牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

张玉凤;田慎重;边文范;郭洪海;宫志远;刘兆辉;李瑞琴;陈剑秋;罗加法

【摘要】为筛选出适合牛粪和秸秆混合物料快速发酵的微生物菌剂,采用槽式堆肥方法,通过设置不接菌种、接种菌剂M1、M2、M3共4个处理,以发酵温度、pH 值、发芽指数、有机质、氮、磷、钾等为评价指标,研究菌剂M1、M2、M3对堆肥发酵过程的影响.结果表明:接种菌剂处理达到50℃时间比不接种处理提前4d,高温维持时间延长10～12 d,接种菌剂处理堆温在50℃以上时间持续了24d,达到了GB/T 7959-2012标准;发酵过程中接种处理的pH值低于对照,pH值呈现下降、上升、下降、平稳的趋势;接种M1、M2处理的油菜发芽指数达到100％;C/N逐渐下降,30 d时接种处理由最初的27.75∶1下降到14.47∶1～17.27∶1,而对照仅下降到20.55∶1;堆肥结束时,菌剂处理的有机质、N+P2O5+K2O含量与NY525-2012标准接近,发酵产物适合做生产商品有机肥的原料.综合各项指标,菌剂1和菌剂2的发酵效果优于菌剂3,菌剂1和菌剂2更适合牛粪和秸秆混合物料发酵.【期刊名称】《中国土壤与肥料》

【年(卷),期】2019(000)003

【总页数】7页(P172-178)

【关键词】牛粪;玉米秸秆;好氧发酵;发酵菌剂

【作者】张玉凤;田慎重;边文范;郭洪海;宫志远;刘兆辉;李瑞琴;陈剑秋;罗加法【作者单位】山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃

物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心,山东济南250100;金正大生态工程集团股份有限公司/养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室,山东临沭276700;新西兰皇家农业科学研究院鲁亚库拉研究中心,哈密尔顿3240【正文语种】中文

随着畜禽养殖业的迅猛发展，畜禽粪便的排放量也随之增加。山东作为全国畜牧大省，畜牧产业规模多年位居全国第一，粪便产生量约在2亿t，如2010年山东省畜禽养殖业共产生1.98亿t粪便，平均耕地施用量负荷为26.38 t/hm2，畜禽粪便中的氮、磷纯养分分别达到 131.18 和 39.70 kg/hm2［1］。部分城市已达到甚至超过环境污染限量标准（欧盟还田限量值分别为氮 170 kg/hm2、磷 35

kg/hm2［2］），畜禽养殖废弃物已经对当地环境造成了污染，而且排放的臭气严重影响当地居民的身心健康，因此迫切需要对其进行有效处理，合理利用。

农作物秸秆是农业生产的一种副产物，也是一种可再生资源。我国农作物秸秆的年产量约7亿t，利用率为78%，约2亿t秸秆随意堆放或焚烧［3］，焚烧产生的CO2、CO、氮氧化物及多环芳烃等有害气体，不仅危害人类健康，污染环境，而且造成大量养分损失，因为秸秆中除含有氮、磷、钾和有机碳养分外，还可提供相当数量的中、微量元素和氨基酸等有机营养成分，是一类数量极其丰富，能直接利用的有机肥资源。因此，如何处理大量秸秆物质，已成为农业生产上以及农村生态环境治理中亟需解决的问题。

好氧堆肥是畜禽粪便和秸秆无害化处理和资源化利用的重要方式［4-6］，通过微生物好氧发酵能够有效地将畜禽粪便与秸秆中的大分子物质转化成二氧化碳、氨等小分子物质及高分子量的腐殖质。发酵的畜禽粪便和秸秆施入农田中可增加土壤有机质含量，实现废弃物的资源化利用，减少环境污染［7-8］。大量研究表明，接种外源微生物是加速高温好氧堆肥进程的有效途径。外源微生物可加速堆肥初期基质的分解，也能加快木质纤维素的降解，从而促进堆体后熟，缩短堆肥周期［9-10］。孙旭等［11］研究表明，腐熟剂能促进玉米秸秆腐熟升温，延长高温阶段

持续时间，降低挥发性固体物质和C/N，减少腐熟物的植物毒性，缩短腐熟时间，加快腐熟进程。虽然微生物菌剂能促进好氧发酵进程，但是目前我国市场上的微生物菌剂产品众多，质量差异较大，仅生产秸秆腐熟剂的企业约有130余家，登记

的腐熟剂产品有40个左右，而作为腐熟剂的菌种则达40多种［12］。因此需要针对发酵物料的种类筛选出适宜菌种，以便保证发酵效果。针对上述问题，本试验通过设计接种菌剂和不接种菌剂处理，以发酵过程温度等及发酵产物的安全性为考核指标，评价3种菌剂的发酵效果，以期筛选出适合牛粪和玉米秸秆混合发酵的

菌剂。

1 材料与方法

1.1 试验材料

（1）牛粪：成年奶牛混合粪便。（2）玉米秸秆：济南附近农村购买。（3）微生物发酵菌剂：试验供试微生物发酵菌剂3种（M1、M2、M3），其中菌剂M1主要由高效降解纤维素及木质素的曲霉菌和酵母菌组成，其掺入比例为0.05%

（W/W），M2为有机物料腐熟剂（有效活菌数≥0.50亿/g，用量为0.5%），

M3为复合微生物（光合菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌、芽孢杆菌等多种微生物，有效活菌数≥200亿/100 mL，用量为0.3%）。

表1 堆肥材料的基本理化性质原料有机质（%）氮（%） C/N pH值含水量（%）牛粪 25.58 1.09 13.66 5.81 37.3玉米秸秆 74.21 1.00 42.87 7.43 15.7

1.2 试验方法

试验设置4个处理，分别为：（1）CK：牛粪+辅料；（2）M1：牛粪+辅料+菌

剂1；（3）M2：牛粪+辅料+菌剂2；（4）M3：牛粪+辅料+菌剂3。T1～T4

处理的牛粪，辅料均相同，牛粪所占物料总重（以干基计）的比例为53%，辅料

是玉米秸秆，占47%，混合物料初期碳氮比为27.75∶1，含水量为60%，pH值7.21。

试验于2017年5月22日～6月23日在济南某公司进行。将玉米秸秆粉碎到

1.5～2 cm左右，然后将牛粪与粉碎好的秸秆混合，再加入发酵菌剂、水分等其它物料，充分混合。然后将混合物料运送至发酵槽中，堆成高约1.2 m、宽约2 m、长约3 m的堆体。

于每天9∶30～10∶30和15∶30～16∶30，测定堆体中间位置的上中下部的温度（采用SY系列堆肥专用温度/含水率传感器测定）、含水量（采用SY系列堆肥专用温度/含水率传感器测定）、氧气含量（测定仪器采用堆肥专用氧含量分析仪）

等指标。当含水量低于30%时，开始补充水分至50%；氧气含量低于5%时，翻堆；温度达到60℃以上时，也开始翻堆。同时记录周围环境的平均温度，以便有

效控制堆肥进程和产品质量。分别于发酵第0、1、5、11、19、23、30 d采用5