常攀峰，劉瑞生*，徐建峰，郭海龍，張 騫，曹映輝，胡仲軍，張亞軍

(1.甘肅省畜牧獸醫(yī)研究所，甘肅 平涼 744000；2.平涼市崆峒區(qū)動物衛(wèi)生監(jiān)督所，甘肅 平涼 744000；3.莊浪縣畜牧獸醫(yī)中心，甘肅 莊浪 744600；4.涇川縣畜牧獸醫(yī)局汭豐工作站，甘肅 涇川 744399；5.平涼市崆峒區(qū)索羅鄉(xiāng)畜牧獸醫(yī)站，甘肅 平涼 744000)

堆肥發(fā)酵生產有機肥是畜禽糞便資源化處理的有效方法，能夠減輕環(huán)境污染，變廢為寶。近年來隨著規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展，畜禽糞便堆肥發(fā)酵引起人們關注。畜禽糞便好氧堆肥是微生物介導的復雜生化反應過程，堆肥效果好壞受溫度、堆肥物料碳氮比(C/N)、工藝條件等多種因素的影響。本研究以不同溫度和C/N進行豬糞好氧堆肥發(fā)酵試驗，通過評價堆體腐熟程度和有機肥品質，篩選出適宜的豬糞好氧堆肥發(fā)酵條件，為生產中推廣應用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試豬糞由崆峒區(qū)某養(yǎng)豬場提供，秸稈(玉米秸稈、苜蓿秸稈、小麥秸桿各占1/3)和菜籽粕購自周邊農戶，芹菜種子購自蔬菜種子市場。膠質芽孢桿菌、細黃鏈霉菌和黑曲霉菌購自開封牧博生物科技有限公司，有效活菌數3×10～8×10CFU/g，按2∶2∶1比例混勻制成復合微生物菌劑備用。堆肥物料養(yǎng)分性質見表1。

表1 堆肥原料理化性質Table 1 Physicochemical properties of raw materials of composting %

1.2 試驗設計

試驗按2×2因子設計，根據不同環(huán)境溫度和物料C/N，分為4個處理組，每個處理3個重復。將豬糞、秸稈、菜籽粕根據質量比分別按8∶1∶1和6∶4∶0混合，用尿素調節(jié)C/N分別為25和30，調節(jié)濕度為50%左右，添加0.2%復合微生物菌劑混勻，堆成長1 m×寬1.2 m×高0.8 m的條垛式堆體，容積約1 m發(fā)酵，每3 d翻堆1次。試驗設計見表2。

表2 試驗設計Table 2 Test design

1.3 測定指標與方法

堆肥前連續(xù)3 d，每天用溫度計測定6：00、14：00和22：00環(huán)境溫度，計算平均值作為初始環(huán)境溫度。堆肥開始后，每天測定不同堆體的中心溫度。堆肥后第1、6、12、18、24和30 d定點取樣，參照劉超、尹曉明等和李昌寧等報道的方法測定pH、有機質和養(yǎng)分含量，根據堆肥后堆體C/N除以堆肥前C/N計算T值；參照李昌寧等報道的方法，利用堆肥第1、6、12、18、24和30天的浸提液測定芹菜種子發(fā)芽指數(GI)。

1.4 數據處理與分析

試驗數據用“平均數±標準差”表示。采用SPSS 22.0軟件按照2因素方差分析處理數據，分析2個因素間是否存在互作效應。

2 結果與分析

2.1 不同溫度和C/N對豬糞堆體溫度的影響

由表3可見，豬糞不同處理組溫度變化趨勢基本相同。AB處理組2.78 d進入高溫(>50 ℃)，堆體最高溫度達到65 ℃，3.33 d出現最高溫度，與其他處理組差異顯著(<0.05)；AB處理組高溫持續(xù)期8.72 d，顯著高于AB和AB處理組(<0.05)；與AB處理組差異不顯著(>0.05)。由此可見豬糞AB處理組升溫最快，高溫持續(xù)期最長，最高溫度最高。

表3 不同溫度和C/N對豬糞堆體溫度的影響Table 3 Changes of temperature in pig manure piles

2.2 不同溫度和C/N對豬糞堆體pH、T值和種子發(fā)芽指數的影響

由表4可見，堆肥期間豬糞不同處理組pH都呈現出先上升后下降，隨后趨于穩(wěn)定的趨勢。從不同堆肥時間看，豬糞堆肥后第6天，AB與AB處理組間差異不顯著(>0.05)，但都顯著高于AB和AB處理組(<0.05)。第12天，AB處理組顯著高于其他3組(<0.05)。第18天，AB處理組顯著高于其他3組(<0.05)。豬糞不同處理組T值都隨堆肥時間延長逐漸降低，并趨于穩(wěn)定的趨勢。豬糞堆肥后第1和6 d，AB和AB處理組差異不顯著(>0.05)，但都顯著高于AB和AB處理組(<0.05)。其他堆肥時間，各組間差異不顯著(>0.05)，但T值都小于0.6，符合堆肥腐熟標準。

