葉江平，賀方云，吳 峰，茍劍渝，闞宏偉，何 楷，耿富卿，江 彤，丁 婷*，齊永霞，胡 偉，李章海

（1.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義 563000；2.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧 530001；

3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036；4.貴州煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，貴陽(yáng) 550000；5.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230035）

生物有機(jī)肥處理方式與微生物菌群關(guān)系研究

葉江平1，賀方云1，吳 峰2，茍劍渝1，闞宏偉2，何 楷1，耿富卿2，江 彤3，丁 婷3*，齊永霞3，胡 偉4，李章海5

（1.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義 563000；2.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧 530001；

3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036；4.貴州煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，貴陽(yáng) 550000；5.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230035）

為了明確生物有機(jī)肥處理方式與微生物菌群之間的相互關(guān)系，利用添加了生物有機(jī)肥發(fā)酵菌劑的高溫堆肥體系，采用生產(chǎn)試驗(yàn)和平板稀釋法，調(diào)查了不同 C/N、不同通風(fēng)方式以及不同物料水分對(duì)有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中幾種常見菌群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的影響。結(jié)果表明，在 C/N 為 25:1，翻堆 3 次，初始水分 65%，以后不再增加水分的條件下，有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中真菌以及細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖增加，霉菌數(shù)量受到抑制。本試驗(yàn)將為生物有機(jī)肥發(fā)酵腐熟標(biāo)準(zhǔn)體系的建立提供參考依據(jù)。

處理方式，生物有機(jī)肥，微生物菌群

生態(tài)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)需要土壤提供作物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生存環(huán)境，施用生物有機(jī)肥可以改善土壤微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，同時(shí)也是土壤微生物取得能量和養(yǎng)分的主要來(lái)源[1]。施用有機(jī)肥一方面可提高土壤的微生物量，以使更多的養(yǎng)分固持在微生物體內(nèi)免遭流失，從而使土壤保持較高的肥力水平；另一方面還可加速土壤微生物量的周轉(zhuǎn)，死亡的微生物經(jīng)礦化后能釋放出更多的養(yǎng)分供作物吸收。

生物有機(jī)肥是多種有益微生物菌群與有機(jī)肥結(jié)合形成的新型、高效、安全的微生物有機(jī)復(fù)合肥料[2-7]。而有機(jī)肥的發(fā)酵是一個(gè)生物學(xué)過(guò)程，在這一過(guò)程中，涉及的微生物數(shù)目巨大，種類繁多，不同的微生物可利用不同的碳源，每一類微生物都需要適合自身生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境條件，并且對(duì)某一種或某一類特定的有機(jī)物的分解起作用。目前，有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中參與的微生物主要有：細(xì)菌、放線菌和真菌（包括霉菌和酵母菌）。隨著發(fā)酵過(guò)程中溫度和pH 等環(huán)境條件以及 C/N、通風(fēng)方式、物料水分等處理方式的變化，微生物種群數(shù)量也會(huì)發(fā)生變化，在不同的發(fā)酵階段形成各異的優(yōu)勢(shì)菌群，從而對(duì)不同的有機(jī)物進(jìn)行分解消化[8-12]。

有機(jī)肥的發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，要達(dá)到良好的堆制效果，必須控制一些主要影響因素，如碳氮比（C/N）、通風(fēng)方式、物料水分、溫度和 pH等。這些因素決定了微生物的活動(dòng)強(qiáng)度，從而影響堆肥在發(fā)酵過(guò)程中的速度與品質(zhì)。本研究比較不同C/N、不同通風(fēng)方式以及不同物料水分對(duì)加入發(fā)酵菌劑的有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中幾種常見菌群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化，旨在為生物有機(jī)肥發(fā)酵腐熟標(biāo)準(zhǔn)體系的建立提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 生物菌劑

眾和有機(jī)物料腐熟劑（青島天地緣生物技術(shù)開發(fā)有限公司）為生物有機(jī)肥發(fā)酵劑，是一種復(fù)合微生物菌劑，主要含有枯草芽孢桿菌、黑曲霉及米曲霉等微生物類群。前期試驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，菌劑中含有真菌和細(xì)菌分別為 0.96×106和 0.45×106個(gè)/g。

