添加微晶化磷矿粉对白酒糟、糠醛渣发酵过程中养分动态变化的影响

李美清+刘春生+付伟国

摘要：通过对白酒糟和糠醛渣废弃有机物添加微晶化磷矿粉，利用恒温发酵的方式发酵30 d，并且每5 d从堆体中均匀取样，研究发酵过程中有机废弃物的动态变化。试验结果表明，在30 ℃的恒温条件下，白酒糟及糠醛渣在发酵30 d内，随发酵时间的延长可以改变发酵物的pH值，腐殖酸、枸溶性磷的含量也发生了变化。在发酵的20、25 d，糠醛渣和白酒糟分别可以实现pH值达到中性范围，腐殖酸、枸溶性磷含量增加效果较佳。

关键词：有机废弃物；发酵；养分变化；效应

中图分类号： X712 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）09-0310-03

白酒糟和糠醛渣是工业生产中的有机废弃物料。白酒糟是高粱、玉米及大麦发酵生产白酒的产物，常可用作饲料[1-4]，由于其酸性比较大，作为饲料具有局限性且夏季酒糟产量大，在高温潮湿条件下极易造成霉变现象；而糠醛渣是在玉米芯中加入硫酸生产糠醛产生的废弃物，该废弃物中因为含有过量的硫酸，酸性较强，虽可用来改良碱性土壤和适于北方土壤施用[5-6]，但不适于南方酸性土壤。这2种废弃物如果不及时处理，酸性物质极易随水流失而造成环境污染。另外，白酒糟和糠醛渣由于未经腐熟和生产过程中的特殊工艺造成某些养分相对欠缺，直接作为有机肥或无土基质施用有一定的缺陷性。鉴于以上情况，有必要对这2种有机废弃物进行改良研究。

本研究通过添加粒径更细的微晶化磷矿粉[7]于白酒糟和糠醛渣中发酵，该磷矿粉表面活性大大加强，在改良废弃物酸碱性的同时，通过发酵来进行废弃物养分均衡调节，实现农业生产中对白酒糟和糠醛渣的高效利用。

1 材料与方法

1.1 供试材料

有机物料：（1）糠醛渣（K）：其中有机质65.65%、腐殖酸23.15%、pH值2.00、枸溶性磷0.26%、全磷0.33%，产地山东菏泽。（2）白酒糟（J）：其中有机质56.97%、腐殖酸4.02%、pH值3.60、枸溶性磷0.63%，产地山东泰安。

微晶磷矿粉：选取38 μm和18 μm 2种粒径的微晶磷矿粉，分别记为B和C，由浙江清华长三角研究院提供。

1.2 发酵试验及测定项目

1.2.1 发酵试验 试验时间为2012年3月15日至4月15日，试验地点为山东农业大学资源与环境学院光照培养室。取相同质量的白酒糟、糠醛渣，通过分别添加不同质量的微晶磷矿粉，试验设置10个处理，每处理4次重复。具体试验方案为见表1。各个处理的质量含水量为60%，进行30 ℃ 恒温培养发酵30 d，发酵管理为每5 d翻动1次，并且均匀地从堆体内部取样，置于阴凉处自然风干，待测。

1.2.2 测定项目及软件分析 发酵材料中pH值的变化利用pH计测定；枸溶性磷变化的测定采用2%柠檬酸浸提-钒钼黄比色法；腐殖酸含量的测定采用戴丽明的方法[8]。

各数据采用Excel作图和SPSS 18.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同粒径微晶化磷矿粉的添加对发酵物料中pH值的调节作用

由图1可见，白酒糟和糠醛渣与不同比例的微晶化磷矿粉混合后，在恒温发酵的30 d 内，在整个发酵过程中磷矿粉的添加能改善有机废料的酸性，而且糠醛渣有机废料pH值的提高效果在发酵25 d内更快，在发酵25 d后pH值基本保持不变，而白酒糟的pH值在发酵25 d前就基本保持稳定，但在25 d后又有急剧增加趋势。各个处理总的pH值变化表现为先快速上升后缓慢上升或基本保持稳定的总体趋势。但各个处理中所添加的磷矿粉数量不同，pH值的变化也不完全相同。图1-a、图1-c当无机物料与磷矿粉质量配比为2 ∶1时，相比较于无机物料与磷矿粉质量配比为1 ∶1（图1-b、图1-d），对pH值的提高相对效果低，主要原因就是磷矿粉数量添加越多需要消耗的酸越多，pH值提高越快。但2个处理组中当微晶磷矿粉粒径更细时，在发酵的前5 d更利于快速提高pH值。究其原因可能是磷矿粉颗粒越细，与有机废弃物的接触面积越大，有利于快速与废弃物中的酸在前期发生反应而消耗酸，提高了pH值，但糠醛渣的强化学酸性能在前期发酵阶段更好地溶解微晶磷矿粉，而后期由于发酵产生的有机酸较少且稳定造成pH值稳定上升后保持不变；对于白酒糟来说，其中的酸为有机酸，在发酵的前5 d内也能利用其含有的大量有机酸溶解磷矿粉，但效果不及硫酸，在后期由于白酒糟本身就是发酵的初始产物，产物中含有大量的菌类，在2次发酵25 d后这些菌类大量繁殖产生有机酸有效地促进磷的溶解而快速降低了其酸性。总之通过发酵，各个处理的pH值能得到提高，白酒糟、糠醛渣在20 d和25 d 发酵物的pH值范围分别为6.50～7.38和7.53～7.63，处于中性范围，达到了调节的目的。

