添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量的效果
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第 34 卷 第 9 期 224 2018 年 5 月
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.34 No.9 May 2018
添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量的效果
王海候 1，何 胥 2，陶玥玥 1，金梅娟 1，陆长婴 1， 施林林 1，周新伟 1，沈明星 1※
（1. 江苏太湖地区农业科学研究所/农业部苏州水稻土生态环境重点野外科学观测试验站，苏州 215155； 2. 江苏省安丰生物源农药工程中心有限公司，太仓 215400）
摘 要：为提高畜禽粪便堆肥质量和改善堆肥工艺，创制了一种炭基辅料，与猪粪、食用菌渣混合，进行了 30 d 的堆肥
试验。设置了 3 个处理，即：猪粪与食用菌渣高温好氧堆肥（CK）、1～2 cm 粒径炭基辅料替代 CK 处理中 60%（体积比）
的效果[J]. 农业工程学报，2018，34(9)：224－232. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.09.028 Wang Haihou, He Xu, Tao Yueyue, Jin Meijuan, Lu Changying, Shi Linlin, Zhou Xinwei, Shen Mingxing. Improving pig manure aerobic composting quality by using carbonaceous amendment with different particle sizes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(9): 224－232. (in Chinese with English abstract) doi：
10.11975/j.issn.1002-6819.2018.09.028
0 引 言
好氧堆肥是实现畜禽粪便无害化和资源化利用的一 项重要技术途径。自然状态下，大部分畜禽粪便含水率 较高（≥75%）、碳氮比低、结构性差，在实际堆肥中， 需添加一定量的辅料调节堆肥体的含水率、碳氮比及通 气性，促进好氧堆肥的有效进行[1-3]；另外，好氧堆肥有 机质降解转化过程，会释放大量含氮气体（NH3、N2O 等）， 导致堆体氮素养分流失[4-5]，造成环境污染及有机肥农用 价值降低[6]，添加辅料可缓解或减轻堆肥工程中氮素损失 及有害气体排放，提高堆肥质量与处理效率[7]。国内外有 关堆肥辅料的研究已有许多报道，一致认为辅料是快速 堆肥必不可少的添加材料[8-11]。目前，从辅料是否参与发 酵过程的角度，将辅料分为活性和惰性两类[12]；活性辅
的食用菌渣（B1）、6～7 cm 粒径炭基辅料替代 CK 处理中 60%的食用菌渣（B2）。监测了堆肥体的温度、氨挥发、氧化
亚氮排放、pH 值、EC 值等参数变化情况，并以堆肥初次升温至 55 ℃所需时间、氮素损失率、C/N 比变化率、种子发芽
指数、辅料回收率为指标，采用模糊评价法，分析了不同粒径炭基辅料在堆肥中的应用效果。结果表明，与 CK 相比，
炭基辅料可以显著促进堆温快速上升、提高堆肥积温（P<0.05），B1、B2 处理的堆肥体初次升温至 55 ℃所需时间分别
较 CK 减少了 4、11 d，堆肥积温显著大于 CK，B2 处理的促升温、增温效应优于 B1 处理；堆肥 30 d 后，CK、B1 与 B2
处理的氨挥发累积量分别为 605.41，374.94，303.68 mg/kg，氧化亚氮排放累积量分别为 35.80，49.53，74.94 mg/kg，B1、
关键词：堆肥；粪；降解；炭基辅料；氮素损失
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.09.028
中图分类号：S141.4
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2018)-09-0224-09
王海候，何 胥，陶玥玥，金梅娟，陆长婴，施林林，周新伟，沈明星. 添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量
料如秸秆、木屑、菌渣、生物质炭、回流堆肥[13-16]等， 主要用于调节堆肥物料碳氮比，但在改善堆体结构方面 的作用不明显[12]；惰性辅料如粉煤灰、沸石、矿渣、合 成调理剂（塑料）、CTB 调理剂[17-19]等，可以有效改善堆 体结构，自身不被降解，回收利用率高，缺点是不能调 节物料碳氮比[17]。为实现堆肥辅料兼备调节堆肥物料化 学性质、改善堆体结构的多样性功能，笔者所在课题组 利用树枝等生态林地废弃物，采用生物质炭化设备，通 过生物质非充分炭化方法（即生物质表层充分炭化，而 内部不完全炭化），创制了一种炭基辅料，该堆肥辅料呈 粒块状，表层为生物质炭，内部仍然为木质化结构。为 探讨炭基辅料在堆肥中的应用效果，本文将炭基辅料与 猪粪、食用菌渣混合，采用模拟堆肥的方法，比较了 2 种不同粒径炭基辅料对堆肥温度、氮素损失、种子发芽 指数等指标的影响，以期为堆肥质量的Βιβλιοθήκη 高及堆肥工艺 的改进提供技术支撑。
收稿日期：2017-12-28 修订日期：2018-04-08 基金项目：国家科技支撑计划(2012BAD14B12-03)；江苏省农业科技自主创 新项目（CX（16）-1003-11）；苏州市科技支撑计划(SNG201439) 作者简介：王海候，副研究员，主要从事农业废弃物资源化处置技术及其应 用研究。Email：wanghaihou@ ※通信作者：沈明星，研究员，主要从事循环农业关键技术研究。 Email：smxwwj@
B2 处理的堆肥体氮素损失率为 43.10%，39.67%，分别较 CK 降低了 16.13%，22.81%，堆肥体氮素损失的降低主要是 NH3 挥发的有效控制；炭基辅料降低了堆肥体的 EC 值，显著提高了种子发芽指数（P<0.05）；根据模糊评价结果，B2 处理的
