陳芳艷， 史才娟， 鐘楊生， 李文楚， 王葉元， 林健榮

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510642)

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不同輔料對(duì)蠶沙堆肥的影響

陳芳艷， 史才娟， 鐘楊生， 李文楚， 王葉元， 林健榮

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510642)

摘要：【目的】實(shí)現(xiàn)蠶沙的無(wú)害化處理和資源化利用?！痉椒ā恳孕迈r蠶沙為原料分別按質(zhì)量比添加5.21%熟石灰、0.20% EM菌劑和10%桑枝屑，以未添加任何物質(zhì)的新鮮蠶沙為對(duì)照，制定4種好氧堆肥體系，分析堆肥過(guò)程中的理化指標(biāo)及微生物菌落數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化?！窘Y(jié)果】添加5.21%的熟石灰使堆體溫度升至50 ℃的時(shí)間比對(duì)照推遲了5 d，堆體pH比有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)高1.05，細(xì)菌菌落數(shù)減少，但有利于真菌和放線菌的繁殖，使堆體有機(jī)質(zhì)含量下降、全氮量增加和含水率下降顯著。添加0.20%EM菌劑，使全磷含量比對(duì)照增加了28%，有利于提高細(xì)菌菌落數(shù)，但真菌在堆肥中、后期的繁殖受影響，放線菌在整個(gè)堆肥期繁殖都受影響，其他指標(biāo)的變化與對(duì)照差別不大。添加10%桑枝屑能使堆體含水率比對(duì)照降低40%，造成溫度偏高而不利于真菌和放線菌的繁殖，其碳氮比的下降亦顯著低于其他堆體，同時(shí)會(huì)造成堆體pH高0.66。4個(gè)堆體發(fā)芽指數(shù)均超過(guò)100%；堆體在50 ℃以上持續(xù)的時(shí)間均超過(guò)7 d?！窘Y(jié)論】經(jīng)堆肥處理后，4個(gè)堆體均可以使蠶沙達(dá)到資源化利用的要求。

