許淑妮 ，馮曉璐 ，陳延玲 ，李 赟

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，青島，266109）

0 引 言

近年來，中國蔬菜年產(chǎn)量呈不斷增加的趨勢，2021 年中國蔬菜產(chǎn)量高達(dá) 7.75×108t[1]。與此同時(shí)，蔬菜在收獲后殘留的尾菜產(chǎn)量也隨之不斷增加，每畝年產(chǎn)廢棄物達(dá)3 t 左右[2]，其中超過60%的尾菜未經(jīng)處理丟棄在田間大棚中、河流及道路兩旁、農(nóng)貿(mào)市場。隨意丟棄的尾菜不僅釋放污染氣體，還存在潛在的病原體傳播，對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響[3-4]。胡蘿卜尾菜的產(chǎn)量較大，其富含植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，但易腐爛變質(zhì)，散發(fā)病原菌。目前，對于尾菜的處理方式大多為生成飼料、生成能源、直接還田、生成肥料、厭氧消化生物質(zhì)回收。雖然飼料化、能源化可有效解決尾菜的資源化再利用，但其生產(chǎn)設(shè)備投資大，技術(shù)復(fù)雜，難以推廣；就地還田雖然簡單且成本低，但無法控制病蟲害的傳播，同時(shí)該方式滲濾液產(chǎn)生較多，污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大[5-6]。厭氧消化、生物質(zhì)回收在作為液肥和能源回收領(lǐng)域有所潛力，但存在技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素、生產(chǎn)效率較低和運(yùn)行控制條件難等問題[7]。肥料化是利用高溫好氧堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥料，其所需設(shè)備簡單，腐熟周期短，且被廣泛應(yīng)用于固體有機(jī)廢物處理[8]。

高溫好氧堆肥是廢棄物肥料化的重要方法之一，可以將尾菜轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定和有價(jià)值的有機(jī)肥料，可以改善土壤質(zhì)量和促進(jìn)植物生長[9]。而尾菜單獨(dú)進(jìn)行堆肥受限于其C/N 比低、含水率高等問題[10]，難以進(jìn)行高質(zhì)量的好氧發(fā)酵[11]，且在堆肥期間易產(chǎn)生滲濾液，后期難以進(jìn)行管理。目前，對于尾菜堆肥的研究已有在添加劑對堆肥生產(chǎn)效率和堆肥質(zhì)量領(lǐng)域的探索[12]，堆肥輔料的添加可以調(diào)節(jié)物料的物理化學(xué)性質(zhì)，從而進(jìn)行更有效的堆肥[13]，如廢棄的蘑菇種植基質(zhì)和農(nóng)林廢棄物[14]。農(nóng)林廢棄物玉米秸稈是一種常用的堆肥輔料，與胡蘿卜尾菜在同一區(qū)域產(chǎn)生，其年產(chǎn)量在中國達(dá)26.4×108t[15]，亟需進(jìn)行資源化利用。

此外，堆肥過程中二氧化碳（CO2）、氨氣（NH3）等氣體的排放會對環(huán)境造成二次影響[16]，碳、氮元素的損失會降低堆肥品質(zhì)[17]。而堆肥初期主要由水解酶（脲酶、蔗糖酶、纖維素酶等）促進(jìn)礦質(zhì)化作用；后期主要由氧化還原酶（過氧化氫酶、多酚氧化酶等）發(fā)生腐殖化反應(yīng)[18-19]。酶的活性直接受溫度、水分、pH 值、養(yǎng)分利用率以及堆肥物料的理化性質(zhì)影響[20]。因此，酶活性不僅決定堆肥的速度，還會影響堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。闡明與胡蘿卜尾菜同源產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物作為輔料對堆肥過程中的腐熟度、氣體排放和酶活性的響應(yīng)關(guān)系及調(diào)控作用，可以促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)廢棄物收集利用處理體系，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

