嗜高温微生物对稻秆—猪粪—蘑菇渣堆腐过程中理化生物性状的影响

周祥+严媛媛+陈爱晶

摘要 本文利用稻秆—猪粪—蘑菇渣作为原料，外加嗜高温微生物菌剂，采用堆肥腐熟的方式研究添加嗜高温微生物菌剂作用下稻秆—猪粪—蘑菇渣在堆腐过程中理化生物性状变化。结果表明，接种嗜高温微生物菌剂能够增加微生物的数量，延长高温分解时间，加速碳水化合物的降解，促进堆肥腐化进程；接种嗜高温微生物菌剂能显著提高堆肥产品养分含量，提升堆肥品质。

关键词 嗜高温微生物；堆腐；稻秆—猪粪—蘑菇渣；理化生物性状

中图分类号 S141.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）24-0169-02

目前，我国每年在田间焚烧的农作物秸秆约2亿t，造成严重的环境污染和资源浪费，只有少量秸秆直接还田和用作饲料，而肥料化利用是农作物秸秆减量化和资源化最经济有效的方式之一[1-2]。因此，本文利用稻秆—猪粪—蘑菇渣作为原料，外加嗜高温微生物菌剂，采用堆肥腐熟的方式缩短农作物秸秆的降解时间，提高堆肥肥效，以期促进农作物秸秆肥料化和资源化利用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料有猪粪、水稻秸秆、蘑菇渣、嗜高温微生物菌剂，物料基本特性见表1。

1.2 堆肥试验

试验时间为2016年5月10日至6月15日，将猪粪、水稻秸秆和蘑菇渣按5∶2∶3进行配比，并喷洒嗜高温微生物菌剂，混合堆埋于阳光大棚内，调节含水率为70%左右，进行高温发酵的堆肥试验。试验另设空白对照组。试验前16 d每隔2 d记录堆肥温度，16 d后每隔4 d记录堆肥温度。每8 d从堆体取样100 g，一部分样品于105 ℃烘干粉碎后过0.8 mm筛，用于检测木质素、纤维素、有机质、营养成分的含量；另一部分样品用自封袋密封并保存于4 ℃ 冰箱中，用于测定pH值和微生物数量。

1.3 测定方法

微生物数量采用平板稀释法测定；有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定；氮、磷、钾含量参考标准方法测定；木质素含量采用浓硫酸法测定；纤维素含量采用改进的浓酸水解定糖法测定。pH值的测定方法为称取新鲜堆肥样品2 g，按肥水比例1∶10稀释后，120 r/min振荡1 h，过滤，取上清液于小烧杯中，用pH计测定上清液的pH值[3-4]。

2 结果与分析

2.1 堆肥过程中温度的变化

堆肥过程中温度的变化可以反映堆肥腐熟进程。从图1可以看出，对照处理与菌剂处理的堆体温度变化均呈先上升后下降的趋势，菌剂处理能加快堆肥发酵速度，缩短堆肥发酵时间。试验第4天时，对照组堆体温度>50 ℃，进入了高温分解期，高温分解仅维持4 d，期间最高温度为53 ℃。试验第2天时，菌剂处理的堆体>50 ℃，进入高温分解期，并持续了7 d，最高温度达65 ℃。经测定，添加嗜高温微生物菌剂的堆肥理化性状满足堆肥卫生指标的要求。

2.2 堆肥过程中pH值的变化

从图2可以看出，堆肥开始时各处理pH值为7.7～7.8，随着堆肥的进行，pH值升高，在第8天时pH值达到最大值（8.3～8.5）。随着堆肥的继续进行，pH值再次降低，在堆肥结束时各处理堆肥pH值为7.8～7.9。试验结果表明，添加嗜高温微生物菌剂组堆肥的pH值高于空白组。

2.3 堆肥过程中有机质含量的变化

由图3可以看出，堆肥第16天，对照组有机质含量为551 g/kg，比开始时降低了23.8%；添加嗜高温微生物菌剂组的有机质含量为441 g/kg，比对照组降低了20.0%。第32天，对照组的有机质含量为511 g/kg，比开始时降低了29.3%；添加嗜高温微生物菌剂组的有机质含量降低到442 g/kg，比对照组降低了13.5%。试验结果表明，添加嗜高温微生物菌剂可以显著促进水稻秸秆—猪粪—蘑菇渣堆肥有机物质的降解。

