牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

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玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺优化研究

玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺优化研究

玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺优化研究引言玉米秸秆和牛粪是农业废弃物,其有效利用可以减少环境污染和资源浪费。

混合利用这两种废弃物进行厌氧发酵,可以产生沼气,这不仅是一种可再生能源,还可以作为有机肥料用于农田的施用。

因此,研究玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵的工艺优化,对于提高资源利用率,减少环境污染具有重大意义。

目的本研究旨在优化玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵的工艺,实现高效产气和高效利用废弃物的目标。

具体目的如下:1.分析玉米秸秆和牛粪混合发酵的特点和条件要求;2.研究发酵产气量和沼气质量的影响因素;3.优化发酵的操作参数和工艺条件;4.确定最佳的玉米秸秆和牛粪混合比例;5.进行实验验证,验证优化工艺的可行性和有效性。

方法1.实验材料准备:–玉米秸秆:收集新鲜的玉米秸秆,进行去杂工作后切碎成适当大小的颗粒;–牛粪:收集新鲜的牛粪,通过堆肥等工艺进行初步处理;–其他辅助原料和试剂:如水、调节剂等。

2.发酵试验:–准备不同比例的玉米秸秆和牛粪混合物,按照一定比例加入发酵罐中;–控制发酵罐的温度、PH值等参数,提供适宜的发酵环境;–定期对发酵罐中的气体进行采样,测量沼气的产气回收率以及沼气成分;–对产生的沼气和发酵后的废弃物进行分析,测试其主要成分和营养价值。

3.数据处理和分析:–对试验结果进行统计分析,分析不同混合比例和操作参数对发酵产气量和沼气质量的影响;–建立相关模型,优化发酵的操作参数和工艺条件;–综合考虑产气量和沼气质量等指标,确定最佳的玉米秸秆和牛粪混合比例。

预期结果通过优化研究,预计可以获得以下结果:1.确定适宜的玉米秸秆和牛粪混合比例,使得产气量最大化;2.优化发酵操作参数和工艺条件,提高发酵的效率和稳定性;3.提高沼气质量,减少有害气体的排放;4.确定发酵后废弃物的主要成分和营养价值,为其进一步的利用提供参考。

结论本研究通过对玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺的优化研究,可以实现高效产气和高效利用废弃物的目标。

牛粪发酵实验报告

牛粪发酵实验报告

一、实验目的1. 了解牛粪发酵的基本原理和过程;2. 掌握牛粪发酵的常用设备和操作方法;3. 分析牛粪发酵过程中的影响因素,为实际生产提供参考;4. 探讨牛粪发酵过程中温度、湿度、碳氮比等关键参数对发酵效果的影响。

