鸡粪基质化生产有机肥的发酵剂筛选

陈继峰，石礼森，刘洪源，杨 洁，郭瑞亮，陈 东

（1.郑州大学生命科学学院，河南郑州450001；2.郑州大学远程教育学院，河南郑州450001；3.郑州桓通生物科技有限公司，河南郑州450008）

鸡粪基质化生产有机肥的发酵剂筛选

陈继峰1，石礼森1，刘洪源2，杨 洁1，郭瑞亮1，陈 东3

（1.郑州大学生命科学学院，河南郑州450001；2.郑州大学远程教育学院，河南郑州450001；3.郑州桓通生物科技有限公司，河南郑州450008）

为缩短鸡粪基质化生产有机肥的堆肥发酵周期，提高其产品质量，采用接种发酵剂并添加农作物有机附产物的方法研究不同菌种配伍的发酵剂（C1、C2、C3、C4及C5）对鸡粪堆肥发酵的影响。结果表明：C3和C4处理的各项指标均较好。其中，其发酵初始气温37℃，第2天达40℃以上，并保持高温15d以上，发酵的第18天含水量降至35%以下；pH呈下降—上升—稳定的趋势，总体稍有上升，但变化幅度不大（0～0.5）；发酵有机肥对油菜种子的发芽及生长较好，其发芽率、芽长及根长分别为100%和97.5%，15.94mm和14.57mm，45.97mm和39.44mm，市售菌剂的发芽率、芽长及根长分别为95%、14.18mm、39.03mm。有机肥的有机质含量、氮磷钾总量及pH分别为86.62%和85.17%，8.85%和8.22%，7.5和8.0，均符合行业标准NY525—2012。2种处理对新鲜鸡粪的发酵均能在20d内完成，符合规模化有机肥生产企业的生产要求。

鸡粪；基质化；有机肥；发酵剂；规模化生产

家禽规模化养殖为市民提供大量的肉、禽蛋及制品的同时也带来了具有恶臭味的废弃物——禽粪。如何将这些废弃物变废为宝，人们进行了大量的研究，其中，较多的是利用沼气池将其发酵产生沼气作为生物能源利用［1－2］，或作为家畜［3－4］的饲料加以利用。随着现代农业，尤其是绿色农业和有机农业的发展，人们在改良土壤以及为农作物提供安全、有效的肥源时越来越多地倾向于使用无污染的经过基质化处理的有机肥料。所以，对鸡粪接种基质化处理发酵剂进行无害化、养分均衡化处理，使其成为对作物有益的肥料用于农业生产，尤其是用于生产直接入口的经济作物具有重大意义。童平方等［5］研究发现，经过基质化处理的有机肥料能显著改变污染土壤中铅（Pb）的形态，降低Pb的生物活性。有机肥料尤其是鸡粪有机肥是重金属污染土壤的有效改良剂，其对降低重金属污染土壤Pb毒性的效果依次为鸡粪＞牛粪＞猪粪。大量有关鸡粪发酵微生物菌剂筛选及应用的研究［6－12］表明，在规模化生产中，对鸡粪接种生物发酵剂，能够加快堆肥前期发酵升温，加快发酵进程，有利于快速腐熟及杀灭粪便中的病原菌及寄生虫卵等有害生物，去除鸡粪中残存的对植物生长不利的有毒物质等，使其无害化已是不争的事实。

目前，国内有不少有机肥生产厂家，也有不少市售的有机肥发酵剂。但从生产一线了解到，国内不少中小型畜禽养殖场采用直接晾晒的办法干制粪便出售，不仅影响环境和肥料品质（鸡粪中的营养成分不能转化成可为农作物提供营养的物质），还受场地使用的限制。同时，大多数有机肥发酵剂的发酵周期较长，发酵时间大多在40d左右，而多数有机肥生产企业希望能把发酵周期缩短到20d左右，以减少占地、缩短生产周期，增加生产量。此外，大多数市售的发酵剂是通用的，用于发酵不同的畜禽粪便，也用于发酵有机废弃物，而不同牲畜的粪便所含成分不同，不同的有机废弃物残留的成分有异，需要有针对性地设计发酵剂中微生物的种类与配伍。为此，笔者采用不同菌种配比试验筛选鸡粪基质化处理制有机肥发酵剂，旨在寻找适宜鸡粪发酵的微生物制剂，缩短其堆肥发酵周期，提高其产品质量。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 发酵剂 针对鸡粪特点设计的由不同菌种（多株霉菌、酵母菌、细菌和放线菌）按一定比例组合而成的鸡粪有机肥发酵剂，编号分别为C1、C2、C3、C4和C5（表1）。其活菌数、pH及含水量等质量检测符合GB 20287—2006农用微生物菌剂国家标准。基质化处理发酵剂均为郑州大学生命科学学院微生物应用研究室与郑州桓通生物科技有限公司联合研制。发酵剂SS市售。