本研究針對胡蘿卜尾菜堆肥過程中基礎(chǔ)理化性質(zhì)以及氣體排放、酶活性響應(yīng)關(guān)系不明等問題，以農(nóng)林廢棄物玉米秸稈為主要輔料進(jìn)行好氧堆肥試驗(yàn)。以期探究不同添加比例輔料對胡蘿卜尾菜堆肥過程中的腐熟度、氣體排放和酶活性的影響，以及不同因子之間的響應(yīng)關(guān)系，并確定胡蘿卜尾菜堆肥的最優(yōu)輔料添加比例，以期為胡蘿卜尾菜無害化和資源化利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用堆肥主料為胡蘿卜尾菜，采集于青島萊西市山東省產(chǎn)教融合基地；輔料為玉米秸稈、雞糞，均來自萊西市店埠鎮(zhèn)周圍農(nóng)田及養(yǎng)殖場。所用堆肥原料基本理化性質(zhì)如表1 所示。

表1 不同物料配比堆肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Composting experimental design for different material ratios

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

堆肥試驗(yàn)在60 L 發(fā)酵罐（如圖1）中進(jìn)行。該發(fā)酵罐的直徑、高度分別為45、75 cm，并有5 cm 厚的保溫材料以減少熱量損失。通過系統(tǒng)控制柜連接的溫度傳感器插入堆體中心以監(jiān)測堆體溫度。堆肥罐的底部均放置了一個(gè)3 mm 的不銹鋼篩板，以支撐堆肥材料，使空氣擴(kuò)散均勻，并為滲濾液的排放提供空間?？諌簷C(jī)（GT-400-ET，Juba，中國）自動控制氣體，按照國家蔬菜廢棄物高溫堆肥標(biāo)準(zhǔn)要求[21]，以0.05 m3/min 的通風(fēng)速率從堆肥罐底部進(jìn)行間歇通風(fēng)（通風(fēng)30 min、停止30 min）。

如表2 所示，本研究以胡蘿卜尾菜單獨(dú)堆肥作為對照（CK），以玉米秸稈和雞糞作為輔料，分別添加基于物料總濕質(zhì)量7.5%（T1）、15%（T2）、22.5%（T3）的秸稈，與7.5%的秸稈和7.5%的雞糞（T4）不同處理。各個(gè)處理的初始物料度分別為114.1、115.8、116.6、116.6、117.4 kg/m3。堆肥試驗(yàn)直到堆體溫度穩(wěn)定在環(huán)境水平下停止堆肥，進(jìn)行了21 d。通過實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的人工翻堆模擬工業(yè)化的攪拌，在堆肥第一周內(nèi)的第3、7 天進(jìn)行翻堆、取樣，之后每7 d 進(jìn)行一次翻堆、取樣。每次收集大約250 g 的固體樣品、一部分進(jìn)行風(fēng)干、粉碎處理，一部分放置-20 ℃冰箱中，以便后續(xù)的分析。堆肥的每一天從罐體中收集氣體并進(jìn)行定性和定量分析，同時(shí)每天從罐體底部收集滲濾液，記錄滲濾液產(chǎn)生情況。

1.3 試驗(yàn)方法

溫度是由系統(tǒng)控制箱（WDC-5 100，北京佳潤恒業(yè)科技有限公司，中國）測定，實(shí)時(shí)監(jiān)測、隨時(shí)讀取且能自動記錄；CO2含量由泵吸式氣體檢測儀（GT-903，科爾諾，中國）測定；NH3采用滴定法，將裝有濃度為2%的硼酸吸收瓶直接吸收氣體，用標(biāo)準(zhǔn)濃度的酸滴定進(jìn)行測定；含水率采用烘干法進(jìn)行測定即樣品設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，在105 ℃下烘至恒質(zhì)量測定；揮發(fā)性固體含量（VS）在樣品烘干后，置于馬弗爐（SGM08/10A，西格馬高溫電爐有限公司，中國）中于550 ℃下灼燒4 h 后進(jìn)行質(zhì)量的測定；總氮（TN）含量采用凱氏定氮法測定；總碳（TC）參照《有機(jī)肥料》（NY/T 525—2021）重鉻酸鉀容量法測定。

