毛同輝 羅杰 楊仕鈺 熊勇 李平 張?zhí)m蘭 燕志宏 邱雪松

摘? 要：為高效利用玉米秸稈，提高有機(jī)肥品質(zhì)及效益，本研究通過添加0、5％、10％、15％、20％、25％、30％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的干燥玉米秸稈對雞糞進(jìn)行好氧發(fā)酵，測定雞糞有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分、pH、電導(dǎo)率、種子發(fā)芽率等肥力指標(biāo)以及重金屬含量情況。研究發(fā)現(xiàn)：15％玉米秸稈組的發(fā)酵周期顯著短于5％、10％、20％、25％、30％玉米秸稈組，極顯著短于對照組；添加15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上玉米秸稈顯著提高了雞糞有機(jī)肥的總養(yǎng)分含量，添加15％、20％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）玉米秸稈顯著提高了雞糞有機(jī)肥的含量，添加10％、15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）玉米秸稈顯著提高了雞糞有機(jī)肥種子發(fā)芽率；添加20％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上玉米秸稈顯著增加了雞糞有機(jī)肥砷含量，添加30％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）玉米秸稈顯著增加了雞糞有機(jī)肥鉻含量，添加玉米秸稈顯著增加了雞糞有機(jī)肥鉛含量，但均未超限。以上結(jié)果表明，玉米秸稈可作為發(fā)酵雞糞有機(jī)肥的優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)原料，并且適宜的添加比例為15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈；雞糞有機(jī)肥；重金屬；堆肥發(fā)酵

中圖分類號：S816 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-0769（2024）01-0056-06

我國是玉米種植大國，玉米秸稈年均產(chǎn)量約2.674 6億t^[1]。玉米秸稈中含有大量碳源和氮源，是一種非常優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)原料^[2]，而在農(nóng)村常常被直接焚燒處理，這樣不僅對環(huán)境造成破壞，同時也是資源的浪費(fèi)。國家禁止秸稈焚燒意見的出臺加快了玉米秸稈“四化”處理進(jìn)程。目前，玉米秸稈主要通過直接還田、青貯飼料、堆肥等方式進(jìn)行資源化利用^[3-5]。

我國是家禽飼養(yǎng)大國，每年雞糞排泄量約2.88億t。雞糞含有大量的有機(jī)質(zhì)、氮源、碳源、微量元素等，是非常優(yōu)質(zhì)的肥料源^[6]。雞糞主要通過雞糞脫水干燥技術(shù)、雞糞堆肥技術(shù)、黑水虻養(yǎng)殖技術(shù)、雞糞熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)等進(jìn)行資源化利用^[7]。雞糞堆肥技術(shù)主要有厭氧堆肥和好氧堆肥。柳冬梅等^[8]通過添加不同菌劑對雞糞進(jìn)行發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，添加微生物菌劑能明顯提高發(fā)酵溫度和縮短發(fā)酵時間。曾泉等^[9]通過添加金針菇菌糠發(fā)酵雞糞發(fā)現(xiàn)，添加菌糠能縮短發(fā)酵腐熟時間。Wan等^[10]通過在玉米秸稈雞糞堆肥中接種不同比例微生物后發(fā)現(xiàn)，接種微生物能有效促進(jìn)堆肥腐熟，提高氮源轉(zhuǎn)化效率。王立闖等^[11]通過添加玉米秸稈對雞糞進(jìn)行厭氧發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，添加少量玉米秸稈能夠提高發(fā)酵過程中酶活性，縮短反應(yīng)周期。韋小慶^[12]通過添加玉米秸稈與畜禽糞污進(jìn)行發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈能顯著提高有機(jī)肥總養(yǎng)分含量，縮短發(fā)酵周期等。關(guān)于利用玉米秸稈發(fā)酵雞糞的適宜添加比例以及對有機(jī)肥肥力的影響研究較少，為此本研究通過添加不同比例玉米秸稈來發(fā)酵雞糞，探究玉米秸稈發(fā)酵雞糞的適宜添加比例以及對雞糞有機(jī)肥肥力的影響，從而推動玉米秸稈的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提高雞糞有機(jī)肥品質(zhì)，為秸稈肥料化利用以及家禽糞污資源化做好基礎(chǔ)應(yīng)用研究，提高農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)和綠色生態(tài)的高效發(fā)展。

