁殖，旺盛的新陳代謝各產(chǎn)生大量的熱能，造成堆體升溫迅速，達(dá)到高溫后嗜溫細(xì)菌活動(dòng)受阻，嗜熱細(xì)菌活動(dòng)劇烈，此時(shí)堆肥進(jìn)入高溫階段并持續(xù)一段時(shí)間，期間堆體中的蟲(chóng)卵、致病微生物及雜草種子被殺死形成腐殖質(zhì)，隨著大部分有機(jī)物的被分解，堆體溫度開(kāi)始緩慢降低，堆肥進(jìn)入后熟階段。而加入腐熟菌劑后，堆體中的微生物數(shù)量顯著增多，分解蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等能力增強(qiáng)。

從圖1可以看出，室溫變化幅度較小，在23～33℃之間波動(dòng)，堆肥初期堆體溫度迅速升高，3 d后，添加腐熟菌劑處理F1、F2、F3的溫度達(dá)到55℃以上，之后F1在堆制7 d達(dá)到最高溫61.83℃，F(xiàn)2在堆制5 d達(dá)到最高溫62.17℃，F(xiàn)3在堆制7 d達(dá)到最高溫62.17℃，CK在堆制7 d達(dá)到最高溫56.67℃，55℃以上高溫持續(xù)時(shí)間F2、F3處理為16 d，F(xiàn)1處理為15 d，CK為7 d，有研究表明，堆體溫度持續(xù)55℃保持3 d以上可殺死堆體中的病菌，保證堆肥達(dá)到合格的衛(wèi)生指標(biāo)［10-11］。在本實(shí)驗(yàn)達(dá)到的溫度和高溫持續(xù)的時(shí)間條件下，堆體中的病菌等已被基本殺死。

圖1 堆肥過(guò)程中溫度的變化

圖2 堆肥過(guò)程中含水量的變化

圖3 堆肥過(guò)程中pH的變化

2.2 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥含水量變化的影響

從圖2可以看出，堆肥初期，堆肥含水量隨著堆肥的進(jìn)行而降低，F(xiàn)1、F2、F3、CK的堆肥初始含水量分別為69.99%、71.12%、71.42%和71.96%，至堆肥結(jié)束堆肥含水量分別為56.70%、61.38%、61.73%和65.23%。添加腐熟菌劑堆肥的含水量降低幅度顯著大于未添加腐熟菌劑堆肥，原因是添加腐熟菌劑后，堆肥內(nèi)高活性微生物數(shù)量增多，促進(jìn)堆肥升溫，使堆肥反應(yīng)更徹底，堆肥產(chǎn)生的水分得到充分揮發(fā)，堆肥產(chǎn)品含水量較低。

2.3 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥pH變化的影響

pH是影響微生物活動(dòng)的重要因素之一，pH過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響堆肥的進(jìn)程，由圖3可知，堆肥初期，4個(gè)處理的pH范圍在6.90～7.09之間，差別不大，隨著堆肥的進(jìn)行，各處理pH值呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，添加腐熟菌劑的處理pH值在堆制12 d內(nèi)，均小于未添加腐熟菌劑堆肥，主要原因是因?yàn)槲⑸锏募尤氪龠M(jìn)了有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生有機(jī)酸，堆制12 d后，隨著堆肥中有機(jī)酸含量的降低，pH值逐漸升高，堆肥結(jié)束時(shí)各處理pH值分別為7.42、7.43、7.39和7.56，各處理pH值差異不顯著。

2.4 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥電導(dǎo)率變化的影響

電導(dǎo)率反映了堆肥中總陽(yáng)離子濃度，由圖4可知，隨著堆肥的進(jìn)行，各處理EC值均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。堆肥初期，各處理的EC值在700～800 μs/cm之間，隨著堆肥的進(jìn)行，至堆制8 d后，CK的EC值繼續(xù)緩慢升高，F(xiàn)1處理EC下降后繼續(xù)緩慢上升，至堆制32 d達(dá)到最大值，之后繼續(xù)緩慢下降，F(xiàn)2處理變化趨勢(shì)與F1相似，EC值緩慢上升，至堆制36 d達(dá)到最大值后開(kāi)始下降，F(xiàn)3處理在堆制8 d后EC值迅速降低，之后緩慢升高，變化不明顯，其中在堆制36 d前CK的EC值略低于同時(shí)期添加腐熟劑的處理，至堆制48 d，F(xiàn)1、F2、F3、CK的EC值分別為1 050、897、983、1 223 μs/cm。