pH 值、電導(dǎo)率（EC）、465 和665 nm 波長下的紫外-可見吸收（E4/E6）、種子發(fā)芽率指數(shù)（Germination index，GI）測定[22]：新鮮樣品與去離子水按照1：10 比例進(jìn)行混合：在搖床上以150 r/min 的轉(zhuǎn)速振蕩30 min，靜置10 min 過濾，再用離心機(jī)進(jìn)行離心，取上清液作為待測液。pH 值、EC 采用pH/電導(dǎo)率測量儀（MP521，上海三信儀表廠，中國）進(jìn)行測定，E4/E6 分別使用紫外可見分光光度計(jì)（UV-5100B，上海元析儀器有限公司，中國）在波長為465 和665 nm 下進(jìn)行測定。GI 的測定和計(jì)算方法參照《有機(jī)肥料》（NY/T 525—2021），取待測液 5 mL 于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，均勻放置 10 粒蘿卜種子，在培養(yǎng)箱中（SPX-460Y，寧波科晟實(shí)驗(yàn)儀器公司，中國），于（25 ± 1 ） ℃恒溫黑暗條件下培養(yǎng) 48 h，共設(shè)置 3 個(gè)重復(fù)。

過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法進(jìn)行測定，搖床進(jìn)行培養(yǎng)20 min 后，用消耗0.02 mol/L KMnO4的體積（mL）來表示過氧化氫的釋放含量；蔗糖酶和纖維素酶采用二硝基水楊酸比色法進(jìn)行測定，使用培養(yǎng)箱分別培養(yǎng)24 和72 h 之后在波長為508 和540 nm 下進(jìn)行測定；脲酶采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法進(jìn)行測定，培養(yǎng)24 h 之后在波長為578 nm 下進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本研究數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2022 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用 Origin 2019 進(jìn)行繪圖，采用Origin 2021 繪制皮爾遜相關(guān)性熱圖，采用Canoco 5 進(jìn)行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度與CO2

所有堆體溫度均呈先升高后降低的趨勢，之后逐漸接近室溫（圖2a），且所有處理均出現(xiàn)升溫期、高溫期、降溫期和腐熟期。除CK 處理外，所有處理在第1 天均進(jìn)入高溫期，而在堆肥第2 天，隨著易被降解有機(jī)物的消耗[23]，所有處理溫度均略微下降；而伴隨著第3 天的翻堆，所有處理均呈現(xiàn)迅速升溫狀態(tài)，這主要是因?yàn)榉言黾恿硕洋w氧氣含量，重新激活了嗜熱微生物，促進(jìn)微生物生長代謝分解[24]。CK 處理升溫慢，初始升溫速率較其余處理均值低26.3%～34.3%，是因?yàn)楹}卜尾菜本身的C/N 較其余處理低，對于微生物的營養(yǎng)供給能力較弱，微生物停滯生長期所需時(shí)間較長。溫度除CK 處理，所有處理溫度超過50 ℃均達(dá)到5 d，符合有機(jī)肥生產(chǎn)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[25]。T2 和T3 處理在高溫期出現(xiàn)最高值，分別達(dá)到69.3 和68.9 ℃，這也表明添加一定量的玉米秸稈，可以為微生物提供充足的碳源，使得它們有充足的養(yǎng)分進(jìn)行呼吸作用。張曦等[11]研究表明蔬菜廢棄物高溫堆肥可以保持7 d，比本研究高溫維持時(shí)間長，這可能是因?yàn)楸狙芯客L(fēng)速率較高，熱量容易散發(fā)，其次相較于本研究，其研究選用畜禽糞便作為輔料，其含有各種大量和中微量元素維持微生物活動所需。

圖2 尾菜堆肥中溫度、CO2 排放速率變化Fig.2 Changes of temperature and CO2 emission rate during vegetables waste composting