關(guān)鍵詞：蠶沙； 堆肥； 理化指標(biāo)； 微生物

蠶沙也叫蠶糞，是養(yǎng)蠶過(guò)程中的廢棄物，平均每張蠶種可出風(fēng)干蠶沙60 kg左右[1]。我國(guó)年養(yǎng)蠶種約1 500萬(wàn)～2 000萬(wàn)張，養(yǎng)蠶所產(chǎn)出的蠶沙數(shù)量非常大。目前蠶沙除極少部分用于提取葉綠素、生產(chǎn)維生素K外[2-3]，許多資源不僅沒(méi)有得到很好的開(kāi)發(fā)利用，而且還因?yàn)樾Q沙的隨意傾倒而污染農(nóng)村養(yǎng)蠶環(huán)境，且隱藏在蠶沙中的病原微生物還會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)和存活，進(jìn)而大量繁殖，通過(guò)桑園、桑葉回傳蠶房，誘發(fā)蠶病，使得蠶病的防控工作越來(lái)越難。蠶沙的污染問(wèn)題嚴(yán)重影響到蠶業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此蠶沙合理處理問(wèn)題亟待解決。家蠶蠶沙干物中含氮15～30 g·kg-1、磷(P2O5)1～10 g·kg-1、鉀(K2O)20～35 g·kg-1，養(yǎng)分含量高[4]。目前蠶繭的生產(chǎn)中，桑葉仍是家蠶唯一的飼料，家蠶人工飼料研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段[5]，因此家蠶蠶沙(糞便)不存在其他畜禽糞便中可能存在的重金屬和抗生素殘留高的問(wèn)題[6-8],不會(huì)造成土壤的污染，安全性高，是非常優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥原料。將蠶沙無(wú)害化制成有機(jī)肥來(lái)使用，既能減少對(duì)蠶區(qū)環(huán)境的污染，又能作為生態(tài)農(nóng)業(yè)的肥源，可為社會(huì)帶來(lái)更大的效益。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于豬糞、雞糞、牛糞等畜禽糞便的堆肥已開(kāi)展了大量深入系統(tǒng)的研究[9-13]，這為蠶沙的堆肥化處理提供了借鑒。但是蠶沙原料性質(zhì)不同于畜禽糞便，其碳氮比在15∶1～20∶1之間，比畜禽糞便高。蠶桑生產(chǎn)有其特殊性，盡管養(yǎng)蠶生產(chǎn)產(chǎn)生的蠶沙總量很大，但由于目前蠶桑生產(chǎn)尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化養(yǎng)殖，以家庭式進(jìn)行養(yǎng)蠶生產(chǎn)，規(guī)模小，各家各戶的蠶沙數(shù)量少而且分散，工廠難以收購(gòu)和進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，因而目前仍難以實(shí)現(xiàn)蠶沙肥的商品化生產(chǎn)。為了解決蠶沙的污染問(wèn)題，部分蠶農(nóng)利用廢棄的糞房進(jìn)行蠶沙堆漚，這種家庭式的堆肥缺乏專業(yè)的堆肥設(shè)備，無(wú)法按理論值調(diào)節(jié)碳氮比，難以保證其堆肥的品質(zhì)。此外，在養(yǎng)蠶過(guò)程中為了消毒防病，在蠶眠和起蠶等階段要撒熟石灰，在天氣潮濕時(shí)為了保持蠶座的干燥也會(huì)撒熟石灰，蠶沙中所含的熟石灰對(duì)堆肥會(huì)造成怎樣的影響？養(yǎng)蠶生產(chǎn)中除了蠶糞外，還會(huì)產(chǎn)生大量的桑枝等廢棄物，利用桑枝調(diào)高蠶沙碳氮比進(jìn)行混合堆肥，其效果如何？這都需要通過(guò)深入的研究才能闡明，把蠶沙堆肥推向商品化。目前國(guó)內(nèi)雖然也有關(guān)于蠶沙堆肥的研究報(bào)道[4，14]，但均未考慮蠶沙原料中含有的石灰、桑枝對(duì)堆肥的影響，也鮮見(jiàn)有從微生物的角度解釋堆肥過(guò)程理化性質(zhì)變化的報(bào)道。

本研究結(jié)合目前蠶桑生產(chǎn)的實(shí)際情況，模擬農(nóng)村堆肥的條件，開(kāi)展蠶沙堆肥的試驗(yàn)研究，以純蠶沙為對(duì)照，將含熟石灰、桑枝以及添加外源菌劑的蠶沙進(jìn)行堆肥處理，比較不同原料堆肥過(guò)程中其物理、化學(xué)和微生物的動(dòng)態(tài)變化，評(píng)定不同蠶沙堆肥的品質(zhì)，希望能為蠶區(qū)蠶沙的無(wú)害化處理和提高蠶沙堆肥的品質(zhì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐,提供千家萬(wàn)戶蠶農(nóng)能接受的堆肥方式。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗(yàn)所用的蠶沙，由廣東省蠶業(yè)技術(shù)推廣中心提供；蠶沙的含水率(w)77.20%、有機(jī)質(zhì)655.30 g·kg-1、全氮27.75 g·kg-1、全磷4.36 g·kg-1、全鉀39.08 g·kg-1。EM菌劑購(gòu)自河南益加益生物公司 (EM菌劑是一種高效的微生物腐熟劑，由雙歧桿菌、乳酸菌、芽孢桿菌、光合細(xì)菌、酵母菌、放線菌、醋酸菌等80多種菌種經(jīng)特殊工藝研制而成的高效復(fù)合微生物菌劑，每克含有益菌數(shù)≥200億 CFU，EM菌劑的使用按說(shuō)明書(shū)的方法)。桑枝屑由化州蠶業(yè)技術(shù)推廣中心提供,桑枝經(jīng)粉碎成0.5 cm左右，含水率(w)11.40%，有機(jī)質(zhì)828.85 g·kg-1、全氮7.21 g·kg-1、全磷1.22 g·kg-1、全鉀12.41 g·kg-1。小青菜Brassicachinensis種子購(gòu)自廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，桑樹(shù)Morusalba種子由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)定4個(gè)堆體。堆體1為純蠶沙，堆體2～4分別按質(zhì)量比添加其他物質(zhì)，其中：堆體2為蠶沙+5.21%熟石灰，堆體3為蠶沙+0.20% EM菌劑，堆體4為蠶沙+10%桑枝屑。每個(gè)堆體蠶沙60kg左右，堆在自建的堆肥池內(nèi)進(jìn)行堆肥，為了保證通氣量，在每個(gè)堆體中間放置2根通氣管，堆肥時(shí)間持續(xù)34 d。分別于0、2、4、6、8、16、24、34 d時(shí)多點(diǎn)取樣，每次采樣500 g左右，混勻，然后從中取一部分裝于密封袋中，盡快測(cè)定其含水率、pH，進(jìn)行可培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)檢測(cè)，余下部分樣品置烘箱60 ℃烘干，粉碎后過(guò)篩，密封保存，備用。