1.2 培養(yǎng)基

PDA 培養(yǎng)基（分離真菌用）：馬鈴薯 200 g，瓊脂 15 g，葡萄糖 20 g，水 1000 mL。

NA 培養(yǎng)基（分離細(xì)菌用）：牛肉膏 3.0 g，NaCl 5.0 g，蛋白胨 10.0 g，瓊脂 15～20 g，水 1000 mL，pH 7.2～7.5。

馬丁氏（Martin）培養(yǎng)基（分離霉菌用）：葡萄糖 10.0 g，磷酸二氫鉀（KH2PO4）1.0 g，硫酸鎂（MgSO4·7H2O）0.5 g，蛋白胨 5.0 g，1%孟加拉紅水溶液（rose bengal，玫瑰紅水溶液）3.3 mL，瓊脂 15～20 g，蒸餾水 1000 mL，氯霉素。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2011 年 12 月中旬至 2012 年 3 月中旬在貴州省遵義市正安縣謝壩鄉(xiāng)有機(jī)肥研發(fā)工場(chǎng)進(jìn)行。采用條垛型有氧發(fā)酵方式堆積，在條垛底部中間設(shè)寬度 20 cm、深度 10 cm 的通風(fēng)槽，堆垛下寬約 180 cm，上寬約 90 cm，高度約 90 cm，長(zhǎng)度根據(jù)物料量確定。

試驗(yàn)材料為玉米秸稈和牛糞，按體積將玉米秸稈和牛糞分層堆積，在底層鋪一層玉米秸稈后，再鋪一層牛糞，在玉米秸稈和牛糞之間灑上發(fā)酵菌劑（青島天地緣生物技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)，眾和有機(jī)物料腐熟劑，用量為 200 g/t濕物料），共分 5 層堆積，堆積后蓋塑料膜防雨保溫。

1.3.1 不同 C/N 試驗(yàn) 試驗(yàn)為 C/N 單因素 4 水平完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，C:N 水平分別為 20∶1、25∶1、30∶1 和 35∶1。玉米秸稈和牛糞用量（干質(zhì)量）見表1，玉米秸稈含 C 量為 46.31%、含 N 量為 0.53%，牛糞（風(fēng)干）含 C 量為 34.16%、含 N 量為 1.78%，用尿素補(bǔ)足物料含N量。翻堆3次進(jìn)行通風(fēng)，第1次翻堆在降溫期（溫度低于 50 ℃時(shí)）進(jìn)行，以后每隔 15 d 進(jìn)行第 2 次和第 3 次翻堆。第 1 次翻堆補(bǔ)足水分 65%，以后不再補(bǔ)充水分。

表1 不同 C/N 試驗(yàn)處理Table 1 The treatments of the different C/N experiment

1.3.2 通風(fēng)方式試驗(yàn) 試驗(yàn)為通風(fēng)方式單因素 3 水平完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，處理水平分別為（1）翻堆 3 次+不通風(fēng)；（2）翻堆 3 次+間歇式通風(fēng)；（3）不翻堆+間歇式強(qiáng)制通風(fēng)（保證堆中心含氧量不小于 10%）。所有處理 C/N 均為 25∶1，間歇式通風(fēng)為在通風(fēng)槽進(jìn)風(fēng)口安裝 150 W 鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)繼電器控制鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)工作 0.5 h，停止 1 h，循環(huán)往復(fù)。1.3.3 物料水分試驗(yàn) 試驗(yàn)為單因素 3 水平完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，處理水平分別為（1）初始水分65%，以后不再增加水分，該處理簡(jiǎn)稱初始水分65%；（2）初始水分 55%，第 1 次翻堆補(bǔ)足水分至65%，以后不再增加水分，簡(jiǎn)稱初始水分 55%；（3）初始水分 75%，以后不再增加水分，簡(jiǎn)稱初始水分65%。所有處理 C:N 均為 25∶1，初始水分調(diào)控采用105 ℃溫度烘 8 h 檢測(cè)試驗(yàn)用玉米秸稈和牛糞含水率（質(zhì)量比），通過(guò)計(jì)算各層玉米秸稈和牛糞用量，采用噴水的方法將各處理調(diào)控到初始含水率（質(zhì)量比），處理（2）第 1 次翻堆補(bǔ)足水分也是先取樣檢測(cè)物料含水率，并測(cè)量堆體體積和物料容重，計(jì)算需要補(bǔ)充水分量，在第1次翻堆時(shí)采用噴水的方法補(bǔ)足水分。

