添加3 种不同新型肥料对堆肥腐熟效率的影响

孟阿静 努尔买买提·木沙 阿依努尔·艾海买提艾斯卡尔·吐地 赵红霞 杨 莉 邵华伟 王新勇

（1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所 新疆乌鲁木齐830091；2.阿克苏地区库车市农业技术推广站 新疆库车842000 3.阿克苏地区林业技术推广服务中心 新疆阿克苏842008）

目前我国畜禽粪污的综合利用率为50%～60%[1]，加强畜禽粪污的处理， 提高其利用效率是我们急需处理和解决的问题， 将畜禽粪污通过堆肥转化为有机肥，是无害化、资源化利用畜禽粪污的有效途径[2]。已有大量研究发现，牛、羊、猪和鸡等的粪便与秸秆、菌糠等混合堆肥可解决畜禽粪便污染问题， 同时产出大量有机肥[3-6]。 堆肥后有机肥pH 偏碱性，而南疆土壤多为盐碱土，使用后会增加土壤盐碱程度，不利于作物生长，因此加入新型酸性肥料，可以降低堆肥pH，增加堆肥有效养分。 本研究以牛羊粪、棉花秸秆为原料， 研究添加不同种类新型肥料对堆肥腐熟的影响，筛选出最优添加肥料品种，为库车市农业废弃物资源化利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

堆肥物料：新鲜出圈牛粪和羊粪、粉碎的棉花秸秆（直径2～5 cm）、水、尿素、黄腐酸磷酸二氢钾水溶肥（黄腐酸≥100 g/L、总养分≥400 g/L、pH 6.1）、海藻酸（海藻酸≥150 g/L、总养分≥200 g/L、复合生物酶、pH 6.0）、磷酸脲（17∶44∶0、pH 2.4）。 人元公司生物发酵菌剂；3 种不同处理物料在同一温度下进行堆肥发酵。

1.2 试验时间和地点

堆肥试验时间为2020 年9 月26 日至11 月9 日，试验在库车市比西巴格乡牛场村阳光温棚中进行。

1.3 试验设计及样品采集

试验按照堆肥发酵菌剂、水分、物料配比一致，添加3 种不同新型肥料的处理方式，共设3 个处理。处理1 物料为羊粪+牛粪+粉秸秆+人元发酵菌剂+黄腐酸（0.4%添加量），处理2 物料为羊粪+牛粪+粉秸秆+人元发酵菌剂+海藻酸（0.4%添加量），处理3 物料为羊粪+牛粪+粉秸秆+人元发酵菌剂+磷酸脲（0.4%添加量）。 各处理牛、羊粪质量比为 1∶1，粉秸秆添加量全部为总物料的2%，生物发酵菌剂为人元发酵菌剂，添加量为100 g/t，水分含量控制在55%，混合均匀后随机排列在温棚内，不设对照。 每处理堆肥物料堆成长×宽×高为 3.40 m×1.85 m×1.41 m 的梯形，每隔7 d 取样一次，从堆体表层、中层、内层各取样300 g，多点取样混合均匀后置于自封袋中送实验室检测。

1.4 试验测定指标

1.4.1 堆体温度测定 将水银温度计从堆体顶部垂直插入各处理,深度为50 cm,每天下午6：00 读取堆体温度,同时记录室内环境温度。

1.4.2 样品水分测定 样品水分按照真空烘箱法进行测定，称取样品2～5 g，置于50℃真空干燥箱内，调节真空干燥箱真空度为 6.4×104～7.1×104Pa，干燥 2 h后取出，在干燥器中冷却至室温，称量。 样品水分含量（%）=（样品干燥前质量-样品干燥后质量）×100/样品干燥前质量。

1.4.3 样品pH和有效养分测定 pH按照NY 525-2012标准进行检测；样品速效氮按照LY/T 1228-2015、有效磷按照GB 8573-2017、速效钾按照NY/T 889-2004标准进行检测化验。

