2010年23卷6期 Vo1.23 No.6 西南农业学报 1985 Southwest China Joumal of Agricultural Sciences 文章编号:1001—4829(2010)06—1985一o4 鸡粪与谷壳高温堆肥中营养元素的动态变化 王雪萍,李传忠,高士伟,王红娟,郑鹏程,叶 飞,龚自明 (湖北省农业科学院果树茶叶研究所湖北省茶叶工程技术研究中心,湖北武汉430209) 摘要:以鸡粪和谷壳为原料,采用人工好氧堆肥技术,研究堆肥过程中养分的变化规律。结果显示,堆肥过程中pH值呈先下降, 后升高再下降的变化趋势;总氮、总钾含量呈阶段性交化;氨态氮一直下降;有效磷在堆肥前期上升而后期下降;种子发芽指数呈 上升趋势;电导率先升高后降低。添加谷壳后,堆肥升温快、水分蒸发快;鸡粪和谷壳堆制30 d已基本腐熟,以鸡粪:谷壳=2:1的 堆制效果最好。 关键词:鸡粪;谷壳;堆肥;营养元素 中图分类号:¥821.5 文献标识码:A Dynamic Change of Nutrition Elements during Chicken Manure and Chaff Composting under Higher Temperature WANG Xue-ping,U Chuan-zhong,GAO Shi-wei,WANG Hong-jnan,ZHENG Peng ̄heng,YE Fei,GONG Zi-ruing’ (Institute of Fruit&Tea,Hubei Academy of Agricultural Sciences Huhei Tea Engineering and Technology Research Centre,Hubei Wuhan 430209,China) Abstract:The mixture of chicken manure and chaff with diferent proportion were composted under hi sh temperature aerobic conditions to study variational orderliness of nutrition elements during compesting.The reauh indicated that the pH value decreased at ifrst,then increased laRcr and decreased again atlast duringfermentation.The total N andtotal K level showed a staggered change。while the NH4*-N decreased continuously.Available P increased at ifrst nd deacreased later.The seed germination index increased continuously.The EC value increased ifstr and decreased later.Compared with CK,the disposals added with chaf raised the fermentation temperature quickly and promoted the water vaporizing.It was about 30 days for appropriate composdng t/me when composting with chicken manure and chaf,the compesting effect ofthe disposal 88 the proportion of chicken manure to chaff of2 to 1 was the best. Key words:Chicken manure;Chaf;Compost;Nutrition element 鸡粪营养元素含量较高,是一种良好的堆肥原 料Ll 。投入辅料可调节鸡粪含水量、C/N比,改善 鸡粪透气性,从而促进鸡粪发酵。本文利用鸡粪和 堆肥试验于2009年4—5月在湖北省农业科学 院果树茶叶研究所试验场进行。鲜鸡粪采自湖北省 农业科学院畜牧研究所养殖场,谷壳购自附近一个 谷壳为主要原料进行有机肥的堆制发酵,研究了堆 碾米厂。试验用鸡粪、谷壳的主要成分如表l。 1.2试验方法 制过程中温度、pH值及养分的变化规律,以期找到 适合鸡粪堆肥的谷壳加人量,探索出快速低成本的 鸡粪处置技术。 1.2.1 试验设计试验共设3个处理,处理l:鸡 粪:谷壳=5:1;处理2:鸡粪:谷壳=3:l;处理3:鸡 粪:谷壳=2:I。以不加谷壳全鸡粪为对照,各处理 堆肥量为400 kg。试验用菌剂为江西天意生物技术 开发有限公司生产的EM原露,浓度为I‰;以洁净 1材料与方法 1.1试验材料 收稿日期:2010一o7—16 自来水调节物料水分含量,将原料混合均匀,堆成条 基金项目:湖北省。十一五”重点科技攻关项目( 眦 l01B01) 作者简介:王雪萍(1979一),女,四川成都人,助理研究员,E・ mail:wangxueping_2009@126.corn.・为通讯作者。 垛,用塑料薄膜袋覆盖保温。采用人工翻堆,根据堆 温变化确定翻堆时间。 1986 西南农业学报 23卷 1.2.2 采样及测定 ①取样。