1.4 取樣方法

分別于第 1、2、3 次翻堆和最后成品裝袋時(shí)共分4次，從堆垛前中后（按條垛長(zhǎng)度從中間和距兩端 1/4 處垂直挖開剖面）和上中下（按條垛高度從中間和距上下端 1/4 處水平位置各取樣 0.5 kg）取樣拌勻后，用四分法取樣 2 份，每份 0.5 kg。

1.5 堆肥樣品可培養(yǎng)微生物計(jì)數(shù)

不同處理的堆體中真菌總數(shù)、細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)的測(cè)定采用稀釋平板測(cè)數(shù)法[13]，混菌接種培養(yǎng)。細(xì)菌培養(yǎng) 24 h 后計(jì)數(shù)，真菌、霉菌培養(yǎng) 72 h后計(jì)數(shù)。以出現(xiàn) 20～300 個(gè)菌落數(shù)的稀釋度的平板為計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)有效活菌數(shù)目。

2 結(jié) 果

2.1 碳氮比對(duì)發(fā)酵過(guò)程中微生物數(shù)量的影響

2.1.1 真菌數(shù)量 由表2 可看出，所有 C:N 處理水平真菌數(shù)量隨取樣時(shí)間的推后呈下降趨勢(shì)，且隨著有機(jī)肥發(fā)酵的結(jié)束，C:N=25:1 處理最終檢測(cè)到的真菌 數(shù) 量 遠(yuǎn) 大 于 C:N=35:1 處 理 ， 此 可 能 是 因 為C:N=25:1 和 C:N=35:1 兩處理的碳氮在有機(jī)肥發(fā)酵的前期能較好地滿足真菌的生長(zhǎng)繁殖，避免了發(fā)酵過(guò)程中真菌菌體的衰老以及自溶；而隨著發(fā)酵的進(jìn)行，C:N=25:1 處理發(fā)酵堆體的氧濃度含量大于C:N=35:1 處理組（數(shù)顯氧濃度探測(cè)器測(cè)定），可能導(dǎo)致有機(jī)肥發(fā)酵結(jié)束，C:N=25:1 處理組的真菌數(shù)量大于 C:N=35:1 處理組。

表2 各碳氮比處理生物有機(jī)肥中真菌的數(shù)量 個(gè)/g Table 2 Effect of C/N on fungi community of the bio-organic manure

2.1.2 細(xì)菌數(shù)量 由表3 可以看出，除 C:N=20:1處理外，其余3個(gè)處理4次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量變化總體趨勢(shì)均為先下降后上升，而 C:N=20:1 處理4次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量變化總體趨勢(shì)則為先上升后下降。其中，25:1 處理 4 次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量均較多（僅第3次取樣分離的細(xì)菌數(shù)量少于35:1 處理），且發(fā)酵末期即第 4 次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量有明顯的上升。究其原因，可能是該處理的碳氮比有利于堆肥中的細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖，菌群生長(zhǎng)較為旺盛，到發(fā)酵末期，由于外界溫度條件等環(huán)境因素的影響，細(xì)菌進(jìn)入了2次生長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)酵末期分離到的細(xì)菌數(shù)量有顯著回升。

表3 各碳氮比處理生物有機(jī)肥中細(xì)菌的數(shù)量 ×108個(gè)/gTable 3 Effect of C/N on bacteria community of the bio-organic manure

2.1.3 霉菌數(shù)量 由表4 可知，所有處理 4 次取樣分離到的霉菌數(shù)量變化總體趨勢(shì)均為依次下降。相對(duì)其他處理來(lái)說(shuō)，25:1 處理發(fā)酵過(guò)程中分離到的數(shù)量相對(duì)較少，且第 4 次取樣時(shí) 25:1 處理分離到的霉菌數(shù)量?jī)H為 60 個(gè)/g。

表4 各碳氮比處理生物有機(jī)肥中霉菌數(shù)量 個(gè)/gTable 4 Effect of C/N on mould community of the bio-organic manure