1.4.4 种子发芽指数的测定 称取新鲜堆肥样品10 g 与蒸馏水按固液比1∶10 混合, 于振荡机水平震荡,振荡频率调至100 次/min，振幅不小于40 mm，在25℃下振荡浸提1 h，取下静置0.5 h 后，取上清液于安装好滤纸的过滤装置上过滤， 收集过滤后的浸提液摇匀后供分析用，滤液当天使用，或在0～4℃环境中保存不超过48 h，在9 cm 培养皿中置放1～2 张定性滤纸， 其上均匀放入10 粒大小基本一致、 饱满的黄瓜种子， 加入供试样浸提液10 mL， 盖上培养皿盖，在25℃培养箱中避光培养48 h，统计发芽种子的粒数，并用游标卡尺逐一测量主根长。 以蒸馏水作空白对照试验。发芽指数（GI），以%表示，根长单位为mm，按照下面公式计算：种子发芽指数（GI）=（样品浸提液培养的种子中发芽粒数占放入总粒数的百分比×样品浸提液培养的全部种子的平均根长数值）/（空白蒸馏水培养的种子中发芽粒数占放入种子总粒数的百分比×空白蒸馏水培养的全部种子的平均根长数值）。

1.5 数据处理

本试验采用SPSS 17.0 和Excel 对数据进行差异显著性检验与分析。

2 结果与分析

2.1 添加不同新型肥料对堆肥温度的影响

添加新型酸性肥料不但能提高有机肥营养成分，而且还能改变物料的pH，降低堆肥中养分损失（铵态氮），是实现有机肥营养化的手段之一。 由图1可知, 在堆肥前15 d 内， 随着堆肥时间的不断延长,各处理堆体温度均呈上升的趋势， 其中添加黄腐酸处理温度上升高于海藻酸和磷酸脲处理， 但三处理在堆肥15 d 时均未超过50℃， 添加黄腐酸处理在14 d 时温度升至最高温49℃， 而添加海藻酸和磷酸脲处理最高温只升至44℃， 添加酸性新型肥料虽然增加了堆体的营养成分， 但由于添加物料中都含有离子浓度较高的成分， 盐分抑制了微生物的生长导致各处理温度上升较慢。在15 d 时对堆体进行翻堆，翻堆后3 d 添加黄腐酸处理温度迅速升至58℃，添加海藻酸处理在翻堆后5 d （堆肥20 d） 温度升至52℃， 添加磷酸脲处理在堆肥24 d 时， 温度开始上升， 并超过添加海藻酸和黄腐酸处理， 最高温升至55℃，保持50℃高温以上7 d。在堆肥31 d 时，各处理温度开始下降， 在堆肥45 d 时温度保持在34℃左右，堆肥发酵终止。

图1 添加不同新型肥料时堆肥温度的动态变化规律

综上,添加不同新型肥料处理对堆肥物料温度影响不一，添加黄腐酸能促进堆肥前期温度较快上升，同时较添加海藻酸和磷酸脲升温速度较快， 高温时间保持较长；添加磷酸脲在堆肥有氧情况下，能促进堆肥腐熟效率； 而添加海藻酸对堆肥腐熟效率影响不明显。

2.2 添加不同新型肥料对堆肥pH 的影响

添加3 种新型酸性肥料，对堆肥pH 影响见图2。在堆肥前7 d 时， 各处理由于处于温度逐步上升阶段，铵态氮损失较少，故各处理pH 逐步上升，7 d 后随着各处理堆肥温度逐步上升， 部分铵态氮逸出及堆肥有机酸的形成，堆肥各处理pH 逐步下降，其中黄腐酸处理从9.18 降至8.42， 海藻酸处理从9.2 降至8.56，而磷酸脲处理从9.35 降至8.73；堆肥在16 d时进行翻堆，物料重新混合，对物料pH 又有所上升，但随着堆肥时间的延长， 第5 次取样时各处理物料pH 又有所下降，3 处理基本保持在 8.39 左右，pH 下降能减少物料养分损失。

图2 添加不同新型肥料对堆肥pH 的影响

通过试验验证了添加黄腐酸能有效降低堆肥物料pH，降低pH 效果优于添加海藻酸和磷酸脲。

2.3 添加不同新型肥料对堆肥C/N 的影响

由于添加不同新型肥料，全氮较高，造成堆肥起始C/N 较低，三处理均低于25。 由图3 可知，随着堆肥时间的延长， 各处理C/N 呈现先下降而后升高的趋势，最后趋于平稳。 添加黄腐酸和海藻酸处理C/N较添加磷酸脲下降较快，在第3 次取样时，海藻酸处理C/N 下降为最低点11.43，黄腐酸C/N 降为12.15，而海藻酸处理C/N 上升为17.40。 在第4 次取样时，三处理C/N 结果接近，都在15.0 左右，而后随堆肥时间的延长，各处理C/N 逐渐下降，其中添加磷酸脲处理下降最低为11.32，添加黄腐酸处理降为15.72，添加海藻酸处理C/N 为16.96。