二氧化碳的排放速率可以直接反映堆肥過程中微生物的活動和有機(jī)質(zhì)降解和礦化率[26]。所有處理的CO2排放速率均呈先增高后降低，之后趨于平緩的趨勢（圖2b）。在第2 天，所有處理的CO2排放速率均呈現(xiàn)最高值，特別是CK 處理，其含水率含量最高，孔隙度最低，氧氣伴隨著微生物的活動而被利用，形成局部厭氧環(huán)境，產(chǎn)生較多CO2[27]。其次是T2、T3 處理，可能是因?yàn)榻斩捿o料的添加提高堆肥孔隙度，微生物活性較好。但是相較于CK 處理，其CO2排放總量分別降低6.63%、3.18%。第3 和第7 天翻堆后，所有處理的CO2排放速率又出現(xiàn)不同程度的升高，這可能是因?yàn)橐捉到獾挠袡C(jī)質(zhì)在翻堆后重新被分解利用，這也與CHEN 等[28]的研究結(jié)果相似。T2 的CO2排放比CK 處理降低14.83%。

2.2 腐熟度指標(biāo)

所有處理的含水率均呈先上升，后趨于平緩的趨勢（圖3a）。物料初始含水率隨著秸稈的添加逐漸降低，且隨著堆肥的進(jìn)行，各處理含水率逐漸增大，特別是CK處理和T1 處理的含水率較高，最高達(dá)84.78%、84.25%，這是因?yàn)槎逊手饕院}卜尾菜為原料，尾菜中結(jié)合水含量較高，經(jīng)過高溫發(fā)酵分解后以自由水形式散出[27]，因此高溫期含水率升高。而高含水率會影響的透氣性，不利于物料與氧氣進(jìn)行充分接觸，同時(shí)不利于升溫。

圖3 尾菜堆肥中含水率、pH 值、電導(dǎo)率、E4/E6、種子發(fā)芽率指數(shù)、可揮發(fā)性固體含量變化Fig.3 Changes of moisture content, pH value, electrical conductitivy, E4/E6, germination index and volatile solid during vegetables waste composting

此外，堆肥期間含水率較高，堆體也易產(chǎn)生滲濾液。在高溫期，滲濾液產(chǎn)出較多，其中CK 處理的滲濾液產(chǎn)出量最大，總量達(dá)1 621.7 g；其次是T1、T4 處理，總量分別為357.9、365.4 g。第7 天之后，除CK、T1、T4處理，其他處理的含水率均有不同程度的下降，可能是因?yàn)榻斩捥砑恿枯^大，物料孔隙度高，通風(fēng)過程中一部分水分被帶走。而在第14 天之后，所有處理的含水率均下降，這是因?yàn)槎逊蔬M(jìn)入腐熟期，有機(jī)物降解完成，微生物活性與酶活性變?nèi)?。在堆肥?1 天，各個(gè)處理含水率仍大于70%，是因?yàn)榘殡S著高溫期含水率的提升，通風(fēng)速率未相應(yīng)提高，不能及時(shí)將尾菜中的自由水帶出堆體，反而容易凝結(jié)重新附著在物料表面，這是原料性質(zhì)和通風(fēng)率共同作用的結(jié)果[29]。在堆肥結(jié)束后，一般會將堆肥產(chǎn)品再經(jīng)過一定時(shí)間的陳化處理，將有機(jī)物中剩余大分子有機(jī)物進(jìn)一步分解、穩(wěn)定、干燥，以滿足后續(xù)制肥工藝的要求。所有處理pH 值呈先上升后趨于平緩的趨勢，且在堆肥的第21 天均為弱堿性（圖3b）。這與嘎畢拉等[30]研究相一致，但與王麗麗等[31]研究相比，本研究pH 值較低，因?yàn)楸狙芯克x用原材料為胡蘿卜尾菜，因其初始pH 值為中性，導(dǎo)致NH4+的釋放量較低。第0～3 天，CK、T4 處理的pH 值迅速下降，可能是因?yàn)槲膊说膯为?dú)堆肥和雞糞的添加導(dǎo)致堆體中含有大量易降解的有機(jī)物，可使微生物迅速分解有機(jī)物產(chǎn)生有機(jī)酸[32]。之后又同其他處理呈上升的趨勢，這也同 NH3排放速率呈正相關(guān)關(guān)系，可能與蛋白質(zhì)的降解和NH4+的積累有關(guān)。