采用多点采样 法 ,在不同深度采集样品,各点采样量为200 g, 混合后取500 g左右带回实验室,样品分成2份,1 份为鲜样,储存于4℃冰箱中,24 h内分析完毕,另 1份自然风干,粉碎留做干样待测。根据样品中含 水率计算堆肥所需补充的水分,使其保持65%含水 量。在每次取样时进行人工翻堆。②温度测定。 堆制24 h后每日测定温度1次,时间为下午15:o0, 同时测定环境温度。③化学指标测定。样品水分、 pH、有机质、全氮、全磷和全钾的测定按NY525. 2002中所述方法进行,pH、种子发芽率、EC采用鲜 样测定,数据处理采用Excel软件。④种子发芽指 数(Germination index,GI)测定。种子发芽指数( ) 测定参考欧亚玲 所述方法略加改进,培养皿(直 径9 cm)内垫一张滤纸,均匀放人60颗青菜种子, 然后加人鸡粪发酵的浸提液(10 g样品中加入100 mL蒸馏水搅拌浸泡60 min后过滤)5.0 mL,在25 ℃黑暗的培养箱中培养24 h,测定发芽率,每个样品 重复3次,同时用蒸馏水作为对照,用以下公式:G/ =处理平均发芽昌苤/(对照平均发芽率)×100%,计 算种子的发芽指数 J。 2结果与分析 2.1堆肥过程中堆温的变化 温度是影响微生物生长的重要因素,堆料温度 高于55℃并保持3 d以上,是杀灭致病微生物,保 证堆肥卫生标准合格的重要条件 J。从图1可看 出,3种处理的温度变化趋势基本一致。堆肥开始 后各处理的温度都迅速升高,除对照外各处理在第 _、 一 {毯 赠 时间(d) 图1堆肥过程温度变化 Fig.1 Variation of temperature during the eomposting process 5天后进人高温分解阶段(>50℃),处理3最先达 到高温,其次是处理1、处理2。本次堆肥55 qC以上 堆温持续3 d,符合粪便无害化卫生标准。第7和 13天翻堆,温度开始下降,但随后温度又开始上升, 但未达到50℃以上,3种处理分别在第2l、20和21 天后自然降温,至30 d时堆肥略高于环境温度。整 个堆肥过程,对照始终未达到50℃以上高温,表明 添加调理剂有助于促进堆肥升温和腐熟。 2.2堆肥过程中pH变化 一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性, pH值太高或太低都会使堆制处理遇到困难 J。堆 肥中,pH值随时间和温度的变化而变化。 由图2可知,鸡粪堆肥中处理1、2、3和对照的 初始pH分别为8.27、8.72、8.41和8.58,堆肥过程 中,对照处理的pH相对较高,最高达8.86,添加调 理剂的处理pH最高为8.72;在堆肥初始阶段,各处 理pH值均有一下降过程,最低值达到7.41左右, 且呈先降后稍高再弱降趋势,堆制结束时,添加调理 剂的处理与对照堆体的pH稳定在7.59—8.86之 间,整个发酵过程堆肥pH一直保持在弱碱性水平, 为7.41—8.86之间,符合腐熟堆肥pH值标准 J。 2.3堆肥过程全N和铵态氮的变化 堆肥过程中全N呈阶段性变化,各处理呈现升 高一降低一升高一降低一升高的趋势,堆肥前10 d, 对照全氮含量变化趋势与添加调理剂的处理变化趋 势相反,到堆肥后期,变化趋势一致。堆肥发酵前 期,温度上升缓慢,5 d后,温度急速上升导致微生 物大量繁殖,有机物在微生物的作用下不断地以 NH CO 等形式挥发,使添加了调理剂的处理堆肥 ; ; 8 7 77 O 10 17 22 3O 时间(d) 图2堆肥过程中pH变化 Fig.2 Variation of pH vsJue8 during the eomposting process 6期 王雪萍等:鸡粪与谷壳高温堆肥中营养元素的动态变化 l987 : \ O lO 17 22 30 时间(d) 图3堆肥过程中全氮的变化 Fig.3 Variation of total N during the eomposting process 总氮相对含量下降;随着堆肥发酵的进行,总氮逐渐 上升并趋于稳定;至堆肥结束,除对照全氮含量明显 降低以外,各处理全氮含量变化不大(图3)。 本文中,各处理及对照NH;一N呈下降趋势,尤 其是在发酵前期,随着温度的升高,一些可溶性氮化 合物被微生物直接利用,而发酵堆肥在碱性环境中, 蛋白质分解产生的NU;.N部分以NH,形式被挥 发,部分被微生物的同化利用,导致氨态氮含量下 降[7】。Garcia等认为堆肥过程中NH .N的缺失和 减少是堆肥腐熟的标志 J。本文中,至堆肥结束, 处理1、2、3和对照NIV—N含量分别下降了97.73 %、79.23%、91.05%、53.54%,表明堆肥已腐熟 (图4)。 2.4堆肥过程中有效磷、总钾含量的变化 各处理堆肥有效磷在发酵前5 d内速增,之后 逐渐下降,堆肥中磷素不存在分解挥发,堆肥前期由 于有机质被分解成CO:等气体逸出而造成堆肥绝 对含量的减少,所以有效磷相对含量增加,发酵中后 期由于微生物的同化固定作用,造成有效磷含量下 降。至堆肥结束,处理1、处理2和对照有效磷含量 较处理前分别下降52.07%、35.5O%和40.33%, 而处理3有效磷含量较处理前增加了6.98%。 总钾含量变化见图6。