三种生物菌剂对鸡粪好氧发酵的影响

刘菊莲，孙 洁，王文林，胡馨月，李 强，胡登吉

（宁夏顺宝现代农业股份有限公司，宁夏青铜峡 751600）

近年来，随着我国畜禽规模化、集约化养殖的不断发展，粪污排放量呈现出不断增长的趋势［1］，其中我国蛋鸡年存栏量位居世界首位，粪污年产出量高达6 亿吨［2］。积极开展粪污资源化利用是实现畜禽业可持续发展的必要趋势，也是提高经济效益的重要举措［3］。对畜禽粪便实施堆肥处理，利用微生物的降解作用将有机物转化成稳定的腐殖质，堆肥后返田为土壤提供大量腐殖质和有机态的营养物质，这是一条环境友好的可持续发展之路，既可利用废弃物，又可涵养土地，促进生态修复和自然环境改善［4］。在处理畜禽粪便的过程中难免会出现发酵腐熟度低、周期长等问题，常可通过添加外源菌剂以提高发酵温度和有益菌群在有机肥中的比例，杀死或控制病原微生物的生长，改善微生物群落结构，提高畜禽粪便的腐熟度，达到改善土壤理化性状，提高土壤肥力，促进作物生长，防治土传病害的目的［5］。

堆肥腐熟是一个由微生物主导的生理生化过程，通过微生物发酵使堆料矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料。传统的堆肥技术存在发酵周期长、养分损失严重、臭味较浓等问题［6-8］，不利于还田。而目前的解决措施和处理模式有罐式发酵、异位发酵床、原位发酵床、堆肥等，能将养殖粪污及时无害化处理成肥后安全还田种植农作物［9-11］，可有效降低粪污对环境的污染。其中，通过添加微生物菌剂进行好氧堆肥是实现废弃物资源化利用的主要途径之一［12］，且成本低、有机物降解速度快、无害化程度高［13-14］，在国内外已得到广泛应用。本文针对规模化蛋鸡养殖场所产生的粪污，利用自主研发的复合菌剂在鸡粪好氧堆肥中进行应用试验，以期筛选出效果最佳、工艺简单、适合本厂生产的菌种，为畜禽粪污资源化利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为顺宝公司自产鸡粪、自研复合菌剂1号（主要成分为巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡杨芽孢杆菌）、自研复合菌剂2号（主要为酵母、酿酒酵母）、对照菌剂（枯草芽孢杆菌），辅料为外购糠醛渣。

设置2 个处理和1 个对照（CK），处理1 为复合菌剂1号，处理2为复合菌剂2号，CK 为枯草芽孢杆菌，鸡粪+辅料的用料皆为1 t。

1.2 试验设备

静态曝气发酵箱（1 t），便携式氨气测定仪（KDN-103F），消化炉（HYP-308、HYP-314），电热鼓风干燥箱（202-00），电子天平（AL104），自动定氮仪（KDN-103F），火焰光度计（FP6410），紫外可见分光光度计（UV-1100），便携式pH计。

1.3 试验方法

试验于2020 年3—10 月进行。将鲜鸡粪与辅料按2∶1的重量配比混合到一起，置于容量为1 t、曝气量为60 L·min-1的静态曝气发酵箱内，分别添加复合菌剂1 号、复合菌剂2 号、枯草芽孢杆菌菌剂进行好氧发酵，每天定时曝气，曝气时间为6 h·d-1。发酵过程中每天用温度计测定堆肥（50 cm）温度，用便携式氨气测定仪测定发酵箱内氨气浓度。种子发芽试验作物为小白菜。发酵前后分别取样测定氮、磷、钾、有机质含量、pH值、蛔虫卵死亡率，每隔15 d取样测定1次种子发芽指数（GI）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对堆肥温度的影响