圖4 堆肥過(guò)程中EC的變化

2.5 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥有機(jī)質(zhì)變化的影響

隨著堆肥的進(jìn)行，在微生物的作用下，有機(jī)質(zhì)一方面被分解成二氧化碳和水等物質(zhì)散失，另一方面通過(guò)微生物的新陳代謝被高分子化轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)等穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。因此在整個(gè)堆肥的過(guò)程中，隨著微生物的活動(dòng)，堆肥有機(jī)質(zhì)的含量逐漸降低。本試驗(yàn)中，4個(gè)處理的堆肥有機(jī)質(zhì)隨著堆肥的進(jìn)行逐漸降低，至堆制48 d，堆肥有機(jī)質(zhì)分別為31.78%、37.86%、26.47%和35.79%。

2.6 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥C/N變化的影響

C/N是衡量堆肥腐熟的一個(gè)重要指標(biāo)，堆肥初始各處理的C/N分別為23.88、23.57、23.81和27.4，隨著堆肥的進(jìn)行堆體中有機(jī)質(zhì)分解，一部分轉(zhuǎn)為CO2和H2O揮發(fā)，一部分轉(zhuǎn)為腐殖質(zhì)，而含氮化合物分解成氨態(tài)氮，以氣態(tài)或硝態(tài)的形式流失，但由于堆肥含水量降低，總干物質(zhì)重量減少幅度大于氨的揮發(fā)，最終導(dǎo)致相對(duì)氮含量增加，從而增加了肥料中的氮含量，所以堆體中的C/N呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，至堆肥結(jié)束，各處理的C/N分別降低至12.69、18.33、10.76和13.81，降幅分別為46.88%、22.21%、54.82%和49.60%。

圖5 堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)的變化

圖6 堆肥過(guò)程中C/N的變化

2.7 腐熟菌劑添加量對(duì)雞糞椰糠高溫堆肥總養(yǎng)分變化的影響

隨著堆肥的進(jìn)行，肥料中的高分子化合物降解，含氮的化合物轉(zhuǎn)化成氨，部分以氨氣的形式散失，一部分降解成氨基酸類(lèi)、腐殖酸類(lèi)、脂類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)，隨著堆肥的進(jìn)行，陽(yáng)光的曝曬，堆肥中養(yǎng)分會(huì)慢慢散失。從表3可以看出，隨著堆肥的進(jìn)行堆體總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）含量先升高后降低，其中F1處理總養(yǎng)分最高值為5.09%（30 d），F(xiàn)2最高值為5.00%（18 d），F(xiàn)3最高值為5.09（24 d），CK最高值為4.97（12 d）。至堆制48 d，其總養(yǎng)分分別為5.00%、3.80%、4.87%和4.38%，F(xiàn)1變化不明顯，F(xiàn)2養(yǎng)分含量顯著降低。

3 結(jié)論與討論

溫度與堆肥中微生物的代謝活動(dòng)息息相關(guān)，堆肥初期堆體溫度上升迅速。同時(shí)外源微生物的加入，堆肥中微生物活動(dòng)更為劇烈，溫度超過(guò)60℃并維持一段高溫時(shí)期，隨著堆肥的進(jìn)行，微生物的活動(dòng)使堆肥中易分解的如蛋白質(zhì)、脂肪、單糖的物質(zhì)的消耗殆盡，微生物活動(dòng)受阻，從而使其進(jìn)入內(nèi)源呼吸，堆體溫度降低［10-11］。本試驗(yàn)中，堆體溫度前期迅速升高至55℃以上，其中添加腐熟菌劑的處理溫度達(dá)到60℃以上，雖然通過(guò)機(jī)械翻堆堆體熱量散失造成溫度的降低，但隨著微生物的活動(dòng)堆體溫度仍會(huì)迅速上升，之后微生物活動(dòng)劇烈導(dǎo)致堆肥易分解物質(zhì)的消耗，微生物活動(dòng)進(jìn)入內(nèi)呼吸，造成堆體溫度下降，其中添加腐熟菌劑的處理由于微生物生物量大，易被分解物質(zhì)的消耗量多，溫度降低速率高于未加入腐熟菌劑的處理，至堆制48 d，腐熟菌劑5‰、10‰、20‰處理已接近室溫，而空白對(duì)照仍持續(xù)在45℃以上，這與前人研究結(jié)果一致。但本試驗(yàn)中隨著微生物加入量的增加，堆肥溫度升高趨勢(shì)不明顯，可能原因是由于堆肥對(duì)微生物的承載量有限，且在一定時(shí)間后各堆肥中微生物量達(dá)到最大容量，不再增加，導(dǎo)致不同菌劑添加量堆肥的溫度變化趨勢(shì)不明顯。

前期研究結(jié)果［12］表明堆肥的EC呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，其升高的原因可能與堆肥中有機(jī)物被分解產(chǎn)生磷酸鹽和銨鹽等有關(guān)，而隨著堆肥的進(jìn)行，至堆肥后期，微生物活動(dòng)利用磷酸鹽和翻堆的過(guò)程中造成氨的散失，導(dǎo)致堆肥EC維持平衡，變化不大。本試驗(yàn)的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，在堆肥的整個(gè)過(guò)程中均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

