腐熟菌剂不同添加量对鸡粪椰糠高温堆肥的影响

刘 军 ，董存明，吕诗锦，阮云泽，王蓓蓓，赵 艳

（海南大学农学院，海南 海口 570208）

腐熟菌剂不同添加量对鸡粪椰糠高温堆肥的影响

刘 军 ，董存明，吕诗锦，阮云泽，王蓓蓓，赵 艳

（海南大学农学院，海南 海口 570208）

通过比较腐熟菌剂不同添加量在鸡粪椰糠堆肥中物理和化学成分的变化，研究腐熟菌剂对鸡粪椰糠高温堆肥的影响。结果表明：固定鸡粪和椰糠的C/N 值为25左右，在其中分别添加质量比0‰（CK）、5‰（F1）、10‰（F2）和20‰（F3）的腐熟菌剂，4种堆肥在堆制过程中pH和电导率（EC）均呈现升高趋势，含水量、有机质和碳氮比均呈降低趋势，至堆肥结束时4个处理pH值均在7.42～7.52之间，EC值均在2 000μs/cm以下。与不加腐熟菌剂相比，添加腐熟菌剂可明显提高堆肥的温度和高温持续时间，最高温度可达62℃左右，持续高温（55℃）时间超过15 d，不同腐熟菌剂添加量之间差异不显著，但添加5‰腐熟菌剂的堆肥总养分含量最高为5%。

鸡粪；椰糠；腐熟菌剂；堆肥

刘军 ，董存明，吕诗锦，等.腐熟菌剂不同添加量对鸡粪椰糠高温堆肥的影响［J］.广东农业科学，2016，43（6）：114-118.

近年来，随着农村经济的发展，新农村建设及农业科技的提高，大量的农业固体废弃物也随之产生，数以亿计的农业废弃物被任意丢弃，导致出现大量的农村环境污染事件。如何利用农业固体废弃物并使其资源化，成为当今社会亟待解决的焦点之一［1-2］。

海南作为我国最大的经济特区和热带农业生产基地，终年的农业生产产生了大量农业废弃物。据统计，2010年海南省椰子种植面积超过3.916万hm2，产量为2.3亿个，在种植和加工椰子时，产生的大量废弃物被丢弃或直接燃烧［3］。此外，海南省文昌鸡年产量约8 500只，鸡粪年产量超过100万t。这些富含养分的固体有机废弃物不进行处理，不仅会极大浪费大量养分资源，更会严重污染农村生态环境。据研究资料表明，堆肥是最常用的处理畜禽粪便及废弃物的有效途径［4-5］，其中鸡粪堆肥的研究已有大量报道［4，6-8］，而椰糠的研究主要集中在育苗基质上，目前对于添加腐熟菌剂对鸡粪椰糠堆肥的研究还未有报道。因此，本研究以鸡粪和椰糠为主要堆肥原料，探究其腐熟菌剂不同添加量高温堆肥过程中指标的变化，以期为腐熟菌剂的应用提供科学依据，为农业废弃物资源化利用具有重要参考意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于海南省文昌市泰谷生物科技有限公司有机肥厂。

（1）堆肥原材料为鸡粪和椰糠，其中椰糠购自东郊椰林椰子产品加工厂，鸡粪购自海南文昌大致坡某肉鸡养殖场。堆肥所用的鸡粪、椰糠的理化性质见表1。

表1 堆肥原材料理化性质

（2）腐熟菌剂组成为BA77、BE35、BG7，由南京农业大学有机肥课题组提供，腐熟菌剂特点、组成和发酵菌液浓度见表2（发酵菌液浓度为加入肥料时浓度）。

表2 腐熟菌剂组成菌株性质及发酵液菌株浓度

1.2 试验设计

试验于2014年3月至2014年5月进行，在鸡粪椰糠堆肥中，调整干鸡粪、湿鸡粪和椰糠加入量使其碳氮比为25，设添加腐熟菌剂5‰（F1）、10‰（F2）、20‰（F3）和空白对照4个处理 ，3次重复，每个处理堆肥鲜重约2 000 kg，堆成圆垛型，垛体高1.5 m，周径2 m，堆肥过程中采用15G装载机机械翻堆，每2 d翻堆1次，翻堆2次后每4 d翻堆1次，共堆制48 d。