二、实验材料与设备1. 实验材料:新鲜牛粪、米糠、金宝贝肥料发酵剂、秸秆、稻草、蘑菇渣等;2. 实验设备:发酵堆、温度计、湿度计、电子秤、塑料薄膜等。

三、实验方法1. 物料配比:将1.5吨新鲜牛粪与1公斤金宝贝肥料发酵剂混合,按1:5的比例与米糠(或麸皮、玉米粉等替代物)混匀后,再均匀撒入牛粪堆。

2. 物料建堆:将混合好的物料堆成高度为1.5米、宽度为2米、长度在2~4米以上的发酵堆。

3. 调节水分:发酵物料的水分应控制在60%~65%。

手紧抓一把物料,指缝见水印但不滴水,落地即散为宜。

4. 启动温度:启动温度应在15℃以上,四季可作业,不受季节影响,冬天尽量在室内或大棚内发酵。

5. 翻堆通气:因金宝贝肥料发酵剂是好氧发酵,所以在发酵过程中应加大供氧措施,做到拌匀、勤翻、通气为宜,否则会因为厌氧发酵影响物料发酵效果。

6. 发酵过程监测:定期监测发酵堆的温度、湿度等参数,记录发酵过程中的变化。

四、实验结果与分析1. 发酵过程温度变化:发酵初期,温度逐渐上升,48小时后升至50~60℃,第三天可达65℃以上。

在此高温下翻倒一次,一般情况下,在发酵过程中会出现2~3次65℃以上的高温,翻倒2~3次即可完成发酵。

2. 发酵过程湿度变化:发酵过程中,水分逐渐减少,湿度控制在60%~65%。

3. 发酵效果分析:发酵完成后,牛粪颜色变为深褐色,有明显的发酵气味,表明牛粪已成功发酵。

4. 影响发酵效果的因素分析:(1)温度:发酵过程中,温度对发酵效果影响较大。

过高或过低的温度都会影响发酵效果,因此要严格控制发酵温度。

(2)湿度:发酵过程中,湿度对发酵效果也有一定影响。

过高或过低的湿度都会影响发酵效果,因此要合理调节水分。

养牛牛粪怎么处理方法

养牛牛粪怎么处理方法

养牛牛粪怎么处理方法养牛的过程中,牛粪的处理是一个非常重要的环节。

正确处理牛粪不仅可以解决环境污染问题,还能够转化为有机肥料,为农田提供养分。

在处理牛粪时,我们可以采取以下几种方法:1. 堆肥处理法:堆肥处理法是将牛粪与一定量的秸秆、稻壳、麦秸等混合起来,进行充分的拌和和堆放。

这种方法可以使牛粪中的有机物质得到充分分解和转化,产生丰富的有机物质和微生物。

同时,通过堆肥处理,牛粪中的大部分细菌和寄生虫卵都可以被杀灭,减少对环境的污染。

堆肥完成后,可以将堆肥用于农田的有机肥料,供作农作物的生长。

在进行堆肥处理时,需要注意控制堆肥的湿度和通风度,保持适宜的温湿度条件,加速堆肥的分解和成熟过程。

2. 沼气发酵处理法:沼气发酵处理法是将牛粪和水混合后,放入沼气池进行发酵。

在沼气发酵过程中,牛粪中的有机物质通过厌氧发酵产生沼气,同时产生液态残渣。

沼气可以被利用为燃料,供农户炊事和照明使用;液态残渣可以用于农田的有机肥料。

通过沼气发酵处理,不仅可以有效解决牛粪的处理问题,还能够获取沼气能源和有机肥料资源。

3. 干燥处理法:干燥处理法是将牛粪通过太阳能或其他热能源进行干燥处理。

将湿润的牛粪在太阳光下晾晒,使其失去水分,降低湿度。

干燥的牛粪可以作为燃料直接燃烧,或者用于生产木质炭。

此外,干燥后的牛粪也可以作为有机肥料,用于农田的肥料施用。

4. 生物气化处理法:生物气化处理法是将牛粪与其他生物质一起进行高温、缺氧条件下的气化处理。

在气化过程中,牛粪中的有机物质会发生热解、气化和转化,产生可用于供能的合成气。

合成气可以作为燃料供应给发电机或燃气锅炉使用。

同时,气化过程中产生的固体废渣可以作为有机肥料使用。

综上所述,牛粪的处理方法有多种选择,如堆肥处理法、沼气发酵处理法、干燥处理法和生物气化处理法等。

在选择处理方法时,需要综合考虑牛场的规模、资源条件、经济效益等因素。

同时,无论选择哪种处理方法,都需要注意控制好处理过程中的温度、湿度和通风等条件,以促进有机物质的分解和转化,达到最佳处理效果。

牛粪烘干工艺流程

牛粪烘干工艺流程

牛粪烘干工艺流程
牛粪烘干工艺流程主要包括以下几个步骤:
1、原料收集与预处理:
1.收集新鲜牛粪,确保无大块杂物,如果有条件,可以先进
行初步的固液分离,去掉大部分水分,提高后续烘干效率。

2、混合与发酵:
1.有时候在烘干前,为了提高烘干效果和后期肥料质量,牛
粪会与稻草、麦秸、玉米秸秆等辅料混合,加入发酵剂进
行堆肥发酵,以加速有机质分解,减少水分含量。

