干鸡粪、醋渣对叶菜类蔬菜废弃物堆肥效果的影响

干鸡粪、醋渣对叶菜类蔬菜废弃物堆肥效果的影响
何宗均;梁海恬;李峰;赵琳娜;田阳
【摘要】为研究如何有效、快速、资源及无害化处理叶菜类蔬菜废弃物,通过加入未发酵干鸡粪、醋渣或二混合物于叶菜类蔬菜废弃物中,进行资源化堆肥效果的试
验研究.结果表明,不加入辅料,叶菜类蔬菜废弃物完全不能发酵.加入醋渣基本不能促进蔬菜废弃物进行发酵,最高温度只有19℃.而加入未发酵干鸡粪于蔬菜废弃物中进行发酵.发酵效果非常好,最高发酵温度69℃,50℃以上高温持续时间最长达5d,木
质素、纤维素和水分含量发酵后期比初期减少很多,最大变化分别减少56.4％,50.5％和45％;无机养分高,最高达7.08％,但有机质相对较低,经高温堆肥处理后蔬菜废弃物资源化成品是无害的;另外,加入未发酵干鸡粪与醋渣混合物于不同比例芹菜1品种的对比试验中,芹菜质量分数在45％,55％时,发酵效果较好,而质量分数在
60％,65％时,发酵效果明显较差.
【期刊名称】《山西农业科学》
【年(卷),期】2016(044)009
【总页数】7页(P1328-1333,1337)
【关键词】叶菜类蔬菜废弃物;堆肥;干鸡粪;醋渣
【作者】何宗均;梁海恬;李峰;赵琳娜;田阳
【作者单位】天津市农业资源与环境研究所,天津300192;天津市农业资源与环境
研究所,天津300192;天津市农业资源与环境研究所,天津300192;天津市农业资源
与环境研究所,天津300192;天津市农业资源与环境研究所,天津300192
【正文语种】中文
【中图分类】S141.4
随着蔬菜产业的快速发展，我国蔬菜的播种面积和总产量持续增长，2012年蔬菜播种面积达到2 035.3万hm2、总产量为7.02亿t，比2002年的播种面积1735.3万hm2、总产量5.28亿t分别增加17%和33%[1-2]。

据统计，蔬菜废
弃物的产量从2002年的1.51亿t增加到2012年的2亿t，增加了32%[3]。

2005年我国蔬菜藤蔓及残余物秸秆总量占到农作物秸秆总量的9.09%，占城市垃圾总量的20%～50%[4]。

随着京津冀设施蔬菜种植面积的增加、蔬菜产业化以及深加工的发展，蔬菜废弃物日益增多。

蔬菜废弃物主要包含蔬菜产品在收获过程中产生的无商品价值的根、茎、叶以及在收获、贮存、加工及运输过程中产生的虫咬、瘀伤、腐烂等蔬菜，也包括因销售不了堆积变质的蔬菜产品[5]。

在实地调查中发现，蔬菜温室和大棚中产生的大量蔬菜残茬、杂草和拔除的病株等种植废弃物，往往都是随手丢弃、堆放在棚室外面，任其腐烂，滋生蚊蝇害虫和病菌，很少对蔬菜废弃物等进行有效的处理利用。

