牛粪经蚯蚓摄食处理和堆积发酵处理后成分的对比研究_邓红雨

3 分析与讨论
（1）牛 粪 中 的 氮 和 磷 是 主 要 的 环 境 污 染 源 。 从 蚯蚓粪和有机肥主要营养成分对比中发现，蚯蚓粪 中的氮和磷的含量显著低于有机肥，而钾含量高于
有机肥，说明蚯蚓对消解牛粪中的氮和磷效果显著， 而对钾的利用效果较差 ，这 与 刘 亚 纳 等 [4]和 陈 宝 书 等[6]的研究结果一致。而 Garg 等[7]报道了蚯蚓处理 生活垃圾、农业废弃物、工业污泥等有机固体废弃物 后产物的氮、磷、钾含量增加，Tripathi 等[8]认为这是 由于蚯蚓粘液、含氮排泄物、刺激蚯蚓生长的激素和 酶等的增加造成的 ，而 Bishop 等 [9]则 认 为 这 是 固 氮 菌 作 用 的 结 果 。 赵 海 涛 等 [5]则 报 道 了 蚯 蚓 粪 与 处 理 前的鲜牛粪相比，全氮含量减少，而全磷和全钾含量 升高。上述研究结果的争议，可能是所用有机物料的 种类、性质、分解率和蚯蚓生长量的差异引起的 。 [5,10]
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2.4 蚯蚓粪和有机肥几种元素含量对比 蚯蚓粪和有机肥的几种元素含量对比见表 2。 由表 3，蚯蚓粪中的铬和镁的含量显著高于有
机肥（P＜0.05），铜含量显著低于有机肥（P＜0.05），钙 含量差异不显著（P＞0.05）。
（1） 蚯蚓摄食处理方法是在平整压实后的土地 上，堆积高 50 cm、上宽 35 cm、下宽 50 cm、长 10 m 的条形垛状牛粪，在条形粪堆上开挖 15 cm 深长槽， 投放大平 2 号蚯蚓（1.5 kg/m2）于长槽内，然后用牛 粪将长槽覆盖，并在条形粪堆上覆盖干草。30 d 后， 在条形粪堆的一侧堆新鲜牛粪厚约 10 cm，15 d 后 在另一侧收集蚯蚓粪，测定蚯蚓粪的常规营养成 分、氨基酸和重金属指标。
（2） 堆积发酵处理方法是将新鲜牛粪置于底部 架空的发酵槽（宽 2.5 m，长 40 m）内，堆料高度 1 m， 接种有机肥发酵腐熟剂，搅拌均匀。待温度升至 60℃左右时开始翻动，每天翻动 1 次，15 d 时收集有 机肥样品，测定有机肥常规营养成分、氨基酸和重金 属指标。 1.2 指标测定
试验样品由河南省高校饲料工程技术中心检 测 ，粗 蛋 白（CP）和 总 氮（N）测 定 采 用 GB/T24318 2009 法，粗脂肪（EE）测定 采用 GB/T6433-2006 法， 粗纤维（CF）测定采用 GB/T6434-2006 法，含水率测 定采用 GB/T6435-2006 法，总钙（Ca）测定采用 GB/ T6436 -2002 法 ，总 磷（P）测 定 采 用 GB/T6437 -2002 法，粗灰分（Crude Ash, CA）测定采用 GB/T6438-2007 法，总砷测定采用 GB/T13079-2006 法，铬测定采用 GB/T13088 -2006 法 ，硒 测 定 采 用 GB/T13883 -2008 法，铜和镁测定采用 GB/T13885-2003 法，所有氨基 酸测定采用 GB/T18246-2000 法。 1.3 统计分析
0 氮
蚯蚓粪 有机肥
磷
钾
图 1 蚯蚓粪和有机肥的氮、磷、钾含量对比
由图 1 可知，蚯蚓粪组的全氮、全磷含量显著低 于有机肥组 （P＜0.05），钾含量显著高于有机肥组 （P＜0.05）。 2.2 蚯蚓粪和有机肥营养成分对比
蚯蚓粪和有机肥的营养成分对比见表 1。由表 1 可知，蚯蚓粪和有机肥中均未检出粗脂肪，蚯蚓粪中 粗 蛋 白 、粗 纤 维 、水 分 显 著 低 于 有 机 肥（P ＜ 0 . 05），而 粗 灰 分 显 著 高 于 有 机 肥（P ＜ 0 . 05），无 氮 浸 出 物 含 量 差异不显著（P＞0.05）。 2.3 蚯蚓粪和有机肥氨基酸含量对比
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牛粪经蚯蚓摄食处理和堆积发酵 处理后成分的对比研究
邓红雨 1*，范佳英 1，郑 立 1，苗 霆 2，刘太宇 1，胡贵平 3 （1．郑州牧业工程高等专科学校，河南郑州 450011；