从图中可以看出,堆肥 过程中各处理总钾含量呈升高一降低一升高一降低 一升高的阶段性变化,以处理1和处理2变化幅度 0.7 O.6 0.5 0.4 0.3 鳋0.2 O.1 O O 1O l7 时间(d) 图4堆肥过程中铵态氮的变化 Fig.4 Variation of NH4+一N during the eomposting process 0 1O 17 22 30 时间(d) 图5堆肥过程有效磷变化 Fig.5 Variation of available P during the composting process 较大,而处理3和对照变化幅度较小,至堆肥结束, 各处理和对照总钾含量分别较发酵前下降7.58%、 6.96 、7.32 1 71 2.5种子发芽指数的影响 发芽指数(G,)是通过检验堆肥对植物发芽是 否产生抑制作用来评价堆肥无害化、稳定化程度的 指标[9]。一般来讲,当堆肥水浸提液种子发芽指数 (ct)达到或超过5O%时,就可以认为堆肥已基本 腐熟,对于种子的发芽基本无毒性,当GI>80%时, 就可认为对植物完全没有毒性¨…。 图7为不同堆肥方法下堆体 的变化,由图中 可以看出,在堆制初期,种子发芽指数较低,随着时 间的推移,对照的发芽率略有微弱的降低随后升高, 说明堆肥初期有植物毒性物质产生。处理1、2、3的 发芽指数逐渐提高,不同处理发芽指数大小为处理 3>处理2>处理l>对照。 处理2和3在堆肥第5天发芽指数分别为60. 56%和66.19%,处理1第lO天发芽指数为60.56 %,而处理2和处理3在第5天时发芽指数已高于 60%,表明处理2、3比处理1提前1—5 d进入腐熟 期;处理3第30天发芽指数为91.85%,而处理1、2 及对照发芽指数低于处理3,表明处理3最先进入 腐熟期。 3 结 论 (1)鸡粪与谷壳堆肥处理中,氨态氮一直下降; 2 2 —篓。剞 。 时间(d) 图6堆肥过程中全钾的变化 Fig.6 Variation of total K during the eomposting process 1988 西南农业学报 23卷 100 一 一籁 愫 参考文献: [1]陈大鹏,马文东.接种外源微生物对鸡粪堆肥的影响[J].黑龙 江农业科学,2007(6):64—66. ∞ ∞∞∞∞加m O [2]xi B-D,Liu H L,Huang G H,et a1.Study on inoculation teehnology of complex microbial community for composting enhancement[J]. 卜~_.———————一 0 5 lO 17 22 3O Envion Polrl Prot,2003,25(5):262—264. [3]欧亚玲,陈强,邹宇,等.接种高温细菌复合菌剂对鸡粪堆肥 的影响研究[J].四川农业大学学报,2008,26(1):89—92,120. 时间(d) [4]李勇,李良华,梅书棋,等.利用堆肥化技术对规模化猪场猪粪 无害化处理的研究[J].试验研究,2007(12):8—9. [5]GB7959—87.中华人民共和国国家标准.粪便无害化卫生标准 图7堆肥过程G,(%)变化 Fig.7 Ratio of seed germination during the eomposting process 有效磷在堆肥前期上升而后期下降,处理1、处理2 和对照有效磷含量较处理前分别下降52.07%、35. 50%和40.33%,处理3有效磷含量较处理前增加 了6.98%;总氮、总钾含量呈阶段性变化;种子发芽 指数呈上升趋势;电导率先升高后降低。 (2)添加谷壳后,堆肥升温和水分蒸发加快,pH 值和电导率下降,这样有利于促进堆肥腐熟。整个 堆肥过程,对照始终未达到5O℃以上高温。 (3)添加谷壳的各处理在堆肥前后全氮含量变 化不大,而对照的全氮含量明显降低,说明添加谷壳 后C/N比的提高,降低了堆料pH值和有机物的氧 化程度,减少了鸡粪发酵过程中氨的挥发,使氮损 失减少,这与王秀娟等‘】 的研究结果一致。 (4)鸡粪和谷壳不同比例堆肥过程中,处理3含 水率下降最快、最先达到高温、最先进入腐熟期;堆 肥结束后处理3电导率最小、下降幅度最大;营养元 素含量变化最小;可认为处理3,即鸡粪:谷壳:2:1 的堆制效果最好。 [s]. [6]Xin-Tao He,Terry J Logasn,Samuel J Traina.Physical and chemical characteristics of selected U.S.municipal solid waste composts[J]. Enviorn Qual,1995,24:543—552. [7]黄国锋,钟流举,张振钿,等.有机固体废弃物堆肥的物质变化 及腐熟度评价[J].应用生态学报,2003,14(5):813—818. [8]鲍艳宇,周启星,颜丽,等.鸡粪堆肥过程中各种氮化合物的变 化及腐熟度评价指标[J].农业环境科学学报,2007,26(4): 1532—1537. [9]Garcia C.Study onwater extract of sewage sludge composts[J].Soil Sci Plnat Nutr,1991,37(3):399—408. [10]Mathur S P.Determination of compost biomaturity.I.Literature view[J].Bidogieal A culutre and Horticulture,1993,10(6):50 —85. [11]王秀娟,关连珠,颜丽.鸡粪堆腐过程中有机态氮形态的动态 变化[J].土壤肥料科学,2007,23(2):302—306. (责任编辑陈虹)