_低温条件下猪粪堆肥过程营养元素动态变化

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堆肥时间（d）Composting time
◆ A ■ B ▲ C × CK * 环境温度 Environment temperature
图 1 堆肥进程中的温度变化 Fig. 1 Temperature changes in composting process
试验表明，该低温发酵剂在低温环境下能有效 加快猪粪堆肥进程并显著影响营养元素的动态变化。
第 11 期
刘东银等：低温条件下猪粪堆肥过程营养元素动态变化
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［参考文献］
[ 1 ] 陈继慧, 孙冰. 浅谈畜牧业可持续发展的环境问题[J]. 黑龙江 畜牧兽医, 2002(6): 48-49．
[ 2 ] 边炳鑫, 赵由才. 农业固体废弃物的处理与综合利用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005: 4-5．
北农业大学资源与环境学院研制。 1.2 试验设计
将猪粪、秸秆按一定比例混合，添加 ２％微 生物发酵剂。在低温环境下进行堆肥发酵（初始环 境温度为 ６ ℃）。设 ３ 个处理（Ａ、Ｂ、Ｃ），分别为 ３ 个发酵剂配方，１ 个对照（以自然发酵为对照）。 根据堆体温度的变化每隔 １￣３ ｄ 进行 １ 次翻堆通 风，在翻堆之前均匀从堆体中取样。样品于阴凉处 自然风干、粉碎、备测。 1.3 测定方法[5]
２ 结果与分析
2.1 低温环境下猪粪堆肥过程中温度变化 堆体温度变化是堆肥进程的宏观反映，也是影
响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素［６］，它既 是微生物活动的结果，也决定着微生物活动［７］。其 温度变化见图 １。
由图 １ 可以看到，猪粪堆肥初期，堆料中有机
第 11 期
刘东银等：低温条件下猪粪堆肥过程营养元素动态变化
从图 ３（ａ）、（ｂ）可以看出，处理 Ａ、Ｂ、Ｃ 全 磷含量变比较稳定，呈增加趋势，随着堆肥过程 的进行，由于“浓缩效应”， 各个处理中全磷含量 均随着堆肥时间的延长而增加。有效磷含量在堆 肥初期有所下降，说明有效磷被微生物利用固持 在生物体内变为缓效磷。随后有效磷含量增加， 这与有机质被分解和水分挥发有关。堆肥腐熟后 期有效磷减少，变为缓效磷。 ＣＫ 磷素变化趋于 平缓。 2.4 全钾、速效钾、粗灰分变化
３结论
低温环境（初始温度为 ６ ℃）下，新鲜猪粪堆 肥中添加东北农业大学研制的微生物发酵剂，升 温速度快，Ａ、Ｂ、Ｃ ３ 个处理在堆肥第 ３ 天时温 度即可达到 ６１、５１、５４ ℃，且 ５５ ℃以上时间分 别为 １３、１１、１２ ｄ，达到了堆肥无害化标准。
低温环境下猪粪堆肥过程中添加发酵剂的 ３ 个 处理全氮与速效氮含量变化正好相反，全氮含量先 下降后上升，速效氮含量先增加后下降，二者主要 变化阶段集中在堆肥的 ０￣２０ ｄ。全磷、有效磷、 全钾、速效钾、粗灰分含量均呈上升趋势。而对照 由于受到低温环境温度限制，升温慢、浓缩效应 弱、生物活动不明显、营养元素含量变化不明显。
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堆肥时间（d） Composting time
（b） ▲ C × CK
图 2 堆肥进程中的全氮(a)和速效氮(b)含量变化 Fig. 2 Total N (a) and available N (b) changes in composting process
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物在好氧微生物的作用下快速分解，并释放出大 量热能，导致各堆体温度迅速上升，第 ３ 天，处 理 Ａ、Ｂ、Ｃ 温度分别达到 ６１、５１、５４ ℃，对照温 度仅为 １１ ℃。此后处理 Ａ、Ｂ、Ｃ 始终维持在较高 的温度水平，而对照升温现象不明显，最高温只 有 ３０ ℃。美国国家环保局（ＥＰＡ）规定，静态好氧 堆肥堆体温度达 ５５ ℃以上应至少需 ５ ｄ，以杀死 虫卵和致病菌［８］。整个堆肥过程中，处理 Ａ、Ｂ、Ｃ 温度高于 ５５ ℃以上时间分别为 １３、１１、１２ ｄ，达 到了堆肥无害化指标。而堆肥发酵剂 Ａ、Ｂ、Ｃ 之 间温度变化无明显差异。
温度（℃） Temperature
80
70 60 50 40
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堆肥时间（d） Composting time