堆肥浸提液的電導(dǎo)率可反應(yīng)堆肥含鹽量，并表示堆肥產(chǎn)品是否對植物存在抑制作用。所有處理的EC 值呈緩慢上升之后下降的趨勢（圖3c），這與LI 等[33]研究結(jié)果相似。在堆肥的第0 天，T3、T4 處理由于添加較高比例的秸稈與雞糞，因其二者本身的電導(dǎo)率含量高，所以物料初始EC 值較高。在高溫階段后，除CK 處理，其他處理均有不同程度的增加，這可能與無機(jī)化合物的產(chǎn)生和有機(jī)物降解導(dǎo)致離子濃度相對增加有關(guān)。而CK處理EC 值的減少可能由于胡蘿卜尾菜中的木質(zhì)纖維素對礦物鹽有沉淀和吸附作用[34]。E4/E6 是指腐殖酸在波長為 465 和 665 nm 下兩數(shù)值的比值，表示腐殖酸分子的復(fù)雜程度[35]。所有處理的E4/E6 值呈先上升后下降的趨勢（圖3 d）。在堆肥的第 0～3 天，CK 處理的E4/E6 值降低，由于小分子有機(jī)物降解速率小于其生成速率；而其他處理的E4/E6 值升高，是因?yàn)樘穷悺⒌鞍踪|(zhì)等有機(jī)物被分解為簡單的有機(jī)物或無機(jī)物，而后CK 處理也同其它處理呈升高的趨勢。在堆肥結(jié)束時(shí)，T4 處理的E4/E6 值最小，表明其腐殖酸分子中芳香環(huán)的縮合度、芳構(gòu)化度和分子量較大，腐殖酸較為穩(wěn)定。所有處理第21 天的E4/E6 值略高于第14 天，說明第21 天的堆肥產(chǎn)品腐殖質(zhì)化程度較高，這也與GI 指數(shù)的變化趨勢呈一致。

所有處理的發(fā)芽率指數(shù)均呈先上升后趨于平緩的趨勢（圖3e），且在堆肥結(jié)束時(shí)，GI 值均大于70%，符合（NY 525-2021）的要求。T2 的GI 值為100.4%除T2處理外，其他處理GI 值在堆肥結(jié)束時(shí)均大于100%，研究表明GI 值大于90%時(shí)，堆肥產(chǎn)品對植物毒性較低[25]。GI 值在初期含量低，可能與揮發(fā)性脂肪酸和有毒物質(zhì)的釋放相關(guān)。T4 處理從堆肥第0 天到結(jié)束，GI 值均高于其他處理， 這也同VS 含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其次是T3處理，GI 值較高，這表明雞糞的添加和高比例秸稈輔料的添加會提高C/N 比，促進(jìn)物料腐熟發(fā)酵。這與WANG 等[36]研究一致，進(jìn)一步證實(shí)碳、氮含量影響GI值。幾乎所有的有機(jī)物都是揮發(fā)性固體，因此揮發(fā)性固體總量能用于表征尾菜中可被生物降解的有機(jī)物含量。所有處理的VS 含量呈下降的趨勢（圖3f），這也與LIU 等[37]研究一致。堆肥結(jié)束后，除T4 處理外，所有處理的揮發(fā)性固體總量穩(wěn)定在73.47%～77.54%之間。而T4 處理為65.11%，表明添加雞糞促進(jìn)堆肥的腐熟，這可能是因?yàn)殡u糞的添加導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)在堆肥過程中更容易被分解礦化，而其他處理中尾菜的木質(zhì)素、纖維素等難降解的物質(zhì)依舊存在。

2.3 氨氣排放

所有處理的NH3排放速率呈先增加后降低之后趨于平緩的趨勢（圖4a）。在高溫、堿性條件下，由于有機(jī)質(zhì)的快速降解會導(dǎo)致NH4+-N的累積，從而加速NH3排放[38]。在前4 d，所有處理NH3排放速率較低，可能與堆肥的pH 值有關(guān)，pH 值呈酸性可中和產(chǎn)生的NH3[39]，導(dǎo)致前4 d 排放量極低。伴隨著第3 天的翻堆，使其微生物代謝活躍，所有處理的排放速率均出現(xiàn)峰值，CK、T1、T2、T3、T4 處理的排放速率分別達(dá)0.10、0.30、0.68、0.90、1.03g/d，這也進(jìn)一步證實(shí)隨著溫度的上升，NH3的排放量增大[40]。而雞糞的添加促使T4處理的pH 值相較于其他處理較高，提供了良好的堿性環(huán)境，而伴隨著有機(jī)質(zhì)的降解使NH4+累積，導(dǎo)致NH3累積排放量最大。同時(shí)隨著秸稈添加的比例增大，NH3排放量增大，氮損失量增加。與楊燕等[41]研究相比，本研究NH3排放量較低，也進(jìn)一步證實(shí)畜禽糞便因其有機(jī)質(zhì)含量高，蛋白質(zhì)含量高等特點(diǎn)，在堆肥過程中易被分解，產(chǎn)生較多NH3。