1.1.2 鸡粪 新鲜鸡粪取自贵州省开阳市某大型养鸡场，其含水量为78%，pH 7.5。辅料为薏米糠，购自当地市场。

表1 不同菌种配比鸡粪基质化处理发酵剂的质量指标Table 1 Quality index of different microbial ratio for organic fertilizer composted from chicken manure

1.2 试验方法

1.2.1 对发酵堆的处理 试验在贵州省开阳市某大型养鸡场附近的有机肥生产厂进行。试验设7个处理，C1、C2、C3、C4、C5、SS及不添加发酵剂的空白处理，其中，以SS（CKSS）和空白处理（CK）为对照。每个处理3次重复，历时18d。各处理分别用鸡粪5 000kg＋鲜米糠800kg，混匀后接种0.5kg菌剂起堆发酵，堆高1.2m，基部宽1.5m，长度不限。

1.2.2 测定指标 各处理在每天9：00左右测定发酵堆的温度，每隔1d测定1次pH，用精密试纸pH 5.5～9.0（上海馨晟试化工科技有限公司）测定；每隔3d测定1次含水量；第19天时翻堆后采用5点法取样，参照中华人民共和国农业行业标准有机肥料NY525—2012（简称行业标准）规定的方法，在室内测定产品有机质、氮、磷及钾的含量。

1.2.3 发酵后的有机肥对油菜种子发芽率的影响发酵第19天时分别称取5g各处理的鸡粪有机肥，用去离子水浸提1h，然后用3层纱布过滤取滤液5mL加入培养皿中，把2片滤纸放入培养皿中，并将20粒油菜种子放在两层滤纸中间，以清水处理为对照（CKW），每处理3次重复。在室温下（当时室内温度为32℃）培养48h后统计油菜种子的发芽率与芽、根的长度，计算发芽率。

发芽率＝（发芽种子数／试验种子总数）×100%。

1.3 数据统计与分析

采用Excel数据处理软件对试验数据进行整理分析及图表制作。

2 结果与分析

2.1 含水量

从图1可知，各个处理的含水量随发酵时间推后均呈下降趋势，在发酵18d后，除CKSS和CK的含水量分别为44.98%和46.96%外，其他处理的含水量均在35%以下。发酵结束时各处理的含水量依次为C3（31.19%）＜C4（32.09%）＜C1（32.58%）＜C5（33.38%）＜C2（34.43%），符合鸡粪有机肥生产企业的要求。再经过一段时间堆放后熟后可以降至30%以下，达到行业标准的要求。

图1 鸡粪发酵过程中含水量的变化Fig.1 Variation of moisture content during the fermentation process of chicken manure

2.2 温度

从图2可知，在接种第2天C3和C4的温度上升至40℃以上，C5在第3天升至40℃；而其他处理到第5天才升至50℃以上，并和C5一致，但仍低于C3和C4。在发酵第18天时，除CK和CKss的温度在50℃以上，仍在继续发酵外，其他处理的温度均降至35～45℃，发酵基本结束。从接种后升温速度和发酵到18d时的温度升高、高温保持及降温等情况看，以C3和C4较好。

图2 鸡粪发酵过程中温度的变化Fig.2 Variation of temperature during the fermentation process of chicken manure

2.3 pH

从表2可知，发酵过程中各处理的pH呈下降—上升—稳定的趋势，与初始pH相比，稍有上升，变化幅度为0～0.5。发酵结束后各发酵堆的pH为7.5～8.0，符合中华人民共和国农业行业标准有机肥料NY525—2012规定的pH 5.5～8.5。虽然C3的pH在发酵过程中有波动，但在发酵结束时又回到初始状态。

表2 鸡粪发酵过程中pH的变化Table 2 Variation of pH during the fermentation process of chicken manure

2.4 不同发酵有机肥处理油菜种子的发芽率与生长量

从表3可知，各处理油菜种子的发芽率均在92.50%以上；添加发酵有机肥过滤液的油菜种子其芽和根的长势明显优于CKW。说明，鸡粪经过一段时间发酵后对油菜种子的发芽率影响不大，但对根和芽的生长有促进作用。从油菜种子的发芽率、平均芽长和根长看，C2、C3、C4和CKSS的处理效果较好，发芽率分别为100%、100%、97.50%和95%，平均芽长和平均根长均处于较高水平。

表3 不同菌种配伍发酵基质处理油菜种子的发芽率及根芽长Table 3 Germination rate，root length and bud length of rapeseeds treated with the fermentation substrate with different microbial combination ratio

2.5 发酵有机肥的主要指标

通过监控鸡粪发酵过程中温度、含水量及视觉观察腐熟程度等指标，选择C3和C4发酵而成的有机肥进行有机质、氮、磷、钾含量和pH测定。从表4可知，C3和C4的有机质含量都在80%以上，符合行业标准规定的≥45%；氮磷钾总量都在8%以上（分别为8.85%和8.22%），符合行业标准规定的≥5%；2种处理发酵有机肥的pH分别为7.5和8.0，符合行业标准要求的5.5～8.5。

