115 的大量废弃物被丢弃或直接燃烧 [3] 此外, 海南省文昌鸡年产量约 8 0 只, 鸡粪年产量超过 100 万 t 这些富含养分的固体有机废弃物不进行处理, 不仅会极大浪费大量养分

Size: px

Start display at page:

Download "115 的大量废弃物被丢弃或直接燃烧 [3] 此外, 海南省文昌鸡年产量约 8 0 只, 鸡粪年产量超过 100 万 t 这些富含养分的固体有机废弃物不进行处理, 不仅会极大浪费大量养分"

绝蔚倪
9 years ago
Views:

1 广东农业科学 Guangdong Agricultural Sciences doi /j.issn X 刘军董存明吕诗锦等. 腐熟菌剂不同添加量对鸡粪椰糠高温堆肥的影响 [J]. 广东农业科学腐熟菌剂不同添加量对鸡粪椰糠高温堆肥的影响刘军董存明吕诗锦阮云泽王蓓蓓赵艳海南大学农学院海南海口 5708 摘要通过比较腐熟菌剂不同添加量在鸡粪椰糠堆肥中物理和化学成分的变化研究腐熟菌剂对鸡粪椰糠高温堆肥的影响结果表明固定鸡粪和椰糠的 C/N 值为左右在其中分别添加质量比 0 CK 5 F1 10 F2 和 F3 的腐熟菌剂 4 种堆肥在堆制过程中 ph 和电导率 EC 均呈现升高趋势含水量有机质和碳氮比均呈降低趋势至堆肥结束时 4 个处理 ph 值均在之间 EC 值均在 2 000μs/cm 以下与不加腐熟菌剂相比添加腐熟菌剂可明显提高堆肥的温度和高温持续时间最高温度可达 62 左右持续高温时间超过 15 d 不同腐熟菌剂添加量之间差异不显著但添加 5 腐熟菌剂的堆肥总养分含量最高为 5% 关键词鸡粪椰糠腐熟菌剂堆肥中图分类号 S141.4 文献标识码 A 文章编号 X 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 5708 China Abstract 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 and inoculation of functional microbes for 0 CK 5 F1 10 F2 and 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 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 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%. Key words chicken manute coconut husk microbial agent composting 近年来随着农村经济的发展新农村建设及农业科技的提高大量的农业固体废弃物也随之产生数以亿计的农业废弃物被任意丢弃导致出现大量的农村环境污染事件如何利用农业固体废弃物并使其资源化成为当今社会亟待解决的焦收稿日期基金项目国家自然科学基金作者简介刘军男黎族在读硕士生 [email protected] 通讯作者赵艳女博士讲师 [email protected] 点之一 1-2 海南作为我国最大的经济特区和热带农业生产基地终年的农业生产产生了大量农业废弃物据统计 10 年海南省椰子种植面积超过万 hm2 产量为 2.3 亿个在种植和加工椰子时产生