2.2 通風(fēng)方式對(duì)發(fā)酵過(guò)程中微生物數(shù)量的影響

2.2.1 真菌數(shù)量 由表5 可知，所有 3 個(gè)處理真菌數(shù)量變化總體均呈下降趨勢(shì)，其中，不翻堆+間歇式強(qiáng)制通風(fēng)處理分離到的真菌數(shù)量最少，而其余兩個(gè)處理4次取樣分離到的真菌數(shù)量相對(duì)較多。究其原因，可能是翻堆處理有利于有機(jī)肥中真菌的生長(zhǎng)和繁殖，翻堆可以破碎結(jié)塊的物料，使物料分布均勻，從而減少或消除物料結(jié)塊及不均勻的現(xiàn)象，有利于氣體交換及有機(jī)肥發(fā)酵的進(jìn)行[14]。因此，在一定程度上能促進(jìn)有機(jī)肥中真菌正常的生長(zhǎng)與繁殖。

表5 各通風(fēng)方式處理有機(jī)肥中真菌的數(shù)量 個(gè)/gTable 5 Effect of ventilation system on fungi community of the bio-organic manure

2.2.2 細(xì)菌數(shù)量 不同通風(fēng)方式處理對(duì)有機(jī)肥中細(xì)菌數(shù)量的影響結(jié)果如表6所示。由表6可知，翻堆 3 次+不通風(fēng)、翻堆 3次+間歇式通風(fēng) 2個(gè)處理 4次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量總體變化趨勢(shì)均為先下降后上升，而不翻堆+間歇式強(qiáng)制通風(fēng)處理 4次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)為逐漸下降，其中，翻堆 3次+不通風(fēng)處理 4次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量相對(duì)較多（僅第2次取樣分離的細(xì)菌數(shù)量少于不翻堆+間歇式強(qiáng)制通風(fēng)處理）。究其原因，可能是翻堆處理可以破碎結(jié)塊的物料，使物料分布均勻，從而減少或消除物料結(jié)塊及不均勻的現(xiàn)象；另外，翻堆有利于氣體交換，有利于有機(jī)肥中細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。

表6 各通風(fēng)方式處理有機(jī)肥中細(xì)菌數(shù)量 ×108個(gè)/g Table 6 Effect of ventilation system on bacteria community of the bio-organic manure

2.2.3 霉菌數(shù)量 不同通風(fēng)方式處理對(duì)有機(jī)肥中霉菌數(shù)量的影響結(jié)果如表7所示。由表7可知，所有3個(gè)處理4次取樣分離到的霉菌數(shù)量變化趨勢(shì)均為依次下降。其中，翻堆 3次+間歇式通風(fēng)處理分離到的霉菌數(shù)量最多。究其原因，可能是翻堆處理與間歇式通風(fēng)的結(jié)合在一定程度上改善了有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中的通氣條件，而通氣條件的改善對(duì)溫度的提高有一定的抑制作用，而溫度較低有利于一些霉菌的生長(zhǎng)[15]。

表7 各通風(fēng)方式處理有機(jī)肥中霉菌數(shù)量 個(gè)/gTable 7 Effect of ventilation system on mould community of the bio-organic manure

2.3 物料水分對(duì)發(fā)酵過(guò)程中微生物數(shù)量的影響

2.3.1 真菌數(shù)量 不同物料水分處理對(duì)有機(jī)肥中真菌數(shù)量的影響結(jié)果如表8所示，所有 3個(gè)處理 4次取樣分離到的真菌數(shù)量變化總體趨勢(shì)均呈下降趨勢(shì)，其中前2個(gè)處理在發(fā)酵末期真菌數(shù)量有小幅度回升。在發(fā)酵的前中期，初始水分 75%的處理真菌數(shù)量在3個(gè)處理中最多，而到了發(fā)酵后期（第4次取樣），該處理真菌最少。相關(guān)文獻(xiàn)表明，堆肥的初始相對(duì)含水量在 40% ～ 70%能保證堆肥的順利進(jìn)行[16-17]，初始水分 75%的處理的在發(fā)酵前中期真菌數(shù)量較多，可能是由于該處理初始含水量在75%，而這種較高含水量對(duì)有機(jī)肥發(fā)酵中的一些菌物，尤其是黑曲霉及米曲霉等微生物類群的孢子萌發(fā)在一定程度上起到一定的促進(jìn)作用。隨著堆肥發(fā)酵進(jìn)入末期，發(fā)酵溫度逐漸降低至 45 ℃以下（溫度通過(guò)數(shù)顯溫度探測(cè)器測(cè)定），該處理所含水分蒸發(fā)較慢，可能導(dǎo)致物料間隙含氧不能滿足微生物菌對(duì)氧的需求，在發(fā)酵堆中間接形成厭氧狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)酵末期該處理取樣分離到的真菌數(shù)量相對(duì)較少。相反，其他2個(gè)處理相對(duì)來(lái)說(shuō)水分比較適中，因此，發(fā)酵末期第4次取樣，取樣分離到的真菌數(shù)量相對(duì)較多。