圖4 尾菜堆肥中NH3 排放速率及NH3 累積排放量變化Fig.4 Changes of NH3 emission rate and NH3 accumulation emission during vegetables waste composting

2.4 酶活性

酶與養(yǎng)分循環(huán)有關(guān)，其活性是堆肥生化功能的指標(biāo)。過氧化氫酶可以分解過氧化氫，減少堆肥過程中其對微生物的毒性影響[42]。所有處理過氧化氫酶含量均呈上升的趨勢（圖5a）。在第0～7 天，除T1 和T2 處理外，其他處理過氧化氫酶含量均迅速上升，可能是因?yàn)槲⑸镄玛惔x在第0～7 天加速，導(dǎo)致過氧化氫分解也加速[19]。在堆肥的第21 天，T2 處理過氧化氫酶含量最高，表明堆肥產(chǎn)品毒性最低，相反CK 處理的過氧化氫酶活性最低。脲酶與氮礦化有密切關(guān)系，在農(nóng)業(yè)廢棄物的分解中發(fā)揮著重要作用，可催化尿素水解為氨和二氧化碳[43]。所有處理的脲酶呈逐漸下降的趨勢（圖5b）。在堆肥的最初，所有處理脲酶含量較高，因?yàn)楹袡C(jī)物較多，隨著堆肥的進(jìn)行堆體溫度逐漸升高，含氮有機(jī)物分解成氨，抑制脲酶活性，或者升溫使脲酶菌群不耐熱死亡。在堆肥結(jié)束時(shí)，T2、T3 處理的脲酶含量較其他處理較高。在GE 等[44]研究中脲酶含量在高溫期有升高現(xiàn)象，本研究只有T1 處理有略微升高的趨勢，而其他處理全部為下降的趨勢，這可能是因?yàn)槠涓咄L(fēng)能提高脲酶的最大活性，但是相較于較低通風(fēng)不利于保持脲酶活性。

圖5 尾菜堆肥中過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、纖維素酶含量變化Fig.5 Changes of catalase, urease, surase, cellulase content during vegetables waste composting

蔗糖酶在堆肥過程中起著分解蔗糖，產(chǎn)生葡萄糖、果糖等小分子物質(zhì)的重要作用，這些分子物質(zhì)是微生物繁殖的碳源。在堆肥過程中，所有處理的蔗糖酶活性都急速下降，之后趨于平緩（圖5c）。CK、T3 處理的蔗糖酶含量在堆肥的第0～7 天迅速下降，可能因?yàn)槎逊手袔追N碳源物質(zhì)被蔗糖酶分解。同時(shí)蔗糖酶的活性受溫度影響較大，在堆肥第5～7 天（降溫階段），該階段溫度有利于微生物的代謝和繁殖，使堆肥過程中蔗糖酶活性較其他階段迅速下降[19]。纖維素酶可以將纖維素分解成葡萄糖和果糖等能量物質(zhì)，供微生物利用[45]。纖維素酶含量總體呈逐漸下降的趨勢（圖5 d），在堆肥第0 天，所有處理的纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.1～40.0 mg/g，第21 天為2.7～4.1 mg/g。在堆肥第0～3 天，T3、T4 處理呈現(xiàn)上升的趨勢，這可能因?yàn)門3、T4 處理的溫度較高，促進(jìn)微生物快速代謝從而消耗一部分的纖維素，導(dǎo)致其纖維素酶活性增強(qiáng)，且達(dá)到最高值為29.4、27.5 mg/g。纖維素含量變化曲線與LU 等[46]研究結(jié)果相似，但是本研究纖維素酶活性含量降低較大，可能因?yàn)橛衩捉斩挶旧砝w維素含量高，隨著堆肥的進(jìn)行，纖維素被大量降解。T2 相比CK 過氧化酶、脲酶、纖維素酶活性相對增加7.5%、53.7%、32.5%。