蔬菜废弃物具有含水量高、易降解、富含养分等特点，其中，叶菜类废弃物的含水率高达96.2%，平均93.2%[1]。

在堆放或填埋等过程中短时间内即产生臭气和大量的渗滤液，传统粗放式的处置方法不但会引发严重的环境污染，而且造成资源的浪费，亟需资源化处理[6]。

因此，
有必要将设施农业园区有机肥生产和蔬菜废弃物无害化处理有机集合起来，通过生物发酵技术实现基地废弃物资源循环利用，达到零污染、零排放的目标。

现阶段蔬菜废弃物的主要利用途径有直接还田、生产沼气、生产饲料和生产堆肥4种。

直接还田操作工艺简单，但是容易造成环境污染，特别是在夏季高温时期，废弃物容易腐烂，造成有害病原菌传播。

蔬菜残体能够产生沼气，获取能源，但是所需条件较为苛刻，工艺复杂，终产物的废水、废渣还需要二次处理。

生产饲料虽然
发酵时间短，但是要求无菌操作，不适合大规模生产。

生产堆肥可以通过高温发酵对蔬菜残体进行无害化处理，有效控制有害病原菌的传播，并且将废弃物转化为肥料，是蔬菜废弃物无害化处理和资源化利用的有效途径[7-28]。

本试验通过加入辅料未发酵干鸡粪、醋渣或者二者混合物于蔬菜废弃物中，通过温度、木质素、纤维素、水分、养分和有机质指标，观察堆肥试验效果，研究如何有效与快速地无害化和资源化处理叶菜类蔬菜废弃物。

1.1 试验材料
蔬菜废弃物原料有芹菜1品种、芹菜2品种、圆白菜外叶和萝卜苗，由各示范户
集中归集后用农用车运至试验点。

发酵辅料有未腐熟干鸡粪和醋渣，外购。

腐熟菌剂为天津市农业资源与环境研究所研制。

1.2 试验设计
试验于2014年12月至2015年1月进行，环境温度18：00—10：00为0℃以下，10：00—18：00为0～8℃。

设14个处理：处理1.芹菜1品种；处理2.干
鸡粪＋芹菜1品种，质量比为3∶2；处理3.醋渣＋芹菜1品种，质量比为2∶2（醋渣与处理2干鸡粪体积一样）；处理4.芹菜2品种（因该芹菜品种含水量大，已受冻）；处理5.干鸡粪＋芹菜2品种，质量比为3∶2；处理6.醋渣＋芹菜2品种，质量比为2∶2（醋渣与处理5干鸡粪体积一样）；处理7.圆白菜外叶；处理8.干鸡粪＋圆白菜外叶，质量比为3∶2；处理9.醋渣＋圆白菜外叶，质量比为
2∶2（醋渣与处理8干鸡粪体积一样）；处理10.干鸡粪＋萝卜苗，质量比为
3∶2；处理11.干鸡粪＋醋渣＋芹菜1品种，质量比3∶2∶4（芹菜占45%）；处理12.干鸡粪＋醋渣＋芹菜1品种，质量比3∶2∶6（芹菜占55%）；处理13.干
鸡粪＋醋渣＋芹菜1品种，质量比3∶2∶8（芹菜占60%）；处理14.干鸡粪＋醋渣＋芹菜1品种，质量比3∶2∶10（芹菜占65%）。

其中，每一处理所含的蔬菜废弃物质量一样。

每个处理约为1 m3，均添加腐熟菌剂。

1.3 测定项目及方法
监测数据主要考察蔬菜废弃物处理的快速化、资源化和无害化指标。

快速化指标包括发酵温度、木质素、纤维素和含水量。

发酵温度每天进行监测，用传感表盘温度计插于堆肥20 cm处进行监测。

木质素、纤维素和含水量在发酵周期的3个时期
进行检测，即发酵初期、发酵中期和发酵后期。

资源化指标包括全氮、全磷、全钾、有机质和粗蛋白，在发酵后期对各处理进行检测。

无害化指标包括大肠杆菌、蛔虫卵死亡率及重金属（砷、镉、铅、铬和汞），在发酵后期对各处理进行检测。

木质素、纤维素的测定综合应用浓酸水解法[29]；氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮，消煮液碱化后用蒸馏定氮法测定；磷含量采用硫酸-过氧化氢消煮，然后用分光光
度计法定量；钾含量采用硫酸-过氧化氢消煮，稀释后用火焰光度法测定；有机质
含量采用重铬酸钾容量法[30]；重金属按GB 1887—2007的规定进行；大肠杆菌与蛔虫卵死亡率按GB/T 19524.1—2004与GB/T 19524.2—2004规定进行。

1.4 数据处理
数据图表采用Excel 2007软件进行处理。

2.1 快速化指标发酵温度分析
2.1.1 所有处理发酵温度的变化由图1可知，从堆肥温度来看，发酵效果好的处理有处理2，11，8，12，10，5，它们的共同点是加入了干鸡粪共同发酵，说明干
鸡粪对促进蔬菜废弃物发酵具有明显的效果。

