王萬霞，林中珍，劉賀賀，鄭燦財，蔣藝娜，胡 倩，陳 才，李戎遐

（1.四川省畜牧總站，四川 成都 610041；2.四川農業(yè)大學動物科技學院，四川 成都 611130；3.四川新綿櫻農牧有限公司，四川 綿陽 622650）

異位發(fā)酵床是一種新型畜禽糞污處理技術，其原理是通過微生物的發(fā)酵作用使畜禽排泄物分解為無毒無害的物質，達到無污染、零排放的目的［1-2］。已有許多研究表明，發(fā)酵處理后的墊料是一種清潔、安全的有機肥料［3-4］。發(fā)酵輔料是異位發(fā)酵床的主要成分，與畜禽糞便一起決定了異位發(fā)酵床的理化性質，發(fā)酵輔料的選擇直接影響著異位發(fā)酵床的糞污降解效率。本研究選用綿陽當地易得的鋸末和稻殼，相互配置為三個試驗組，通過觀測異位發(fā)酵床處理肉鴨糞污過程中各項指標的變化，對比使用不同輔料時鴨糞的降解效果，以評估出最佳輔料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 本試驗所用發(fā)酵輔料為鋸末和稻殼，事先測得其初始含水率分別為36.27%和15.72%。試驗場地由四川新綿櫻農牧有限公司提供，為半開放式的發(fā)酵池，鴨糞來源于該公司飼養(yǎng)的櫻桃谷鴨，養(yǎng)殖方式為網上養(yǎng)殖。試驗所用菌種主要成分為芽孢桿菌，最適生長濕度為50%～55%，建議用量為每20 m3墊料添加1 kg 菌液。

1.2 試驗儀器 Digital-Thermometer（上海儀表集團）；電子天平HZF-A＋100（福州華志科學儀器有限公司）；電熱恒溫干燥箱XGQ-2000（紹興市蘇珀儀器有限公司）；PHS-320 智能多功能酸度計（成都世紀方舟科技有限公司）；18目標準篩（紹興市上虞圣超儀器設備有限公司）；土壤采樣器YKT-C04（長沙永樂康儀器設備有限公司）。

1.3 試驗設計 按照表1 設計將三個試驗組輔料在第0 d 均勻鋪在地面，厚30 cm，每個試驗組的處理方式相同：第0 d 加入0.15 kg 菌液和20 kg鴨糞，用干凈的自來水調節(jié)整體水分至50%～55%，混合均勻后堆砌成半米高左右的圓臺狀，之后每2 d人工翻拋一次。為保證發(fā)酵床的正常運行，試驗第9 d為每個試驗組補加20 kg鴨糞。

表1 試驗設計

1.4 樣品采集 分別于試驗的第0、4、8、12、16、20 d 按“Z”字形用土壤采樣器從5 點采集等量深度0～30 cm 的發(fā)酵床墊料，混合均勻，用四分法取混合樣200 g，裝入無菌自封袋內，-20 ℃冰箱保存，每個試驗組采3個重復樣。取其中100 g樣品測定pH值和含水率，其余樣品65 ℃烘干24 h，測定碳氮比（C∕N）。

1.5 指標測定

1.5.1 墊料溫度 自開始試驗起（第0 d）每2 d檢測一次溫度。上午9：00 在每個試驗組的墊料中心位點檢測上層（10 cm 處）、中層（20 cm 處）和下層（30 cm處）的溫度，該點的溫度為3處溫度的平均值，同時記錄環(huán)境溫度，每組重復測定3次。

1.5.2 墊料含水率 每個樣品用四分法取樣20～25 g，105 ℃恒溫干燥6 h，取出后移入干燥器內冷卻至室溫，立即稱重，每個樣品重復測定3次。含水率計算公式如下：

1.5.3 墊料pH 值 采用四分法取5 g 樣品，置于250 mL錐形瓶內，加入45 mL無菌水，以200 r∕min在室溫下振蕩30 min，再靜置30 min，取上清液，用pH計測定pH值，每個樣品重復測定3次。

1.5.4 墊料碳氮比（C∕N）采用有機肥料標準NY525-2021《有機肥料》中的相關方法進行測定。有機碳含量采用重鉻酸鉀容量法測定，總氮含量采用凱氏定氮法測定。