2.5 腐熟度指標(biāo)、氣體排放與酶活性之間的相關(guān)性

為探究腐熟度、氣體排放與酶活性變化的主要原因，通過相關(guān)性熱圖與冗余分析分別對5 個(gè)處理（圖6a～6j）的腐熟度指標(biāo)、氣體排放和酶活性進(jìn)行顯著性分析和相關(guān)性分析。冗余分析表明兩軸的解釋變量差異總比例在88.25%～94.30%之間。

圖6 尾菜堆肥中腐熟度指標(biāo)、氣體排放、酶活性的相關(guān)性、冗余分析圖Fig.6 Correlation analysis and redundancy analyses of ripeness index, gas emissions and enzyme activity during vegetables waste composting

各處理酶活性對氣體排放、腐熟度指標(biāo)的貢獻(xiàn)度均不同，其中CK 處理的過氧化氫酶（P＜0.05）貢獻(xiàn)度最高，達(dá)55.2%（圖6b）；T2 處理的脲酶（P＜0.01）貢獻(xiàn)度達(dá)59.0%（圖6f）；T1、T2、T3 處理的纖維素酶貢獻(xiàn)度最高，分別為51.6%、64.4%和61.7%（圖6d、6f、6h）。研究表明GI、EC 和pH 值是影響腐熟度的重要影響因素[47]，過氧化氫酶和腐熟度指標(biāo)pH 值、EC、GI 值呈顯著正相關(guān)，這表明過氧化氫酶的含量越高，代表堆肥毒性越低。除CK 處理，纖維素酶、蔗糖酶與溫度、VS 呈正相關(guān)，顯著性較高，其中T3、T4 處理纖維素酶與溫度極顯著（圖6g、6i）；T2～T4 處理纖維素酶與VS 呈極顯著關(guān)系（圖6e、6g、6i；圖6f、6h、6j）。這表明較高的溫度有助于激發(fā)纖維素酶的活性，從而提高堆肥的腐熟度，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的降解。同時(shí)脲酶也與VS呈正相關(guān)關(guān)系，各處理均為極顯著性關(guān)系。除T2 處理NH3與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他處理CO2、NH3與溫度均呈正相關(guān)關(guān)系，表明氣體排放速率與溫度的高低有直接關(guān)系。

3 結(jié) 論

從本試驗(yàn)結(jié)果來看，添加輔料為15%的玉米秸稈（T2）可降低胡蘿卜尾菜堆肥初始含水率、提高C/N，在減少成本的基礎(chǔ)上，改善孔隙度、降低滲濾液產(chǎn)出情況。

1）與胡蘿卜尾菜單獨(dú)堆肥處理相比，添加15%秸稈處理的CO2排放降低14.83%；過氧化氫酶、脲酶、纖維素酶活性相對增加7.5%、53.7%、32.5%，同時(shí)種子發(fā)芽率指數(shù)高達(dá)100.4%，衛(wèi)生學(xué)特性狀況良好。

2）除胡蘿卜尾菜單獨(dú)堆肥處理以外，其他胡蘿卜尾菜堆肥處理高溫期（≥50 ℃）持續(xù)5 d 以上，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，堆肥產(chǎn)品腐熟度較高，添加玉米秸稈與雞糞的堆肥處理促進(jìn)了溫度上升和腐熟。

3）氣體排放與溫度、pH 值有顯著性關(guān)系，其溫度越高，氣體排放量越大，pH 值越低，NH3排放量越低。過氧化氫酶與腐熟度指標(biāo)pH 值、EC、GI 值呈顯著正相關(guān)，纖維素酶、蔗糖酶與溫度、VS 呈正相關(guān)，酶活性影響堆肥產(chǎn)品的腐熟度。