表8 各物料水分處理有機(jī)肥中真菌數(shù)量 個(gè)/gTable 8 Effect of moisture content on fungi community of the bio-organic manure

2.3.2 細(xì)菌數(shù)量 由表9 可以看出，初始水分 65%和55%的 2 個(gè)處理4 次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)均為先下降后上升；而初始水分 75%的處理 4次取樣分離到的細(xì)菌數(shù)量變化趨勢(shì)為先上升后下降。在堆肥工藝中，堆肥原料的含水量對(duì)發(fā)酵過(guò)程影響較大，水既可以參與微生物的新陳代謝，又可以調(diào)節(jié)堆肥溫度。綜合4次取樣結(jié)果分析，初始水分 65%的處理中分離到的細(xì)菌數(shù)量相對(duì)較多（僅第3 次取樣分離的細(xì)菌數(shù)量少于初始水分 75%的處理）。此可能是因?yàn)槌跏妓?65%的處理相對(duì)來(lái)說(shuō)水分比較適中，對(duì)發(fā)酵過(guò)程中一些好氧菌群的生長(zhǎng)繁殖有一定的促進(jìn)作用；初始水分 55%的處理在發(fā)酵前期由于水分較為適宜，因此發(fā)酵初期分離得到的細(xì)菌數(shù)量較多，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，第1次翻堆補(bǔ)足水分 65%，水分含量的增加，導(dǎo)致原料內(nèi)部空隙被水充滿，形成厭氧狀態(tài)，在一定程度上抑制了細(xì)菌的繁殖，導(dǎo)致發(fā)酵中后期初始水分 55%的處理分離到的細(xì)菌數(shù)量相對(duì)較少；初始水分 75%的處理在發(fā)酵前期可能水分含量過(guò)多，形成厭氧狀態(tài)。因此發(fā)酵初期分離得到的細(xì)菌數(shù)量較少，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，過(guò)多的水分被消耗，水分含量較為適宜，因此發(fā)酵中后期該處理分離到的細(xì)菌數(shù)量有所增加。

表9 各物料水分處理有機(jī)肥中細(xì)菌數(shù)量 ×108個(gè)/g Table 9 Effect of moisture content on bacteria community of the bio-organic manure

2.3.3 霉菌數(shù)量 由表10 可以看出，初始水分 65%的處理4次取樣分離到的霉菌數(shù)量相對(duì)于其他2處理來(lái)說(shuō)較少，其次為初始水分 55%的處理，而初始水分75%的處理4次取樣分離到的霉菌數(shù)量相對(duì)較多。綜合來(lái)看，初始水分含量越高，4次取樣分離到的霉菌數(shù)量越多。

表10 各物料水分處理有機(jī)肥中霉菌數(shù)量 個(gè)/gTable 10 Effect of moisture content on mould community of the bio-organic manure

3 討 論

C/N 是有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵因素，C/N 過(guò)高，細(xì)菌和其他微生物的生長(zhǎng)受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢、發(fā)酵過(guò)程就長(zhǎng)。當(dāng) C/N 高于35時(shí)，微生物必須經(jīng)過(guò)多次生命循環(huán)，氧化掉過(guò)量的碳，直到達(dá)到一個(gè)合適的C/N供其進(jìn)行新陳代謝。C/N 過(guò)低，有機(jī)物的分解速度快，溫度上升迅速，堆肥周期短，氮素多，則氮將變成 NH3的形成揮發(fā)損失，導(dǎo)致氮元素大量流失而降低肥效[18-20]。黃國(guó)鋒等[21]提出堆肥起始的碳氮比在 25:1～30:1 為堆肥的最佳條件。