其中只加入醋渣共同发酵的处理3，6，9堆肥温度能够起来一点，但与干鸡粪相比，相差将近50℃。

处理1，4，7
不加任何发酵辅料，完全没有发酵起来。

处理13，14虽然也加入了鸡粪作为发酵物料，但由于芹菜质量分数较高，发酵效果也只相当于加入醋渣作为辅料的处理。

2.1.2 不同辅料对芹菜1品种堆肥发酵温度的影响从图2可以看出，对照（纯芹菜堆置发酵，处理1）完全未发酵；醋渣组（处理3）在第7天达到发酵最高温度19℃；鸡粪组（处理2）在第8天达到最高发酵温度69℃，第9天温度为67℃，
第10天发酵温度为63℃；鸡粪+醋渣组（处理11）在第7，11，12天都达到了最高发酵温度64℃。

鸡粪和鸡粪＋醋渣这2组发酵效果好，芹菜分解彻底，病虫
卵也能被高温杀灭，鸡粪组发酵升温过程较鸡粪＋醋渣组缓慢，但整个发酵速度快，在第16天温度即下降为10℃，而鸡粪＋醋渣组在第23天温度还为9℃，可能与醋渣所含稻壳发酵缓慢有关。

2.1.3 不同辅料对芹菜2品种堆肥发酵温度的影响由图3可知，对照（纯芹菜堆置发酵，处理4）完全未发酵；醋渣组（处理6）在发酵23 d内最高温度仅有6℃，基本上未发酵；鸡粪组（处理5）在第13天达到发酵最高温度49℃，升温较缓，具有明显的升温和降温过程，但最高温度太低，不利于杀死病虫卵，该结果可能与芹菜2品种水分大受冻导致的发酵起点温度低有关，微生物活动受到抑制，温度
升不高。

2.1.4 不同辅料对圆白菜外叶堆肥发酵温度的影响由图4可知，对照（纯圆白菜外叶堆置发酵，处理7）完全未发酵；醋渣组（处理9）在发酵23 d内最高温度仅
为4℃，基本上没发酵；鸡粪组（处理8）在第14天达到发酵最高温度67℃，升温较缓，具有明显的升温和降温过程，50℃高温持续时间为3 d，利于杀灭病虫卵，发酵正常。

2.1.5 干鸡粪对不同蔬菜废弃物堆肥温度的影响
从图5可以看出，干鸡粪加入到4种蔬菜废弃物中进行发酵，发酵效果非常好，
发酵结束时间相同，即在第21天，发酵温度基本回到环境温度；4个曲线图的升
温线和降温线较为平行，发酵腐熟规律相似，其中芹菜1升温早，升温最快，在
第6天达到12℃，然后温度在2 d内迅速升高至最高发酵温度69℃，50℃高温
持续时间达5 d，最利于杀灭病虫卵；圆白菜外叶升温晚，升温最慢，在第12天
温度才达到12℃，然后温度也在2 d内迅速升高至发酵最高温度67℃，50℃高
温持续时间为3 d，利于杀灭病虫卵，高温后温度迅速下降；芹菜2和萝卜叶都在
第8天达到12℃，然后萝卜叶在3 d内迅速升高至发酵最高温度60℃，50℃高
温持续时间为3 d，利于杀灭病虫卵，而芹菜2却在5 d内才达到最高温度49℃，不利于杀灭病虫卵。

形成该种发酵结果的情况可能是，4种蔬菜废弃物均为带有茎的叶部，所以总体来说发酵规律一样，芹菜1水分最易析出，迅速给微生物提供
了合适的水分，升温自然快，高温也容易积聚，所以，发酵温度最高；而芹菜2
水分大经低温冻过，起点温度较低，所以，升温较慢，发酵温度也不高；萝卜叶水分析出难度仅次于芹菜1，所以，升温慢于芹菜1；圆白菜较硬，冬天不易腐烂，水分流出最慢，所以，升温最慢。