由图1 可见，试验过程中不同处理的起温速度为处理1＞处理2＞CK。处理1、处理2 的温度在第4 天达到60 ℃以上，CK 在第10天达到60 ℃以上。从高温（＞60 ℃）持续时间来看，处理1 为14 d，处理2 为11 d，CK 为9 d；从最高温度来看，处理1 为73.9 ℃，处理2 为68.1 ℃，CK 为68.6 ℃。高温期结束后温度开始下降，最终趋于稳定，三组温度下降幅度基本一致。由此可知，在静态曝气好氧发酵的条件下，起温效果为复合菌剂1号＞复合菌剂2号＞枯草芽孢杆菌。

图1 静态曝气发酵试验鸡粪堆肥温度变化

2.2 不同处理对堆肥氨气浓度的影响

由图2 可见，静态曝气发酵试验中三个处理的氨气浓度波动都比较大，CK 的氨气浓度最高，最高浓度达到930.0 mg·kg-1，处理2 的氨气浓度次之，最高浓度达到786.9 mg·kg-1，处理1 的氨气浓度最低，最高浓度达到214.1 mg·kg-1。由此可见，各菌剂的固氮效果为复合菌剂1号＞复合菌剂2号＞枯草芽孢杆菌。

图2 静态曝气发酵试验鸡粪堆肥氨气浓度变化

2.3 不同处理对小白菜种子发芽指数的影响

由表1 可见，三个处理的种子发芽指数都随时间上升，且处理1＞处理2＞CK，45 d 后处理1 的种子发芽指数比CK 提高28.81%，比处理2 提高27.72%；CK的种子发芽指数不符合畜禽粪便堆肥国家标准（NY/T 3442—2019）的要求。表明在静态曝气好氧堆肥的条件下，复合菌剂1 号、2 号均能有效提高肥料腐熟度，且复合菌剂1号效果最佳。

表1 静态曝气发酵试验种子发芽指数变化

2.4 不同处理对有机肥产品主要技术指标的影响

由表2 可见，发酵后水分含量为CK＞处理1＞处理2，表明复合菌剂1 号、2 号均能有效降低物料水分；总氮含量为处理1＞处理2＞CK，这主要是由于自研菌剂具有一定的固氮效果，且复合菌剂1 号固氮效果优于复合菌剂2 号，这与前述氨气浓度变化规律相符；P2O5含量为处理2＞处理1＞CK，K2O 含量为处理1＞处理2＞CK，总养分处理1＞处理2＞CK，说明自研菌剂对养分积累具有一定的促进作用，且发酵后有机质含量、pH值、蛔虫卵死亡率均符合有机肥料国家标准（NY 525—2012）的要求。

表2 发酵前后物料主要技术指标

3 小结

1）从不同发酵菌剂对温度的影响看出，起温速度和高温持续时间均为处理1＞处理2＞CK，即复合菌剂1号＞复合菌剂2号＞枯草芽孢杆菌。

2）从不同发酵菌剂对氨气浓度的影响看出，处理1＜处理2＜CK，初步分析固氮效果最好的为复合菌剂1 号，其次是复合菌剂2 号，常规对照菌剂固氮效果最差。

3）从不同发酵菌剂对小白菜种子发芽指数的影响看出，经过45 d 的静态陈化发酵，其种子发芽指数为处理1＞处理2＞CK，即复合菌剂1号的对肥料的腐熟效果最佳，其次是复合菌剂2 号，常规对照菌剂效果最差。

4）从不同发酵菌剂对有机肥产品主要技术指标的影响看出，经过45 d 的静态陈化发酵，有机肥主要技术指标评价为处理1＞处理2＞CK，即复合菌剂1号的效果最佳。

综上，通过不同发酵菌剂在鸡粪有机肥上的发酵应用，复合菌剂1 号的处理效果最佳，能作为鸡粪无害化处理的发酵菌剂，对于生产鸡粪优质有机肥可以起到很好的作用。但自研复合菌剂能否用于牛粪、猪粪等粪料的发酵处理，还有待于进一步研究。