2 115 的大量废弃物被丢弃或直接燃烧 [3] 此外, 海南省文昌鸡年产量约 8 0 只, 鸡粪年产量超过 100 万 t 这些富含养分的固体有机废弃物不进行处理, 不仅会极大浪费大量养分资源, 更会严重污染农村生态环境据研究资料表明, 堆肥是最常用的处理畜禽粪便及废弃物的有效途径 [4-5], 其中鸡粪堆肥的研究已有大量报道 [4,6-8], 而椰糠的研究主要集中在育苗基质上, 目前对于添加腐熟菌剂对鸡粪椰糠堆肥的研究还未有报道因此, 本研究以鸡粪和椰糠为主要堆肥原料, 探究其腐熟菌剂不同添加量高温堆肥过程中指标的变化, 以期为腐熟菌剂的应用提供科学依据, 为农业废弃物资源化利用具有重要参考意义 1 材料与方法 1.1 试验材料试验地点位于海南省文昌市泰谷生物科技有限公司有机肥厂 (1) 堆肥原材料为鸡粪和椰糠, 其中椰糠购自东郊椰林椰子产品加工厂, 鸡粪购自海南文昌大致坡某肉鸡养殖场堆肥所用的鸡粪椰糠的理化性质见表 1 表 1 堆肥原材料理化性质原材料 ph 含水量有机质全氮全磷全钾重金属 (mg/kg) (%) (%) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) Pb Cr Cd Hg As 湿鸡粪干鸡粪椰糠 (2) 腐熟菌剂组成为 BA77 BE BG7, 由南京农业大学有机肥课题组提供, 腐熟菌剂特点组成和发酵菌液浓度见表 2( 发酵菌液浓度为加入肥料时浓度 ) 表 2 腐熟菌剂组成菌株性质及发酵液菌株浓度菌株淀粉降解蛋白质降解纤维素降解浓度能力能力能力 ( 个 /ml) BA BE BG 试验设计试验于 14 年 3 月至 14 年 5 月进行, 在鸡粪椰糠堆肥中, 调整干鸡粪湿鸡粪和椰糠加入量使其碳氮比为, 设添加腐熟菌剂 5 (F 1 ) 10 (F 2 ) (F 3 ) 和空白对照 4 个处理,3 次重复, 每个处理堆肥鲜重约 kg, 堆成圆垛型, 垛体高 1.5 m, 周径 2 m, 堆肥过程中采用 15G 装载机机械翻堆, 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 样品采集与保存分别在堆制 d 采样, 每次翻堆后从堆体的上中下各部多点采样并混合均匀, 一部分鲜样保存于 4 冰箱内用于测定含水量电导率 (EC) ph 等 ; 另一部分样品风干粉碎后测定有机质全氮全磷和全钾等 1.4 测定项目及方法 (1) 堆肥温度 : 在堆肥过程中于每天 9:00 和 15:00 使用水银温度计分别测定堆肥上中下 3 层温度, 每堆测定东西南北 4 个方向并取平均值为当天温度, 同时测定室温 (2) 堆肥含水量 : 采用烘干法测定 (3) 堆肥 ph EC 测定 : 称取 5.00 g 肥料鲜样样品于塑料瓶中, 加入 g 去离子水, 置于摇床 (1 r/min) 震荡 2 h, 静置 0.5 h 进行 ph 和 EC 的测定,pH 采用 METTLER TOLEDO FE ph 计测定,EC 值采用 DDSJ-8A 电导率仪测定 (4) 堆肥氮磷钾测定 : 肥料样品采用常规测定方法 (NY5-12), 凯氏定氮法测全氮钒钼黄比色法测全磷火焰光度计法测定全钾 [9] (5) 有机质测定 : 采用重铬酸钾 - 浓硫酸法测定 [9] 试验数据采用 Excel 10 和 PASW Statistics 18 软件进行分析 2 结果与分析 2.1 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥温度变整个堆肥过程可分成升温高温和降温 3 个阶段, 堆肥初期堆体中的嗜温细菌活动活跃, 可利用堆体中的可溶性糖蛋白质和脂肪等有机物

3 116 迅速繁殖, 旺盛的新陈代谢各产生大量的热能, 造成堆体升温迅速, 达到高温后嗜温细菌活动受阻, 嗜热细菌活动剧烈, 此时堆肥进入高温阶段并持续一段时间, 期间堆体中的虫卵致病微生物及杂草种子被杀死形成腐殖质, 随着大部分有机物的被分解, 堆体温度开始缓慢降低, 堆肥进入后熟阶段而加入腐熟菌剂后, 堆体中的微生物数量显著增多, 分解蛋白质脂肪纤维素等能力增强从图 1 可以看出, 室温变化幅度较小, 在 23~33 之间波动, 堆肥初期堆体温度迅速升高,3 d 后, 添加腐熟菌剂处理 F 1 F 2 F 3 的温度达到以上, 之后 F 1 在堆制 7 d 达到最高温 61.83,F 2 在堆制 5 d 达到最高温 62.17,F 3 在堆制 7 d 达到最高温 62.17,CK 在堆制 7 d 达到最高温 56.67, 以上高温持续时间 F 2 F 3 处理为 16 d,f 1 处理为 15 d,ck 为 7 d, 有研究表明, 堆体温度持续保持 3 d 以上可杀死堆体中的病菌, 保证堆肥达到合格的卫生指标 [10-11] 在本实验达到的温度和高温持续的时间条件下, 堆体中的病菌等已被基本杀死堆体温度 ( ) 室温图 1 堆肥过程中温度的变化 2.2 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥含水量从图 2 可以看出, 堆肥初期, 堆肥含水量随着堆肥的进行而降低,F 1 F 2 F 3 CK 的堆肥初始含水量分别为 69.99% 71.12% 71.42% 和 71.96%, 至堆肥结束堆肥含水量分别为 56.70% 61.38% 61.73% 和 65.23% 添加腐熟菌剂堆肥的含水量降低幅度显著大于未添加腐熟菌剂堆肥, 原因是添加腐熟菌剂后, 堆肥内高活性微生物数量增多, 促进堆肥升温, 使堆肥反应更彻底, 堆肥产生的水分得含水量 (%) F 1 F 2 F 3 CK 图 2 堆肥过程中含水量的变化到充分挥发, 堆肥产品含水量较低 2.3 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥 ph 变 ph 是影响微生物活动的重要因素之一,pH 过高或者过低都会影响堆肥的进程, 由图 3 可知, 堆肥初期,4 个处理的 ph 范围在 6.90~7.09 之间, 差别不大, 随着堆肥的进行, 各处理 ph 值呈现上升的趋势, 添加腐熟菌剂的处理 ph 值在堆制 12 d 内, 均小于未添加腐熟菌剂堆肥, 主要原因是因为微生物的加入促进了有机质分解产生有机酸, 堆制 12 d 后, 随着堆肥中有机酸含量的降低,pH 值 ph 图 3 堆肥过程中 ph 的变化

