有机物料腐熟剂对牛粪堆肥效果的影响

高应瑞，刘珂飞

（天津圣世莱科技有限公司 300384）

近年来，随着我国畜牧业持续稳定发展，规模化养殖水平显著提高，保障了肉蛋奶供给，但大量养殖废弃物没有得到有效处理和利用，成为农村环境治理的一大难题。

国内外对畜禽粪便进行处理的方法主要有： 饲料化处理、能源化处理、肥料化处理。 畜禽粪便饲料化处理过程中，畜禽粪便中含有大量病原微生物、寄生虫、抗生素及重金属残留等并不能完全消除，饲喂后，影响动物健康水平，疫病频发。 畜禽粪便能源化处理一次性投资大、处理成本高、无赢利点，且易产生二次污染。 这两种方法都不能规模化的解决畜禽粪污污染的难题[1-3]。

畜禽粪便肥料化处理，是将畜禽粪便中的有机物、病原菌、虫卵、线虫、草籽、抗生素残留等转化为腐殖质、植物养分等，处理规模大、不会产生二次污染、处理成本低、适应范围广、所得产物可做成优质肥料。 在解决畜禽粪便污染的同时，实现资源化利用，是目前最为经济适用的畜禽粪便处理方法[1-4]。

本试验旨在进一步验证该有机物料腐熟剂对牛粪堆肥效果的影响， 以期为其在堆肥生产及畜禽粪便堆肥处理中的应用推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

牛粪取自于天津市武清区东马圈镇牛场。 其基本理化性状为：pH7.2、含水率74.4%、N 1.33%、P2O51.10%、K2O 0.87%、有机质38.89%、C/N 29.24。

有机物料腐熟剂为天津生机集团股份有限公司生产提供。该有机物料腐熟剂是利用现代微生物技术，针对畜禽粪便特点，以从粪便中提纯获得的放线菌、丝状真菌、酵母菌、细菌等功能微生物为菌种，经高密度发酵制成。 用于畜禽粪便堆肥发酵，具有促进堆料高温发酵、快速腐熟、脱水减量、强力降解的作用，同时达到除臭杀菌、富集养分的效果。

1.2 设备

电热鼓风干燥箱、pH 计、恒温培养箱、消化炉、紫外光风光光度计、微量凯氏定氮装置、火焰光度计、常规实验室器皿。

1.3 试验设计

本试验设置2 组，一组为接种有机物料腐熟剂（处理组），一组为自然堆肥（CK 组）。 通过测定对比相关参数，经统计分析后判定该菌剂对畜禽粪便的腐熟处理效果。

1.4 试验方法

将牛粪预晒使其水分为60%左右，处理组按照0.1%的比例接种有机物料腐熟剂，混拌均匀。CK 组不做处理。 每组堆料为5方，堆置成宽1.5m，高1.0m 的条垛堆体。 堆置28d，于第3d、7d、14d、21d、28d 进行翻堆。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 样品采集

于每次翻堆前采样。采样时使用木铲和冰盒，分别在堆体的上、中、下部位进行。 采样量为200g 左右，取50g 鲜样用于含水率、pH 和种子发芽指数测定；其余样品置于室温下风干后，用于测定其他指标。

1.5.2 样品测定方法[5-7]

温度：每2d 在15:00（翻堆前）用温度计测定堆体温度。取粪堆四周和中心为测点， 测点深25cm， 取5 点平均值作为堆体温度。

含水率：先烘干称量瓶至恒重，记下质量M1，称取样品M22±0.0001g，105℃烘干至恒重，称重M3，计算水分含量，按下式计算：

pH：取10g 样品溶解于100mL 蒸馏水中，搅拌15min，静置30min，用pH 酸度计测定。

种子发芽指数 将上述溶液过滤，取上清液10mL 于垫有滤纸的培养皿中，每个培养皿中放置20 粒黄瓜种子，同时设置对照（去离子水），然后置于培养箱中25℃培养48h，测定发芽率和根长，每个样品重复3 次，按下式计算：

有机质 重铬酸钾法；P2O5钒钼酸铵比色法；总氮 凯氏定氮法；K2O 火焰光度法； 表观指标 堆肥开始后于每次翻倒前观察堆肥的颜色、气味、结构并记录。

2 结果与分析

2.1 温度

温度是堆肥过程中微生物活动状况的标志， 是表观直接判断堆肥速度及腐熟度的指标。温度在50℃以上保持5～7d，是杀灭堆料中的致病微生物， 保证堆肥卫生学指标合格和堆肥腐熟的重要条件。 图1 表明， 添加有机物料腐熟剂的处理组堆置第2d堆温就迅速上升至55℃，且维持55℃以上近2 周，并在整个堆肥周期都明显高于对照组。 由此可见，处理组堆温高、高温期提前和延长，堆肥进程加快。