2.2 发酵物料中腐殖酸含量的动态变化

发酵物料中pH值的变化仅仅是一方面的要求，在发酵过程中，同时要对发酵物中腐殖酸含量的高低进行调查。如图2所示，在发酵的过程中，有机废弃物料中的腐殖酸随处理时间的变化发生了变化。图2-a说明在发酵的30 d内，白酒糟添加磷矿粉发酵时，有机物料与磷矿粉配比为2 ∶1时的处理J1腐殖酸含量随发酵时间呈现先略有下降后增加再继续增加的趋势，而处理J3则在发酵的前10 d呈增加趋势，但在发酵的10～20 d则减小后继续增加；有机物料与磷矿粉配比为1 ∶1时的处理J2、J4，J2在发酵的前10 d腐殖酸基本维持不变，而后在15 d有所增加后在20 d又下降，在发酵的后10 d又呈现急剧增高后又有所下降；J4在发酵的20 d有所下降，在发酵的25 d达到最高，而在发酵30 d快速下降。

图2-b说明，糠醛渣与不同磷矿粉配比后发酵物中的腐殖酸变化也不同，各个处理在20～25 d发酵时间腐殖酸含量相比较于前15 d有所下降后又增加。但各个处理随添加磷矿粉数量的不同腐殖酸含量不同，以糠醛渣和磷矿粉质量比为2 ∶1的处理K1、K3在前5 d的发酵物中腐殖酸含量高于质量比为1 ∶1的处理K2、K4；除发酵的10 d，腐殖酸不具有规律性外，随发酵时间延长总体趋势表现为处理K1和K3、处理K2和K4的腐殖酸含量的变化趋于相同。说明在发酵过程中，腐殖酸既有生成同时也有消耗，但总的趋势表现为在发酵25 d时，腐殖酸含量也提高。这说明废弃的有机物料向腐熟阶段发展。

2.3 不同发酵时间对发酵物料枸溶性磷含量的影响

发酵前，有机物料中整体表现出枸溶性磷含量相对比较低，通过微晶化磷矿粉一方面来调节肥料的pH值，另一方面提高废料中枸溶性磷的含量。由图3可见，各个处理在不同发酵时间枸溶性磷的增长量不同。发酵的不同时间段内，枸溶性磷含量的提高与有机废料和磷矿粉的比例存在很大的关系，除了发酵5 d的处理K1和K2不具有规律性外，总体表现出废料与磷矿粉的质量比为2 ∶1的处理提高枸溶性磷的效果优于质量比为1 ∶1的处理。此外，当发酵20 d时，糠醛渣的各个处理枸溶性磷增长量达到比较理想的值，当发酵25 d时，白酒糟的各个处理枸溶性磷增长量达到最佳效果。

2.4 pH值与枸溶性磷增长量的相关性研究

有机废料在发酵过程中，添加的磷矿粉可以消耗酸，从而使得酸度降低，也利于枸溶性磷的释放，以图4的pH值和枸溶性磷增长量关系说明，当pH值的增长量低于2.8时，枸溶性磷的增长量范围局限于0.2%～0.8%；当pH值增长量大于6.5时，也可提高枸溶性磷增长量，且增长量大于0.8%；在pH值的增长幅度为3.5～5.5时，枸溶性磷的增长量除个别处理外，达到了0.6%以上，这意味着发酵过程中pH值消耗量的多少与枸溶性磷的增长量密切相关。但总体来说适宜枸溶性磷释放的pH值范围，加入白酒糟和糠醛渣的处理分别为6.50～7.38和7.53～7.63，实现了废物重新利用和节约能源。

3 结论

通过添加微晶化磷矿粉使白酒糟、糠醛渣发酵，可以快速调节发酵物的pH值，且添加磷矿粉越多，pH值的调节越快，在发酵的20～25 d达到中性范围。

发酵过程中，腐殖酸含量发生明显改变，白酒糟处理中腐殖酸在发酵的25 d上升，而糠醛渣在发酵20～25 d腐殖酸含量增长幅度不大。

枸溶性磷含量增加比较明显的发酵时间，糠醛渣为发酵的20 d，而白酒糟在发酵的25 d。

通过添加磷矿粉发酵并结合考虑实际应用问题，建议糠醛渣发酵20 d即可，而白酒糟发酵25 d效果更好。

参考文献：

[1]何雪琴. 酒糟在畜牧业中的应用[J]. 北京农业，2012（6）：92-93.

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[3]宿颜贵，刘凤翥，张玉杰，等. 玉米酒糟饲喂肉鹅试验[J]. 中国畜牧杂志，1996（2）：18-20.

[4]吴国庆，曹崇文，郑国生. 酒糟的直管式气流干燥[J]. 北京农业工程大学学报，1994，14（4）：61-66.

[5]王冬梅. 酒糟及废液综合利用的研究[D]. 北京：北京农业大学，2002.

[6]闫治斌，秦嘉海，金自学. 糠醛渣全营养混合基质理化性质及对茄子生长发育和产量的影响[J]. 土壤通报，2008，23（3）：715-717.

[7]潘志东，李竟先. 超细粉体的制备与表征[J]. 中国粉体技术，2000（增刊1）：32-34.

[8]戴丽明. 腐殖酸含量的测定新方法[J]. 河北化工，2005（1）：60-61.