本試驗(yàn)中C/N的變化主要發(fā)生在堆制8～24 d，此時(shí)堆肥處于高溫發(fā)酵到降溫腐熟階段，這與李吉進(jìn)等［13］研究結(jié)果一致，此階段微生物以碳作為能源物質(zhì)，利用堆體內(nèi)的各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)自身的需求，導(dǎo)致堆體內(nèi)的有機(jī)質(zhì)含量降低，雖然氮會(huì)以氨等形式散失一部分，但其相對(duì)含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，導(dǎo)致堆肥的碳氮比降低，有機(jī)質(zhì)含量逐漸降低。

本試驗(yàn)隨著堆肥的進(jìn)行其pH值呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，這與王曉娟等［14］研究結(jié)果一致；各處理的總養(yǎng)分含量在堆肥結(jié)束時(shí)分別為5%、3.8%、4.87% 和4.38%，各指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)表明腐熟菌劑的最適添加量為5‰。

表3 堆肥過(guò)程中總養(yǎng)分（%）變化

［1］董雪云，張金流，郭鵬飛.農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術(shù)研究進(jìn)展及展望［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，20（18）：86-89.

［2］鄒世娟.淺析農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2014（12）：38-39.

［3］鄭侃，張衍林，李善軍，等.農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用現(xiàn)狀與分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，40（5）：175-177.

［4］趙建榮，高德才，汪建飛，等.不同C/N下雞糞麥秸高溫堆肥腐熟過(guò)程研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011 （5）：1014-1020.

［5］鮑艷宇，周啟星，顏麗，等.不同畜禽糞便堆肥過(guò)程中有機(jī)氮形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28（5）：930-936.

［6］馬開(kāi)星，鄒長(zhǎng)明，趙建榮.雞糞堆肥腐熟過(guò)程中腐熟度參數(shù)的變化［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（3）：289-292.

［7］王曉娟，李博文，劉微，等.不同微生物促腐劑在雞糞好氧堆肥中的應(yīng)用研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（1）：238-241.

［8］王小琳，陳世昌，袁國(guó)鋒，等.促腐劑在雞糞堆肥發(fā)本酵中的應(yīng)用研究［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15（5）：1210-1214.

［9］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007.

［10］Macgregor S T，Miller F C，Parianos K M，et al.Composing process control based on interaction between microbial heat output and temperature［J］.Appl Environ Microbiol，1981，41：1321-1330.

［11］Vuorinen A H，Saarinen M H.Evolution of microbiological and chemical parameters during manure and straw co-composting in a drum composting system［J］.Agric Ecosyst Environ.1997，66：19-29.

［12］唐珠.豬糞堆肥的理化特征及腐熟度評(píng)價(jià)研究［D］.南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

［13］李進(jìn)吉，鄒國(guó)元，徐秋明，等.雞糞堆肥腐熟度參數(shù)及波譜的形狀研究［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2006，12（2）：219-226.

［14］王曉娟，李博文，劉微，等.不同微生物菌劑對(duì)雞糞高溫堆腐的影響［J］.土壤通報(bào)，2012.43（3）：637-642.

（責(zé)任編輯 楊賢智）

Effects of different microbial agent on high-temperature composting of chicken manure and coconut husk

LIU Jun，DONG Cun-ming，LYU Shi-jin，RUAN Yun-ze，WANG Bei-bei，ZHAO Yan
（College of Agriculture，Hainan university，Haikou 570208，China）

In this study，the physical and chemical properties of Chicken Manure and Coconut Husk compost were compareed to determine the effect of different microbial agent on high-temperature composting.The results indicated that C/N keep about 25 and inoculation of functional microbes for 0‰（CK）、5‰（F1）、10‰（F2） and 20‰（F3），respectively.The pH and EC value of the four treatments all increased along with the composting，but the moisture，organic matter and C/N reduced.At the end of the composting，the pH value of all treatments were among 7.42 and 7.52，while the EC of all treatments all under 2 000 μs/cm.Compare with without inoculation of functional microbes，add inoculation of functional microbes can increase the composting temperature and extend the high-temperture time，and compost temperature reached the highest value of 62℃ among all treatments and high-temperture（over 55℃）sustained for 15 days，but it no-significance for the three inoculation of functional microbes.the total nutrient contents of adding 5‰ of functional microbial agent is 5%.

chicken manute；coconut husk；microbial agent；composting

S141.4

A

1004-874X（2016）06-0114-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.020

2015-12-21

國(guó)家自然科學(xué)基金（31372142）

劉軍（1990-），男，黎族，在讀碩士生，E-mail：yanbo315@126.com

趙艷（1981-），女，博士，講師，E-mail：yanbo315@126.com