添加有机废弃物对茶渣高温堆肥过程中氮变化的影响

张德刚，李春燕，袁　寒，施　娴

（红河学院生命科学与技术学院，云南蒙自 661100）



添加有机废弃物对茶渣高温堆肥过程中氮变化的影响

张德刚，李春燕，袁寒，施娴

（红河学院生命科学与技术学院，云南蒙自 661100）

摘 要：利用废弃茶渣为原料添加玉米杆、锯末、绿化废弃物和VT-1000微生物菌剂进行高温堆肥，采用人工翻堆方法，研究茶渣高温堆肥过程中总氮、铵态氮和硝态氮含量随时间的变化。结果表明：从堆肥的温度变化来看，添加玉米秆处理高温持续时间长且温度高，腐熟效果最好；从氮的变化情况看，茶渣堆肥过程中添加玉米杆、锯末和绿化废弃物有利于茶渣堆肥的腐熟进程，而添加玉米杆腐熟效果最好。

关键词：茶渣；有机废弃物；VT-1000微生物菌剂；堆肥

茶叶产品主要为人类消费，但目前中高档茶好销，低档茶严重滞销.[1]全国每年的低档茶有数百万吨，不论是用于提取速溶茶或是提取其他功能性成分，都不可避免地会产生大量废茶和茶渣.目前茶渣的处理方法大多是采用自然堆放、填埋丢弃或作为饲料及饲料添加剂，严重污染了周围的生态环境.[2]如何有效利用这些茶渣，解决茶渣造成的环境污染，同时变废为宝，给企业带来一定的经济效益是迫在眉睫的问题.高附加值的农业废弃物的肥料化利用，特别是高附加值的生物有机肥及有机无机复合肥的开发研制，不但能解决环境污染问题，而且可以为农业生产提供大量的有机肥料，是减少农业面源污染、节约资源、发展可持续农业和循环经济的重要途径.所以，以废弃茶渣为原料，添加当地丰富的有机废弃物将茶渣开发为肥料是一条变废为宝的途径，具有良好的经济、生态效益和广泛的应用前景.

1　材料与方法

1.1 材料及碳氮含量分析

茶渣来自红河唐人生物发展有限公司（含碳28.10%，含氮4.16%），锯末购买于云南蒙自市市场（含碳42.34%，含氮0.25%），绿化废弃物选自红河学院校园内（含碳39.05%，含氮0.83%），玉米秸秆来自红河学院实践基地（含碳46.39%，含氮0.48%）.VT-1000微生物菌剂由北京沃土天地生物科技有限公司提供.

1.2 实验方法

堆肥试验处理按表1进行设计，每处理3次重复，在红河学院校内实践基地进行.堆肥的规格为高约1m的金字塔形的堆体，采用人工翻堆的方法进行通风，每周翻堆一次.每日早晚测定堆体上、中、下部的温度，计算平均温度；同时测定每日堆肥现场的环境温度.从堆制开始每周采集样品，每堆每次在堆体的上、中、下部分别取样后充分混合，一部分直接保存到冰箱备用，另一部分自然风干磨碎过25目筛，干燥保存备用.

表1　实验处理设计

1.3 监测指标及方法

总氮的测定用重铬酸钾—硫酸消化法[4]，铵态氮的测定用靛酚蓝比色法,硝态氮的测定用酚二磺酸比色法[5].数据采用Excel和DPS软件进行统计分析.

2　结果与分析

2.1 茶渣堆肥过程中温度的变化

温度是堆肥过程中的一个重要指标.堆肥温度的变化可以指示堆肥是否达到高温阶段，是否已经完全腐熟.一般认为，堆肥的最适温度为50～60℃[6]，堆体温度在55℃条件下保持3d以上(或50℃保持5～7d)是保证堆肥卫生指标合格和堆肥腐熟的重要条件[7].从表2可以看出，各处理达到50℃所需的时间分别是13、9、6和13天；高温持续时间分别是3、3、11和1天.处理3达到高温阶段比处理1、处理2和处理4要早，且持续时间也比其他3个处理长，最高温度也比其他3个处理高，从堆肥温度变化情况看，处理3效果较好.

表2　茶渣堆肥过程中温度的变化

2.2 茶渣堆肥过程中总氮的变化

从图1中可以看出，总氮含量在堆肥初期都有一个下降的阶段，而后在第7-14d时所有处理开始缓慢的上升.处理2则是从第7d以后一直持续上升，到第49d时达到最大值，其他三个处理在第14-21d有所下降.各处理在堆肥的初期总氮的含量都有一个下降的阶段，而堆肥后期微生物的固氮作用使总氮量的增加，最后堆肥总氮量趋于稳定.