堆肥效果优于 B1 处理，炭基辅料应用于高温好氧堆肥工艺的适宜粒径为 6～7 cm。
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.34 No.9 May 2018
添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量的效果
王海候 1，何 胥 2，陶玥玥 1，金梅娟 1，陆长婴 1， 施林林 1，周新伟 1，沈明星 1※
（1. 江苏太湖地区农业科学研究所/农业部苏州水稻土生态环境重点野外科学观测试验站，苏州 215155； 2. 江苏省安丰生物源农药工程中心有限公司，太仓 215400）
摘 要：为提高畜禽粪便堆肥质量和改善堆肥工艺，创制了一种炭基辅料，与猪粪、食用菌渣混合，进行了 30 d 的堆肥
试验。设置了 3 个处理，即：猪粪与食用菌渣高温好氧堆肥（CK）、1～2 cm 粒径炭基辅料替代 CK 处理中 60%（体积比）
的效果[J]. 农业工程学报，2018，34(9)：224－232. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.09.028 Wang Haihou, He Xu, Tao Yueyue, Jin Meijuan, Lu Changying, Shi Linlin, Zhou Xinwei, Shen Mingxing. Improving pig manure aerobic composting quality by using carbonaceous amendment with different particle sizes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(9): 224－232. (in Chinese with English abstract) doi：
10.11975/j.issn.1002-6819.2018.09.028
0 引 言
好氧堆肥是实现畜禽粪便无害化和资源化利用的一 项重要技术途径。自然状态下，大部分畜禽粪便含水率 较高（≥75%）、碳氮比低、结构性差，在实际堆肥中， 需添加一定量的辅料调节堆肥体的含水率、碳氮比及通 气性，促进好氧堆肥的有效进行[1-3]；另外，好氧堆肥有 机质降解转化过程，会释放大量含氮气体（NH3、N2O 等）， 导致堆体氮素养分流失[4-5]，造成环境污染及有机肥农用 价值降低[6]，添加辅料可缓解或减轻堆肥工程中氮素损失 及有害气体排放，提高堆肥质量与处理效率[7]。国内外有 关堆肥辅料的研究已有许多报道，一致认为辅料是快速 堆肥必不可少的添加材料[8-11]。目前，从辅料是否参与发 酵过程的角度，将辅料分为活性和惰性两类[12]；活性辅
的食用菌渣（B1）、6～7 cm 粒径炭基辅料替代 CK 处理中 60%的食用菌渣（B2）。监测了堆肥体的温度、氨挥发、氧化
亚氮排放、pH 值、EC 值等参数变化情况，并以堆肥初次升温至 55 ℃所需时间、氮素损失率、C/N 比变化率、种子发芽
指数、辅料回收率为指标，采用模糊评价法，分析了不同粒径炭基辅料在堆肥中的应用效果。结果表明，与 CK 相比，
炭基辅料可以显著促进堆温快速上升、提高堆肥积温（P<0.05），B1、B2 处理的堆肥体初次升温至 55 ℃所需时间分别
较 CK 减少了 4、11 d，堆肥积温显著大于 CK，B2 处理的促升温、增温效应优于 B1 处理；堆肥 30 d 后，CK、B1 与 B2
处理的氨挥发累积量分别为 605.41，374.94，303.68 mg/kg，氧化亚氮排放累积量分别为 35.80，49.53，74.94 mg/kg，B1、
关键词：堆肥；粪；降解；炭基辅料；氮素损失
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.09.028
中图分类号：S141.4
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2018)-09-0224-09
王海候，何 胥，陶玥玥，金梅娟，陆长婴，施林林，周新伟，沈明星. 添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量
料如秸秆、木屑、菌渣、生物质炭、回流堆肥[13-16]等， 主要用于调节堆肥物料碳氮比，但在改善堆体结构方面 的作用不明显[12]；惰性辅料如粉煤灰、沸石、矿渣、合 成调理剂（塑料）、CTB 调理剂[17-19]等，可以有效改善堆 体结构，自身不被降解，回收利用率高，缺点是不能调 节物料碳氮比[17]。为实现堆肥辅料兼备调节堆肥物料化 学性质、改善堆体结构的多样性功能，笔者所在课题组 利用树枝等生态林地废弃物，采用生物质炭化设备，通 过生物质非充分炭化方法（即生物质表层充分炭化，而 内部不完全炭化），创制了一种炭基辅料，该堆肥辅料呈 粒块状，表层为生物质炭，内部仍然为木质化结构。为 探讨炭基辅料在堆肥中的应用效果，本文将炭基辅料与 猪粪、食用菌渣混合，采用模拟堆肥的方法，比较了 2 种不同粒径炭基辅料对堆肥温度、氮素损失、种子发芽 指数等指标的影响，以期为堆肥质量的Βιβλιοθήκη 高及堆肥工艺 的改进提供技术支撑。
收稿日期：2017-12-28 修订日期：2018-04-08 基金项目：国家科技支撑计划(2012BAD14B12-03)；江苏省农业科技自主创 新项目（CX（16）-1003-11）；苏州市科技支撑计划(SNG201439) 作者简介：王海候，副研究员，主要从事农业废弃物资源化处置技术及其应 用研究。Email：wanghaihou@ ※通信作者：沈明星，研究员，主要从事循环农业关键技术研究。 Email：smxwwj@
B2 处理的堆肥体氮素损失率为 43.10%，39.67%，分别较 CK 降低了 16.13%，22.81%，堆肥体氮素损失的降低主要是 NH3 挥发的有效控制；炭基辅料降低了堆肥体的 EC 值，显著提高了种子发芽指数（P<0.05）；根据模糊评价结果，B2 处理的
堆肥效果优于 B1 处理，炭基辅料应用于高温好氧堆肥工艺的适宜粒径为 6～7 cm。