霉菌作為真菌的一個(gè)重要組成部分，在有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中一方面在一定程度上對(duì)有機(jī)肥的腐熟起到一定的促進(jìn)作用，另一方面，霉菌是有機(jī)肥發(fā)酵腐熟標(biāo)準(zhǔn)體系的檢測(cè)指標(biāo)之一，按照中華人民共和國(guó)農(nóng)用微生物菌劑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 20287—2006），將霉菌視為雜菌，其含量不得大于 3.0×106。在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)4種碳氮比處理4次取樣的樣品進(jìn)行微生物的分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在 C:N=25:1 的條件下，發(fā)酵末期檢測(cè)到的真菌和細(xì)菌的數(shù)量均大于其他處理，且在此碳氮比條件下，作為有機(jī)肥發(fā)酵腐熟標(biāo)準(zhǔn)體系的檢測(cè)指標(biāo)之一的霉菌，其數(shù)量變化總體趨勢(shì)呈下降趨勢(shì)，第4次取樣時(shí)分離到的霉菌數(shù)量?jī)H為 60 個(gè)/g。由此可見，此碳氮比（C:N=25:1）可作為有機(jī)肥發(fā)酵的最佳碳氮比，C/N 為 25:1 時(shí)，有利于減小氮素的損失和促進(jìn)堆肥的腐熟，能較好地滿足發(fā)酵過(guò)程中真菌和細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。

通風(fēng)方式是好氧堆肥成功的重要因素之一。通風(fēng)既可以為堆體內(nèi)的微生物提供氧氣，也可以調(diào)節(jié)溫度[22]。如果堆體內(nèi)的氧氣含量不足，微生物處于厭氧狀態(tài)，使降解速度減緩，產(chǎn)生 H2S 等臭氣，同時(shí)使堆體溫度下降。堆肥需要微生物反應(yīng)而產(chǎn)生高溫。通氣還可以促進(jìn)水分的散失[23]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，翻堆3次處理4次取樣的真菌和細(xì)菌的分離結(jié)果基本上都高于其他處理組，發(fā)酵末期分離得到的真菌和細(xì)菌分別達(dá)到 0.82×104、17.12×108個(gè)/g，且發(fā)酵末期翻堆3次處理組的霉菌數(shù)量明顯低于其他2個(gè)處理，由此可見，翻堆3次可作為有機(jī)肥發(fā)酵的最佳通風(fēng)方式。通過(guò)翻堆3次，可以使物料分布均勻，從而減少或消除物料結(jié)塊及不均勻的現(xiàn)象，有利于氣體交換及有機(jī)肥發(fā)酵的進(jìn)行，在一定程度上能促進(jìn)有機(jī)肥中真菌以及細(xì)菌的正常生長(zhǎng)與繁殖。且在此通風(fēng)處理下，作為有機(jī)肥發(fā)酵腐熟標(biāo)準(zhǔn)體系的檢測(cè)指標(biāo)之一的霉菌，其數(shù)量變化總體趨勢(shì)呈下降趨勢(shì)。

堆肥過(guò)程中，水分是一個(gè)重要的因素[24]。堆肥中水分的主要作用在于溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝，水分蒸發(fā)時(shí)帶走熱量，起調(diào)節(jié)堆肥溫度的作用，堆肥原料水分的多少直接影響好氧堆肥反應(yīng)速度的快慢，影響堆肥的質(zhì)量，甚至關(guān)系到好氧堆肥工藝的成敗。因此，堆肥中水分的過(guò)程控制十分重要。水分過(guò)低，不利于微生物生長(zhǎng)，如果水分含量低于 10%～15%，細(xì)菌的代謝作用會(huì)普遍停止[25]，水分過(guò)高，則堵塞堆料中的空隙，影響通風(fēng)，導(dǎo)致厭氧發(fā)酵，減慢降解速度，延長(zhǎng)堆腐時(shí)間[26]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，初始水分 65%，以后不再增加水分的處理4次取樣的真菌和細(xì)菌的變化趨勢(shì)均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，且在發(fā)酵末期最后一次的取樣結(jié)果顯示，真菌和細(xì)菌的含量均高于其他處理組，且霉菌數(shù)量相對(duì)較少。由此可見，初始水分65%，以后不再增加水分的處理可作為有機(jī)肥發(fā)酵的最佳物料水分方式，在此條件下，能夠?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)提供較為有利的條件，第1次翻堆后補(bǔ)足水分，在一定程度上保存了堆體的濕度，不僅以利于細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)，而且可以加快后熟[27]。

