优化微秸宝设备曝气系统对提升堆肥效率的影响*

邹 恒 姚 婧 李 根 许晓丽 李建勇

（1.上海安治南宝生物科技有限公司，上海 松江201699；2.浙江宜葆生物科技有限公司，浙江 嘉兴314199；3.上海市农业技术推广服务中心，上海 闵行201103）

农作物秸秆中贮存植株一半的光合产物，因此秸秆又被称为“另一半农业”[1]。据了解，我国每年产生的各类农作物秸秆（风干后，含水量为15%）理论资源量为8.20亿t，其中可收集的约为6.87亿t，约占总量的83.78%。近年来，我国各级政府相继采取了一系列措施大力推行秸秆“五化”（肥料化、饲料化、基料化、原料化、燃料化）利用，被“五化”利用的秸秆比例已占到可收集量的68.7%，但仍有超过30%的秸秆废弃物被焚烧处理，造成了严重的环境污染[2]。

秸秆堆肥具有改良土壤结构、培肥土壤，提高土壤可持续生产能力等作用[3]，我国目前秸秆肥料化利用的比例仅占其收集量的14.78%[2]。为了提高秸秆废弃物利用率，2017年浙江宜葆生物科技有限公司研发了微秸宝膜式智能堆肥设备。该产品是将欧洲静态好氧堆肥技术进行本土化改良和集成的一套适合我国应用的秸秆堆肥设备，包括曝气系统、高分子覆膜布和物联网控制系统3个部分，目前已在上海、浙江、江西、甘肃等地推广应用，并取得了良好的效果。

近年来，上海市年蔬菜上市量270万t以上，年产生蔬菜废弃物近200万t，其中约50%的蔬菜废弃物尚未得到充分利用。为实现蔬菜废弃物的资源化利用，缩短发酵周期，提高蔬菜废弃物处理效率，促进上海蔬菜产业持续、健康发展，2020年我们应用微秸宝膜式智能堆肥设备开展了2种不同曝气系统（单风机曝气和双风机曝气）对堆肥发酵效果的影响试验，现将试验结果总结如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

单风机曝气系统为微秸宝膜式智能堆肥设备的标准配置，由1台通风量为1 080 m3/h的风机和1条直径75 mm、长度20 m的曝气管道组成；双风机曝气系统为优化配置，由2台通风量为1 080 m3/h的风机和2条长度20 m、直径75 mm的曝气管道组成。两台风机同时进行曝气。除曝气系统不同外，2种设备其他组成部分如高分子覆盖膜、控制系统等均相同。堆肥使用的原料为当地合作社产生的各种尾菜（绿叶菜、玉米废弃物和瓜藤等）及周边养殖场产生的马粪（牛粪）。微生物发酵菌由浙江宜葆生物科技有限公司提供，参试种子为萝卜种子。

1.2 试验方法

试验设在上海泛信农业种植专业合作社和上海夯裕农业发展有限公司。将尾菜粉碎后与牛粪（马粪）按体积比3∶1混合并搅拌均匀，1.6 m3混合物加入微生物发酵菌1 kg。将混合好的物料分别堆放在铺有2条曝气管道的发酵床上，条垛长20 m、宽4.5 m、高2 m，每个条垛混合物料质量为100 t。物料上覆盖高分子覆膜布，四周用装满水的水带压严，2个条垛的曝气管道分别连接到单风机曝气系统和双风机曝气系统。单风机曝气系统的曝气频率设置为曝气20 min、停止10 min，双风机曝气系统的曝气频率设置为曝气10 min、停止20 min。

1.3 调查统计方法

物料发酵过程中监测不同堆肥点物料的温度变化，分别于发酵启动后第14 d、第21 d、第28 d、第35 d多点取样，用堆肥浸提液检测萝卜种子的发芽指数，用于评价堆肥的腐熟度。（1）堆肥浸提液提取方法：将堆肥样品按固液比（质量/体积）1∶10加入去离子水，把容器密封后垂直固定于往复式水平振荡机上浸提1 h，静置0.5 h后过滤，获得浸提液。（2）萝卜种子处理方法：在9 cm培养皿中垫2张滤纸，均匀放入10粒大小基本一致、饱满的萝卜种子，加入堆肥浸提液5 mL，盖上皿盖，置于25℃的培养箱中避光培养48 h。用去离子水处理做对照。统计发芽率和测量根长。种子发芽指数计算公式如下：

式中：A1为经堆肥浸提液处理的种子发芽率（%），A2为经堆肥浸提液处理的种子平均根长（mm），B1为经去离子水处理的种子发芽率（%），B2为经去离子水处理的种子平均根长（mm）。种子发芽指数的测定方法参照NY/T 3442—2019《畜禽粪便堆肥技术规范》要求[4]。采用Excel对数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同曝气系统对堆肥温度的影响

不同曝气系统对堆肥温度的影响见图1、图2。

图1 泛信合作社试验点不同曝气系统对堆肥温度的影响

图2 夯裕发展公司试验点不同曝气系统对堆肥温度的影响

由图1、图2可以看出，经微秸宝膜式智能堆肥设备单风机曝气系统或双风机曝气系统堆制发酵的堆肥均能达到GB 7959—2012《粪便无害化卫生要求》中的无害化要求，即堆温≥50℃至少持续10 d以上。其中，泛信合作社试验点单风机曝气系统50℃以上的堆温持续了11 d以上，最高温度为64.05℃；双风机曝气系统50℃以上的堆温持续了17 d，最高温度达到65.70℃。夯裕发展公司试验点单风机曝气系统50℃以上的堆温持续了15 d以上，最高温度为67.75℃；双风机曝气系统50℃以上的堆温持续了17 d，最高温度达到68.64℃。

2.2 不同曝气系统对萝卜种子发芽指数的影响

不同曝气系统对萝卜种子发芽指数的影响见表1。

表1 不同曝气系统对萝卜种子发芽指数的影响

由表1可知，用双风机曝气系统和单风机曝气系统发酵堆肥后35 d的肥料浸提液处理萝卜种子，萝卜种子发芽指数均达到NY/T 3442—2019《畜禽粪便堆肥技术规范》中的要求，即种子发芽指数≥70%，说明单风机曝气系统和双风机曝气系统发酵堆肥的腐熟度均达到标准；双风机曝气系统的堆肥产物在发酵后28 d就能稳定达到腐熟要求，与单风机曝气系统相比较，优化后的双风机曝气系统能有效缩短堆肥腐熟时间。

3 小结

试验结果表明，微秸宝膜式智能堆肥双风机曝气系统将原来需要6～8周发酵腐熟物料缩短至4周，且满足秸秆废料无害化处理要求，大大提高了堆肥效率。利用微秸宝膜式智能堆肥系统处理蔬菜废弃物操作简单，无需翻堆，省时省力，堆肥成本低，肥料生产成本约200元/t，发酵周期短，发酵过程无臭味，对环境友好，可在生产中推广应用。