表4 部分菌种配伍发酵有机肥的质量指标Table 4 Quality indexes of organic fertilizer composted from chicken manure under some microbial combination ratio

3 结论与讨论

1）鸡粪有机肥生产厂家的生产要求为发酵周期缩短20d内，发酵结束时基质含水量在45%以下，再经过一段时间的堆放熟化后即可生产出符合行业标准的有机肥。研究结果表明，围绕此目标，结合鸡粪有机肥生产厂提供的原料状况设计菌种配伍，经过18d的发酵试验，筛选出鸡粪基质化生产有机肥的综合性状较好的发酵剂优选配方为C3（霉菌1.01×1010cfu／g＋细菌2.43×1010cfu／g＋放线菌1.90×108cfu／g）和C4（霉菌6.03×1010cfu／g＋细菌1.10×109cfu／g＋放线菌1.00×108cfu／g）。其特点是鸡粪接种发酵剂后，发酵升温快、保持高温时间较长，能快速腐熟。堆肥前期温度迅速升高及保持45～67℃温度达15d，有利于杀灭鸡粪中的病原菌、寄生虫卵及去除对植物生长不利的有毒物质，使其无害化、基质化及养分均衡化。发酵结束时，2种配方有机肥含水量、pH、有机质含量和氮、磷、钾总量分别为31.19%和32.09%，7.5和8.0，86.62%和85.17%，8.85%和8.22%；油菜种子发芽率分别为100%和97.50%。且在鸡粪发酵时，接种量少，仅为0.01%，远低于其他同类产品，可以减少发酵成本。总之，发酵剂C3和C4的综合评价指标较优，可用于含水量较大的新鲜鸡粪的有机肥发酵。

2）鸡粪添加农作物副产品薏米糠后pH为7.5，添加C3和C4发酵后基质的pH分别为7.5和8.0。在发酵过程中pH呈先降后升的趋势，在7.5～8.0变化。变化趋势同王卫平等［7］的一致，但与王道泽等［8－9］先升后降的研究结果相反。有研究［5，7－8，12］表明，鸡粪发酵后基质的pH 7.5～9.0，说明，发酵剂的类型与发酵产物的pH有关，要控制发酵后基质的pH应注意发酵剂的选择。该试验鸡粪发酵后基质的pH经过下降后又上升或保持稳定，变化幅度在0～0.5。所以，在实际应用中应根据需要，慎选发酵剂，以利于发酵后的有机肥质量的提高，使其适用于作物的生长。

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（责任编辑：王 海）

Screening of Fermentation Starters for Organic Fertilizer Composted from Chicken Manure

CHEN Jifeng1，SHI Lisen1，LIU Hongyuan2，YANG Jie1，GUO Ruiliang1，CHEN Dong3
（1.School of Life Science，Zhengzhou University，Zhengzhou，Henan 450001；2.Distance Education College，Zhengzhou University，Zhengzhou，Henan450001；3.Zhengzhou Huantong Biotechnology Co.，Ltd，Zhengzhou，Henan450008，China）

The effect of fermentation starters with different microbial combination ratios（C1，C2，C3，C4and C5）on fermentation of chicken manure compost was studied by inoculating fermentation starters and adding fresh rice bran to shorten compost fermentation period of organic fertilizer produced from chicken manure.Results：The indexes of C3and C4treatments are better than other treatments.The initial fermentation temperature is 37℃，and fermentation temperature from second day can keep above 40℃for 15d.The moisture content at 18thdays after fermentation reduces to below 35%.The pH represents a declining－rising－stable trend，which means that pH rise slightly overall but its variation range is not obvious（0～0.5）.The germination rate，bud length and root length of rape seeds treated by the fermented organic fertilizer from C3and C4method are 100%and 97.5%，15.94mm and 14.57mm，45.97mm and 39.44mm respectively but the germination rate，bud length and root length of rape seeds treated by the market microbial agent are 95%，14.18mm and 39.03mm separately.The organic matter content，total N，P and K content and pH of the fermented organic fertilizers from C3and C4method are 86.62%，8.85%and 7.5，and 85.17%，8.22%and 8.0respectively，which both accord with the industrial standard of NY525－2012.The fermentation process of fresh chicken manure treated by C3and C4method can complete within 20d，which meets the demand of organic fertilizer scale production.

chicken manure；compost；organic fertilizer；fermentation starter；scale production

S154.3

A

1001－3601（2016）08－0339－0057－04

2015－12－07；2016－06－28修回

河南省教育厅科学技术研究重点项目“农作物秸秆田间快速降解及再利用研究”（13A180676）

陈继峰（1967－），女，副教授，博士，从事农业微生物应用及生物制药研究。E－mail：chenjifeng＠zzu.edu.cn