2．河南省奶牛繁育中心，河南郑州 450011； 3．焦作多尔克司示范乳业有限公司，河南焦作 454950）
采用 Excel 2003 和 SPSS 17.0 软 件 对 试 验 数 据 进行处理，对试验数据进行 t 检验。文中表格内的数 据为平均值±标准误。
2 结果
2.1 蚯蚓粪和有机肥的氮、磷、钾含量对比
含量/%
蚯蚓粪和有机肥的氮、磷、钾含量对比见图 1。
1.4 1.2
1 0.8 0.6 0.4 0.2
蚯蚓粪和有机肥的氨基酸含量对比见表 2。由 表 2 可知，除缬氨酸外，蚯蚓粪的氨基酸总量和其中 16 种氨基酸含量均显著低于有机肥（P＜0.05）。蚯蚓 粪中缬氨酸含量是有机肥的 2.24 倍，有机肥中的 16 种氨基酸含量是蚯蚓粪的 2.08～4.00 倍，其中有机 肥中的蛋氨酸和酪氨酸含量是蚯蚓粪的 4 倍。
（3）虽然蚯蚓粪已无 粪 臭 味 ，但 是 蚯 蚓 粪 用 作 饲料也有局限。本试验结果表明，蚯蚓粪中的粗蛋 白质、粗纤维均显著低于有机肥，分别只有 2.6%和 1.4%，无氮浸出物也只有 5.2%，粗脂肪未检出，并 且氨基酸总量和多数氨基酸显著低于有机肥，总体 营养价值尚不如玉米秸秆。而陈宝书等[6]报道称，蚯 蚓处理牛粪后产物中的粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维和 无 氮 浸 出 物 含 量 分 别 为 6.23% 、0.51% 、4.76% 、 13 . 96 % ，除 组 氨 酸 、精 氨 酸 和 缬 氨 酸 外 ，其 他 氨 基 酸 含量也比本试验结果高。蚯蚓处理牛粪后产物营养 成分的差异很可能与蚯蚓投放量有关，也可能与未 处理的鲜牛粪成分有关。
摘 要：本试验旨在研究牛粪经蚯蚓摄食处理和堆积发酵处理后成分的差异，为牛粪的无害化处理和资源化利
用提供数据参考。选择牛粪经蚯蚓摄食处理（蚯蚓粪）和堆积发酵处理（有机肥）后的产物各 5 份作为试验材料，
分析其常规营养物质、氨基酸和重金属指标的差异。结果表明，蚯蚓粪的水分、全氮、全磷、粗蛋白、粗纤维、铜含
表 2 蚯蚓粪和有机肥氨基酸含量对比
%
成分 氨基酸总量
天冬氨酸 谷氨酸 丝氨酸 精氨酸 苷氨酸 苏氨酸 脯氨酸 丙氨酸 缬氨酸 蛋氨酸
半胱氨酸 异亮氨酸
亮氨酸 苯丙氨酸
组氨酸 赖氨酸 酪氨酸
蚯蚓粪 2.22±0.12 0.19±0.01 0.24±0.01 0.06±0.01 0.13±0.01 0.14±0.02 0.08±0.01 0.1±0.03 0.13±0.03 0.65±0.10 0.01±0.00 0.02±0.00 0.08±0.01 0.13±0.01 0.08±0.02 0.05±0.01 0.10±0.01 0.04±0.01
（2）蚯 蚓 粪 虽 含 有 丰 富 的 有 机 质 、有 益 微 生 物 、 腐 殖 酸 及 氮 、磷 、钾 等 元 素 ，还 含 有 酶 、氨 基 酸 和 维 生素等成分[11]，但是蚯蚓粪单独用作肥料有其 局限 性。本试验结果表明，蚯蚓粪中的氮和磷的含量显 著低于有机肥，钾含量也较少。尚庆茂等[12]报道了以 蚯蚓粪为基质培育西瓜壮苗中施以不同浓度的氮、 钾肥可以取得良好效果。张余良等 报 [13] 道了 90%的 蚯蚓粪与 10%的元素肥 和 微 量 元 素 复 混 组 合 可 达 到最佳盆栽效果。可见，蚯蚓粪单独用作肥料有其 局限性，需要与化肥或元素肥配合使用才能满足作 物的营养需要。而有机肥中氮、磷、粗蛋白质和氨基 酸含量更为丰富，虽然钾含量低于蚯蚓粪，但是相比 蚯蚓粪来讲，有机肥更适于直接用作肥料。
1 材料与方法
1.1 试验材料与试验处理
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牛粪取自河南省郑州市某奶牛场，分别接受蚯 蚓摄食处理和堆积发酵处理，收集经蚯蚓摄食处理 （蚯蚓粪）和堆 积 发 酵 处 理（有 机 肥）后 的 产 物 各 5 份作为试验材料。