3、粉碎与搅拌:
1.经过初步发酵处理的牛粪进行粉碎,使其粒度更均匀,有
利于后续烘干过程中的水分蒸发。

粉碎后的牛粪与辅料再
次混合均匀,以便更好的受热烘干。

4、烘干过程:
1.牛粪混合物被送入牛粪烘干机,通过热风(如蒸汽、烟气、
热油等加热介质产生的热风)对其进行烘干。

烘干机内设
有滚筒,牛粪在滚筒内被不断翻动,与热风充分接触,水
分快速蒸发。

2.烘干过程中要控制好温度和时间,避免因过热而损失有机
质或产生有害气体。

5、筛分与冷却:
1.烘干后的牛粪经过筛分设备,将符合要求的颗粒分离出来,
未达标的颗粒则返回烘干机再次处理。

2.筛分后的牛粪颗粒还需要经过冷却阶段,冷却至适宜的储
存温度,防止热颗粒在堆放过程中产生自燃或因高温导致
养分流失。

6、打包与储存:
1.冷却后的牛粪颗粒进行计量、打包,方便运输和销售。


包后的成品储存在干燥、通风的环境中,避免潮湿引起的
产品质量问题。

整个牛粪烘干工艺流程既实现了废物资源化利用,又转化成了有价值的有机肥料,是畜牧业废弃物处理和农业循环经济的重要组成部分。

牛粪的处理方法

牛粪的处理方法

国内外牛粪生物质资源利用的现状与趋势袁立,王占哲,刘春龙近年来,随着奶牛养殖业规模化、集约化的迅速发展,奶牛场粪便集中排放造成的环境污染问题日益凸显。

2007年全国奶牛存栏量1 万头,牛粪日排泄量高达20~30万t,尤其是规模化奶牛场,若缺乏有效处理手段,大量牛粪堆积容易造成严重的污染。

牛粪在造成对土壤、水源、大气污染的同时,大量堆放占用奶牛场自身有限的生产场区,影响了奶牛场正常的生产秩序。

随着对奶牛养殖小区及规模化新建奶牛场环保要求的提高,牛粪的出路及综合利用的研究迫在眉睫。

一、牛粪养分情况牛粪本身是一种很好的生物质资源。

同其他禽畜粪便一样,牛粪中也含有大量的矿物质元素(表1)和丰富的营养物质(表2)。

牛粪质地细密,含水较多,分解慢,发热量低,属迟效性肥料。

从养分含量来看,牛粪中的矿质元素和营养物质大部分含量均较其他畜禽粪便低,有机质含量与鸡粪相近,只有粗纤维、粗灰分以及无氮浸出物含量相对较高。

但其产量高,总量大,因此矿物质元素和营养物质总量也相对较多。

通过不同的处理技术和工艺,可生产出多种无害化、资源化、高效性的增值产品,在防治环境污染的同时也能获得良好的经济效益和社会效益。

二、牛粪生物质资源利用的现状牛粪作为生物质资源处理的目的是将其无害化、减量化与资源化,最大限度地满足环境的可接受性及经济上的可行性。

随着经济的发展和对环保要求的提高,目前,国内外处理畜禽粪便的方法很多,在生产中受到普遍欢迎的是那些投资少、运行成本低并能生产出高附加值产品的技术方法。

1、牛粪生物质资源饲料化利用牛粪作饲料是将其综合利用的途径之一。

由于牛粪各种养分含量丰富,经过适当处理后,可提高蛋白质的消化率和代谢能,同时还可杀死病原菌和改善适口性,可作为饲料来利用。

目前将牛粪饲料化的处理方法主要有干燥法、分解法和发酵法等。

①发酵法发酵法是在牛粪中加入某些微生物菌剂或酶制剂以及其他辅料,然后在适宜的温度下发酵,将所得产品用来喂猪、鸡、鱼等动物。

玉米发酵做肥料的方法

玉米发酵做肥料的方法

玉米发酵做肥料的方法玉米发酵可以制作成优质有机肥料,对于提高土壤肥力、增强作物生长有着显著的效果。

下面将介绍一种玉米发酵做肥料的方法。

材料准备:1.新鲜玉米秸秆2.鸡粪或牛粪3.混合菌剂(可以购买市面上的有机菌剂)步骤一:准备原料首先,我们需要收集适量的新鲜玉米秸秆,最好选取干燥的秸秆。

将玉米秸秆切碎成3-5厘米长的段落,以利于发酵菌的附着。

步骤二:制备混合菌剂将混合菌剂按照说明书要求制备,一般来说是将菌剂与适量的水混合,放置一段时间后搅拌均匀备用。

步骤三:混合发酵原料将准备好的玉米秸秆与鸡粪或牛粪按10:1的比例进行混合。

加入适量的混合菌剂,用手或者专用工具将其搅拌均匀。

步骤四:调节水分混合好的发酵原料中含有一定的水分,但过少的水分会影响发酵效果,而过多的水分则会导致发酵过程中产生异味。

通常来说,原料的湿度应该在60-70%之间。

可以在原料中适量的加水或者加入秸秆来进行调节。

步骤五:堆放发酵原料将调整好水分的发酵原料均匀堆放在一个通风良好的地方,最好选择阴凉通风的地方。

一般来说,原料的堆直径应该在0.8-1米左右,高度在1-1.5米之间。

堆放时最好铺一层塑料膜或者草帘遮挡,以防止水分流失。

步骤六:定期翻堆发酵过程中需要定期翻堆,目的是使原料更加均匀地接触到发酵菌,促进发酵过程。

通常来说,最好是每15-20天翻一次堆,用专用工具将堆料从中间翻到两边,然后将两侧的料放到中间。

步骤七:发酵结束发酵过程通常需要30-45天左右,靠感官判断发酵结束的标志是无异味且原料呈黑色而且松软。

确认发酵完成后即可停止翻堆。

步骤八:储存及使用发酵完成的玉米秸秆肥料可以存放在通风干燥的地方,可以使用大型袋装或者用塑料布进行扎捆存放。

储存一般需要几个月时间以保证肥料质量。

在使用时,将发酵好的肥料撒在土壤表面,或者直接用于培植蔬菜、水果或者其他作物。

综上所述,制作玉米发酵做肥料的方法涉及到原料准备、混合发酵原料、调节水分、堆放发酵原料、定期翻堆、发酵结束以及储存和使用等步骤。

有机物料配比对堆肥腐殖质及养分含量变化的影响

河南农业科学,2021,50(2):66-71Journal of Henan Agricultural Sciencesdoi :10.15933/ki.1004-3268.2021.02.008收稿日期:2020-06-27基金项目:吉林省科学技术厅重点科技研发项目(20180201067NY)作者简介:王广耀(1971-),男,吉林人,高级实验师,硕士,主要从事食药用菌栽培及育种研究㊂E -mail:wangguangyao2018@有机物料配比对堆肥腐殖质及养分含量变化的影响王广耀,李㊀雪(吉林农业科技学院农学院,吉林吉林132101)摘要:为掌握堆肥配方最佳配比,研究玉米秸秆与牛粪的7种配比对堆肥腐殖质组成及养分含量的影响㊂分析不同配比条件下,堆肥养分含量以及腐殖质的变化㊂研究结果表明,玉米秸秆粉末和牛粪混合配比为5ʒ5㊁3ʒ7时,堆肥反应结束,有机碳含量均明显大于堆肥初期,且pH 值在7.00~7.65,提供了最适宜微生物生长繁殖的环境㊂随着反应的进行,玉米秸秆粉末和牛粪混合配比为7ʒ3㊁5ʒ5㊁3ʒ7时,水溶性物质(WSS )的含量在堆肥前60d 均降低,分别比初始值下降了70%㊁58%㊁59%㊂另外,所有处理的腐殖化系数都随着堆肥反应的进行总体呈上升趋势,最终趋于稳定和腐熟状态㊂堆肥腐殖化系数与全氮㊁全磷㊁全钾含量间均呈极显著正相关关系㊂因此,在施用玉米秸秆基础上,适量的牛粪配施能够促进堆肥物料总有机碳含量的增加,WSS 在堆肥过程中有所消耗,有利于堆肥腐熟程度的提升㊂玉米秸秆与牛粪比例为5ʒ5和3ʒ7的处理下,可以获得最佳效果㊂关键词:玉米秸秆;牛粪;腐解;腐殖质组成;养分特性中图分类号:S147.2㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1004-3268(2021)02-0066-06Effect of Organic Material Ratio on Change of Humus andNutrient Content in CompostWANG Guangyao,LI Xue(Institute of Agriculture,Jilin Agricultural Science and Technology University,Jilin 132101,China)Abstract :In order to master the optimum ratio of compost formula,the effects of seven ratios of maizestraw and cow manure on humus composition and nutrient content of compost were studied.The changes of nutrient contents and humus during composting under different materials ratios were