（a）
◆A ■B
速效钾（％） Available K
2.2
2.0
1.8 1.6 × 1.4▲◆■ 1.2
1.0 0
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由图 ５ 可见，粗灰分趋势变化，随着堆肥过 程的进行而不断增加，且趋势比较明显。粗灰分 标志着无机营养物质的总和，其含量的多少标志 着堆肥品质的高低。而 ＣＫ 在整个堆肥过程中， 粗灰分含量变化不明显。
粗灰分（％） Total salt
45 40 35 30 25 20◆▲■× 15
0
◆ A ■ B ▲ C × CK
趋势，而对照由于受到低温环境温度限制，升温缓慢、生物活动弱、营养元素含量变化不明显。
关键词：猪粪；堆肥；微生物发酵剂；营养元素；低温
中图分类号：S141.4；S816.6
文献标识码：A
随着畜禽养殖向现代化、集约化方向发展、 饲养密度急剧增加，畜禽饲养以及生产加工过程 中产生的大量排泄物和废弃物已严重污染人类的 生存环境。据有关部门测定，一个千头猪场日排 粪尿达 ６ ｔ，年排粪尿达 ２ ５００ ｔ，这些粪尿中含氮 ３０￣４０ ｔ、磷 ３１￣５６ ｔ，不但污染周围环境，还造成 大量营养元素流失［１－３］。虽然堆肥处理是解决畜禽 粪便无害化、资源化的一种有效手段［４］，但由于北 方冬季低温持续时间长，使畜禽粪便堆肥处理受 到限制，相关的研究也很少，尤其是低温环境下 猪粪的堆肥研究还尚未见报道。
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全磷（％） Total P
东北农业大学学报
第 ３9 卷
2.2 2.0 1.8 1.6 1.4◆▲■× 1.2 1.0
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堆肥时间（d） Composting time
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堆肥时间（d） Composting time
图 5 堆肥过程中粗灰分含量变化
Fig. 5 Total salt content changes in composting process
本试验旨在研究低温环境下猪粪堆肥过程中 接种自行研制的发酵剂对温度及各种营养元素动 态变化的影响，为我国北方地区低温环境下畜禽 粪便堆肥处理提供依据。
１ 材料与方法
1.1 材料 新鲜猪粪取自香坊农场养猪场，调理剂为粉
碎的玉米秸秆，３ 种微生物发酵剂（Ａ、Ｂ、Ｃ）为东
收稿日期：2007-12-15 基金项目：黑龙江省重点科技攻关项目（GB05C201-07）；哈 尔滨市科技攻关项目（2005AA4CS114） 作者简介：刘东银（197９-），男，黑龙江人，硕士研究生，研 究方向为农业生态与环境。 * 通讯作者 E-mail: shuqinli007@126. com
2.2 全氮及速效氮的变化 氮是微生物的主要营养源之一，氮含量变化可
直接反映出微生物的活动及有机物的分解状况［９］。 如图 ２（ａ）所示，处理 Ａ、Ｂ、Ｃ 全氮含量变化
均为先下降后上升，而速效氮的含量变化（图 ２ （ｂ））则与全氮变化趋势相反，前期含量明显增加， 后期下降比较明显。二者主要变化阶段集中在堆肥 的 ０￣２０ ｄ。与发酵高温期基本一致，这是由于该阶 段微生物活动旺盛，消耗氮的速率明显大于总干物 质下降速率。此后随着微生物活动减弱，堆肥逐渐 腐熟，部分有机碳还在转化为 ＣＯ２，而此时 ＮＨ３ 的 挥发损失较小，物料全氮含量转为上升。总体来 看，全氮含量在堆肥前后略有升高，而在堆肥高温 期初始，由于微生物的强烈活动，有机氮矿化速度 很快，造成 ＮＨ３ 短时间大量积累，使得速效氮迅 速上升，而后由于 ＮＨ３ 大量挥发，速效氮含量开 始下降，堆肥后期，部分无机氮转化为有机态氮， 使得速效氮含量进一步下降。而 ＣＫ 生物活动不明 显，转化现象并不明显。 2.3 全磷及有效磷的变化
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堆肥时间（d） Composting time
（a） ◆A ■B
0.20
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0.16
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0.08
0.04
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有效磷（％） Available P
1.0