表4 不同溫度和C/N對豬糞堆體pH、T值和種子發(fā)芽指數的影響Table 4 Changes of pH values in pig manure compost

由表4可見，隨著豬糞堆肥時間延長，芹菜種子發(fā)芽指數逐漸提高。其中堆肥后第1、6和30天，AB和AB處理組間差異不顯著(>0.05)，但都顯著高于AB和AB處理組(<0.05)。第12、18和24天，AB處理組顯著高于其他3組(<0.05)，AB處理組顯著高于AB和AB處理組(<0.05)。

2.3 豬糞堆體有機質和養(yǎng)分含量

由表5可知，豬糞堆肥后與堆肥前相比，不同處理組全氮、全磷和全鉀含量不同程度增加，有機質含量下降，其中AB處理組有機質含量降低10.86個百分點。豬糞堆肥后第1天，全氮、全磷、全鉀和有機質含量，各組間無顯著差異(>0.05)。堆肥第30天，AB處理組全氮、磷含量顯著高于其他3組(<0.05)，有機質含量顯著低于其他3組(<0.05)。

表5 豬糞堆體有機質和養(yǎng)分含量變化Table 5 Changes of organic matter and nutrient contents in pig manure compost

3 討 論

3.1 環(huán)境溫度和C/N對堆體溫度的影響

研究發(fā)現，春季堆肥較冬季堆肥升溫速度快，高溫期持續(xù)時間長，堆肥周期短。合適的初始物料C/N有利于堆肥的升溫，豬糞堆肥的C/N比以25～30為宜。C/N比為15、20、25和30處理的豬糞玉米秸稈堆肥，以C/N比為25處理高溫期持續(xù)時間最長，堆肥積溫最高。C/N分別為10、25和35的豬糞、稻殼和蘑菇渣混合物高溫堆肥，高溫期平均溫度C/N為25>C/N為35>C/N為10，認為C/N為25是堆肥適宜的C/N初始設定值。本試驗32 ℃豬糞好氧堆肥發(fā)酵溫度高于24 ℃，豬糞堆體混合物C/N為25處理組好氧堆肥發(fā)酵溫度高于豬糞堆體混合物C/N為30處理組，表明32 ℃，豬糞堆體混合物C/N為25處理組堆肥發(fā)酵升溫快，高溫出現時間早，持續(xù)期長，最高溫度高，證實環(huán)境溫度和堆體C/N影響豬糞堆體溫度變化，與上述研究結果一致。

3.2 環(huán)境溫度和C/N對堆體pH的影響

pH影響微生物生長和代謝，pH為7～8時適宜微生物降解反應，能加快堆肥反應速率。豬糞好氧堆肥初期隨著堆體逐漸升溫，微生物分解產生大量氨氣，使堆體pH上升。高溫期時氨氣產生減少，有機物分解酸化，pH開始下降直至穩(wěn)定。因此豬糞發(fā)酵過程中，pH呈現先上升后下降的趨勢。環(huán)境溫度通過影響微生物生長和數量對堆體pH產生影響，發(fā)酵終期豬糞pH 25 ℃時高于5 ℃時。25 ℃脫水污泥堆肥處理堆體的pH升高、降低幅度比10 ℃更大。堆肥過程中C/N對pH有一定影響，不同C/N的豬糞油菜秸稈混合物好氧堆肥，pH變化趨勢都呈現先上升后下降的趨勢，但C/N為22.72處理組在堆肥第7天就先達到pH8.0以上的標準且最先穩(wěn)定下來。豬糞、稻殼及蘑菇渣混合物高溫堆肥結束時，C/N分別為10、25和35處理的pH分別為7.51、7.63、6.96。本試驗32 ℃堆肥的兩組比24 ℃堆肥的兩組pH達到8.0以上，然后下降穩(wěn)定在7.0左右時間早，豬糞堆體混合物C/N為25堆肥組比C/N為30堆肥組pH上升和下降速度快，表明環(huán)境溫度和C/N對堆體pH變化有一定影響。