analyzed.The results showed that,when the mixing ratios of maize straw to cow manure were 5ʒ5,3ʒ7,at the end of thecomposting reaction,total organic carbon content was significantly higher than that at the beginning of composting,and the pH value ranged from 7.00to 7.65,providing the most suitable environment formicrobial growth and reproduction.When the mixing ratios of maize straw to cow manure were 7ʒ3,5ʒ5,3ʒ7,the content of water-soluble substances (WSS)decreased by 70%,58%and 59%in initial 60days during composting compared with the initial value,respectively.In addition,the humification coefficientsof all treatments generally increased as the composting reaction proceeded,which tended to be stable andmature finally.There was extremely significant positive correlation between humus coefficient and total nitrogen,total phosphorus and total potassium contents.Therefore,on the basis of adding maize straw,appropriate amount of cow manure can promote the increase of the total organic carbon content ofcomposting materials,and WSS are consumed in the composting process,all of which are conducive to theimprovement of composting maturity.By comparing the experimental data,the best effect can be obtained㊀第2期王广耀等:有机物料配比对堆肥腐殖质及养分含量变化的影响when the ratios of maize straw to cow manure are 5ʒ5and 3ʒ7.Key words :Maize straw;Cow manure;Decomposition;Humus composition;Nutrient characteristic ㊀㊀近年来,随着我国粮食产量的提高,农牧养殖业快速发展,产生的环境污染问题日益严重㊂我国每年农业废弃物高达40亿t,其中,作物秸秆占比17.5%,畜禽粪便占比65.3%[1-2]㊂牛粪中含有大量的微生物菌剂,以牛粪作为能量调节剂,可以加速玉米秸秆的腐解,形成高质量的腐解产物,提高资源利用率[3-4]㊂秸秆与牛粪的合理化配比,可使资源得以有效利用,减少农业污染,提高农民经济收入[5]㊂堆肥是资源化处理农业废弃物的有效途径之一㊂堆肥条件的不同也会导致堆肥性质上的差异,进一步影响植物的生长安全[6]㊂堆肥物料初始碳氮比(C /N)会影响堆肥过程碳素的损失[7]㊂相关研究结果表明,秸秆与有机物料腐熟剂的配施可以增加秸秆中有机物质的转化,加速腐殖质组分的形成,加快秸秆的腐殖化进程[8]㊂腐殖质形成过程受到堆肥物料组成的影响㊂另外,堆肥物料的养分含量受到各种物理化学参数的显著影响,例如腐殖质的溶解性㊁组分的有机碳含量和腐殖化系数等㊂据报道,这些物理化学参数可以调节群落组成,以提高堆肥质量,进一步促进腐殖质的形成[3]㊂近年来,国内外学者做了一系列针对堆肥腐殖质及养分含量的研究,牛粪堆肥可以使腐殖质含量提高近2倍,玉米秸秆的添加可以增加堆肥的腐殖化程度[2]㊂李恕艳等[8]研究表明,与空白对照处理相比,菌剂与鸡粪的混合配比可以明显增加堆肥的有机碳含量,同时水溶态物质的含量也相应提高㊂因此,可利用多个指标包括养分特性㊁腐殖质组成对堆肥腐熟度进行快速合理的评价[9]㊂鉴于此,利用吉林市常见农业废弃物玉米秸秆和牛粪,研究不同配比对堆肥腐殖质养分含量及组成的影响,旨在选出一种符合当地实际㊁相对效果佳的有机物料配比措施,为设置合理的堆肥物料配比提供参考,为揭示土壤有机培肥机制㊁科学培肥土壤提供依据㊂1㊀材料和方法1.1㊀试验材料玉米秸秆取自吉林农业科技学院北大地玉米试验田,牛粪由吉林省丰禾育苗营养土有限公司提供,玉米秸秆㊁牛粪材料的具体理化性质见表1㊂微生物腐熟剂购于金禾佳农(北京)生物技术有限公司,有效活菌数ȡ5.0亿cfu /g㊂称取30g 腐熟剂于1000mL 锥形瓶中,加入300mL 蒸馏水,在28ħ气浴振荡器中摇瓶培养24h,4000r /min 离心后收集上清液,即为液体接种菌剂㊂表1㊀堆肥物料理化性质Tab.1㊀Physical and chemical properties of compost feedstocks物料Feedstock总有机碳含量/(g /kg)Total organic carbon content总氮含量/(g /kg)Total nitrogen content碳氮比C /N含水率/%Moisture content牛粪Cow manure94.014.2 6.6229.2玉米秸秆Maize straw 114.85.421.305.01.2㊀试验设计采用室内培养法,将玉米秸秆和牛粪分别晾晒风干㊁粉碎,过0.10mm 筛,以牛粪为能量调理剂,将上述物料按照如下配比混合,物料总质量50g,控制含水量60%㊂共设置7个处理:(Ⅰ)仅玉米秸秆粉末;(Ⅱ)玉米秸秆粉末ʒ牛粪=9ʒ1;(Ⅲ)玉米秸秆粉末ʒ牛粪=7ʒ3;(Ⅳ)玉米秸秆粉末ʒ牛粪=5ʒ5;(Ⅴ)玉米秸秆粉末ʒ牛粪=3ʒ7;(Ⅵ)玉米秸秆粉末ʒ牛粪=1ʒ9;(Ⅶ)仅牛粪㊂均匀接种20mL 液体接种菌剂,在28ħ恒温恒湿条件下启动好氧堆肥㊂堆肥时间设为90d,期间在0㊁15㊁30㊁60㊁90d 动态取样㊂每个处理㊁每个堆肥时间下均设置3次重复,达规定时间取样后立即装入鼓风干燥箱,在45ħ条件下风干至恒质量,终止微生物反应,粉碎堆肥样品过0.10mm 筛备用㊂1.3㊀测试方法采用腐殖质组成修改法[10]测定堆肥试样水溶性物质(WSS)含量㊁可提取腐殖酸(HE)含量㊁胡敏酸(HA)含量和富里酸(FA)含量;采用重铬酸钾氧化法对HA 和FA 组分碳含量(C FA 和C HA )进行测定,进而求出腐殖化系数(C HA /C FA )㊂采用凯氏定氮法和重铬酸钾氧化法对堆肥试样进行全氮(TN)含量及总有机碳(TOC)含量的测定,两者质量比即为堆肥C /N㊂采用H 2SO 4-H 2O 2消煮㊁钒钼黄比色法及火焰光度法对堆肥试样进行全磷(TP )㊁全钾(TK)含量的测定,将TN㊁TP㊁TK 含量加和,计算出堆肥的总养分含量㊂1.4㊀数据处理采用Excel 2003和SPSS 18.0软件对数据进行整理并进行差异显著性分析㊂76河南农业科学第50卷2㊀结果与分析2.1㊀不同处理堆肥TOC含量及pH值的变化在堆肥过程中,TOC含量的变化如图1所示,处理Ⅰ和处理Ⅶ过程中TOC含量均呈不断下降趋势,但是处理Ⅶ前㊁中期TOC含量的下降幅度与处理Ⅰ相比较大,堆肥后期2个处理TOC含量下降较慢,最终趋于稳定,堆肥结束时,处理Ⅰ和处理Ⅶ的TOC 含量分别是堆肥初期(0d)的57.5%和62.8%㊂处理Ⅳ㊁Ⅴ的TOC含量在堆肥0~15d内迅速下降,分别下降了19.7%㊁20.5%,但是在堆肥结束时的TOC 含量大于堆肥初期,分别为114.6㊁125.1g/kg㊂由此可见,玉米秸秆粉末与牛粪比例为5ʒ5或玉米秸秆粉末与牛粪比例为3ʒ7,堆肥反应结束时,TOC含量明显大于堆肥初期㊂图1㊀不同处理对堆肥总有机碳含量的影响Fig.1㊀Effects