1.3理化指標(biāo)的測(cè)定

溫度、pH、含水率、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀采用常規(guī)理化分析方法[15]進(jìn)行測(cè)定。

1.4發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定

發(fā)芽指數(shù)測(cè)定參照陳曉萍等[14]的方法。取堆肥第1和34天的蠶沙樣品各5 g，加入100 mL溫?zé)岬恼麴s水，在60 ℃條件下浸提3 h(同時(shí)取小青菜種子和桑樹(shù)種子分別在蒸餾水中浸泡3 h)，5層紗布過(guò)濾，吸取15 mL濾液，加到鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，在各培養(yǎng)皿中點(diǎn)種20粒飽滿的小青菜種子或桑樹(shù)種子，放在25 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，小青菜種子培養(yǎng)2 d，桑樹(shù)種子培養(yǎng)7 d，測(cè)定發(fā)芽率和根長(zhǎng)，同時(shí)用蒸餾水作對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)。發(fā)芽指數(shù)(GI)的計(jì)算如下：

GI=

1.5堆肥中可培養(yǎng)微生物的計(jì)數(shù)

采用平板菌落計(jì)數(shù)法[16]。細(xì)菌用營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，真菌用虎紅培養(yǎng)基，放線菌用高氏一號(hào)培養(yǎng)基。

1.6數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)采用Excel2007和DPS7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理及分析。

2結(jié)果與分析

2.1堆肥中溫度的變化

溫度是影響微生物類型、種類及代謝活性的最主要的因素[17]28-29，[18]，是反映發(fā)酵是否正常最直接、最敏感的指標(biāo)。不同堆體溫度的變化如圖1所示。

圖1　堆肥過(guò)程中不同堆體溫度的變化

Fig.1Temperature changes of different piles during the composting process

由圖1可見(jiàn)，4個(gè)堆體中，含熟石灰堆體第6 天時(shí)溫度上升至50 ℃以上，而其他3個(gè)堆體第1天溫度就上升至50 ℃，其原因可能與所含的熟石灰有關(guān)，因熟石灰有殺菌的作用，影響到微生物的繁殖，造成初期發(fā)酵溫度低，隨著時(shí)間的推移，熟石灰失效，未殺死的微生物才活躍起來(lái)，推高堆體溫度。含桑枝屑堆體最高溫度達(dá)68.6 ℃，而其他3個(gè)堆體則在63 ℃左右，可能添加桑枝屑提高了堆體的碳氮比，降低了含水率，改善了通風(fēng)和供氧，更加有利于微生物的生長(zhǎng)，但是其在50 ℃以上高溫期持續(xù)時(shí)間比其他堆體短。

一般研究認(rèn)為，當(dāng)堆體溫度接近環(huán)境溫度時(shí)表明堆體已經(jīng)不再發(fā)酵，完成熟化[19]。4個(gè)堆體中，含桑枝屑堆體在第15天、含EM菌的堆體在第19天、純蠶沙堆體在第22天、含熟石灰堆體在第27天與環(huán)境溫度相近?？梢?jiàn)，桑枝屑和外源EM菌劑可以加快堆肥的熟化速度，石灰則會(huì)延長(zhǎng)堆肥腐熟的時(shí)間。4個(gè)堆體在50 ℃以上持續(xù)的時(shí)間均超過(guò)7 d，達(dá)到我國(guó)糞便無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)(GB7959—87)的要求。