1? 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

雞糞有機(jī)肥發(fā)酵原料由雞糞、輔料、發(fā)酵菌劑、秸稈組成。雞糞由貴州省思南縣一家雞場提供，為同一批次雞所產(chǎn)；輔料為購買的鋸末與稻殼，其所含水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30％和13％；發(fā)酵菌劑選用貴州煜宏生物科技有限公司提供的有機(jī)肥發(fā)酵菌，由枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、哈茨木霉菌、米曲霉、海洋紅酵母菌等組成；秸稈為同一批次干燥玉米秸稈，無霉變，打碎成5 cm長。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

雞糞與輔料的混合比例為6∶4，在此基礎(chǔ)上添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、5％、10％、15％、20％、25％、30％的干燥玉米秸稈，其碳、氮組成見表1。試驗(yàn)在貴州省思南縣一家小規(guī)模雞場開展，設(shè)7個組，每組3個重復(fù)，排成條列式，采用傳統(tǒng)發(fā)酵工藝。每天翻堆一次，并在中午使用艾沃斯測試儀檢測發(fā)酵溫度。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 樣本處理

各組各取5份樣本，每份500 g，于105 ℃烘干后過40目篩。

1.3.2 有機(jī)質(zhì)及總養(yǎng)分含量測定

參照NY/T 525-2021測定方法，測定結(jié)果為干物質(zhì)基礎(chǔ)的養(yǎng)分含量。

1.3.3 pH和電導(dǎo)率測定

采集雞糞有機(jī)肥新鮮樣本500 g，將樣本與水按照1∶10（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）混合，于浸提瓶中震蕩30 min，離心機(jī)（Thermo Fisher Sorvall ST8，美國賽默飛公司）5 000 r/min離心20 min，取上清液，用pH計（賽多利斯鉛-10，日本賽多利斯公司）測定pH，用電導(dǎo)儀（雷磁N18，上海儀電科技股權(quán)有限公司）測定電導(dǎo)率。

1.3.4 種子發(fā)芽率測定

將樣本與水按照1∶10（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）混合后浸提，吸取10 mL浸提液來培養(yǎng)黃瓜種子，測定種子發(fā)芽率及芽長，水作為對照組。

1.3.5 重金屬測定

參照NY/T 1978—2010測定方法測定樣本中砷、汞、鎘、鉻、鉛的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS Vol.20.0軟件進(jìn)行差異顯著分析，使用Origin 2022制圖，Microsoft Excel制作數(shù)據(jù)表格。P＜0.05表示差異顯著，? ? ?P＜0.01表示差異極顯著。

2? 結(jié)果與分析

2.1 添加玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥發(fā)酵溫度的影響

雞糞有機(jī)肥發(fā)酵需要經(jīng)過升溫、高溫、降溫、腐熟4個時期。發(fā)酵溫度如圖1所示，各玉米秸稈組之間在升溫期（20 ℃～60 ℃）的發(fā)酵溫度差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于對照組的（P＜0.05）。各玉米秸稈組在高溫期（60 ℃～ 70 ℃）的發(fā)酵溫度上差異不顯著（P＞0.05）。各玉米秸稈組在降溫期（60 ℃～30 ℃）的發(fā)酵溫度均顯著低于于對照組的（P＜0.05）。15％玉米秸稈組在腐熟期（30 ℃～25 ℃）的發(fā)酵溫度顯著低于5％、10％、20％、25％、30％玉米秸稈組的（P＜0.05），極顯著低于對照組的（P＜0.01）。

15％玉米秸稈組的發(fā)酵周期顯著短于5％、10％、20％、25％、30％玉米秸稈組的（P＜0.05），極顯著短于對照組的（P＜0.01）。

2.2 添加玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥肥力的影響

添加玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥肥力的影響見表2。結(jié)果表明，添加15％、20％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）玉米秸稈能顯著提高雞糞有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量（P＜0.05）。添加玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥pH、電導(dǎo)率無顯著影響（P＞0.05）。10％、15％玉米秸稈組雞糞有機(jī)肥的種子發(fā)芽率顯著高于0、5％、20％、25％、30％玉米秸稈組的（P＜0.05）。15％玉米秸稈組雞糞有機(jī)肥的總養(yǎng)分含量顯著高于其他組的（P＜0.05）。