4 117 逐渐升高, 堆肥结束时各处理 ph 值分别为和 7.56, 各处理 ph 值差异不显著 2.4 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥电导率电导率反映了堆肥中总阳离子浓度, 由图 4 可知, 随着堆肥的进行, 各处理 EC 值均呈现升高的趋势堆肥初期, 各处理的 EC 值在 700~800 μs/cm 之间, 随着堆肥的进行, 至堆制 8 d 后, CK 的 EC 值继续缓慢升高,F 1 处理 EC 下降后继续缓慢上升, 至堆制 32 d 达到最大值, 之后继续缓慢下降,F 2 处理变化趋势与 F 1 相似,EC 值缓慢上升, 至堆制 36 d 达到最大值后开始下降,F 3 处理在堆制 8 d 后 EC 值迅速降低, 之后缓慢升高, 变化不明显, 其中在堆制 36 d 前 CK 的 EC 值略低于同时期添加腐熟剂的处理, 至堆制 48 d,f 1 F 2 F 3 CK 的 EC 值分别为 μs/cm 电导率 (μs/cm) 图 4 堆肥过程中 EC 的变化 2.5 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥有机质随着堆肥的进行, 在微生物的作用下, 有机质一方面被分解成二氧化碳和水等物质散失, 另一方面通过微生物的新陈代谢被高分子化转化成腐殖质等稳定结构的物质因此在整个堆肥的过程中, 随着微生物的活动, 堆肥有机质的含量逐渐降低本试验中,4 个处理的堆肥有机质随着堆肥的进行逐渐降低, 至堆制 48 d, 堆肥有机质分别为 31.78% 37.86% 26.47% 和.79% 2.6 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥 C/N 变 C/N 是衡量堆肥腐熟的一个重要指标, 堆肥初始各处理的 C/N 分别为和 27.4, 随着堆肥的进行堆体中有机质分解, 一部分转为 CO 2 和 H 2 O 挥发, 一部分转为腐殖质, 而含氮化合物分解成氨态氮, 以气态或硝态的形式流失, 有机质 (%) 但由于堆肥含水量降低, 总干物质重量减少幅度大于氨的挥发, 最终导致相对氮含量增加, 从而增加了肥料中的氮含量, 所以堆体中的 C/N 呈现降低的趋势, 至堆肥结束, 各处理的 C/N 分别降低至和 13.81, 降幅分别为 46.88% 22.21% 54.82% 和 49.% C/N F 1 F 2 F 3 CK 图 5 堆肥过程中有机质的变化图 6 堆肥过程中 C/N 的变化 2.7 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥总养分随着堆肥的进行, 肥料中的高分子化合物降解, 含氮的化合物转化成氨, 部分以氨气的形式散失, 一部分降解成氨基酸类腐殖酸类脂类和酯类物质, 随着堆肥的进行, 阳光的曝晒, 堆肥中养分会慢慢散失从表 3 可以看出, 随着堆肥的进行堆体总养分 (N+P 2 O 5 +K 2 O) 含量先升高后降低, 其中 F 1 处理总养分最高值为 5.09%( d),f 2 最高值为 5.00%(18 d),f 3 最高值为 5.09(24 d), CK 最高值为 4.97(12 d) 至堆制 48 d, 其总养分分别为 5.00% 3.80% 4.87% 和 4.38%,F 1 变化不明显,F 2 养分含量显著降低 3 结论与讨论温度与堆肥中微生物的代谢活动息息相关, 堆肥初期堆体温度上升迅速同时外源微生物的加入, 堆肥中微生物活动更为剧烈, 温度超过并维持一段高温时期, 随着堆肥的进行, 微生物的活动使堆肥中易分解的如蛋白质脂肪单糖的物质