2.2堆肥中pH的變化

pH的變化影響著微生物降解有機(jī)物的能力，進(jìn)而影響堆肥的順利進(jìn)行。一般研究認(rèn)為，微生物在pH6.7～9.0的環(huán)境中均能生長(zhǎng)，最適pH為5.5～8.0[20-21]。蠶沙不同堆體的pH變化見(jiàn)圖2。

圖2　堆肥過(guò)程中不同堆體pH的變化

Fig.2pH changes of different piles during the composting process

由圖2可見(jiàn)，含熟石灰堆體pH變化趨勢(shì)與其他3個(gè)堆體相差較大，其初期pH很高，隨后降低。這與含有的熟石灰有關(guān)，隨著時(shí)間的推移，熟石灰與二氧化碳作用生成碳酸鈣中性鹽以及微生物活動(dòng)產(chǎn)生的有機(jī)酸共同使堆體pH下降，但隨著堆肥的進(jìn)行，由于含氮有機(jī)物質(zhì)利用增多，所產(chǎn)生的氨使堆體的pH又略微上升。

4個(gè)堆體中，純蠶沙和添加EM菌劑的堆體pH在8.0～8.5的范圍之內(nèi)變化;含熟石灰堆體及桑枝屑堆體pH在9.0以上，均超過(guò)商品有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)(pH5.5～8.5)。

2.3堆肥中含水率的變化

4個(gè)堆體的含水率變化見(jiàn)圖3。純蠶沙和含EM菌的堆體含水率下降緩慢，堆肥結(jié)束時(shí)基本無(wú)變化；含熟石灰和桑枝屑的堆體含水率下降速度比較快，34 d時(shí)含水率(w)分別為39%和40%，接近商品有機(jī)肥含水率(w)的標(biāo)準(zhǔn)(≤30%)。由于熟石灰和桑枝屑可降低堆料的含水率，提高堆體的空隙率，因而有利于水分的蒸發(fā)，含水率較低。但4個(gè)堆體含水率均未達(dá)到商品有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)，這與堆體的初始含水率過(guò)高，翻堆不足有關(guān)。雖然熟石灰和桑枝屑可以降低初始含水率，但是也會(huì)對(duì)堆肥過(guò)程的其他方面造成不利影響。目前仍在尋找解決蠶沙初始含水率偏高的辦法。

圖3　堆肥過(guò)程中不同堆體含水率的變化

Fig.3Changes of moisture contents in different piles during the composting process

2.4堆肥中微生物的變化

為探討微生物類群在蠶沙堆肥過(guò)程中的變化對(duì)堆肥質(zhì)量的影響，試驗(yàn)采用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法測(cè)定了4個(gè)堆體中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量，結(jié)果見(jiàn)圖4。

細(xì)菌在堆肥過(guò)程中起到主要作用。含熟石灰的堆體細(xì)菌數(shù)量開(kāi)始增多是在第4天，達(dá)到峰值在第8天，而其他堆體在第2天細(xì)菌數(shù)量迅速增加，第4至6天時(shí)達(dá)到峰值。含熟石灰的堆體細(xì)菌數(shù)量峰值出現(xiàn)時(shí)間推后的原因主要是受熟石灰殺菌的影響。4個(gè)堆體達(dá)到峰值時(shí)的細(xì)菌數(shù)量有明顯差別，含EM菌劑的堆體細(xì)菌數(shù)量最多，可能與添加的外源菌劑有關(guān)；含桑枝屑的細(xì)菌數(shù)量次之，可能是添加桑枝屑后，堆體營(yíng)養(yǎng)成分更趨合理，同時(shí)改善了通風(fēng)供氧條件，因而有利于細(xì)菌的繁殖；純蠶沙堆體的細(xì)菌較少；含熟石灰堆體的細(xì)菌數(shù)量最少，因熟石灰的殺菌作用而造成。

