凹凸棒石粘土添加对鸡粪堆肥温度的影响

任 珺，陶 玲，宋小伟

凹凸棒石粘土添加对鸡粪堆肥温度的影响

任 珺1,2，陶 玲1,2，宋小伟1

(1.兰州交通大学环境与市政工程学院环境生态研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃双泰凹土科技有限公司，甘肃 兰州 730070)

温度是影响微生物分解堆肥物料中的有机质和堆肥工艺过程的重要因素。通过添加凹凸棒石粘土的鸡粪好氧堆肥试验，结果表明凹凸棒石粘土与鸡粪的质量比为3∶7或4∶6的处理条件下，堆体的升温速度明显高于其他处理，堆体温度维持在50～60℃的时间达到12d，显著长于其他处理。凹凸棒石粘土添加明显提高了鸡粪堆肥的温度，延长了堆体的高温持续时间，改善了腐熟过程，提高了堆肥质量。研究结果对于畜禽粪便的堆肥处理具有生产实践指导意义。

凹凸棒石；鸡粪；堆肥；温度

1 引言

我国是畜禽养殖大国，近几十年，迅速发展的养殖业提高了人民的生活水平，同时大量畜禽排泄物的处理也成为一个亟待解决的问题，如不对畜禽粪便进行无害化、资源化处理，将会成为农业污染的主要来源，严重危害人类与畜禽的健康[1]。堆肥化是解决这一问题的最佳方式之一。堆肥过程中微生物分解有机物进行代谢，释放热量，堆体温度发生改变，随之微生物的种群结构与代谢活力也会发生相应的改变，因此，温度是微生物活性和有机质降解速度的反映，是堆肥能否得以顺利进行的重要因素[2-6]。堆肥灭菌与堆体温度和高温期持续时间有关。国家标准GB 7959-2012粪便无害化卫生要求将堆肥温度在50～55℃以上维持5～7d作为灭菌的标准，以保证堆肥的无害化卫生要求合格和堆体腐熟的重要条件[7-10]。

通过添加剂控制畜禽粪便堆肥温度是一种有效的有机肥发酵过程控制方法与生产工艺[11-16]。凹凸棒石是一种链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，具有较好的吸附性、载体性、吸水性，广泛应用于化工、农业等领域，富含植物生长必需的多种中微量元素，常用来作土壤改良剂和保水剂。近年来在农业肥料上应用越来越广泛，对农作物的生长和品质改善效果十分明显[17]。本试验主要通过对鸡粪中加入不同比例的凹凸棒石粘土，测定堆肥温度变化，明确不同比例的凹凸棒石粘土对鸡粪的不同发酵效果。

2 材料与方法

2.1 研究材料

堆肥原料采用新鲜鸡粪和凹凸棒石粘土。鸡粪采自甘肃省张掖市甘州区祥翔养殖农民专业合作社，凹凸棒石粘土由甘肃双泰凹土科技有限公司提供。鸡粪的有机质含量为33.65%，氮、磷、钾和含量分别为2.18%、2.79%和1.85%。碳氮比为9.09。甘肃双泰凹土科技有限公司提供的绿色凹凸棒石粘土采自甘肃省临泽县板桥镇，纯度为34.8%，主要含有石英石21.8%、长石等矿物14.6%，具有较大的内外比表面积[18]。

2.2 研究方法

将新鲜鸡粪干燥至含水量为30%，粉碎后与120目的凹凸棒石粘土粉混合堆肥，设置凹凸棒石粘土与鸡粪的干重质量比分别为0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6和5∶5，充分混匀后加水将堆肥物料的含水率调至55%，制成1.9m×1.2m×0.8m的圆锥状堆体，3次重复。堆肥发酵时间为28d。用温度计从发酵堆的顶部垂直插入堆肥中心30cm以下，取3点的平均温度代表堆体内的温度，每天分别于8时、12时和20时测定堆体温度3次，同时测定环境温度。

3 结果与分析

3.1 凹凸棒石粘土添加量对鸡粪堆肥温度变化速率的影响

升温时间、升温速率和降温时间在不同凹凸棒石粘土添加鸡粪堆肥处理之间差异显著。凹凸棒石粘土与鸡粪质量比为3∶7和4∶6时，表现出显著低于其他处理的升温和降温时间，升温速率也显著高于其他4种处理。至50℃的时间及高温阶段持续的时间与凹凸棒石粘土的添加比例有着密切的关系。凹凸棒石粘土与鸡粪质量比为5∶5时升温时间显著高于其他处理，升温速率也相应显著低于其他处理。6种处理的降温速率之间没有显著差异(见下表)。凹凸棒石粘土与鸡粪质量比为3∶7和4∶6的处理表现出最短的升温时间和较高的升温速率。