1.6 統計分析 使用Excel 整理試驗數據，利用GraphPad Prism 8 繪制圖表，通過SPSS 26 進行雙因素方差分析，所有數據以“平均值±標準差”表示，以P＜0.05表示差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 墊料溫度 如圖1所示，三個試驗組的起始溫度均為18.0 ℃左右，發(fā)酵過程中溫度呈現先上升后下降的趨勢，第9 d補加20 kg鴨糞后，再次重復此趨勢。試驗組1 在第6 d 達到最高溫度44.8 ℃，試驗組2 在第2 d 達到最高溫度59.5 ℃，試驗組3在第4 d達到最高溫度65.2 ℃。所得數據中，試驗組1、試驗組2和試驗組3達到35℃以上的次數分別為5、5和7次。方差分析的結果顯示：試驗組3墊料的上層溫度顯著低于中層和下層（P＜0.05），但中層與下層之間的差異不顯著（P＞0.05），說明試驗組3墊料的中層溫度和下層溫度均處于較高水平。

圖1 發(fā)酵床墊料溫度的變化

2.2 墊料含水率 如圖2所示，三個試驗組的起始含水率為52.00%左右，發(fā)酵過程中墊料含水率均呈現逐漸下降的趨勢，第9 d補加20 kg鴨糞后，再次重復此趨勢。其中，試驗組1 的墊料含水率波動最小，最低為40.92%，最高為52.83%；試驗組2波動最大，最低為31.54%，最高為57.93%；試驗組3 波動適中，最低為35.34%，最高為54.73%。方差分析的結果顯示：三個試驗組的墊料含水率兩兩之間差異均不顯著（P＞0.05）。

圖2 發(fā)酵床墊料含水率的變化

2.3 墊料pH值 如圖3所示，在發(fā)酵過程中，三個試驗組的pH 值多為弱堿性，且呈現逐漸升高的趨勢。試驗組1 的起始pH 值為7.31，在第12 d再次升高至7.22；試驗組2 的起始pH 值為7.24，在第12 d達到最大值8.06；試驗組3的起始pH值為6.72，在第16 d 達到最大值7.88。方差分析的結果顯示：試驗組1 的pH 值顯著低于試驗組2（P＜0.05）。

圖3 發(fā)酵床墊料pH值的變化

2.4 墊料碳氮比（C/N）如表2所示，三個試驗組的有機碳含量和總氮含量均呈現逐漸下降的趨勢，第9 d 補加20 kg 鴨糞后，再次重復此趨勢。試驗結束時，試驗組1 的有機碳含量由39.31%下降到33.60%，總氮含量由1.77%下降到1.22%，C∕N 由22 升高到28；試驗組2 的有機碳含量由34.10%下降到23.72%，總氮含量由1.37%升高到1.40%，C∕N由25下降到17；試驗組3的有機碳含量由38.32%下降到24.67%，總氮含量由1.51%下降到1.22%，C∕N由25下降到20。

表2 發(fā)酵床墊料成分變化

方差分析的結果顯示：第20 d時，試驗組1的最終有機碳含量顯著高于試驗組2 和試驗組3（P＜0.05），其他時間差異均不顯著（P＞0.05）；第20 d 時，試驗組1 的最終總氮含量與試驗組2、試驗組3 之間差異均不顯著（P＞0.05），但試驗組2顯著高于試驗組3（P＜0.05），其他時間差異均不顯著（P＞0.05）；第20 d時，試驗組1和試驗組3最終的C∕N 均顯著高于試驗組2（P＜0.05），其他時間差異均不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 溫度 溫度是最能直觀反映發(fā)酵床運行狀態(tài)的指標，在一定范圍內溫度越高，說明墊料中微生物代謝越旺盛，糞污降解效果越好［5］。試驗開始后，發(fā)酵床中的微生物快速分解墊料中的有機物，使得發(fā)酵床溫度迅速升高，之后隨著鴨糞的消耗，微生物開始缺乏正常新陳代謝的營養(yǎng)物質，發(fā)酵床溫度也開始逐漸降低；第9 d補加20 kg鴨糞后，可供微生物利用的有機物濃度升高，于是發(fā)酵床溫度再次出現先升高后降低的規(guī)律。李艷苓等［6］研究表明，發(fā)酵床微生物適宜的生存溫度為35～60 ℃，發(fā)酵床溫度過高或過低均會阻礙微生物的生長和繁殖，進而不利于畜禽糞污的處理。本研究中，相比于另外兩個試驗組，試驗組3 的墊料溫度較長時間處于較高水平，表明其中的微生物活動更加旺盛，更有利于分解鴨糞。同時，試驗組3 墊料的中層溫度和下層溫度均處于較高水平，說明其中的微生物較另外兩個試驗組的活動范圍更加廣泛。由此推測試驗組3的發(fā)酵輔料可能更適合于處理肉鴨糞污。