基 金 项 目 ：河 南 省 重 大 科 技 攻 关 项 目（092101110100） 作 者 简 介 ：邓 红 雨（1974 —），男 ，黑 龙 江 穆 棱 人 ，讲 师 ，博 士 ，主 要 从事奶牛环境工程技术研究 * 通讯作者
机物料和高级蛋白质饲料、不产生二次废物等优点 而倍受青睐。国内外对蚯蚓处理有机废弃物的研究 主要集中在确定最佳处理条 件 [1-4]，赵海涛等 [5]曾对 经蚯蚓生物床处理前后的牛粪性质进行了对比研 究，陈宝书等[6]对蚯蚓 处 理 牛 粪 后 产 物 的 营 养 成 分 进行了研究。而对牛粪经蚯蚓摄食处理和堆积发酵 处理后产物差异的研究罕有报道。本研究旨在探讨 牛粪经蚯蚓摄食处理和堆积发酵处理后成分的差 异，为牛粪的无害化处理和资源化利用提供了参考 数据。
有机肥 4.66±0.30* 0.50±0.01* 0.66±0.02* 0.17±0.01* 0.27±0.03* 0.38±0.02* 0.23±0.02* 0.31±0.06* 0.37±0.06* 0.29±0.06* 0.04±0.01* 0.06±0.00* 0.23±0.01* 0.34±0.01* 0.23±0.03* 0.11±0.02* 0.32±0.05* 0.16±0.02*
表 3 蚯蚓粪和有机肥几种元素含量对比
成分 砷（/ mg/kg） 铬（/ mg/kg） 铜（/ mg/kg） 镁（/ mg/kg） 硒（/ mg/kg）
钙/%
来自百度文库
蚯蚓粪 4.74±0.28 36.39±2.45
22±2.2 5 500±844 0.22±0.01 1.76±0.38
有机肥 1.28±0.13* 23 . 93 ± 2 . 10* 120±9.45* 2 200±372* 0 . 84 ± 0 . 03* 1.74±0.42
量显著低于有机肥（P＜0．05）；除缬氨酸外，蚯蚓粪的氨基酸总量及其中 16 种氨基酸含量均显著低于有机肥（P＜
0．05）；蚯蚓粪中粗灰分、钾、铬、镁含量显著高于有机肥（P＜0．05）；钙和无氮浸出物含量差异不显著（P＞0．05）；蚯
蚓粪和有机肥中均未检出粗脂肪。结果表明，蚯蚓粪的肥料价值比有机肥差，不适于单独用作肥料，与堆积发酵
（4）蚯 蚓 摄 食 处 理 牛 粪 可 以 在 一 定 程 度 上 降 低
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其中的重金属含量，主要表现为蚯蚓粪中的铜含量 显著低于有机肥，而铬和镁含量显著高于有机肥。 陈学民等 认 [14] 为蚯蚓活动可以降低污泥中的重金属 含量，降低次序为 铜>锌>铬>铅，而李玉红等[15]则认 为蚯蚓对猪粪中铜的吸收能力相对较弱，赵海涛等[5] 报道蚯蚓生物床处理牛粪后的产物中铬和铜的含量 分别下降了 20.5%和 83.0%。本试验研究表明蚯蚓 对牛粪中铜的去除效果最好，这与陈学民等 [14]和赵 海涛等[5]研 究结果相一致 ，但 与 他 们 的 研 究 结 果 不 一致的是蚯蚓未能去除牛粪中的铬。而蚯蚓粪中硒 含量显著低于有机肥，砷含量显著高于有机肥，尚未 见同类报道。
相比，蚯蚓摄食处理更适于对牛粪进行无害化处理。
关键词：牛粪；蚯蚓粪；有机肥；堆积发酵
中图分类号：X713
文献标识码：A
随 着 我 国 养 牛 业 规 模 化 程 度 的 不 断 提 高 ，牛 粪 相对集，其无害化处理和资源化利用倍受重视。牛 粪常被堆积发酵用于生产有机肥，或被晒成干粪用 于生产食用菌。但是由于市场因素导致的食用菌或 有机肥生产受阻常造成牛粪滞销积压，给牛场及其 周边环境造成极大污染，这就使牛粪无害化处理和 资源化利用渠道多元化变得十分必要。蚯蚓具有很 强的有机物质分解能力，常被用于处理有机废弃物， 并因其具有使用工艺简便、费用低廉、能获得优质有
表 1 蚯蚓粪和有机肥营养成分对比
%
成分 水分 粗蛋白 粗纤维 粗脂肪 无氮浸出物 粗灰分
蚯蚓粪 32.6±2.2 2.6±0.2 1.4±0.2
/ 5.2±0.8 58.4±3.8
有机肥 55.6±2.9* 7.4±0.3* 4.5±0.5*
/ 4.8±0.4 23.0±3.2*
注：标“*”的数值表示蚯蚓粪和有机肥间差异显著（P ＜0.05），下 同 ；标“ / ”表 示 未 检 出