添加剂对鸡粪好氧堆肥、养分及腐殖化程度的影响_柳玲玲.pdf
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1、为探索辅料(米糠)和不同剂量的微生物发酵剂对畜禽粪污好氧堆肥效果的影响,以动物源废弃物(鸡粪)作为主料,植物源废弃物米糠为辅料,混合堆腐,研究不同剂量微生物菌剂对好氧堆肥过程中温度、养分、腐殖酸的动态变化,及对堆肥产品主要营养元素的影响。结果表明:未添加辅料的纯鸡粪发酵不能达到无害化处理的要求,添加辅料和菌剂的处理,堆肥结束后产品的全氮、全钾、有机质和总腐殖酸含量较对照(T1,纯鸡粪)分别高50.41%74.80%、64.66%71.43%、3.14%9.62%、4.96%49.56%;添加不同剂量的菌剂对鸡粪堆肥效果影响不同,其中添加0.5%的效果最好,高温持续时间最长,为19 d,且堆肥结
2、束后产品全氮、全磷、全钾、有机质和腐殖酸含量均最高,说明在添加辅料的前提下,添加0.5%剂量的微生物菌剂鸡粪的堆肥效果最好。关键词畜禽粪污;堆肥;营养元素;腐殖化;动态变化近年,禽类规模化、集约化及产业化养殖的快速发展,产生了大量的畜禽粪便,目前畜禽粪污无害化和资源化利用处理的重要途径是高温好氧堆肥发酵1。鸡粪中氮、磷、钾和有机质等营养元素含量高,高温好氧堆肥过程中产生有益元素,可作为作物生长及土壤改良的有机肥料。微生物能有效推进堆肥进程,能将生物质有机物降解成稳定的腐殖质,因此,在堆肥物料中加入活性强、繁殖快的微生物菌剂2,可有效缩短堆肥周期、减少堆肥中养分损失、提高物料腐殖化程度。堆肥过程
3、中,微生物活动的重要动力主要来自氮、磷、钾及有机碳3,因此对氮、磷、钾及有机碳进行实时监测,分析其含量的动态变化,对于堆肥工艺的优化、发酵周期的缩短和堆肥品质的评价具有重要意义。有研究表明,鸡粪与秸秆自然堆制进行发酵的腐熟发酵周期长、养分损失大4;在秸秆等农业生物质废弃物堆肥过程中加入适量畜禽粪污,可提高堆肥的生产效率和产品品质5;有鸡粪参与的秸秆堆肥其产物磷水平较高6;在鸡粪堆肥过程中添加不同生物质物料,对堆肥产物理化性状的影响不同,如添加生物炭与鸡粪堆肥产物的pH、全磷、全钾、有效磷和有效钾的含量均有所升高,有机质降解率较不加生物炭处理提高2.67%,腐殖化程度也有提高7;且柠条生物炭可使
4、堆肥产物全氮提高 5.59%27.38%8;添加木醋液,可提高铵态氮含量9;添加钾矿粉可降低鸡粪发酵中的氮素损失和提高速效钾含量10;添加秸秆炭、泥炭和沸石,全氮和全磷的含量均有所提升11。此外,有学者通过不同堆肥方式研究鸡粪堆肥过程中的养分变化,魏宗强12对堆体不同覆盖材料(覆盖篷布、秸秆、粘土和添加沸石等措施)与常规对照处理在堆肥效果、养分损失及去向的比较研究表明,覆盖能使堆肥盐分大量累积,能有效降低堆肥养分的径流损失。在鸡粪堆肥中接种菌收稿日期 2022-12-23基金项目 贵州省农业科学院青年基金项目“低温纤维素降解菌筛选、酶学特征及产酶条件优化研究”黔农科青年基金(2023)09号作
5、者简介 柳玲玲(1984),女,副研究员,博士,从事农业废弃物资源化利用、有机肥产品研发与应用工作。E-mail:*通讯作者:芶久兰(1980),女,研究员,硕士,从事作物养分资源高效利用研究。E-mail:6期柳玲玲等添加剂对鸡粪好氧堆肥、养分及腐殖化程度的影响剂,可增加堆肥腐殖质含量,提高腐殖质缩合度、芳构化程度及活性13。微生物菌剂作为一种好氧堆肥必需添加剂,在前期的研究中多以筛选菌剂种类为重点14-15,对剂量的研究较少。基于前人研究结果,试验以鸡粪和米糠为试验对象,选择应用效果较好的发酵菌剂作为试验材料,研究添加不同剂量的腐熟菌剂后鸡粪好氧堆肥过程中全量养分、有机质及腐殖酸的动态变化
6、,为实际生产中科学合理地使用发酵菌剂,提高鸡粪好氧堆肥效率及产品质量提供科学依据。1 1材料与方法1 1.1 1试验材料试验材料:微生物菌剂为有机物料发酵菌剂,来自启明生物,主要成分为芽孢杆菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌等多种有益微生物及其各种孢外复合酶类,有效活菌数(cfu)200亿/g;鸡粪来自于贵州地宝生物科技有限公司;米糠(市购);规格为300 L的堆肥发酵桶(长宽高=607 mm605 mm825 mm)。试验材料基本特性见表1。表1 1堆肥原始养分及水分含量原料鸡粪辅料(米糠)全氮/%1.970.67全磷/%0.920.14全钾/%0.501.48有机质/%52.2943.20pH7