of different treatments on the totalorganic carbon content of compost由图2可知,玉米秸秆与牛粪混合腐解配比为5ʒ5和3ʒ7时,pH值在7.00~7.65,为微生物生长繁殖提供最适宜的环境,pH值过低或者过高,都会图2㊀不同处理对堆肥pH值的影响Fig.2㊀Effects of different treatments on thepH value of compost 使微生物生长受阻甚至引起死亡㊂2.2㊀不同处理堆肥养分含量的变化由表2可知,在玉米秸秆和牛粪混合腐解条件下,随着堆肥反应的进行,堆肥的TP含量呈增加趋势,处理Ⅰ㊁Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ㊁Ⅴ的TN含量明显增加,处理Ⅵ㊁Ⅶ有所下降㊂TK含量明显降低㊂处理Ⅵ在堆肥结束时的TP含量最高,是堆肥初期的4.24倍,处理Ⅱ的TP含量最低,仅为3.49g/kg㊂TK含量在处理Ⅲ下降最多㊂表2㊀不同处理堆肥初期和堆肥结束时速效养分含量的变化Tab.2㊀Changes of available nutrients content under different treatments at the beginning and the end of compostg/kg堆肥天数/dCompost day处理Treatment TN TP TK0Ⅰ0.540.91 1.87Ⅱ0.65 1.82 1.81Ⅲ 1.21 1.68 2.21Ⅳ0.81 2.00 1.16Ⅴ0.78 3.42 1.70Ⅵ 1.44 1.470.96Ⅶ 1.42 2.86 1.55 90Ⅰ 1.14 5.36 1.21Ⅱ 1.09 3.49 1.14Ⅲ 1.22 4.57 1.06Ⅳ 1.04 5.210.84Ⅴ 1.21 5.69 1.09Ⅵ 1.22 6.240.70Ⅶ0.93 5.87 1.05 2.3㊀不同处理堆肥腐殖质的变化2.3.1㊀不同处理堆肥WSS含量的变化㊀不同处理WSS含量的变化如图3所示,Ⅲ㊁Ⅳ㊁Ⅴ㊁Ⅵ4个处理的WSS含量呈先下降后上升趋势,在堆肥前60d,4个处理WSS含量分别下降了70%㊁58%㊁59%㊁51%㊂在堆肥0㊁15㊁30㊁60㊁90d时,处理Ⅶ的WSS含量分别是处理Ⅰ的2.6㊁3.1㊁1.2㊁1.3㊁2.9倍㊂图3㊀不同处理对堆肥WSS含量的影响Fig.3㊀Effects of different treatments on thewater soluble substance content of compost86㊀第2期王广耀等:有机物料配比对堆肥腐殖质及养分含量变化的影响2.3.2㊀不同处理堆肥C HA/C FA值的变化㊀C HA/C FA值反映堆肥的熟化程度以及HA与FA之间的相互消长与转化㊂由图4可知,随着堆肥的进行,不同处理图4㊀不同处理对堆肥C HA/C FA值的影响Fig.4㊀Effects of different treatments on theC HA /CFAvalue of compost的C HA/C FA值均呈上升趋势㊂堆肥结束后处理Ⅰ的C HA/C FA值仅为1.13,比堆肥初期增加了61%㊂处理Ⅲ㊁Ⅳ㊁Ⅴ在堆肥30d时,已经分别达到2.28,2.16㊁2.35,这3个处理在堆肥结束时的C HA/C FA值分别是初始水平的4.49㊁4.50㊁6.90倍,且高于堆肥完全腐熟水平(C HA/C FA=1.712)㊂相同堆肥时期内,随着牛粪配比的增加,堆料C HA/C FA值略有增加㊂但是处理Ⅶ的C HA/C FA值在堆肥30d时仅为1.85㊂2.4㊀不同处理堆肥养分含量与CHA/CFA值的相关关系对不同处理不同培养时期堆肥养分含量平均值与C HA/C FA平均值的Pearson相关性进行分析,结果见表3㊂由表3可知,C HA/C FA值与养分含量间均呈显著或极显著正相关,说明堆肥的养分循环与C HA/C FA值具有相互促进作用,它们之间息息相关㊂添加牛粪可促进堆肥腐熟,促进玉米秸秆的分解,加快堆肥中的物质转化和循环过程㊂表3㊀不同处理堆肥养分含量与C HA/C FA值的Pearson相关系数Tab.3㊀Pearson correlation coefficients between nutrients contents and CHA /CFAvalue under different compost treatments项目Item TOC含量TOC contentTN含量TN contentTP含量TP contentTK含量TK content C HA/C FATOC含量TOC content1TN含量TN content0.935∗∗1TP含量TP content0.897∗∗0.916∗∗1TK含量TK content0.932∗∗0.933∗∗0.872∗1C HA/C FA0.901∗∗0.894∗∗0.927∗∗0.893∗∗1㊀注:∗表示在P<0.05水平(双侧)上显著相关,∗∗表示在P<0.01水平(双侧)上极显著相关㊂㊀Notes:∗indicates significant correlation at0.05level(bilateral),∗∗indicates extremely significant correlation at0.01level(bilateral).3㊀结论与讨论本研究中,堆肥处理前期TOC含量下降快,主要是由于微生物会优先利用有机物中的活性物质,例如以可溶性糖㊁有机酸等作为能量来源,进行生命活动,因此TOC分解速度较快[11]㊂而在堆肥反应的后期,微生物在消耗掉堆肥物料中的易分解物质后,只能利用纤维素㊁木质素等难以分解的物质,使堆肥的TOC最终趋于稳定[12]㊂在牛粪作为能量调节剂与玉米秸秆混合配比以后,畜禽粪便中含有大量的微生物,且有机物质丰富,加快了堆肥物料中微生物对易分解物质的矿化速率[13]㊂由此可见,在牛粪作为能量调节剂以后,可以加快堆肥有机质的降解,同时又能够起到良好的固碳效果[14-15]㊂处理Ⅴ㊁Ⅵ和Ⅶ的pH值持续下降原因可能是牛粪配比增加,有机物被微生物大量分解产生了较多的有机酸,并且随着反应的进行,氨释放量减少,被分解产生的有机酸中和[16-18]㊂因此,导致了牛粪配比量高的处理pH值降低㊂牛粪的增加促进玉米秸秆的分解,释放大量的氨,进一步提高了微生物的固氮能力,最终实现对堆肥养分含量的有效提升[19]㊂pH 值是影响微生物生长的重要条件之一㊂有机物料堆积过程中,堆肥内酸碱度是变化的,微生物的降解活动需要一个微酸性或中性的环境条件,pH值过高或过低都不利于微生物的生长和有机物的降解㊂处理Ⅰ由于pH值未在微生物适宜活动的最佳范围,导96河南农业科学第50卷致堆肥通气结构不佳,微生物呼吸作用减弱,处理Ⅰ的WSS含量与C HA/C FA值明显低于其他处理㊂与之相比,处理Ⅶ的pH值虽然一直呈下降趋势,但pH值范围一直处于符合堆肥腐熟标准内,能够为微生物活动提供相对稳定的环境,因此处理Ⅶ的WSS 含量与C HA/C FA值大体上明显高于处理Ⅰ[20]㊂本研究以玉米秸秆为基础原料,以牛粪作为能量添加剂,共设置了7个不同配比条件的堆肥试验㊂主要监测堆肥90d的过程中腐殖质组成以及养分特性的变化,以评价出有利于堆肥腐熟的最佳堆肥条件㊂研究结果表明,在整个堆肥过程中腐殖质组成表现出动态变化㊂在堆肥结束时,处理Ⅲ㊁Ⅳ和Ⅴ的TOC含量明显高于其他处理㊂所有处理的C HA/ C FA值都随着堆肥反应的进行而增加,最终趋于稳定和腐熟状态㊂在堆制有机肥料时,选择不同材料的最佳配比,以促进堆肥中腐殖质的形成㊂本研究发现,玉米秸秆与牛粪比例为5ʒ5和3ʒ7的处理下,可以获得最佳效果㊂参考文献:[1]㊀姜继韶,黄懿梅,黄华,等.猪粪秸秆高温堆肥过程中碳氮转化特征与堆肥周期探讨[J].环境科学学报,2011,31(11):2511-2517.JIANG J S,HUANG Y M,HUANG H,et al.Carbon andnitrogen dynamics and stabilization time of a swinemanure-straw compost[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2011,31(11):2511-2517.