2.4 堆肥过程中纤维素含量的变化

由图4可以看出，对照组和菌剂组堆料中纤维素含量随着堆肥的进行呈降低趋势，但添加嗜高温微生物菌剂组的纤维素含量下降幅度较大。堆肥结束时，对照组堆料中纤维素含量为15.8%，而添加嗜高温微生物菌剂组的纤维素含量为12.3%。试验结果表明，添加嗜高温微生物菌剂有利于水稻秸秆—猪粪—蘑菇渣堆肥中纤维素的降解。

2.5 堆肥过程中木质素含量的变化

由图5可以看出，经32 d的堆肥腐熟，对照组的木质素含量降至9.9%；添加嗜高温微生物菌剂组的木质素含量降至8.9%。试验结果表明，添加嗜高温微生物菌剂能够加速水稻秸秆—猪粪—蘑菇渣堆肥中木质素降解。

2.6 堆肥过程中微生物数量的变化

由图6可以看出，随着堆肥的进行，对照组与菌剂组堆料中细菌数量呈先上升后下降的趋势。堆肥开始时，堆肥中易降解物质较多，细菌迅速繁殖，对照组和添加嗜高温微生物菌剂组的细菌数量分别从2.1×109、5.9×109 CFU/g增加到第8天的4.3×109、8.2×109 CFU/g。随着堆肥的进行，由于高温及营养物质的消耗，大多数细菌死亡，细菌数量降低。堆肥结束时对照组和添加嗜高温微生物菌剂组堆体细菌数量分别为2.3×109、4.4×109 CFU/g。试验结果表明，添加嗜高温微生物菌剂能增加堆肥初期细菌数量，促进有机质降解。

2.7 堆肥过程中养分含量的变化

氮、磷、钾是农作物生长必需的大量元素，其含量的高低是衡量堆肥质量的标准。堆肥是好氧的生物、化学转化过程，伴随着有机物质的降解及氮、磷、钾等大量元素的固定。从图7～9可以看出，随着堆肥的进行，氮、磷、钾含量均呈持续上升趋势，且菌剂处理组养分含量高于对照组，说明堆肥过程中添加嗜高温微生物菌剂有利于营养物质的转化和保存。

3 讨论

堆肥是利用多种微生物菌剂的分解作用，将大量的农作物秸秆等碳水化合物分解为农作物可吸收利用的有机物质（下转第177页）

的过程[5-6]。自然堆肥腐熟时间过长、堆肥质量差，不利于农业生产废料的高效利用，添加嗜高温微生物菌剂能大大缩短农作物秸秆的有机物转化速度和转化率[7]。本试验在猪粪—稻秆—蘑菇渣好氧高温堆肥初期接种了嗜高温微生物菌剂，增加了堆肥过程中微生物的数量，缩短了堆肥时间，加快了水稻秸秆—猪粪—蘑菇渣堆肥腐熟进程，加速了碳水化合物的降解，增加了氮、磷、钾元素的转化，提高了农作物秸秆的利用率。

4 结论

（1）在猪粪—稻秆—蘑菇渣好氧堆肥初期接种嗜高温微生物菌剂能够增加微生物的数量，延长高温分解时间，加速碳水化合物的降解，促进堆肥腐化进程。

（2）接种嗜高温微生物菌剂能显著提高堆肥产品养分含量，提升堆肥品质。

5 参考文献

[1] 王亚飞，李梦婵，邱慧珍，等.不同畜禽粪便堆肥的微生物数量和养分含量的变化[J].甘肃农大学报，2017，52（3）：37-45.

[2] 曹云，常志州，黄红英，等.畜禽粪便堆肥前期理化及微生物性状研究[J].农业环境科学学报，2015，34（11）：2198-2207.

[3] 周江明，王利通，徐庆华，等.适宜猪粪与菌渣配比提高堆肥效率[J].农业工程学报，2015，31（7）：201-207.

[4] 李敏清，袁英英，杨江舟，等.畜禽粪便堆肥过程中酶活性及微生物数量的变化研究[J].中国生物工程杂志，2010，30（11）：56-60.

[5] 康军，张增强，贾程，等.污泥好氧堆肥过程中有机质含量的变化[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2009，37（6）：118-124.

[6] 王晓燕，黄光群，韩鲁佳.鸡粪工厂化堆肥过程中有机质含量预测模型[J].农业机械学报，2010，41（1）：101-105.

[7] 宋光桃，付美云，曾雷.猪粪与生活垃圾混合堆肥的微生物数量变化研究[J].南华大学学报（自然科學版），2008，22（2）：24-27.endprint