鸡粪堆肥温度在不同凹凸棒石粘土添加比例条件下的变化速率

3.2 凹凸棒石粘土添加量对鸡粪堆肥温度保持的影响

凹凸棒石粘土的添加对鸡粪堆肥温度保持的影响见图1、图2，图中带有相同字母的平均数两两间，经邓肯式多重比较检验，没有显著差异(P＜0.05)。

由图1可知，堆体温度保持在50～60℃的持续发酵时间，在不同凹凸棒石粘土添加比例鸡粪堆肥处理之间差异很显著(F =6.34，P ＜0.01)。其中凹凸棒石粘土与鸡粪质量比为3∶7和4∶6的处理的高温发酵时间显著高于其他处理，质量比为0∶10、1∶9和5∶5的处理条件下，高温发酵时间显著低于其他处理，也达到了5d以上，基本能够满足高温杀死病原菌、虫卵和有机质降解的要求。

图1 堆肥温度保持在50～60℃的时间

图2 堆肥最高温度和达到最高温度的时间

由图2可知，堆体温度达到最高值的时间在不同凹凸棒石粘土添加鸡粪堆肥处理之间差异显著(F = 4.21，P ＜0.05)。其中凹凸棒石粘土与鸡粪质量比为2∶8、3∶7和4∶6的处理之间没有显著差异，达到最高温度的时间显著短于其他处理，均在7天以内。质量比为0∶10、1∶9和5∶5的处理条件下，堆体达到最高温度的时间之间没有显著差异，都显著长于其他3种处理，并均超过了10d时间。其中0∶10和1∶9堆体的最高温度大于65℃，会引起堆体有机质有灰化，从而影响有机肥的品质。

3.3 凹凸棒石粘土添加鸡粪堆肥温度的变化特征

不同凹凸棒石粘土添加比例的6种堆肥处理在堆肥发酵过程中的堆体温度变化规律相似，均经历了升温期(5～7d)、高温持续期(5～12d)和降温期(8～14d) 3个阶段，符合有机质堆肥发酵的温度动态变化规律[10]，见图3。由图3各处理温度的变化特征来看，0∶10和1∶9处理在高温期的变化剧烈和不稳定，表现出发酵过度，导致堆肥营养成分的损失。2∶8和5∶5处理的在降温期变化不稳定，对堆肥后期腐熟效果有影响。3∶7和4∶6处理的堆体温度变化十分符合有机堆肥发酵的一般规律，高温期持续时间长，温度变化平稳，现场观察表明堆体的气味、颜色和外观均表现出较好的腐熟度[6-7]。添加一定比例的凹凸棒石粘土对鸡粪堆肥的工程应用上可以减少甚至省去翻堆的生产工序，节省生产成本，减少堆肥过程中的氮素挥发损失。

图3 凹凸棒石粘土添加堆肥温度的变化特征

4 结语

填加凹凸棒石粘土的鸡粪堆肥经过了升温期、高温期和降温期的发酵阶段，堆体高温期持续时间和稳定性与凹凸棒石粘土的添加比例关系紧密。在凹凸棒石粘土与鸡粪质量比为3∶7或4∶6条件下，凹凸棒石粘土对鸡粪发酵温度具有良好的控制作用，明显提高了混合堆体的升温速度，延长了堆体的高温持续时间，稳定了高温期的温度，填加凹凸棒石粘土的鸡粪堆肥符合国家标准GB 7959-2012粪便无害化卫生要求。

通过对堆肥温度的变化特征分析结果表明，凹凸棒石粘土添加剂一定程度上促进了鸡粪高温发酵过程的进行，有利于提高畜禽粪便堆肥品质。天然凹凸棒石粘土是一种良好的土壤改良剂，已被应用于农业生产实践，因此堆肥中添加适量的凹凸棒石粘土不仅不会对土壤和作物产生不良影响，还会促进植物的生长和对营养物质的吸收。与传统的堆肥调理剂相比，凹凸棒石粘土添加剂具有价格低廉、安全无毒害、富含微量元素等优点，在种养废弃物堆肥工程中具有较为广阔的应用前景。

[1]孙永明，李国学，张夫道，等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报，2005，21(8)：169-173.