圖4　堆肥過(guò)程中微生物數(shù)量的變化

真菌存在于堆肥的整個(gè)過(guò)程，在溫度高于60 ℃時(shí)繁殖受影響[22]，真菌是纖維素分解的優(yōu)勢(shì)菌群[23]，其存在對(duì)于堆肥腐熟和穩(wěn)定具有重要作用。含熟石灰堆體其真菌數(shù)量變化規(guī)律與純蠶沙相似，都在升溫階段迅速增多，高溫階段下降，降溫階段又迅速增多。含EM菌的堆體在升溫階段真菌數(shù)量最多，高溫和降溫階段數(shù)量均顯著下降。含桑枝屑的堆體真菌數(shù)量變化幾乎是一條直線，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的峰值。這種不同的趨勢(shì)與各堆體環(huán)境有關(guān)。由圖1可知，含桑枝的堆體最高溫度超過(guò)65 ℃，因而真菌的生長(zhǎng)繁殖受到影響[22]。含EM菌的堆體其溫度變化情況與純蠶沙相似，但是在降溫期其真菌數(shù)量很少，而純蠶沙在降溫期真菌數(shù)量很多，這種差異可能是添加的外源菌劑中一些微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中分泌了抗生素等次生代謝產(chǎn)物，影響到后期真菌的繁殖。

放線菌比較耐受高溫和酸堿度，因此在堆肥的高溫階段，其對(duì)木質(zhì)素和纖維素的分解起重要作用[24-26]。純蠶沙和含熟石灰的堆體放線菌數(shù)量較多，整個(gè)堆肥期均在105數(shù)量級(jí)，在高溫期亦未出現(xiàn)數(shù)量級(jí)的下降，含熟石灰的堆體放線菌數(shù)量又明顯高于純蠶沙的。含熟石灰的堆體雖然pH較高，但含水率低，這種環(huán)境相比于純蠶沙的堆體可能更有利于對(duì)酸堿度有較好耐受力的放線菌的生長(zhǎng)。含EM菌的堆體放線菌數(shù)量較少，整個(gè)堆肥期沒(méi)有明顯的峰值，雖然其發(fā)酵溫度、pH及供氧環(huán)境與純蠶沙堆體相差不大，但放線菌的數(shù)量卻比純蠶沙少了一個(gè)數(shù)量級(jí)，這可能與添加外源菌劑有關(guān)。含桑枝的堆體放線菌數(shù)量最少，可能堆體溫度已超過(guò)放線菌的耐受力。

總體來(lái)看，添加熟石灰對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖有影響，但不會(huì)影響真菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖；添加EM菌劑和桑枝屑的堆體，細(xì)菌繁殖較理想，而真菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖受影響。

2.5堆肥中有機(jī)質(zhì)、全氮(TN)、碳氮比的變化

不同堆體有機(jī)質(zhì)的變化見(jiàn)圖5。堆肥結(jié)束時(shí)，含熟石灰堆體的有機(jī)質(zhì)含量比初始時(shí)下降了27.84%，純蠶沙堆體下降了5.72%，含EM菌劑堆體下降了5.38%，含桑枝屑堆體則增加了6.59%。含熟石灰堆體的有機(jī)質(zhì)含量明顯低于純蠶沙堆體，其原因一方面可能是含熟石灰堆體中的真菌和放線菌繁殖最好，分解利用了難以降解的碳源物質(zhì)，另一方面可能是熟石灰稀釋了蠶沙原料中的有機(jī)質(zhì)。含桑枝屑堆體有機(jī)質(zhì)含量上升，其原因可能是該堆體真菌和放線菌生長(zhǎng)繁殖不理想，不利于木質(zhì)素和纖維素等物質(zhì)的降解，此外桑枝屑顆粒大，也是其難降解的原因。