[2]㊀青格尔,于晓芳,高聚林,等.腐解菌剂对玉米秸秆降解效果的研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2016,44(12):107-116.BORJIGIN Q,YU X F,GAO J L,et al.Study ondegradation of corn stalk by decomposing microbialinoculants[J].Journal of Northwest A&F University(Natural Science Edition),2016,44(12):107-116. [3]㊀WU J,ZHAO Y,QI H,et al.Identifying the key factorsthat affect the formation of humic substance duringdifferent materials composting[J].Bioresource Technol,2017,244:1193-1196.[4]㊀KHAN N,CLARK I,SANCHEZ-MONEDERO M A,et al.Maturity indices in co-cmposting of chicken manure andsawdust with biochar[J].Bioresource Technol,2014,168:245-251.[5]㊀AMANDA M T,GUSTAVO N,STEPHANE M,et al.Theimportance of humin in soil characterization:A study onAmazonian soil using different fluorescence techniques[J].Sci Total Environ,2015,537:152-158. [6]㊀田程,肖姬玲,张屹,等.腐殖质对环境影响及其降解研究进展[J].湖南农业科学,2017(10):128-131.TIAN C,XIAO J L,ZHANG Y,et al.Research progress ofhumus on environment impact and its degradation[J].Hunan Agricultural Sciences,2017(10):128-131. [7]㊀WU J O,ZHAO Y,ZHAO W,et al.Effect of precursorscombined with bacteria communities on the formation ofhumic substances during different materials composting[J].Bioresource Technol,2017,226:191-199. 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[13]㊀曹云,黄红英,钱玉婷,等.超高温预处理装置及其促进鸡粪稻秸好氧堆肥腐熟效果[J].农业工程学报,07㊀第2期王广耀等:有机物料配比对堆肥腐殖质及养分含量变化的影响2017,33(13):243-250.CAO Y,HUANG H Y,QIAN Y T,et al.Hyperthermophilicpretreatment device and its application on improvingdecomposition effect for chicken manure and rice strawaerobic composting[J].Transactions of the ChineseSociety of Agricultural Engineering,2017,33(13):243-250.[14]㊀HACHICHA R,REKIK O,HACHICHA S,et al.Co-composting of spent coffee ground with olive millwastewater sludge and poultry manure and effect ofTrametes versicolor inoculation on the compost maturity[J].Chemosphere,2012,88(6):677-682. [15]㊀王帅,王楠,张溪,等.改良方式对盐碱地稻田总有机碳及腐殖质组成的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2017,45(11):43-50.WANG S,WANG N,ZHANG X,et al.Effects of differentmodified methods on total organic carbon and humiccomposition of paddy field in saline-alkali land[J].Journal of Northwest A&F University(Natural ScienceEdition),2017,45(11):43-50.[16]㊀LIM S L,LEE L H,WU T Y.Sustainability of usingcomposting and vermicomposting technologies for organicsolid waste biotransformation:Greenhouse gasesemissions and economic analysis[J].Cleaner Prod,2016,111:262-278.[17]㊀ROGER K,HEE-YEON C,AKIHIKO K,et al.Degradationof corn fiber by Clostridium cellulovorans cellulases andhemicellulases and contribution of scaffolding protein CbpA[J].Applied&Environmental Microbiology,2005,71(7):3504-3511.[18]㊀王海候,何胥,陶玥玥,等.添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量的效果[J].农业工程学报,2018,34(9):224-232.WANG H H,HE X,TAO Y Y,et al.Improving pig manureaerobic composting quality by using carbonaceousamendment with different particle sizes[J].Transactions ofthe Chinese Society of Agricultural Engineering,2018,34(9):224-232.[19]㊀曹云,黄红英,吴华山,等.猪粪稻秸超高温预处理促进后续堆肥腐殖化条件优化[J].中国环境科学,2019,39(5):265-272.CAO Y,HUANG H Y,WU H S,et al.Optimization ofconditions for promotion of humic substance formationduring subsequent composting with hythermalpretreatment for pig manure and rice straw[J].ChinaEnvironmental Science,2019,39(5):265-272. [20]㊀牛明芬,王昊,庞小平,等.玉米秸秆的粒径与投加量对猪粪好氧堆肥的影响[J].环境科学与技术,2010(33):159-161.NIU M F,WANG H,PANG X P,et al.Corn straw sizeand dosing quantity of pig of influence[J].Environmental Science and Technology,2010(33):159-161.17。