在本試驗(yàn)中，以有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中幾種常見菌群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化為指標(biāo)，對(duì)不同 C/N、不同通風(fēng)方式以及不同物料水分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理，從而獲得最佳單因子。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，將繼續(xù)以常見菌群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化為指標(biāo)，以前期獲得的 C/N=25:1、翻堆3 次、初始水分 65%，以后不再增加水分這 3 種最佳單因子為基礎(chǔ)，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，以確定有機(jī)肥發(fā)酵的最佳處理方式。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn)，生物有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中，C/N、通風(fēng)方式以及物料水分的不同處理方式對(duì)有機(jī)肥中的微生物菌群影響較為顯著。碳氮比 25:1 有利于減小氮素的損失和促進(jìn)堆肥的腐熟，較好地滿足發(fā)酵過(guò)程中真菌和細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，可作為有機(jī)肥發(fā)酵的最佳碳氮比；翻堆3次的處理方式能使物料分布均勻，有利于氣體交換及有機(jī)肥發(fā)酵的進(jìn)行，可作為有機(jī)肥發(fā)酵的最佳通風(fēng)處理方式；初始水分65%，以后不再增加水分的物料水分方式處理方式，能夠?yàn)檎婢⒓?xì)菌等微生物的生長(zhǎng)提供較為有利的條件，可作為有機(jī)肥發(fā)酵的最佳物料水分方式。

[1] 王懷利，張金玲，黃濱，等. 復(fù)合生物發(fā)酵法生產(chǎn)生物有機(jī)肥技術(shù)[J]. 磷肥與復(fù)肥，2010，25（5）：54-55，58.

[2] 趙小蓉，林啟美. 微生物解磷的研究進(jìn)展[J]. 土壤肥料，2001，3（7）：6-11.

[3] 周莉華，李維炯，倪永珍. 長(zhǎng)期施用 EM 生物有機(jī)肥對(duì)冬小麥生產(chǎn)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（增刊）：221-224.

[4] 王琦. 牛糞發(fā)酵生產(chǎn)生物有機(jī)肥的工藝優(yōu)化及應(yīng)用研究[D]. 西安：西北大學(xué)，2008，6.

[5] 李紅麗，郭夏麗，李清飛，等. 抑制煙草青枯病生物有機(jī)肥的研制及其生防效果研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2010，47（4）：798-801.

[6] 李姣，劉國(guó)順，高琴，等. 不同生物有機(jī)肥與煙草專用復(fù)合肥配施對(duì)烤煙根際土壤微生物及土壤酶活性的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，47（2）：132-137. [7] 宋松，孫莉，石俊雅，等. 連續(xù)施用生物有機(jī)肥對(duì)煙草青枯病的防治效果[J]. 土壤，2013，45（3）：451-458. [8] 官家發(fā). 高溫堆肥發(fā)酵工藝處理城市生活垃圾過(guò)程中的部分微生物學(xué)問(wèn)題[J]. 四川環(huán)境，2000，19（3）：21-22.

[9] K Ishii， M Fukui. Microbial succession during a composting process as evaluated by denaturing gradient gel electrophoresis analysis[J]. Journal of Applied Microbiology, 2000, 89: 768-777．

[10] 馮明謙，劉德明. 滾筒式高溫堆肥中微生物種類數(shù)量的研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1999，19（6）：490-492.

[11] 劉玉珠，陳朱蕾，江娟，等. 糞便堆肥化優(yōu)勢(shì)菌株初步篩選[J]．華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：城市科學(xué)版，2002，19（2）：65-72.

[12] 鄢海印，劉可星，毛敬麟，等. 接種方式對(duì)堆肥過(guò)程中功能菌定殖的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（10）：2039-2045.