图1 处理与对照堆肥期间温度变化

2.2 含水率

堆肥含水率是影响堆肥效果的重要参数。 堆肥中的微生物活性越强，堆温升高越快，水分蒸发越快，堆体水分下降越快。 图2 表明，添加有机物料腐熟剂的处理组由于堆温高，水分散失大，含水率下降明显，由初始含水率60%下降至30%。对照组含水率由初始60%下降至46%，下降较少且较缓慢。

图2 处理与对照堆肥期间含水率变化

图3 处理与对照堆肥期间pH 变化

2.3 pH

微生物发酵对pH 变化有明显影响。 堆肥前期微生物发酵产生有机酸，会引起堆肥pH 下降；中期随着有机酸的分解、蛋白质的降解及氨气的积累，堆肥pH 升高；堆肥后期，随着氨气的挥发、蛋白质的彻底降解以及硝化作用的进行，pH 逐渐回落。 图3表明，添加有机物料腐熟剂的处理组pH 变化较大，堆肥过程中物质代谢快，堆肥熟化速度快。

2.4 种子发芽指数

未腐熟的粪便施用于植物时， 其产生的毒性物质会抑制植物生长发育。 当种子发芽指数达到80%时，可认为堆肥已经没有毒性或堆肥已经腐熟。 图4 表明，整个堆肥过程中，种子发芽指数一直呈上升趋势且添加有机物料腐熟剂的处理组明显高于对照组。堆肥结束时，处理组种子发芽指数达到85.1%，对照组仅为51.4%，说明处理组堆肥达到腐熟要求，对照组堆肥未达到腐熟要求。

图4 处理与对照种子发芽指数变化

2.5 C/N

图5 处理与对照堆肥期间C/N 变化

C/N 是反映堆肥熟化与否的重要指标。 当堆肥C/N 下降至20 以下时，表明堆肥已经腐熟。 图5 表明，添加有机物料腐熟剂的处理组C/N 下降迅速， 堆肥结束时， 处理组C/N 从起始的29.24 降至18.56，堆肥已经腐熟。 对照组C/N 下降缓慢，从起始的29.24 降至25.61，堆肥未腐熟。

2.6 有机质，养分

堆肥前期，随着微生物的生长代谢，堆肥中容易被降解的有机物不断被分解，造成有机质的损失。 堆肥后期，微生物代谢活动减弱，且以合成作用为主，形成大分子的腐植酸类物质，有机质含量趋于稳定。 添加有机物料腐熟剂的处理组，有机质含量较对照组低，表明其较对照组发酵彻底，堆肥性质更稳定。

堆肥过程中，N、P2O5、K2O 均有不同程度的提升。 其中，N 由于氨气的挥发造成一定量的损失， 但损失量不足以和有机物减少的量相比，故N 的相对含量不断上升。 添加有机物料腐熟剂的处理组N 含量高于对照组， 表明添加有机物料腐熟剂可以减少堆肥中氮素的流失。

P2O5、K2O 由于不可能通过挥发等形式损失， 绝对含量基本不变。 添加有机物料腐熟剂的处理组，由于有机物减少的量较对照组大，故P2O5、K2O 的相对含量均高于对照组，表明添加有机物料腐熟剂可以增加P2O5、K2O 的相对含量，详见表1。

表1 处理和对照试验结束时有机质养分对比

2.7 表观指标

新鲜牛粪为黄褐色，散发臭味，结块。经堆肥腐熟的堆肥，颜色为褐色至灰褐色、黑褐色，颗粒变小松散均匀，无恶臭味。 添加有机物料腐熟剂的处理组在堆肥结束时，堆肥物料呈暗褐色（腐植酸类物质形成，其呈深褐色），有微土腥味（放线菌大量繁殖，产生土腥味物质），松散无团块。 对照组较堆肥初期变化不大，详见表2。

表2 处理和对照堆肥过程中表观指标对比

3 结论

本试验结果表明，牛粪堆肥时，添加天津生机集团股份有限公司生产的有机物料腐熟剂可提高堆温、提前和延长高温期，加快堆肥进程，杀灭堆肥中的有害生物；可降低堆肥含水率；可促进堆肥过程中物质代谢，加快堆肥熟化速度，降低堆肥C/N，提升堆肥稳定性； 提高堆肥种子发芽指数高， 消除堆肥对植物的毒害；提高堆肥N、P2O5、K2O 含量；堆肥结束时，堆肥物料呈暗褐色，有微土腥味，无恶臭味，松散无团块，符合国家对堆肥产品外观要求。