2.1.6 醋渣对不同蔬菜废弃物堆肥温度的影响由图6可知，加入醋渣的处理发酵效果都不好，芹菜1好一点，最高温度达19℃，说明单独用醋渣不能帮助蔬菜废弃
物进行发酵。

2.1.7 干鸡粪与醋渣混合料对不同质量比芹菜堆肥温度的影响由图7可知，芹菜质量分数在45%，55%时发酵效果很好，均能达到55℃高温，其中，45%芹菜组在第7，11，12天都达到了最高发酵温度64℃。

而质量分数在60%，65%处理的
发酵效果明显不好，60%处理的最高温度仅为18℃，65%处理的最高温度仅为15℃。

说明蔬菜废弃物不能太多，否则发酵不起来。

2.2 快速化其他指标分析
2.2.1 蔬菜废弃物堆肥过程中木质素含量变化由图8可知，不加干鸡粪和醋渣的处理1，4，7以及蔬菜废弃物含量大的处理13和14在发酵初期、中期和后期3个时期的木质素含量几乎无变化，说明基本未发酵；处理3，6，9由于加入了醋渣（成分为稻壳），所以，木质素含量相对较高，基数也大。

处理6，9含量变化小，处理3木质素含量变化大点，但基数大，相对来说，变化还是很小，发酵后期比
初期只减少了22%，所以，这3个处理的发酵效果也不理想；而处理2，5，8，10，11，12木质素含量在3个时期变化较大，表明了发酵速度快，效果好，其中，
处理2发酵后期比初期减少了50.4%，处理11发酵后期比初期减少了56.4%。

这些与温度曲线图表现的发酵效果相吻合。

2.2.2 蔬菜废弃物堆肥过程中纤维素含量变化从图9可以看出，纤维素含量变化与木质素变化规律相似，也说明处理2，5，8，10，11，12发酵速度快，效果较好。

其中，处理2纤维素含量发酵后期比初期减少了50.5%。

2.2.3 蔬菜废弃物堆肥过程中水分含量变化水分含量的变化也是说明发酵快慢和好
坏的一个重要指标，发酵好，温度上升快，在蒸发过程中带走的水分就多。

由图
10可知，处理2，5，8，10，11，12在3个发酵阶段的水分变化相对较大，再
一次说明了这些处理发酵效果好。

其中，处理8发酵后期比初期减少了45%。

2.3 资源化指标分析
2.3.1 N，P，K含量变化由图11可知，对照处理1，4芹菜养分含量低，对照处
理7圆白菜外叶养分含量较高；处理2，5，8，10均加入了干鸡粪，发酵效果也好，养分增加也多，但处理8与处理7养分相差不多，因为圆白菜外叶与鸡粪养
分含量差不多,处理2，5，8的总养分分别高达6.69%，6.54%和7.08%；处理3，6，9均加入了养分低的醋渣，所以，发酵资源化后养分也低；处理11，12，13，14虽然加入了鸡粪，但是由于加入了醋渣以及芹菜含量高等原因，养分含量和芹
菜品种处理1差不多。

2.3.2 有机质和粗蛋白变化从图12可以看出，由于醋渣比干鸡粪有机质高23.24%，所以，加入醋渣的处理3，6，9有机质含量比相对应的对照处理1，4，7高，而
加入干鸡粪的处理2，5，8有机质含量比相对应的对照处理1，4，7低。

粗蛋白
含量说明肥料中有丰富的氨基酸，是一种优良的肥料资源，12个处理粗蛋白含量
在7.65%～16.87，其中，处理7，10的粗蛋白含量较高，分别为16.87%和
13.67%。

2.4 无害化指标分析
经检测，发酵后期大肠杆菌、蛔虫卵死亡率及各处理重金属含量（表1）均符合有机肥料NY525—2011重金属要求，因此，经高温堆肥处理后蔬菜废弃物资源化
成品是无害的。