[13] 林加涵，魏文鈴，彭宣憲. 現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)（上冊(cè)）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[14] 楊國(guó)義，夏鐘文，李芳柏，等. 不同通風(fēng)方式對(duì)豬糞高溫 堆 肥 氮 素 和 碳 素 變 化 的 影 響[J]. 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué)報(bào)，2003，22（4）：463-467.

[15] 吳永英，顧文杰，張傳富，等. 禽糞便好氧堆肥過(guò)程中霉菌的變化趨勢(shì)[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37（6）：796-798.

[16] Robert Rynk. Monitoring moisture in composting systems [J]. Biocycle, 2000, 41(10): 53-58.

[17] Robert Rynk. Getting moisture into the compost pile [J]. Biocycle, 2001, 42(6): 51-57.

[18] 李國(guó)學(xué)，張福鎖. 固體廢物堆肥化與有機(jī)復(fù)混肥生產(chǎn)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[19] Barrington S, Choiniere D, Trigui M, et al. Effect of carbon source on compost nitrogen and carbon losses [J]. Bioresource Technology, 2002, 83: 189-194.

[20] 秦莉，沈玉君，李國(guó)學(xué)，等. 不同 C/N 比對(duì)堆肥腐熟度和含氮?dú)怏w排放變化的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2668-2673.

[21] 黃國(guó)鋒，吳啟堂，黃煥忠. 有機(jī)固體廢棄物好氧高溫堆肥化處理技術(shù)[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，11（1）：159-161.

[22] Bertoldi M. de, Vallini G, Pera A. The biology of composting: a review[J]. Waste Management ＆Research, 1983(1): 157-176.

[23] 李艷霞，王敏健，王菊思，等. 城市固體廢棄物堆肥化處理的影響因素[J]. 土壤與環(huán)境，1999，8（1）：61-65.

[24] Gazi A V, Kyriacou A, Kotsou M, et al. Microbial community dynamics and stability assessment during green waste composting [J]. Global Nest Journal, 2007, 9(1): 35-41.

[25] 魏宗強(qiáng). 雞糞堆肥過(guò)程中養(yǎng)分損失及其控制對(duì)策研究[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[26] Jimenez E I，Garcia V P. Composting of domestic refuse and sewage sludge, I evolution of temperature，pH，C/N ratio and cation-exchange capacity[J]. Resources ，Conservation and Recycling, 1991, 6: 45-60.

[27] 李秀金，董仁杰. 糞草堆肥特性的試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，7（2）：31-35.

Effect of Treating Approaches on Microbial Community of Bio-organic Manure

YE Jiangping1, HE Fangyun1, WU Feng2, GOU Jianyu1, KAN Hongwei2, HE Kai1, GENG Fuqing2, JIANG Tong3, DING Ting3*, QI Yongxia3, HU Wei4, LI Zhanghai5
(1. Zunyi Tobacco Company of Guizhou Province, Zunyi, Guizhou 563000, China; 2. China Tobacco Guangxi Industrial Co., Ltd, Nanning 530001, China; 3. Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China; 4. Guizhou Tobacco Redrying Co., Ltd. Guiyang 550000; 5. University of Science and Technology of China, Hefei 230035, China)

The purpose of this study was to investigate the correlation between the treating approaches and microbial community of bio-organic Manure. The effects of different treatment methods on the microbial community dynamics of bio-organic manure added to microbial fermentation agents with production experiment method were studied. The treatment methods included C/N, ventilation system, and moisture content. The numbers of microbe were tested by conventional microorganism separation and purification method. The results showed that the best treatment methods were C:N 25:1, turning 3 times for compost and the initial moisture content of 65%, no longer increasing water. In these conditions, the numbers of fungi and bacteria of bio-organic manure were the best among all treatments, while the growth of mould was inhibited. The experiment would provide a theoretical reference for the establishment of standard system of biological organic manure fermentation.

treating approach, bio-organic manure, microbial community

S572.06

1007-5119（2014）05-0033-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.007

貴州省煙草公司遵義市公司科技項(xiàng)目（2011-10）

葉江平，男，農(nóng)藝師，主要從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)和管理工作。E-mail：superpowerqyx@163.com。*通信作者，E-mail：dingting98@126.com

2013-05-30

2013-11-12