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0.4▲◆■× ▲◆■×
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▲ ◆■பைடு நூலகம்
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0.2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
堆肥时间（d） Composting time
（a）
（b）
◆ A ■ B ▲ C × CK
刘东银１，许景钢１，袁 磊２，李淑芹１*
（1. 东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 1500３0；2. 黑龙江省科学院自然资源研究所，哈尔滨 150040）
摘 要：本试验加入自行研制的低温发酵剂，以猪粪为堆料、玉米秸秆为调理剂、自然发酵为对照，研究了低
温环境下猪粪堆肥过程中温度和氮、磷、钾的动态变化。结果表明，低温发酵剂在低温环境下能有效加快堆肥进程
图 3 堆肥过程中全磷(a)和有效磷(b)含量变化
Fig. 3 Total P (a) and available P (b) changes in composting process
全钾（％） Total K
2.6
2.4
2.2
2.0 1.8 ×
1.6
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1.4
1.2
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0
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全氮测定采用硫酸-铬粒-混合催化消煮法，速 效氮采用 １ ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＣｌ 浸提-Zn-FｅＳＯ４ 还原蒸馏 法，全磷测定采用 Ｈ２ＳＯ４－ＨＮＯ３ 消煮-钒目黄比色 法，有效磷采用 ０． ５ ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＨＣＯ３ 浸提，钒钼黄 比色法，全钾采用 Ｈ２ＳＯ４－ＨＮＯ３ 消煮，火焰光度 法，速效钾采用 １ ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮＨ４Ａｃ 浸提，火焰光度 法。粗灰分测定采用 ５５０ ℃条件下灰化 ２ ｈ。
第 ３9 卷 第 11 期 ２００8 年 11 月 文章编号 １００５－９３６９（２００8）11－0032－04
东北农业大学学报 Journal of Northeast Agricultural University
低温条件下猪粪堆肥过程营养元素动态变化
39(11): 32~35 Nov. 2008
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5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
堆肥时间（d） Composting time
（b）
▲ C × CK
图 4 堆肥过程中全钾(a)和速效钾(b)含量变化 Fig. 4 Total K (a) and available K (b) changes in composting process
由图 ４（ａ）、（ｂ）可以看出，堆肥过程全钾、速 效钾变化均呈上升趋势。钾元素在堆肥过程中比较 稳定，其增加主要由于堆肥过程中的“浓缩效应”。
全氮（％） Total N 速效氮（％） Available N
2.8
2.6 ■
2.4▲ 2.2 ◆
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2.0
1.8
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1.4 0
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并显著影响营养元素的动态变化。加发酵剂（处理 A、B、C）的温度高于 55 ℃以上时间分别为 13、11、12 d，均达到
国家无害化处理标准。3 种处理全氮与速效氮含量变化正好相反：全氮含量先下降后上升而速效氮含量先增加后下
降，二者主要变化阶段集中在堆肥的 0~20 d，与发酵高温期基本一致。全磷、有效磷、全钾、速效钾含量均呈上升