1.3 样品采集与保存

分别在堆制0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48 d采样，每次翻堆后从堆体的上、中、下各部多点采样并混合均匀，一部分鲜样保存于4℃冰箱内用于测定含水量、电导率（EC）、pH等；另一部分样品风干粉碎后测定有机质、全氮、全磷和全钾等。

1.4 测定项目及方法

（1）堆肥温度：在堆肥过程中于每天9：00 和15：00使用水银温度计分别测定堆肥上、中、下3层温度，每堆测定东、西、南、北4个方向并取平均值为当天温度，同时测定室温。（2）堆肥含水量：采用烘干法测定。（3）堆肥pH、EC测定：称取5.00 g肥料鲜样样品于塑料瓶中，加入50 g去离子水，置于摇床（150 r/min）震荡2 h，静置0.5 h进行pH和EC的测定，pH采用METTLER TOLEDO FE20 pH计测定，EC值采用DDSJ-308A电导率仪测定。（4）堆肥氮、磷、钾测定：肥料样品采用常规测定方法（NY525-2012），凯氏定氮法测全氮、钒钼黄比色法测全磷、火焰光度计法测定全钾［9］。（5）有机质测定：采用重铬酸钾-浓硫酸法测定［9］。

试验数据采用Excel 2010和PASW Statistics 18软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥温度变化的影响

整个堆肥过程可分成升温、高温和降温3个阶段，堆肥初期堆体中的嗜温细菌活动活跃，可利用堆体中的可溶性糖、蛋白质和脂肪等有机物迅速繁殖，旺盛的新陈代谢各产生大量的热能，造成堆体升温迅速，达到高温后嗜温细菌活动受阻，嗜热细菌活动剧烈，此时堆肥进入高温阶段并持续一段时间，期间堆体中的虫卵、致病微生物及杂草种子被杀死形成腐殖质，随着大部分有机物的被分解，堆体温度开始缓慢降低，堆肥进入后熟阶段。而加入腐熟菌剂后，堆体中的微生物数量显著增多，分解蛋白质、脂肪、纤维素等能力增强。

从图1可以看出，室温变化幅度较小，在23～33℃之间波动，堆肥初期堆体温度迅速升高，3 d后，添加腐熟菌剂处理F1、F2、F3的温度达到55℃以上，之后F1在堆制7 d达到最高温61.83℃，F2在堆制5 d达到最高温62.17℃，F3在堆制7 d达到最高温62.17℃，CK在堆制7 d达到最高温56.67℃，55℃以上高温持续时间F2、F3处理为16 d，F1处理为15 d，CK为7 d，有研究表明，堆体温度持续55℃保持3 d以上可杀死堆体中的病菌，保证堆肥达到合格的卫生指标［10-11］。在本实验达到的温度和高温持续的时间条件下，堆体中的病菌等已被基本杀死。

图1 堆肥过程中温度的变化

图2 堆肥过程中含水量的变化

图3 堆肥过程中pH的变化

2.2 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥含水量变化的影响

从图2可以看出，堆肥初期，堆肥含水量随着堆肥的进行而降低，F1、F2、F3、CK的堆肥初始含水量分别为69.99%、71.12%、71.42%和71.96%，至堆肥结束堆肥含水量分别为56.70%、61.38%、61.73%和65.23%。添加腐熟菌剂堆肥的含水量降低幅度显著大于未添加腐熟菌剂堆肥，原因是添加腐熟菌剂后，堆肥内高活性微生物数量增多，促进堆肥升温，使堆肥反应更彻底，堆肥产生的水分得到充分挥发，堆肥产品含水量较低。