不同堆體全氮含量的變化見(jiàn)圖6。4個(gè)堆體的全氮含量均呈上升的趨勢(shì)，堆肥過(guò)程雖然有氮的消耗，但是由于碳素的降解和消耗量大于氮素，因此堆體全氮含量表現(xiàn)總體呈上升趨勢(shì)。至堆肥結(jié)束時(shí)，4個(gè)堆體的全氮含量增加量排序?yàn)楹叶洋w>純蠶沙堆體>含EM菌堆體>含桑枝屑堆體，分別增加了33.06%、29.08%、24.63%、5.82%。含EM菌堆體與純蠶沙堆體相比較，其相對(duì)含氮量并未增加，由此推測(cè)所添加的外源EM菌劑沒(méi)有保氮的作用。含桑枝屑堆體氮素增加量明顯低于其他3個(gè)堆體，一方面與真菌、放線菌繁殖不好影響到有機(jī)質(zhì)的降解有關(guān)；另一方面該堆體pH偏高，氮揮發(fā)損失相對(duì)較高。含熟石灰的全氮量增加最大，一方面可能是真菌、放線菌繁殖最好，碳源物質(zhì)分解利用多；另一方面可能熟石灰生成的碳酸鈣有保氮的作用，根據(jù)目前對(duì)豬糞堆肥的研究，磷酸鈣、氯化鈣等鈣鹽在堆肥過(guò)程中能起到保氮的作用[27-28]，石灰中的鈣可能也有類似的作用。

圖5　堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量的變化

Fig.5Changes of organic matter contents in different piles during the composting process

圖6　堆肥過(guò)程中全氮(TN)含量的變化

Fig.6Changes of total nitrogen (TN) contents in different piles during the composting process

碳氮比[w(C)/w(N)]是堆肥腐熟營(yíng)養(yǎng)化學(xué)控制的指標(biāo)之一，也常被作為評(píng)價(jià)腐熟度的一個(gè)經(jīng)典參數(shù)[17]368，堆體碳氮比的變化見(jiàn)圖7。4個(gè)堆體的碳氮比均隨著堆肥的進(jìn)程而下降，堆肥結(jié)束時(shí)碳氮比下降的順序?yàn)楹Ｖπ级洋w<含EM菌劑堆體<純蠶沙堆體<含熟石灰堆體，分別比初始值降低了11.87%、24.07%、38.46%、44.99%。

圖7　堆肥過(guò)程中碳氮比的變化

Fig.7Changes of C/N ratios in different piles during the composting process

2.6堆肥中全磷(TP)、全鉀(TK)的變化

堆肥中的磷、鉀不可能通過(guò)揮發(fā)等形式損失，因此全磷、全鉀總量不會(huì)有太大變化，由于堆體的總質(zhì)量下降，因此堆肥過(guò)程中磷、鉀含量表現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。不同堆體全磷含量的變化見(jiàn)圖8，至34 d時(shí)，純蠶沙堆體、含熟石灰堆體、含EM菌堆體和含桑枝屑堆體中的磷含量與堆肥初期相比分別增加了46.19%、39.73%、78.66%、38.07%，其中含EM菌劑堆體的增幅明顯高于其他3個(gè)堆體，可能EM菌劑中有一些微生物有利于提高磷的含量[29]，其他堆體增幅相差不大。

圖8　堆肥過(guò)程中全磷(TP)含量的變化

Fig.8Changes of total phosphorus (TP) contents in different piles during the composting process

不同堆體全鉀含量變化見(jiàn)圖9，堆肥結(jié)束時(shí)純蠶沙堆體和含EM菌劑堆體全鉀含量接近，含熟石灰堆體和含桑枝屑堆體全鉀含量接近，全鉀含量增加量的排序?yàn)楹焓叶洋w>含EM菌堆體>含桑枝屑堆體>純蠶沙堆體，分別增加了45.91%、31.18%、30.60%、28.94%。這種差異主要是由堆體絕對(duì)質(zhì)量的減少所造成。

圖9　堆肥過(guò)程中全鉀(TK)含量的變化

Fig.9Changes of total potassium (TK) contents in different piles during the composting process