3.2 含水量 水分具有溶解有機質、參與新陳代謝和調節(jié)發(fā)酵床溫度等作用，對微生物的生長繁殖至關重要［5］。微生物生長的適宜濕度為45%～70%，過高或過低皆不利于微生物的繁殖［7］。墊料含水率過低，微生物不能正常生長，墊料含水率過高，則會造成“死床”現象。影響墊料濕度變化的因素有很多，例如墊料溫度、翻耕頻率、墊料孔隙大小、墊料的吸水性、糞污含水率等［8］。本研究中，試驗組1的墊料含水率波動范圍最小，其次為試驗組3，試驗組2 最大。造成這種現象的原因在于鋸末的吸水性優(yōu)于稻殼，稻殼的支撐性優(yōu)于鋸末［9］，因此試驗組2相比于試驗組1更有利于水分的散失。從試驗結果可以推測，在實際生產中高含水率的肉鴨糞污會讓純鋸末組成的發(fā)酵床含水率越來越高，最終產生“死床”現象，而純稻殼組成的發(fā)酵床含水率波動幅度較大，也不利于發(fā)酵床中微生物的正常生長。因此，試驗組3的輔料相對更適合用于處理肉鴨糞污。

3.3 pH值 pH值能夠影響微生物的活性，因此適宜的pH值是微生物有效發(fā)揮分解作用的重要條件之一。試驗剛開始時，微生物分解發(fā)酵床墊料中的有機物，產生大量有機酸，使得發(fā)酵床pH值下降；隨著發(fā)酵床中有機物的消耗，微生物對蛋白質類有機物的分解增加，越來越多的氨態(tài)氮積累在墊料中，使得發(fā)酵床的pH 值升高。向發(fā)酵床墊料中補充畜禽糞污后，又會再次重復此規(guī)律，使發(fā)酵床pH 值整體呈現上下波動的態(tài)勢。有研究表明，微生物好氧發(fā)酵的最適pH值范圍一般為6.5～8.5［7］。本研究中三個試驗組的墊料pH值均在此范圍內波動，其中以試驗組1 的波動最小，能為微生物生長提供更加穩(wěn)定的酸堿環(huán)境。

3.4 碳氮比（C/N）適宜的C∕N 能夠為發(fā)酵床中微生物的生長提供均衡的營養(yǎng)，保障微生物持續(xù)發(fā)揮對糞污的分解作用［5］。張英輝等［10］研究發(fā)現，畜禽糞便發(fā)酵的最佳C∕N 為30∶1。在發(fā)酵床運行過程中，微生物的生長繁殖必然要消耗碳元素和氮元素，因此本研究中各個試驗組的有機碳含量和總氮含量均呈現逐漸下降的趨勢。試驗組1、試驗組2 和試驗組3 的C∕N 平均值分別為27、20和26，試驗組1和試驗組3均顯著高于試驗組2（P＜0.05），其原因在于鋸末的有機碳含量顯著高于稻殼（P＜0.05），而總氮含量與稻殼差異不顯著（P＞0.05）。由此推測，相對于純稻殼組成的發(fā)酵床，含有鋸末的發(fā)酵床能為微生物生長提供更適宜的C∕N。

李艷苓等［6］研究發(fā)現，以稻殼和椰殼粉混合物為發(fā)酵床輔料相比于用玉米秸稈作輔料對豬糞的降解處理效果更好。卓坤水等［8］研究表明，以鋸末和稻殼為輔料處理豬糞，兩者的質量比為3∶2 時發(fā)酵效果良好。王春蕾等［11］選取了鋸末、稻殼、玉米秸、麥秸、稻草、花生殼和棉花柴等7種常見原料作為發(fā)酵輔料處理蛋雞糞便，結果表明鋸末稻殼組和棉花柴組的糞污處理能力最佳。

4 結論

將鋸末和稻殼混合后作為發(fā)酵輔料使用比鋸末、稻殼單獨作為發(fā)酵輔料使用的效果更好。當鋸末和稻殼配比為3∶2 時，發(fā)酵床溫度長時間維持在較高水平，含水率變化幅度適中，pH 值和C∕N 均維持在最適范圍內，此時對鴨糞的發(fā)酵處理效果更好。