韩雪等[1]按品种把蔬菜废弃物分为叶菜类、瓜果类、根茎类3大类，叶菜类包括
芹菜、空心菜、芥菜、油菜、茴香、生菜、苦苣、香菜、圆白菜、白菜、紫甘蓝的废茎叶；瓜果类包括黄瓜、南瓜、苦瓜、丝瓜、冬瓜、西葫芦、瓠子、番茄、尖椒、茄子、青椒的秸秆和残次果；根茎类包括胡萝卜、白萝卜、山药、马铃薯的秸秆和次根。

而本试验组根据蔬菜废弃物的组成结构与含水量，把蔬菜废弃物分为木质类蔬菜废弃物、藤状类蔬菜废弃物和叶菜类蔬菜废弃物，木质类蔬菜废弃物主要包括茄子和辣椒；藤状类蔬菜废弃物包括黄瓜、番茄、豆角等；叶菜类蔬菜废弃物包括芹菜、萝卜叶、空心菜、花菜、圆白菜、白菜、紫甘蓝的废茎叶等，这样的分类是为了便于蔬菜废弃物资源化处理。

杜鹏祥等[5]研究表明，蔬菜废弃物的有机成分
中纤维素和木质素含量很高，分别为28.5%，10.98%，尤其是木质类蔬菜废弃物木质素和纤维素含量特别高，是最难分解和腐熟的一类；藤状类纤维素和木质素含量较低，较木质类蔬菜废弃物易腐熟分解；叶菜类蔬菜废弃物木质素和纤维素含量最低，按理来说最易分解和腐熟，但由于叶菜类蔬菜废弃物含水量最大[5]，而藤
状类和木质类在采收完成时，大部分已经风干，所以，相对来说叶菜类水分最大，而且堆积时密度最大，很容易发臭出渗滤液，是最不好单独发酵的一类蔬菜废弃物，这时，通过添加辅料（如干鸡粪与醋渣）来完成对叶菜类蔬菜废弃物的减量化、资源化和无害化的研究显得尤为重要，这也正是本试验的目的所在。

李海玲等[28]对蔬菜废弃物与小麦秸秆进行了混合发酵试验，对添加不同量原料及酵母后的发酵效果进行了比较，总体来看，在小麦秸秆与白菜尾菜质量比为7∶3，玉米粉和酵母
粉的添加量分别为5%和2%时的发酵效果最理想。

本研究结果表明，不加入辅料，叶菜类蔬菜废弃物完全不能发酵，加入醋渣基本不
能促进叶菜类蔬菜废弃物发酵，最高温度只有19℃；另外，在加入未发酵干鸡粪与醋渣混合物于不同比例芹菜1品种的对比试验中，随着芹菜质量分数的增加，发酵效果越来越差，当达到60%时几乎不发酵。

而加入未发酵干鸡粪于叶菜类蔬菜废弃物中进行发酵，发酵效果非常好，最高发酵温度69℃，50℃高温持续时间达5 d，木质素、纤维素和水分发酵后期比初期减少很多，最大减少量分别为56.4%，50.5%和45%，无机养分高，最高达7.08%，但有机质相对较低，经高温处理后蔬菜废弃物堆肥是无害的，可以作为有机肥料利用。

总体来说，未发酵干鸡粪对促进4种蔬菜废弃物的发酵腐熟规律基本一样，芹菜1水分最易析出，迅速给微生物提供了合适的水分，升温自然快，高温也容易积聚，所以，发酵温度最高；而芹菜2水分大，经低温冻过，起点温度较低，所以，升温较慢，发酵温度也不高；萝卜叶水分析出难度仅次于芹菜1，所以，升温慢于芹菜1；圆白菜较硬，冬天不易腐烂，水分流出最慢，所以，升温最慢。

快速化、资源化与无害化是处理蔬菜废弃物最关键和最迫切的要求，因此，本试验紧紧围绕着这几个要求进行了监测指标的设计和检测，希望据此为叶菜类蔬菜废弃物得到有效的处理提供必要的研究基础，这也是本试验的创新之处。

本试验所提供的叶菜类蔬菜废弃物与发酵辅料只是一部分，还需要对其他叶菜类蔬菜废弃物和辅料的堆肥发酵作进一步的研究，以利获得更充分的试验数据。

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