牛粪好氧发酵流程

牛粪好氧发酵流程以牛粪好氧发酵流程为标题,我们来探讨一下牛粪好氧发酵的过程。

一、介绍牛粪好氧发酵牛粪好氧发酵是一种将牛粪转化为有机肥料的过程。

好氧发酵是指在氧气存在的情况下进行的微生物代谢过程,通过合理的控制发酵条件,能够有效分解牛粪中的有机物质,提高养分利用率,同时消除臭味和杀灭病原微生物。

二、准备工作1. 收集牛粪:选择健康的牛粪进行收集,避免混入其他杂质。

2. 进行初步处理:将牛粪中的大块杂质、杂草等进行清理,保证牛粪的纯度。

三、调整好氧发酵堆料比例1. 碳氮比:牛粪的碳氮比一般在25:1到30:1之间,可以通过添加适量的碳源(如秸秆、麸皮等)来调整碳氮比,保证好氧发酵的正常进行。

2. 湿度控制:牛粪好氧发酵的湿度一般控制在50%到60%之间,过高或过低都会影响发酵效果,可以通过加水或添加干燥材料进行调节。

四、堆料和堆放1. 堆料:将调整好碳氮比和湿度的牛粪与碳源混合均匀,形成堆料。

2. 堆放:将堆料均匀地堆放在发酵堆中,堆高一般在1.5米到2米之间,堆宽和堆长根据实际情况确定。

五、调控发酵过程1. 通风:好氧发酵需要充足的氧气供给,因此在堆放时要保证堆体内部通风良好。

可以通过搭建通风管道或者翻动堆体来增加通风效果。

2. 温度控制:好氧发酵过程中会产生大量的热量,堆体温度会逐渐升高。

合理的发酵温度一般控制在50℃到70℃之间,过高或过低都会影响发酵效果。

可以通过翻堆、增减通风等方式来调节温度。

3. 湿度控制:发酵过程中要保持适度的湿度,可以根据堆体湿度进行加水或者增加干燥材料。

六、发酵结束和后续处理1. 发酵时间:一般牛粪好氧发酵的时间为30天左右,根据堆体温度、湿度和发酵堆料的状态进行判断。

2. 发酵结束:发酵结束后,堆体温度下降,产物呈黑褐色,杂质减少,发酵堆料中的有机物质得到充分分解,转化为有机肥料。

3. 后续处理:发酵结束后,可以进行筛分、包装和储存等处理,以便后续的使用和销售。

通过以上的步骤,牛粪可以进行好氧发酵,将其转化为有机肥料。

CN比对好氧堆肥过程中堆体内部主要指标变化的影响

C/N比对好氧堆肥过程中堆体内部主要指标变化的影响近年来我国种养殖业蓬勃发展,每年都会大量的农作物秸秆和动物粪水作为污染物排放到环境中。

作为农业生产过程中的副产品,相当大一部分农作物秸秆没有得到合理利用和开发,大面积焚烧或随意处置堆放,不但形成土壤污染、水体污染和资源浪费,而且还会引起火灾和交通事故的发生,最终引发更为严重的生态环境问题。

畜牧业养殖场在养殖过程中需要排放大量粪尿等污染物,这些污染物如不能进行及时有效的处理,就会出现大量的N、P元素以及有机物的流失,造成了日益严重的环境问题。

好氧堆肥方式是农业固体废弃物资源化利用普遍采取的一种方式,能够实现农副产品的合理应用,以及动物粪水循环综合利用以及无害化治理,对生态环境保护及“三农”可持续发展有着举足轻重的战略地位。

本研究以牛粪与玉米秸秆为原料,设计不同C/N比的物料开展好氧堆肥发酵研究,探讨在不同C/N比条件下,物料发酵进程期间堆体内部主要指标的变化规律,寻求农业副产物与养殖场废弃物的好氧堆肥处理方式,为集约化养殖业与农业生产过程中产生的废弃物资源循环利用寻找科学理论支持及技术指导。

本研究得出以下结论:(1)各处理堆体在好氧发酵过程中温度能够保持在≥50℃的时间均超过13d,其中,碳氮比为30的处理组保持时间为最长,表明其腐熟程度好于其他二组。

各处理堆体酸碱度变化不大,呈弱碱性,促进了堆体内微生物的正常发酵。

(2)堆肥结束时,碳氮比为30的处理组、碳氮比为25的处理组和碳氮比为35的处理组碳氮比分别下降到了16.65、16.43和14.68,各处理均达到腐熟标准;碳氮比为30和35的处理组T值&lt;0.6,表明该两组处理堆肥化程度好于碳氮比为25的处理组;各处理种子发芽势均高于85%,到达了堆肥化要求,表明本质上祛除了对种子萌发的抑制作用;碳氮比为30的处理组的种子发芽势相比于其他处理组较高,表明其腐熟程度较好,植物毒性最小。