2.3 添加玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥重金屬含量的影響

添加玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥重金屬含量的影響見表3。結(jié)果表明，所有添加組雞糞有機(jī)肥的重金屬含量均未超限，25％、30％玉米秸稈組雞糞有機(jī)肥的砷含量顯著高于其他組的? ? ? ? （P＜0.05），各添加組雞糞有機(jī)肥的鉛含量顯著高于對照組的（P＜0.05），各組在雞糞有機(jī)肥汞含量和鎘含量上差異不顯著（P＞0.05），30％玉米秸稈組在雞糞有機(jī)肥的鉻含量上顯著高于其他組的（P＜0.05）。

3? 結(jié)論

15％玉米秸稈組雞糞有機(jī)肥的發(fā)酵周期明顯短于其他組的，這可能與發(fā)酵過程中碳氮比變化有關(guān)。Wan L等^[10]研究表明，添加玉米秸稈發(fā)酵雞糞會顯著影響碳氮比。碳氮比是微生物發(fā)酵的必要條件，會影響微生物的發(fā)酵能力。碳氮比的變化可能會使微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、纖維素酶等代謝物出現(xiàn)差異^[13]，進(jìn)而影響發(fā)酵周期。游宏建等^[14]研究表明，碳氮比為30∶1時有機(jī)肥發(fā)酵腐熟效果好。樊嚴(yán)^[15]研究表明，添加玉米秸稈能加快牛糞的發(fā)酵。高有清等^[16]研究顯示，雞糞與玉米秸稈厭氧干發(fā)酵，玉米秸稈的適宜添加比例為10％。本研究采用傳統(tǒng)好氧發(fā)酵，發(fā)酵菌劑為好氧菌，對碳氮比的需求不同，因此玉米秸稈的適宜添加比例存在差異。

在堆肥過程中，有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量受發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、原料、菌劑、攪拌轉(zhuǎn)速等多種因素的影響^[17]。Zhang等^[18]研究表明，發(fā)酵周期對有機(jī)質(zhì)有顯著影響，因?yàn)樵诙逊蔬^程中碳源被微生物分解為二氧化碳，發(fā)酵時間越長，有機(jī)質(zhì)的損失就越多^[19]。本研究表明，添加15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）玉米秸稈發(fā)酵雞糞有機(jī)肥能顯著縮短發(fā)酵周期，提高有機(jī)質(zhì)含量。添加適宜比例的玉米秸稈能夠妥善改變雞糞有機(jī)肥的肥力，從而顯著提高種子的發(fā)芽率（P＜0.05）。本研究表明，添加10％和15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的玉米秸稈顯著提高了雞糞有機(jī)肥的種子發(fā)芽率，與Chang等^[20]研究結(jié)果一致。種子發(fā)芽率與環(huán)境溫度、品種、成熟度、營養(yǎng)成分等因素有關(guān)^[21]。多項研究表明有機(jī)質(zhì)能顯著提高種子發(fā)芽率^[22-26]。添加不同比例玉米秸稈對雞糞有機(jī)肥總養(yǎng)分含量的研究結(jié)果表明，添加15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上玉米秸稈能顯著提高雞糞有機(jī)肥總養(yǎng)分的含量，這與多項研究^[27-29]結(jié)果一致，這可能是因?yàn)橛衩捉斩捄写罅康奶荚春偷础?/p>

本研究發(fā)現(xiàn)，添加玉米秸稈顯著增加了雞糞有機(jī)肥中部分重金屬含量，但均未超限。這可能與玉米秸稈的重金屬含量以及種植等因素有關(guān)^[30-31]。此外，添加玉米秸稈會影響雞糞發(fā)酵過程中的碳氮比，碳氮比的變化會影響微生物的功能活性，進(jìn)而影響對重金屬的降解^[32]。

本研究表明，玉米秸稈可作為發(fā)酵雞糞有機(jī)肥的優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)原料，且適宜添加比例為15％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

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基金項目：農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用工程技術(shù)研究中心 （銅市科研[2022]6號）；基于生豬糞污生物降解地方微生物資源的研究（黔科合[2023]一般474）

作者簡介：毛同輝（1979－ ），男，高級畜牧師，主要從事糞污資源化利用研究工作；E-mail：120276909@qq.com

*通信作者：燕志宏（1961－ ），男，教授，主要從事動物遺傳育種資源開發(fā)研究；E-mail：2321462718@qq.com