2.7堆肥對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響

種子發(fā)芽指數(shù)(GI)可以判定堆肥產(chǎn)品對(duì)植物的毒性，從而判定堆肥的腐熟度。學(xué)者們普遍認(rèn)為，當(dāng)GI≥80%，堆肥產(chǎn)品才認(rèn)為無(wú)植物毒性，已腐熟[17]。蠶沙堆肥提取物對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響見(jiàn)表1。

表1不同蠶沙堆肥下的種子發(fā)芽指數(shù)1)

Tab.1Seed germination indexes of different silkworm excrement piles

%

1)同列數(shù)據(jù)后凡具有一個(gè)相同小寫(xiě)字母者，表示差異不顯著(LSD法，P>0.05)。

由表1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，本試驗(yàn)的4種蠶沙堆肥方式，無(wú)論是對(duì)于小青菜種子還是桑樹(shù)種子，種子發(fā)芽指數(shù)都大于100%，而未堆肥蠶沙的種子發(fā)芽指數(shù)則小于50%，因此可以判定，4種堆料經(jīng)34 d堆肥處理均已經(jīng)達(dá)到腐熟狀態(tài)。

3討論與結(jié)論

以新鮮蠶沙、含有熟石灰蠶沙、接種EM菌劑蠶沙和混有桑枝屑的蠶沙為原料進(jìn)行堆肥，通過(guò)測(cè)定堆肥過(guò)程中物理化學(xué)指標(biāo)的變化、微生物的繁殖情況以及蠶沙肥腐熟質(zhì)量，分析不同堆體原料對(duì)堆肥質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，4種堆體在堆肥過(guò)程中的溫度均超過(guò)50 ℃，持續(xù)發(fā)酵的時(shí)間均達(dá)7 d以上，符合我國(guó)糞便無(wú)害化堆肥所要求的溫度標(biāo)準(zhǔn)(GB7959—87)。蠶沙經(jīng)過(guò)34 d堆肥處理，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)100%，表明已經(jīng)達(dá)到腐熟狀態(tài)。純蠶沙堆體、含熟石灰堆體、含EM菌劑堆體、含桑枝屑堆體的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為617.81、357.72、622.33 和755.11 g·kg-1，總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)則分別為111.14、69.19、110.76 和70.95 g·kg-1, 總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到有機(jī)肥NY525-2011的標(biāo)準(zhǔn)(>50 g·kg-1)，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)除含熟石灰堆體未達(dá)標(biāo)，其他3個(gè)堆體有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)(>450 g·kg-1)。