5 118 表 3 堆肥过程中总养分 (%) 变化堆制时间 (d) F 1 F 2 F 3 CK ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.33 的消耗殆尽, 微生物活动受阻, 从而使其进入内源呼吸, 堆体温度降低 [10-11] 本试验中, 堆体温度前期迅速升高至以上, 其中添加腐熟菌剂的处理温度达到以上, 虽然通过机械翻堆堆体热量散失造成温度的降低, 但随着微生物的活动堆体温度仍会迅速上升, 之后微生物活动剧烈导致堆肥易分解物质的消耗, 微生物活动进入内呼吸, 造成堆体温度下降, 其中添加腐熟菌剂的处理由于微生物生物量大, 易被分解物质的消耗量多, 温度降低速率高于未加入腐熟菌剂的处理, 至堆制 48 d, 腐熟菌剂 5 10 处理已接近室温, 而空白对照仍持续在以上, 这与前人研究结果一致但本试验中随着微生物加入量的增加, 堆肥温度升高趋势不明显, 可能原因是由于堆肥对微生物的承载量有限, 且在一定时间后各堆肥中微生物量达到最大容量, 不再增加, 导致不同菌剂添加量堆肥的温度变化趋势不明显前期研究结果 [12] 表明堆肥的 EC 呈现升高的趋势, 其升高的原因可能与堆肥中有机物被分解产生磷酸盐和铵盐等有关, 而随着堆肥的进行, 至堆肥后期, 微生物活动利用磷酸盐和翻堆的过程中造成氨的散失, 导致堆肥 EC 维持平衡, 变化不大本试验的研究结果与前人研究结果一致, 在堆肥的整个过程中均呈现上升趋势本试验中 C/N 的变化主要发生在堆制 8~24 d, 此时堆肥处于高温发酵到降温腐熟阶段, 这与李吉进等 [13] 研究结果一致, 此阶段微生物以碳作为能源物质, 利用堆体内的各类营养物质供应自身的需求, 导致堆体内的有机质含量降低, 虽然氮会以氨等形式散失一部分, 但其相对含量呈增长趋势, 导致堆肥的碳氮比降低, 有机质含量逐渐降低本试验随着堆肥的进行其 ph 值呈现升高的趋势, 这与王晓娟等 [14] 研究结果一致 ; 各处理的总养分含量在堆肥结束时分别为 5% 3.8% 4.87% 和 4.38%, 各指标综合评价表明腐熟菌剂的最适添加量为 5 参考文献 : [1] 董雪云, 张金流, 郭鹏飞. 农业固体废弃物资源化利用技术研究进展及展望 [J]. 安徽农学通报,14, (18): [2] 邹世娟. 浅析农业固体废弃物资源化利用 [J]. 资源节约与环保,14(12): [3] 郑侃, 张衍林, 李善军, 等. 农业废弃物综合利用现状与分析 [J]. 广东农业科学,13,(5): [4] 赵建荣, 高德才, 汪建飞, 等. 不同 C/N 下鸡粪麦秸高温堆肥腐熟过程研究 [J]. 农业环境科学学报,11 (5): [5] 鲍艳宇, 周启星, 颜丽, 等. 不同畜禽粪便堆肥过程中有机氮形态的动态变化 [J]. 环境科学学报, 08,28(5): [6] 马开星, 邹长明, 赵建荣. 鸡粪堆肥腐熟过程中腐熟度参数的变化 [J]. 中国农学通报,11,27(3): [7] 王晓娟, 李博文, 刘微, 等. 不同微生物促腐剂在鸡粪好氧堆肥中的应用研究 [J]. 水土保持学报, 11,(1): [8] 王小琳, 陈世昌, 袁国锋, 等. 促腐剂在鸡粪堆肥发本酵中的应用研究 [J]. 植物营养与肥料学报, 09,15(5): [9] 鲍士旦. 土壤农化分析 [M]. 北京 : 中国农业出版社,07. [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: [11] Vuor inen 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: [12] 唐珠. 猪粪堆肥的理化特征及腐熟度评价研究 [D]. 南京 : 南京农业大学,11. [13] 李进吉, 邹国元, 徐秋明, 等. 鸡粪堆肥腐熟度参数及波谱的形状研究 [J]. 植物营养与肥料学报, 06,12(2): [14] 王晓娟, 李博文, 刘微, 等. 不同微生物菌剂对鸡粪高温堆腐的影响 [J]. 土壤通报,12.43(3): ( 责任编辑杨贤智 )

第二部分

第二部分中国农通报 0,7(04):478-48 Chinese Agricultural Science Bulletin 基于网络平台的生物统计改革及实践效果分析袁文, 彭惠茹, 张洪亮, 刘文欣, 华金平, 苏胜宝, 孔繁玲 ( 中国农大科技术发展研究院, 北京 0093; 中国农大农与生物

115 的 大 量 废 弃 物 被 丢 弃 或 直 接 燃 烧 [3] 此 外, 海 南 省 文 昌 鸡 年 产 量 约 8 0 只, 鸡 粪 年 产 量 超 过 100 万 t 这 些 富 含 养 分 的 固 体 有 机 废 弃 物 不 进 行 处 理, 不 仅 会 极 大 浪 费 大 量 养 分

115 的大量废弃物被丢弃或直接燃烧 [3] 此外, 海南省文昌鸡年产量约 8 0 只, 鸡粪年产量超过 100 万 t 这些富含养分的固体有机废弃物不进行处理, 不仅会极大浪费大量养分