(3)堆肥结束时,碳氮比为30的处理组、碳氮比为25的处理组和碳氮比为35的处理组总有机碳含量分别为325.27g/kg、300.33g/kg和296.61g/kg,分解率分别为23.62%、21.47%和33.18%;各处理堆肥产物所含氮磷钾总量分别由开始时的27.66 g/kg、28.43 g/kg和24.86 g/kg,结束时增加为43.67 g/kg、43.01 g/kg和43.04 g/kg,其中碳氮比为30的处理组总养分含量最高。

牛粪和秸秆好氧发酵堆肥的初始条件研究

牛粪和秸秆好氧发酵堆肥的初始条件研究田智辉;王亚妮;邹超;卢军党【摘要】为了研究堆肥混合物料不同初始含水率、C/N值和秸秆粉碎尺寸等因素对牛粪好氧堆肥的影响,找出各因素的最佳配比参数,以期能够科学有效地指导畜禽养殖场或有机肥生产厂家开展牛粪、秸秆的资源化再利用.提出了以新鲜牛粪和小麦秸秆为堆肥原料和辅料,在添加微生物发酵菌剂的基础上,对上述3因素进行人工调控,并设计分组对比试验,依据相关标准从堆体温度、全养分(N、P2 O5、K2 O)等指标进行验证.结果表明:试验过程中,各组发酵温度≥45℃ 以上的时间均大于14 d,满足NY/T 1168—2006《畜禽粪便无害化处理技术规范》的安全卫生要求;在牛粪好氧发酵堆肥时,添加粉碎后的小麦秸秆不仅能够良好的调节水分、C/N,还能作为结构调理剂,增加混合堆体的粒度和孔隙率.试验结果表明,堆体初始含水率在60%左右,C/N在30:1左右,小麦秸秆粉碎尺寸≤1 cm的条件下堆肥效果最佳.【期刊名称】《中国土壤与肥料》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】6页(P192-197)【关键词】牛粪;秸秆;好氧发酵;堆肥【作者】田智辉;王亚妮;邹超;卢军党【作者单位】陕西省农业机械研究所,陕西咸阳 712000;陕西省农业机械研究所,陕西咸阳 712000;陕西省农业机械研究所,陕西咸阳 712000;陕西省农业机械研究所,陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】S141.4我国是传统的农业大国,每年农业种养殖业会产生海量的以农作物秸秆、畜禽粪便为主的农业有机固体废弃物,其富含丰富的有机质,具有非常高的资源化再利用价值。

但是,若处理不当不仅会造成极大资源浪费,而且严重污染人居环境,危害健康。

据估算,全国每年产生的畜禽粪污约有38亿t,综合利用率不足60%;每年产生秸秆近9亿t,未被有效利用的约2亿t。

这些未能资源化利用,更没有进行相应无害化处理的废弃物随意排放、肆意焚烧,给我国广大农村人居生态环境造成了严重的危害。

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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 35kg/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 15.71.2 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点法在堆体不同部位取样一次,取样量为200 g左右,样品混合均匀,检测样品的pH值[13]、有机质[14]、氮[13]、磷、钾[13]含量等指标。

发酵时间结束后,采用发芽率试验检测发酵物料腐熟度。

具体测定方法为:首先进行堆肥发酵物浸提液的提取。

新鲜堆肥样品和去离子水按固液比为1∶10(w∶v=质量∶体积)加入一定量的去离子水,在200 r/min的速度下振荡浸提1 h,将其离心(4 000 r/min)10 min,得到堆肥水浸提液,过滤后取上清液于塑料瓶中4℃贮存备用。

在9 cm培养皿内垫上一张滤纸,均匀放入20颗油菜种子,加入堆肥样品浸提滤液5 mL,在25℃黑暗的培养箱中培养48 h后,取出计算发芽率,10 d 后,测定油菜根长,每个样品做3次重复,同时用蒸馏水做空白试验。

按照以下公式计算发芽指数(GI):GI=(堆肥浸提液的种子发芽率×种子根长)×100%÷(蒸馏水的种子发芽率×种子根长)。

1.3 数据分析运用DPS v7.00对数据进行方差分析,应用Duncan新复极差法对不同处理进行多重比较,不同字母表示差异达5%的显著水平。

2 结果与分析2.1 不同发酵菌剂对堆体温度的影响从图1看出,与CK相比,3个菌剂处理的温度在1~28 d时显著高于CK。

CK达到50℃的时间为第5 d,3个菌剂处理均在第1 d达到55℃,比CK提前4 d;M1、M2、M3高温期维持时间分别为24、24、26 d,而CK是14 d,比CK分别多10~12 d;M1、M2、M3的最高温度分别达到76.7、72.7、72.3℃,而对照的最高温度仅为55.3℃。

3个菌剂相比,总体温度差异不显著,1~5 d期间,M2的温度稍高于M1和M3,6~7 d M3温度最高,8~19 d基本是M2温度最高,21~27 d期间M3温度最高。

M3高温维持时间最长,比M1、M2多2 d。

M1的高温值最大。

图1 不同发酵菌剂对堆体温度的影响从温度变化曲线看出,温度变化有3个阶段:升温阶段、高温阶段(堆肥温度高于50℃)、降温腐熟阶段。

CK处理温度高于外界温度,并且其温度变化与外界趋势基本一致,说明CK一直处于发酵状态,且其发酵温度受外界温度的影响较大。

3个菌剂处理基本呈现1~4 d温度上升,在第1 d时温度达到50℃以上;5~22 d稳定,第11 d时达到最高温度70℃以上;24~26 d温度下降,持续在58℃以上;26 d后温度基本趋于稳定,并且在50℃以下。

总体来看,3个菌剂处理维持50℃高温的时间达到24 d以上,达到了粪便无害化卫生要求[15]。

2.2 不同发酵菌剂对堆肥浸出液pH值的影响图2结果表明,与CK相比,3个菌剂的pH值基本均低于CK。

3个菌剂处理相比,第5 d时M1处理最高,其它时间均是M3处理最高,0~11 d时M1的变化幅度最大。

图2 不同发酵菌剂对堆肥浸出液pH值的影响从pH值变化趋势看出,整体呈现下降、上升、下降、稳定的趋势。

CK处理的整个发酵过程中pH值变化较小,3个菌剂处理0~11 d变化幅度较大,此后pH值变化较小。

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