2.3 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥pH变化的影响

pH是影响微生物活动的重要因素之一，pH过高或者过低都会影响堆肥的进程，由图3可知，堆肥初期，4个处理的pH范围在6.90～7.09之间，差别不大，随着堆肥的进行，各处理pH值呈现上升的趋势，添加腐熟菌剂的处理pH值在堆制12 d内，均小于未添加腐熟菌剂堆肥，主要原因是因为微生物的加入促进了有机质分解产生有机酸，堆制12 d后，随着堆肥中有机酸含量的降低，pH值逐渐升高，堆肥结束时各处理pH值分别为7.42、7.43、7.39和7.56，各处理pH值差异不显著。

2.4 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥电导率变化的影响

电导率反映了堆肥中总阳离子浓度，由图4可知，随着堆肥的进行，各处理EC值均呈现升高的趋势。堆肥初期，各处理的EC值在700～800 μs/cm之间，随着堆肥的进行，至堆制8 d后，CK的EC值继续缓慢升高，F1处理EC下降后继续缓慢上升，至堆制32 d达到最大值，之后继续缓慢下降，F2处理变化趋势与F1相似，EC值缓慢上升，至堆制36 d达到最大值后开始下降，F3处理在堆制8 d后EC值迅速降低，之后缓慢升高，变化不明显，其中在堆制36 d前CK的EC值略低于同时期添加腐熟剂的处理，至堆制48 d，F1、F2、F3、CK的EC值分别为1 050、897、983、1 223 μs/cm。

图4 堆肥过程中EC的变化

2.5 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥有机质变化的影响

随着堆肥的进行，在微生物的作用下，有机质一方面被分解成二氧化碳和水等物质散失，另一方面通过微生物的新陈代谢被高分子化转化成腐殖质等稳定结构的物质。因此在整个堆肥的过程中，随着微生物的活动，堆肥有机质的含量逐渐降低。本试验中，4个处理的堆肥有机质随着堆肥的进行逐渐降低，至堆制48 d，堆肥有机质分别为31.78%、37.86%、26.47%和35.79%。

2.6 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥C/N变化的影响

C/N是衡量堆肥腐熟的一个重要指标，堆肥初始各处理的C/N分别为23.88、23.57、23.81和27.4，随着堆肥的进行堆体中有机质分解，一部分转为CO2和H2O挥发，一部分转为腐殖质，而含氮化合物分解成氨态氮，以气态或硝态的形式流失，但由于堆肥含水量降低，总干物质重量减少幅度大于氨的挥发，最终导致相对氮含量增加，从而增加了肥料中的氮含量，所以堆体中的C/N呈现降低的趋势，至堆肥结束，各处理的C/N分别降低至12.69、18.33、10.76和13.81，降幅分别为46.88%、22.21%、54.82%和49.60%。

图5 堆肥过程中有机质的变化

图6 堆肥过程中C/N的变化

2.7 腐熟菌剂添加量对鸡粪椰糠高温堆肥总养分变化的影响

随着堆肥的进行，肥料中的高分子化合物降解，含氮的化合物转化成氨，部分以氨气的形式散失，一部分降解成氨基酸类、腐殖酸类、脂类和酯类物质，随着堆肥的进行，阳光的曝晒，堆肥中养分会慢慢散失。从表3可以看出，随着堆肥的进行堆体总养分（N+P2O5+K2O）含量先升高后降低，其中F1处理总养分最高值为5.09%（30 d），F2最高值为5.00%（18 d），F3最高值为5.09（24 d），CK最高值为4.97（12 d）。至堆制48 d，其总养分分别为5.00%、3.80%、4.87%和4.38%，F1变化不明显，F2养分含量显著降低。

