不同发酵条件对混合粪便制有机肥的研究

刘 霞，黄 艳，张华知

(四川化工职业技术学院,四川 泸州 646000)

为了在2020年全面建成小康社会，国家实施了“精准扶贫”政策，许多贫困地区将畜禽养殖业作为脱贫攻坚工作开展的一部分[1]，这就使得农村有些地方大量堆砌畜禽粪便，给环境卫生带来了很大的压力的同时又滋生大量的苍蝇蚊虫，带着各种病菌到处传播，给养殖安全及从业人员健康均带来严重的威胁。自古以来就有将禽畜粪便直接作为肥料作用到土壤，但是这会造成农作物烧苗等现象，查阅文献发现，将畜禽粪便制成有机肥不仅可解决牛粪肥效低的问题还可改善土壤板结问题，减少化学肥料的施用[2-3]。近年来，多数学者多致力于畜禽粪便发酵沼气、单独畜禽粪便发酵工艺研究[4-7]，而将畜禽粪便混合起来综合发酵的研究甚少，本研究采用混合粪便作为发酵原料，以发酵肥料有机质含量为判定指标[8]，采用单因素试验，研究不同的发酵条件对牛粪中氮含量的影响，目的在于找到最优混合粪便发酵方法，为大规模的畜禽粪便发酵制有机肥提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

发酵原料：牛粪、鸭粪、鸡粪(三种粪便按5∶1∶1作为发酵原料)。

辅助原料[9]：木屑、麦秸、棉籽壳、玉米干、大豆饼粉、杂草、玉米粉发酵添加菌种：热带念珠菌、白地霉、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、放线菌、酵母菌、硝化细菌。

1.2 菌液的制备

细菌菌液制备：斜面培养基上挑取小块枯草芽孢杆菌、乳酸菌、放线菌、硝化细菌接种于LB液体培养基，37℃中旋转振荡(60r/min)20h后显微镜下调节每ml菌液含总菌数为200亿CFU左右方可使用。

真菌菌液的制备：平板培养基上挑取小块含菌丝的热带念珠菌、白地霉、酵母菌菌种接种于沙保罗琼脂培养基，25℃中旋转振荡(60r/min)数天。当每100菌液含菌丝体1g(干重)方可停止发酵。

1.3 测定指标

化学指标：有机质的测定，精确称取1g试样，置于已恒重的瓷坩埚中，将坩埚放入马弗炉中同样温度下灼烧10min，同样冷却称重，直到恒重。

1.4 粪便发酵有机肥的方法

将牛粪、鸭粪、鸡粪按5∶1∶1混合拌匀，脱水，再加营养原料混合拌匀。而后将堆肥翻倒2～3遍，堆成高约0.5m、宽1m的长方形物料堆，并在堆顶打孔通气。最后用长方形塑料布将肥堆覆盖，起到保温、保湿、保肥作用。发酵数天后做翻堆处理，堆20天后测定发酵产物有机质含量。

1.5 单因素试验

1.5.1 不同菌种接种量对混合粪便发酵的影响

混合粪便木屑粉按4∶1的比例混合均匀，含水率为55%，微生物菌剂为热带念珠菌，接种量设六个水平，分别为0.5‰，1‰，1.5‰，2.5‰，4‰，5‰，同时设置一个不接菌的对照组，4 d翻堆一次，发酵周期20 d。

1.5.2 不同翻堆次数对混合粪便发酵的影响

发酵方法同1.4，混合粪便脱水，控制其含水率为60%，调整原料C/N则添加木屑，微生物菌种为热带念珠菌，接种量为1‰，设6个实验组，标号1、2、3、4、5、6，每组标号表示其共发酵20d的翻地次数，20 d发酵完成后测有机质含量。

1.5.3 不同pH值对混合粪便发酵的影响

牛粪、鸭粪、鸡粪按5∶1∶1混合拌匀，脱水至原料含水率55%，加入木屑拌匀，微生物菌种为热带念珠菌，接种量为1‰，堆成高约0.5米、宽1米的长方形物料堆，并在堆顶打孔通气，开始堆肥发酵，从堆肥开始，每天测堆体四角一处及堆体中央共五处的pH值，并对测定处的有机质含量进行检测，直至发酵结束。

1.5.4 不同温度对混合粪便发酵的影响

牛粪、鸭粪、鸡粪按5∶1∶1混合拌匀，脱水至原料含水率55%，加入木屑拌匀，微生物菌种为热带念珠菌，接种量为1‰,堆成高约0.5m、宽1的长方形物料堆，并在堆顶打孔通气，开始堆肥发酵，从堆肥开始，每天测堆体四角一处及堆体中央共五处的温度，并对测定处的有机质含量进行检测，直至发酵结束。

2 结果与分析

2.1 不同菌种接种量对混合粪便发酵的影响

由图1可知，接种2.5‰、4‰和5‰的菌种，最后得到的发酵产物里不可分解的有机质含量最高，而0.5‰、1‰和1.5‰的热带念珠菌时，有机物分解较彻底，其中接种量0.5‰时，有机质下降最多。

图1 不同菌种接种量对混合粪便发酵的影响

2.2 不同翻堆次数对混合粪便发酵的影响

不同翻堆次数对发酵粪便有机质含量的影响见图4，结果表明，翻堆2次有机质含量最高，翻堆5次，平均4天翻堆一次，有机质含量下降明显，当翻堆次数增加，有机质含量差异不大，因此，发酵20 d，每4天翻堆一次，有利于氧的供给，微生物的分解。

图2 不同翻堆次数对混合粪便发酵的影响

2.3 不同温度对混合粪便发酵的影响

由图6可看出，当发酵进行到第6天，堆肥的温度最高，而此时有机质含量已成下降趋势，当发酵进行到第9天，堆肥的温度回落，有机质下降趋势已不明显，因此，要提高堆肥发酵的效率，可以适当的延长堆肥温度最高区间，保证微生物在此区间的活动时间最长，分解效率更高。

2.4 不同pH对混合粪便发酵的影响

图3 不同温度对混合粪便发酵的影响

由图3可知，整个发酵阶段，发酵产物都呈碱性状态，而微生物的降解活动，需要中性的环境，效果最佳，因此由图可知，当发酵进行到第9 d，pH值最低，而有机质含量也开始呈现缓慢下降状态。