在蠶沙中混入不同的輔料進(jìn)行堆肥，堆體中的微生物類群發(fā)生變化，腐熟速度、堆肥養(yǎng)分都有差別。從本試驗(yàn)的堆肥情況來(lái)看，蠶沙中混入少量熟石灰，堆體升至50 ℃高溫的時(shí)間要推后5 d，造成細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度減慢，菌落數(shù)減少，但真菌和放線菌的繁殖不受影響，在4個(gè)堆體中繁殖情況最好，數(shù)量最多。真菌和放線菌的快速繁殖有利于堆體中難降解有機(jī)質(zhì)的分解[24-26]，因此其全碳量下降顯著高于其他堆體。此外，熟石灰可降低堆體水分含量，改善堆體通風(fēng)和供氧情況，也是有利于微生物繁殖的原因。含熟石灰的堆體其全氮量增加最大，一方面與有機(jī)質(zhì)分解得多有關(guān)，另一方面也可能是熟石灰與二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鈣有保氮作用。但熟石灰并不是合適的堆肥輔料，因熟石灰本身有殺菌的作用，如果添加的量太多，必然會(huì)大量殺死微生物，造成堆體無(wú)法升溫發(fā)酵；熟石灰允許混入的最高比例是多少，還有待深入的研究。在養(yǎng)蠶生產(chǎn)過(guò)程中,僅是某些時(shí)間段需要撒熟石灰，因此注意將含熟石灰的蠶沙與不含熟石灰的蠶沙混勻堆肥，才不會(huì)出現(xiàn)熟石灰過(guò)量影響發(fā)酵的問(wèn)題。熟石灰會(huì)造成堆體pH過(guò)高，因而含熟石灰的蠶沙肥在酸性土壤使用更有優(yōu)勢(shì)，施用過(guò)程注意與其他有機(jī)質(zhì)含量高的肥料混合施用。添加外源EM菌劑可以加快腐熟的速度，可提高全磷的含量和促進(jìn)堆體細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，但是不利于真菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖。由此可見(jiàn)，市售的外源EM菌劑用于蠶沙堆肥效果不理想，蠶沙要獲得更好的堆肥效果，還要研制開(kāi)發(fā)出針對(duì)蠶沙的專用堆肥菌劑。添加桑枝屑可降低堆體含水率，提高堆體空隙率，增加供氧量，加快腐熟速度，但也會(huì)造成堆體pH偏高及堆肥的溫度過(guò)高，使得真菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖在整個(gè)堆肥期都受到很大的影響，進(jìn)而影響到有機(jī)質(zhì)的降解，因此添加桑枝屑后要翻堆降溫。此外，由于桑枝屑的纖維素和木質(zhì)素含量高，難以降解，控制好桑枝顆粒的大小有利于桑枝的降解，從而提高堆肥質(zhì)量，但是目前蠶桑生產(chǎn)上使用的桑枝粉碎機(jī)難以達(dá)到理想的粉碎效果，所以直接利用桑枝作為輔料來(lái)調(diào)節(jié)蠶沙的碳氮比目前仍受到設(shè)備的限制。

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【責(zé)任編輯李曉卉】

Impacts of various materials on composting of silkworm excrement

CHEN Fangyan，SHI Caijuan, ZHONG Yangsheng，LI Wenchu，WANG Yeyuan，LIN Jianrong

(College of Animal Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

Abstract：【Objective】 To acheive the innocuous treatment and resource utilization of silkworm excrement. 【Method】Fresh silkworm excrement pile was mixed with 5.21% hydrated lime, 0.20% EM agent, or 10% mulberry sawdust in mass fraction. The silkworm excrement pile without any addition served as the control. These four different aerobic composting systems were used for investigating the dynamic changes of physicochemical indexes and population of microbial flora during the composting process. 【Result】The treatment with 5.21% hydrated lime facilitated the reproduction of fungi and actinomycetes, decreased the organic matter content and the moisture content of the pile, increased the total nitrogen content of the pile, delayed 5 d before the temperature of the pile heating up to 50 ℃, resulted in 1.05 higher pH compared to the organic fertilizer standard, and decreased the number of bacterial colonies. The treatment with EM improved the total phosphorus content by 28%, which increased the number of bacterial colonies, but negatively affected the reproduction of fungi in the middle and later periods and the reproduction of actinomycetes throughout the composting process. No significant differences of other indicators were observed between the treatment with 0.20% EM and the control. The treatment with 10% mulberry sawdust reduced the moisture content by 40%, led to higher temperature which was disadvantageous for the reproduction of fungi and actinomycetes, and caused a significantly lower C/N ratio and 0.66 higher pH of the pile compared to other treatments. Germination indexes of four piles were above 100%, and all pile temperatures kept above 50 ℃ for more than 7 d.【Conclusion】All four piles of silkworm excrement can meet the demand of resource utilization after composting.

Key words：silkworm excrement； composting； physicochemical index； microorganism

中圖分類號(hào)：S141.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001- 411X(2016)03- 0001- 08

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-22)

作者簡(jiǎn)介：陳芳艷(1971—)，女，副教授，博士,E-mail:chenfangyan@scau.edu.cn；通信作者:林健榮(1953—)，男，教授，博士，E-mail:jrlin@ scau．edu．cn

收稿日期：2015- 07- 27優(yōu)先出版時(shí)間：2016-04-15

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20160415.1554.008.html

陳芳艷， 史才娟， 鐘楊生，等.不同輔料對(duì)蠶沙堆肥的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,37(3):1- 8.