3 结论与讨论

温度与堆肥中微生物的代谢活动息息相关，堆肥初期堆体温度上升迅速。同时外源微生物的加入，堆肥中微生物活动更为剧烈，温度超过60℃并维持一段高温时期，随着堆肥的进行，微生物的活动使堆肥中易分解的如蛋白质、脂肪、单糖的物质的消耗殆尽，微生物活动受阻，从而使其进入内源呼吸，堆体温度降低［10-11］。本试验中，堆体温度前期迅速升高至55℃以上，其中添加腐熟菌剂的处理温度达到60℃以上，虽然通过机械翻堆堆体热量散失造成温度的降低，但随着微生物的活动堆体温度仍会迅速上升，之后微生物活动剧烈导致堆肥易分解物质的消耗，微生物活动进入内呼吸，造成堆体温度下降，其中添加腐熟菌剂的处理由于微生物生物量大，易被分解物质的消耗量多，温度降低速率高于未加入腐熟菌剂的处理，至堆制48 d，腐熟菌剂5‰、10‰、20‰处理已接近室温，而空白对照仍持续在45℃以上，这与前人研究结果一致。但本试验中随着微生物加入量的增加，堆肥温度升高趋势不明显，可能原因是由于堆肥对微生物的承载量有限，且在一定时间后各堆肥中微生物量达到最大容量，不再增加，导致不同菌剂添加量堆肥的温度变化趋势不明显。

前期研究结果［12］表明堆肥的EC呈现升高的趋势，其升高的原因可能与堆肥中有机物被分解产生磷酸盐和铵盐等有关，而随着堆肥的进行，至堆肥后期，微生物活动利用磷酸盐和翻堆的过程中造成氨的散失，导致堆肥EC维持平衡，变化不大。本试验的研究结果与前人研究结果一致，在堆肥的整个过程中均呈现上升趋势。

本试验中C/N的变化主要发生在堆制8～24 d，此时堆肥处于高温发酵到降温腐熟阶段，这与李吉进等［13］研究结果一致，此阶段微生物以碳作为能源物质，利用堆体内的各类营养物质供应自身的需求，导致堆体内的有机质含量降低，虽然氮会以氨等形式散失一部分，但其相对含量呈增长趋势，导致堆肥的碳氮比降低，有机质含量逐渐降低。

本试验随着堆肥的进行其pH值呈现升高的趋势，这与王晓娟等［14］研究结果一致；各处理的总养分含量在堆肥结束时分别为5%、3.8%、4.87% 和4.38%，各指标综合评价表明腐熟菌剂的最适添加量为5‰。

表3 堆肥过程中总养分（%）变化

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［2］邹世娟.浅析农业固体废弃物资源化利用［J］.资源节约与环保，2014（12）：38-39.

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［7］王晓娟，李博文，刘微，等.不同微生物促腐剂在鸡粪好氧堆肥中的应用研究［J］.水土保持学报，2011，25（1）：238-241.

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（责任编辑 杨贤智）

Effects of different microbial agent on high-temperature composting of chicken manure and coconut husk

LIU Jun，DONG Cun-ming，LYU Shi-jin，RUAN Yun-ze，WANG Bei-bei，ZHAO Yan
（College of Agriculture，Hainan university，Haikou 570208，China）

In this study，the physical and chemical properties of Chicken Manure and Coconut Husk compost were compareed to determine the effect of different microbial agent on high-temperature composting.The results indicated that C/N keep about 25 and inoculation of functional microbes for 0‰（CK）、5‰（F1）、10‰（F2） and 20‰（F3），respectively.The pH and EC value of the four treatments all increased along with the composting，but the moisture，organic matter and C/N reduced.At the end of the composting，the pH value of all treatments were among 7.42 and 7.52，while the EC of all treatments all under 2 000 μs/cm.Compare with without inoculation of functional microbes，add inoculation of functional microbes can increase the composting temperature and extend the high-temperture time，and compost temperature reached the highest value of 62℃ among all treatments and high-temperture（over 55℃）sustained for 15 days，but it no-significance for the three inoculation of functional microbes.the total nutrient contents of adding 5‰ of functional microbial agent is 5%.

chicken manute；coconut husk；microbial agent；composting

S141.4

A

1004-874X（2016）06-0114-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.020

2015-12-21

国家自然科学基金（31372142）

刘军（1990-），男，黎族，在读硕士生，E-mail：yanbo315@126.com

赵艳（1981-），女，博士，讲师，E-mail：yanbo315@126.com