茭白秸秆高温堆肥技术

张中熙，陈剑，齐文，杨良军，项玉英*

(1.台州市农业科学研究院，浙江 临海 317000；2.黄岩良军茭白专业合作社，浙江 台州 318020)

茭白是浙江省种植面积最大的水生蔬菜，目前全省保持有3×104hm2左右的种植面积，是农民创收的重要经济作物[1-3]。茭白在采收季节会产生大量的农业废弃物，包括采收后茭白的上部叶片和下部残留叶鞘，这些废弃物的鲜重占茭白植株总质量的50%～70%，每667 m2茭白田每年产生的茭白鲜秸秆可达5 000 kg以上，浙江省每年产生的茭白秸秆鲜重可达200万t以上[4]。目前，大部分茭白秸秆被废弃在田间地头和沟渠中，造成严重的环境污染和资源浪费，如果得不到科学的处理，将制约茭白产业的可持续发展[5-7]。生产堆肥是蔬菜废弃物无害化处理和资源化利用的有效途径，也是现阶段国内关于蔬菜废弃物处理的主要研究方向[8-10]。

相关研究表明，茭白叶中含有丰富的营养成分，其有机质含量可达65.50%，N含量为3.70%，P2O5含量为0.50%，K2O含量为2.10%，是生产有机肥的理想原料[11]。将茭白叶与鸡粪等畜禽粪便混合后再进行高温堆制，可以实现有机与无机养分的互补，实现农业废弃物的肥料化利用，是发展生态农业的一条有效途径。本研究以茭白秸秆为主要原料，分别以鸡粪、猪粪以及尿素作为辅料，并接种不同品牌的微生物菌剂，采用高温好氧堆肥技术，研究不同处理对堆肥过程及堆肥产品质量的影响，以期为当地茭白秸秆的肥料化利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

堆肥试验于2020年4—5月在浙江省临海市(台州市农业科学研究院小溪基地)开展，供试茭白秸秆由台州市黄岩良军茭白专业合作社提供，将新鲜茭白秸秆粉碎成1～2 cm的小段备用；使用的堆肥辅料包括干鸡粪、干猪粪、尿素，均为当地市场购买；接种的微生物菌剂均为当地市售品牌，分别为菌剂A：大华牌，淮安大华生物科技有限公司出品，有效活菌数≥0.5亿·g-1，主要菌属为枯草芽孢杆菌、米根霉、粉状毕赤酵母、戊糖片球菌等；菌剂B：宁粮牌，南京宁粮生物肥料有限公司出品，有效活菌数≥0.5亿·g-1，主要菌属为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、娄彻氏链霉菌等；菌剂C：沃宝牌，河南沃宝生物科技有限公司出品，有效活菌数≥100亿·g-1，主要菌属为芽孢杆菌、木霉菌、酵母菌等。3种菌剂分别按照各自的使用说明进行适量添加。

1.2 试验方法

以畜禽粪便为辅料的处理，茭白秸秆分别与鸡粪、猪粪按照3∶1的质量比称好备用；以尿素为辅料的处理，茭白秸秆与尿素按照500∶1的质量比称好备用。在自制的堆肥箱中(长×宽×高=2 m×2 m×1.5 m)采用不同物料层层堆叠的方式进行堆肥处理，每堆叠完一层物料撒上适量的微生物菌剂，物料装满堆肥箱后在箱体表面覆盖塑料薄膜，待堆体温度超过50 ℃后去除塑料薄膜，堆肥期间每天记录堆体中心温度和环境温度，根据堆体实际发酵情况适时翻堆，保证堆体中心最高温度不超过70 ℃，每5 d取一次样，调查含水率、pH等相关指标，待堆体温度降至环境温度后结束堆肥，对各处理分别进行采样送检，测定有机质、N、P、K的含量。

试验共设8个处理，每个处理3次重复，包括当地茭白合作社常用的堆肥方法(CK)，茭白秸秆+尿素；BCK，茭白秸秆+尿素+菌剂B；AJ，茭白秸秆+干鸡粪+菌剂A；BJ，茭白秸秆+干鸡粪+菌剂B；CJ，茭白秸秆+干鸡粪+菌剂C；AZ，茭白秸秆+干猪粪+菌剂A；BZ，茭白秸秆+干猪粪+菌剂B；CZ，茭白秸秆+干猪粪+菌剂C。

1.3 测定项目

堆肥期间，每天15:00时用传感表盘温度计插于堆肥表层下30 cm处进行温度测定，不同部位测量3次取平均值为当日堆体中心温度，同时用普通的大气温度计测定环境温度。

含水率采用烘干法测定，每次采样后立即称取堆肥鲜样20 g左右置于干燥的铝盒中，于105 ℃烘箱中烘烤24 h至恒重，立即称质量，计算含水率。

每次采样后称取堆肥鲜样5 g放于三角瓶中，加入50 mL蒸馏水，在振荡箱中以150 r·min-1的速度振荡30 min使样品充分分散，静置30 min后，将pH计电极插入悬浊液中，读取pH值。