7、.95.6碳氮比(C/N)10.2624.90含水率/%75.736.701 1.2 2试验设计试验设置在贵州省农业科学院土壤肥料研究所试验大棚。采用堆肥桶堆置,共设5个处理,T1为纯鸡粪(CK);T2为纯鸡粪+米糠;T3为鸡粪+米糠+0.05%微生物发酵剂;T4为鸡粪+米糠+0.50%微生物发酵剂;T5为鸡粪+米糠+1.00%微生物发酵剂。每个处理设3个重复(表2)。表2 2不同堆肥处理的物料配比处理T1(CK)T2T3T4T5鸡粪:米糠配比(w w,kg)1 000 0700 300700 300700 300700 300初始含水率/%75.7355.0055.0055.0055.00碳
8、氮比(C/N)10.2614.6514.6514.6514.65微生物发酵剂/%0.000.000.050.501.00分别在好氧堆肥开始的当天(计为第0天)、第3天、第7天、第14天、第21天、第35天、第42天对堆体进行取样,采样点位于堆肥表层下30 cm,每个重复分5点取样,并将5个点位的样品充分混合。1 1.3 3考察指标的测定全氮:凯氏定氮法;全磷:钼黄比色法;全钾:火焰分光光度计法;有机质:焦磷酸钠氢氧化钠浸提-高温外热重铬酸钾氧化容量法;总腐殖酸:焦磷酸钠氢氧化钠浸提-高温外热重铬酸钾氧化容量法;游离腐殖酸:氢氧化钠浸提-高温外热重铬酸钾氧化容量法;水溶性腐殖酸:水浸提-高温外热
9、重铬酸钾氧化容量法16。2 2结果与分析2 2.1 1不同处理堆肥过程中温度的变化从图 1,在堆肥期间室温维持在 2833 的条件下,堆体温度50 保持了 419 d,除T1外,其余处理均能满足我国 畜禽粪便无害化处理技术规范(NY/T 11682006)的要求。从温度看,T1效果最差,50 高温期在第9天开始,且只持续了4 d,未达到无害化的标准。添加辅料各个处理50 的高温期分别在第 5 天和第 9 天开始,保持在 1419 d,其中T3、T4和T5均在堆肥第5天进入高温期,高温持续1619 d,T4的高温期持续时间最长,为 19 d,高温期每天翻堆,且补充水分保持在50%左右。添加菌剂可
10、加快堆体升温速度,且能更好地持续高温发酵,达到无害化处理的标准。73农技服务图1 1不同处理堆肥进程中温度的变化2 2.2 2不同处理堆肥过程中全氮的动态变化堆肥产物中的全氮包括无机氮和有机氮,氮素的固定和释放主要体现在有机氮的变化。堆肥的氮素损失主要由堆肥过程中有机氮的矿化、持续性氨的挥发及硝态氮的反硝化作用等引起。从图2看出,堆肥过程中,各处理堆肥过程全氮的变化趋势为先降后升。随着有机质不断分解,物料干物质重量减少远超NH3挥发引起的下降幅度,最终使堆肥产物中全氮含量相对增加。发酵014 d,全氮含量逐渐降低,主要由于在快速升温期微生物繁殖生长快、分解能力加强,提高了有机氮分解速率。而堆肥
11、后期腐殖质形成较多,对铵态氮起到了一定的固定作用,因此在1442 d时全氮含量逐渐回升,氮损失减少。第 42 天时,T3、T4、T5的全氮含量均高于 T2,说明添加菌剂对氮素的损失有一定的抑制作用。T4处理全氮含量的增幅最大,较初始物料全氮含量提高36%;对照(T1,纯鸡粪),氮损失最严重,从初始的 1.97%降到发酵结束后的1.23%,堆肥结束时,堆肥产品的全氮含量,添 加 辅 料 和 菌 剂 的 处 理 较 对 照 分 别 高50.41%74.80%。图2 2不同处理堆肥进程中全氮含量变化2 2.3 3不同处理堆肥过程中全磷的动态变化由图 3 看出,随好氧堆肥进程的不断深入,T2T5处理的
12、全磷含量呈上升趋势。T1的全磷含量变化不大。堆肥结束时,除T1处 理 外 其 余 各 处 理 的 全 磷 含 量 提 高16.84%29.48%,且T3T5处理比T2高,说明添加辅料和菌剂使发酵更充分,堆体被浓缩,仅少量磷损失,故全磷含量明显提高。T4处理的全磷升幅最大。图3 3不同处理堆肥进程中全磷含量的变化2 2.4 4不同处理堆肥过程中全钾的动态变化从图4看出,全钾含量大部分留存,随好氧堆肥进程的不断深入,各处理全钾含量呈上升趋势。堆肥结束时,各个处理全钾含量提高 6.40%14.86%,其中对照(T1,纯鸡粪)提高最少,只较初始物料提高6.4%,T4的升幅最大,较初始物料提高14.86
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