3.3 環(huán)境溫度和C/N對有機質和養(yǎng)分含量的影響

溫度影響微生物活性、有機質分解速度和肥料腐殖化程度。25 ℃發(fā)酵終期豬糞有機質含量低于5 ℃。C/N影響堆肥過程中有機質變化，初始C/N比為22左右對有機質的降解和腐殖質的形成及穩(wěn)定化有益。C/N為22.72的豬糞油菜秸稈堆肥處理比C/N為20.6和26.48處理組堆肥前期有機質下降幅度最大，趨于穩(wěn)定快。C/N比為20、22.5、25、27.5和30的豬糞稻草混合發(fā)酵，有機質含量均有所下降，其中C/N比為25處理組最多下降18.8%。本研究32 ℃時豬糞堆體混合物C/N為25處理組堆肥后有機質含量降幅最大，表明環(huán)境溫度和C/N與堆體有機質降解和轉化效率有關。

養(yǎng)分含量可以反映堆肥腐熟程度和產品品質。研究發(fā)現，夏季發(fā)酵效果較好，豬糞肥中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量增幅最大。豬糞和玉米秸稈堆肥結束時，全碳降解率以C/N比為25的最大，達24.55%；全氮含量除C/N比15下降9%之外，C/N比為20、25和30堆肥處理均較堆制前有明顯提高。C/N比值為25.24的豬糞、香蕉莖稈和桉樹皮堆肥，總氮、總磷和總鉀含量顯著高于C/N比值為27.01、28.50和32.88處理組。C/N分別為10、25和35的豬糞堆肥處理，總養(yǎng)分含量分別達50.25、51.66和48.43 mg/kg，C/N為25有利于堆體養(yǎng)分保持，其堆肥產品肥效優(yōu)異。本研究32 ℃時豬糞堆體混合物C/N為25處理組堆肥全氮、全磷和全鉀含量增幅最大，說明提高了養(yǎng)分含量和堆肥品質，與上述報道結果相同。

3.4 環(huán)境溫度和C/N對堆體T值的影響

研究發(fā)現，T值隨堆肥化的進行而下降，T值不高于0.6時，可作為堆肥腐熟度的評價指標。在豬糞堆肥中添加不同比例銀杏殘葉，堆熟后T值<0.6。王亞飛等對不同畜禽糞便堆肥后，T值分別為0.49、0.48、0.49和0.51。環(huán)境溫度對堆體T值影響方面，常會慶等發(fā)現,25 ℃脫水污泥堆肥處理達到腐熟(T值<0.6)比10 ℃處理提前12 d。研究發(fā)現，C/N為28的豬糞米糠堆肥處理，表征堆肥腐熟的指標(GI、NH-N/NO-N比值和T值分別為49%、0.56和0.63)均好于C/N比值為18、35和40的處理。豬糞堆肥C/N為25的T值(0.54)低于C/N為35(0.67)和10(0.86)的處理。C/N為20的豬糞-玉米秸稈混合堆肥T值(0.51)小于C/N為10(0.73)和15(0.64)的堆肥處理。本研究32 ℃堆肥的兩組T值下降小于0.6所需時間比24 ℃堆肥早6 d，相同溫度下豬糞堆體C/N為25處理組堆肥比豬糞堆體C/N為30處理組堆肥T值多數測定時間低，表明32 ℃時C/N為25的豬糞堆肥腐熟快速。

3.5 環(huán)境溫度和C/N對堆體種子發(fā)芽指數的影響

GI隨著堆肥過程逐漸上升，GI大于80%表示堆肥腐熟，對植物生長沒有毒性。中溫25 ℃堆肥能提高種子發(fā)芽率，適宜的C/N有益于堆肥腐熟，豬糞堆肥24 d后，C/N為 25處理的GI值達到82%，而C/N分別為35、18和14處理的GI值分別為63.2%、55.3%和22%。初始C/N為24～28的豬糞鋸末堆肥22 d時種子發(fā)芽率>90%，比C/N為21、23、30和32處理組高；C/N為25的豬糞秸稈堆肥22 d時種子發(fā)芽率達88%，高于C/N大于或小于25的堆肥處理組。本研究32 ℃堆肥GI比24 ℃堆肥提前6 d達到80%以上，堆體C/N為25處理組GI高于C/N為30處理組，表明在32 ℃，豬糞堆體C/N為25時堆肥，發(fā)酵腐熟速度更快。

4 結 論

本試驗表明，在溫度32 ℃，豬糞堆體C/N為25時好氧堆肥發(fā)酵效果好，可以提高堆體發(fā)酵溫度，延長高溫持續(xù)期，降低有機質含量，增加養(yǎng)分含量，提高種子發(fā)芽指數，從而加快糞便腐熟，改善堆肥品質，為豬糞好氧堆肥發(fā)酵的適宜條件。