堆肥试验结束后立即对各处理进行采样，委托杭州绿城农科检测技术公司对有机质、N、P、K含量进行测定，检测参照行业标准NY 525—2012。

2 结果与分析

2.1 不同处理对堆体温度的影响

由图1可知，在整个堆肥过程中，不同处理的堆体温度均经过了升温、高温持续和降温3个阶段，由于受环境温度的变化以及翻堆、采样等影响，不同处理的堆体温度均呈现锯齿形变化。各处理的堆体温度在堆肥2 d时均已超过55 ℃，其中以猪粪、鸡粪为辅料的处理堆体温度均已超过60 ℃；AJ、BJ、CJ、AZ、BZ、CZ、CK和BCK等8个处理在50 ℃以上的高温期持续时间分别为15、15、15、15、15、16、15、14 d，整个堆肥过程中的平均温度分别为59.70、57.05、54.52、57.08、56.27、56.75、52.95、56.45 ℃；各处理在堆肥14～18 d后均进入了降温阶段，到堆肥20 d时，各堆体温度降至与环境温度基本相同；以鸡粪、猪粪为辅料，添加菌剂A的处理堆肥平均温度均为最高；以尿素为辅料，添加菌剂B的处理BCK堆肥的平均温度比CK提高了6.61%。

图1 不同处理堆体温度变化曲线

2.2 不同处理对堆体含水率的影响

堆肥起始阶段，由于使用的新鲜茭白秸秆含水率较高，使得各堆体的含水率均在70%左右。如图2所示，随着堆肥的进行，各堆体的含水率均呈下降趋势，从5 d开始，含水率下降的幅度开始增大，到堆肥结束的20 d时，各处理堆体的含水率为43.78%～48.07%。

图2 不同处理堆体含水率变化曲线

2.3 不同处理对堆体pH的影响

由图3可知，各处理物料的起始pH均为弱酸性，在堆肥过程中不同处理的pH变化趋势基本一致，都是先升高后逐渐降低；各处理的pH在堆肥15 d时均达到最高值，其中以鸡粪为主要辅料的3个处理pH要明显高于以猪粪和尿素为辅料的处理；8个处理的pH在堆肥过程中基本都处于适宜微生物生长的范围，堆肥结束时各处理的pH为7.02～8.39，均符合我国关于有机肥料的pH标准；相同辅料添加不同的微生物菌剂，处理间的pH相差不大。

图3 不同处理堆体pH的变化

2.4 不同处理对堆肥产品质量的影响

由表1可知，8个处理的堆肥产品有机质含量为46.5%～69.5%，总养分含量(N+P2O5+K2O)为5.80%～10.99%，均符合我国有机肥料标准(NY/T 525—2021)中关于有机质含量不低于30%，总养分含量(N+P2O5+K2O)不低于4.0%的标准；8个处理的有机质含量依次为BCK>AZ>CJ>CZ>BZ>BJ>CK>AJ，总养分含量的顺序为AJ>BJ>CJ>AZ>BCK>BZ>CK>CZ；以鸡粪为辅料的堆肥产品养分含量较高，以猪粪为辅料的堆肥产品有机质含量较高；以尿素为辅料的堆肥产品，添加菌剂的BCK处理堆肥产品的有机质含量与养分含量分别较CK提高了17.00、1.06百分点；3种微生物菌剂在分别添加鸡粪、猪粪的处理中表现一致，对堆肥产品质量的提升效果均为菌剂A>菌剂B>菌剂C。

表1 不同处理堆肥产品的养分含量

3 小结与讨论

本研究中8个处理的茭白秸秆堆肥温度的变化规律基本一致；不同处理的高温持续天数基本相同，但是堆肥过程中的平均温度有所差异，其中以鸡粪为辅料的处理堆肥平均温度要高于其余辅料处理；添加2种畜禽粪便的处理中，菌剂A对于堆肥温度的提升和保持效果均最好；添加尿素的处理中，添加菌剂B可以显著提升堆肥过程中的平均温度。

堆肥过程中物料的含水率低于45%或高于65%都不利于有机废弃物的堆肥化处理。本研究中各处理物料的起始含水率略高于最适含水率，在生产中可以对茭白秸秆进行晾晒，或提高堆肥时干燥辅料的比例以降低含水率。

各处理堆体的pH均呈先升高再降低，这可能是由于堆体内的含N有机物随着堆肥的进行被大量分解产生氨从而导致pH的升高，在堆肥中后期，由于硝化细菌的硝化作用产生大量的H+，使pH降低；添加鸡粪的处理，堆肥过程中的pH较高应当与鸡粪含N量较高有关；相同辅料处理时，菌剂对于堆肥的pH影响不大。

本研究中8个处理的堆肥产品，pH、有机质和总养分含量均符合我国关于有机肥料的相关标准，说明鸡粪、猪粪、尿素均可以作为辅料使茭白秸秆成功堆肥；在2种畜禽粪便为辅料的处理当中，菌剂A对于堆肥产品质量的提升效果均为最好；3种辅料处理中，鸡粪为辅料的堆肥产品质量最好，但是考虑鸡粪的购买成本大大超过猪粪，因此，使用猪粪作为堆肥辅料更具有推广价值。

综上所述，通过对茭白秸秆堆肥的温度、含水率、pH、堆肥产品质量等因素的比较，8个处理中AJ处理的堆肥效果最好，但是结合实际的生产成本，AZ处理更具有应用价值，即茭白秸秆与干猪粪按照质量比3∶1层层堆叠，同时添加大华牌微生物菌剂，该处理堆肥产品的有机质含量为66.1%，总养分含量为9.09%，分别比CK高了13.60、1.82百分点，在茭白秸秆的堆肥利用中具有较大的应用价值。