[2]李恕艳，李吉进.高温堆肥温度变化及无害化效果试验[J].蔬菜，2013(2)：52-56.

[3]牛明芬，赵明梅，郭睿，等.不同微生物菌剂对畜禽粪便堆肥效果的温度指标研究[J].环境保护与循环经济，2010(5)：51-52，62.

[4]GERMER J, BOH M Y, SCHOEFFLER M, et al. Temperature and deactivation of microbial faecal indicators during small scale co-composting of faecal matter[J]. Waste Management, 2010, 30: 185-191.

[5]赵洪颜，李杰，刘晶晶，等.沼液堆肥和牛粪堆肥发酵过程中酶活性及理化指标变化的差异[J].中国农业大学学报，2013，18(2)：153-157.

[6]谷洁，李生秀，秦清军，等.农业废弃物静态高温堆腐过程中的生物化学变化[J].中国农业科学，2005，38(8)：1699-1705.

[7]马开星，邹长明，赵建荣.鸡粪堆肥腐熟过程中腐熟度参数的变化[J].中国农学通报，2011，27(3)：289-292.

[8]钱晓雍，沈根祥，黄丽华，等.畜禽粪便堆肥腐熟度评价指标体系研究[J].农业环境科学学报，2009，28(3)：549-554.

[9]朱能武.强制通风静态仓系统堆肥温度的时空特性[J].华南理工大学学报(自然科学版)，2005，33(3)：19-23.

[10]王岩，霍晓婷，王文亮.家畜粪尿的堆肥化处理技术研究Ⅰ通气量、通气温度及搅翻次数的调节[J].河南农业大学学报，2002，36(10)：46-49.

[11]于俊娥，敖日格乐.牛粪堆肥中石灰氮对堆肥发酵的影响[J].安徽农业科学，2012，40(34)：16589-16591，16641.

[12]罗一鸣，魏宗强，孙钦平，等.沸石作为添加剂对鸡粪高温堆肥氨挥发的影响[J].农业工程学报，2011，27(2)：243-247.

[13]王卫平，朱凤香，陈晓吻，等.添加砻糠对猪粪堆肥发酵层温度及氮素变化的影响[J].浙江农业学报，2009，21(6)：579-58.

[14]WANG C, LU H H, DONG D, et al. Insight into the effects of biochar on manure composting: evidence supporting the relationship between N2O emission and denitrifying community[J]. Environmental Science & Technology, 2013, 47: 7341-7349.

[15]DIAS B O, SILVA C A, HIGASHIKAWA F S. et al. Use of biochar as bulking agent for the composting of poultry manure: Effect on organic matter degradation and humification[J]. Bioresource Technology, 2010, 101: 1239-1246.

[16]GAO M C, LIANG F Y, YU A, et al. Evaluation of stability and maturity during forced-aeration composting of chicken manure and sawdust at different C/N ratios[J]. Chemosphere, 2010, 78: 614-619.

[17]珺任，刘丽莉，陶玲，等.甘肃地区凹凸棒石的矿物组成分析[J].硅酸盐通报，2013，32(11)：2362-2365.

[18]郑茂松，王爱勤，詹庚申.凹凸棒石粘土应用研究[M].北京：化学工业出版社，2007：34-52.

Influence of Attapulgite on Composting Temperature of Chicken Manure

REN Jun1,2, TAO Ling1,2, SONG Xiao-wei1
(1. School of Environmental and Municipal Engineering, Institute of Environmental Ecology, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China; 2. Gansu Shuangtai Attapulgite Technology Co., Ltd., Lanzhou 730070, China)

During composting process, temperature was important in the activities of microorganisms, which was the main factor of composting. The aerobic composting experiment for different proportion of attapulgite which were added into chicken manure was carried out to measure the temperature. The results suggested that the speed of increasing temperature compost in 3:7 and 4:6 in mass proportion of attapulgite to chicken manure was faster than other treatments, and the standing time of pyrolytic period in 50～60℃reached 12 days which was significantly longer than other treatments. Addition of attapulgite can extend the composting pyrolytic period and increase the temperature of compost, ameliorate ferment period, improve quality of compost. The results were helpful for harmless composting of animal manure.

attapulgite; chicken manure; compost; temperature

P619.231；TQ424.24

A

1007-9386(2014)06-0012-03

2014-07-01

科技型中小企业技术创新基金(12C26216207079)。