图3 添加不同新型肥料对堆肥C/N 的影响

2.4 添加不同新型肥料对堆肥种子发芽指数的影响

由图4 可知，随着堆肥时间的延长，种子发芽指数呈逐渐上升的趋势。 各处理在第1 次取样时添加磷酸脲处理种子发芽指数高于其他两处理， 种子发芽指数为51.1%，第3 次取样时黄腐酸处理种子发芽指数迅速升高， 与添加磷酸脲处理种子发芽指数接近，堆肥在35 d 时，各处理种子发芽指数都在80%以上，其中添加磷酸脲处理最高，为88.4%，最低的为添加海藻酸处理，为82.8%。综上数据分析，添加磷酸脲能降低堆肥中的pH，减少堆肥中的毒害物质，同时磷酸脲还有丰富的氮和磷，能为堆肥提供营养，黄腐酸磷酸二氢钾水溶肥在前期对种子发芽指数有所抑制，但随着堆肥时间的增加，其种子发芽指数迅速提高。 添加不同新型肥料对堆肥种子发芽指数影响顺序： 添加磷酸脲处理优于添加黄腐酸处理优于添加海藻酸处理。

图4 添加不同新型肥料对堆肥种子发芽指数的影响

2.5 添加不同新型肥料对堆肥速效氮的影响

3 种新型肥料中磷酸脲含氮量最高，最低的是黄腐酸。由图5 可知，3 种新型肥料处理中，磷酸脲处理速效氮的含量在21 d 前为缓慢下降， 这受物料在堆肥初期pH 和温度较高的影响，铵态氮损失较多。 而添加海藻酸和黄腐酸处理速效氮呈先上升后下降的趋势。 堆肥中速效氮含量的变化反映了微生物对氮素的利用情况， 堆肥21 d 时， 各处理速效氮有所上升，随着堆肥时间的增加，堆肥中微生物（硝化细菌）的作用，硝化菌可将堆体中铵态氮转化为硝态氮，防止氮素以NH3形态逸出。 本试验在堆肥35 d 时，添加海藻酸和黄腐酸处理速效氮的含量较堆肥初期分别升高了167%和94.8%， 说明添加海藻酸和黄腐酸更适合硝化细菌生长，减少了铵态氮的损失，符合现代高温堆肥的要求,使肥效更高。 而添加磷酸脲处理的速效氮较堆肥初期下降了3.8%， 说明添加磷酸脲处理铵态氮损失较严重。

图5 添加不同新型肥料对堆肥速效氮的影响

2.6 添加不同新型肥料对堆肥速效磷的影响

由图6 可知,速效磷含量随堆肥进程的延长呈逐渐下降趋势，但较堆肥初期变化不大。 堆肥过程中速效磷的变化相对速效氮和有机质等变化较稳定，其绝对含量不会发生太大变化,只是在不同形态之间不断转化。 添加海藻酸和磷酸脲处理速效磷含量都是呈先下降后上升而后趋于平稳的趋势,而添加黄腐酸处理处于上升和下降徘徊。 在堆肥35 d 时添加黄腐酸、 海藻酸和磷酸脲各处理速效磷含量分别为0.96%、1.14%、1.33%， 较堆肥起始时均有一定的下降，但不显著。

图6 添加不同新型肥料对堆肥速效磷的影响

2.7 添加不同新型肥料对堆肥速效钾的影响

由图7 可知， 添加海藻酸和磷酸脲处理堆肥过程中堆体内速效钾含量呈逐渐上升而后下降的趋势,添加黄腐酸处理速效钾含量呈先下降而后上升的趋势。在35 d 各处理较堆肥初期趋于平稳，添加黄腐酸处理较起始速效钾下降12.42%， 添加海藻酸和磷酸脲处理较起始速效钾分别增加1.49%和31.67%。

图7 添加不同新型肥料对堆肥速效钾的影响

3 结论

添加不同新型肥料是降低堆肥pH、增加堆肥有效养分的重要方式，添加3 种新型肥料对堆肥温度、种子发芽指数、速效氮磷钾等均有不同的影响。 从堆肥腐熟效率、pH 分析， 推荐添加新型肥料顺序为黄腐酸优于磷酸脲优于海藻酸。