图1　茶渣堆肥过程中T-N的变化图

2.3 堆肥过程中水溶性NH4+-N的变化

从图2可以看出，4个处理总趋势是先上升后下降.一般认为NH4+-N的缺失及减少是堆肥腐熟的标志，堆肥中铵的浓度小于400.00mg/kg时，认为已经腐熟[7-8].实验结果表明，经高温阶段后，各处理铵态氮含量都很快下降.到49d各处理的铵态氮含量都小于400.00mg/kg.从铵态氮的变化来看，茶渣堆肥过程中添加玉米杆、锯末和绿化废弃物有利于茶渣堆肥的腐熟进程，且添加玉米杆最有利于腐熟.

图2　茶渣堆肥过程中水溶性NH4+-N的变化图

2.4 茶渣堆肥过程中水溶性NO3--N的变化

从图3中可以看出，堆肥开始时硝态氮含量均较低，但是随着堆肥时间的推移，硝态氮含量呈逐渐上升的趋势，达到最大值时，硝态氮含量处理4>处理3>处理2>处理1.说明在茶渣堆肥过程中添加玉米杆、锯末有利于茶渣堆肥的腐熟进程.堆肥的初期硝态氮含量较低，可能是由于前期的高温条件抑制了硝化细菌的生长活动，影响硝化作用的顺利进行[9-10]，后期，NO3--N的含量逐渐增加，并呈迅速上升趋势，主要是因为NH4+-N向NO3

--N转化的结果.

图3　茶渣堆肥过程中水溶性NO3--N的变化图

3　结论

（1）从堆肥的温度变化来看，添加玉米秆处理高温持续时间长且温度高，腐熟效果最好.

（2）从堆肥结束的氮变化情况看，茶渣堆肥过程中添加玉米杆、锯末和绿化废弃物有利于茶渣堆肥的腐熟进程，而添加玉米杆腐熟效果最好.

（3）所有处理在堆肥的初期硝态氮含量都相对较低，而后硝态氮含量逐步的增加到最大值.

参考文献：

[1]叶倩,梁月荣,陆建良,等.茶渣综合利用研究进展[J].茶叶,2005,31(3):150-153.

[2]宛小春.茶叶生物化学:第三版[M].北京:农业出版社,2003:18-20.

[3]李娟,活泼,杨海燕.茶叶中非水溶性蛋白质提取工艺及功能性质的研究[J].浙江农业科学,2006,25(2):150-153.

[4]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2005:45-56.

[5]杨剑虹,王成林,代亨林,等.土壤农化分析与环境监测[M].北京:中国大地出版社,2008:1-8.

[6]徐智,汤利,毛昆明,等.牛粪对西番莲果渣高温堆肥腐熟进程的影响[J].农业环境科学学报,2006,25(2):226-230.

[7]黄国锋,吴启堂,孟庆强,等.猪粪堆肥化处理的物质变化及腐熟度评价[J].华南农业大学学报,2002,23(3):1-4.

[8]徐智,毛昆明,汤利,等.榕风对西番莲果渣高温堆肥过程中氮变化的影响[J].云南农业大学学报,2005,20(6):798-802.

[9]贺琪,李国学,张亚宁,等.高温堆肥过程中的氮素损失及其变化规律[J].农业环境科学学报,2005,24(1):169-173.

[10]许晓英,李季.复合微生物菌剂在污泥高温好氧堆肥中的应用[J].中国生态农业学报,2006,14(3):64-66.

[责任编辑 鲁海菊]

The Effect of Nitrogen Variation of High Temperature Compost of Tea Leave Residues by Adding Organic Wastes

ZHANG De-gang,LI Chun-yan,YUAN Han,SHI Xian
(College of Life Science and Technology,University of HongHe,Yunnan Mengzi 661100,China)

Abstract:Using tea leaves residue as raw material by adding corn stalk,sawdust,green wastes and VT - 1000 microbial agents in high temperature compost with artificial pile method,to research total nitrogen,ammonium nitrogen and nitrate nitrogen contents change with time in high temperature compost.The results show that from the point of the temperature variation,adding corn stover by high temperaturein in long time,rotten effect is the best; from nitrogen variation aspect,adding corn stalk,sawdust and greening wastes are advantageous to the tea leaves residue composting rotten process,but adding the corn stalk rotten effect is the best.

Key words:Tea leave wastes; Organic wastes; VT-1000 microbial agents; Compost

基金项目：红河学院科研基金重点项目（10XJZ103）

收稿日期：2014-11-20

DOI:10.13963/j.cnki.hhuxb.2016.02.005

中图分类号：S365

文献标识码：A

文章编号：1008-9128（2016）02-0020-02

第一作者：张德刚（1977—），男，云南石屏人，硕士，副教授，研究方向：农业资源利用与环境保护方面的教学和研究。