两种添加剂对牛粪堆肥中氮转化及相关微生物的影响

第28卷第1期千旱地区农业研究V01．28No．12010年1月AgriculturalResearchintheAridAreasJan．2010两种添加剂对牛粪堆肥中氮转化及相关微生物的影响马丽红，黄懿梅，李学章，祁金花，赵振振，李萍(西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100)摘要：采用强制通风静态堆肥装置研究了添加木霉和鸡粪对牛粪高温堆肥过程中氟素形态及其相关微生物的影响。结果表明：加入木零和鸡粪均使堆体高温期延长，高温期pH增加幅度减小。对照、加木霉和加鸡粪处理中高温期氨气释放量最高分别为413、197和216me／(kg·d)；加木霉使高温期的氨态氮最高含量比对照低18．O％，加鸡粪使高温期氨态氮最高含量比对照多lO．5％；在高温期，加木零和加鸡粪处理中硝态氟最高合量分别是对照的1．85倍和I．7l倍；堆肥结束时，对照中有机氮含量比初始减少19．1％、总氮含量减少21．6％，加木霉和加鸡粪处理中有机氮含量分别比初始增加4．5％和2．2％、总氮含量分别增加1．7％和5．5％，加木零和鸡粪均有利于氨基糖态氮和氨基酸态氮的积累，有利于有机氮的形成和保留。整个堆肥过程中氨化细菌数量最大，氨化细茵和硝化细菌数量在加木零和加鸡粪处理中均比对照多；高温阶段，反硝化细菌数量在加木霉处理中较对照多，固氟菌在加鸡粪处理中较对照多；降温阶段，固氮菌数在加木零处理中较对照多。关键词：牛粪；高温堆肥；氮素转化；木零；鸡粪中图分类号：S141．2文献标识码：A文章编号：1000-7601(2010)01．0076．07高温好氧堆肥是农村有机固体废物无害化和资源化处理的有效途径⋯，但高温堆肥过程中普遍存在氮素损失的现象【2_4J，牛粪堆肥过程中氮素损失达44％。58％Is3，主要以氨气挥发的形式损失，不仅污染环境，而且降低肥料中养分含量。堆肥的pH、温度、供氧水平、调理剂的吸附性能以及微生物的种类等，都会影响堆肥过程中氨的转化和挥发。微生物在堆肥物质转化过程中起着非常重要的作用【6J，堆肥过程中绝大部分挥发性氮素是在微生物对含氮有机物的降解过程中产生。有研究认为添加微生物制剂可以调控堆制过程中的碳氮代谢，减少氮类物质分解为氨氮后挥发损失，从而控制臭味的产生，促使氮类物质向蛋白氮和硝酸盐氮转化，保留更多的氮养分并加速堆肥进程，提高堆肥质量，减少臭气【7-10|。Boha等[11]研究了添加微生物接菌剂对于堆肥过程中微生物群体结构的影响，指出与不接种处理相比，用处于活性阶段的堆肥作为接种剂，可以加速有机质的矿化，产生具有适宜C／N比的堆肥产品。关于外源菌剂对牛粪堆肥的影响报道较少，尤其是添加外源菌剂如何影响堆肥中各种氮素形态的转化和微生物氮素生理群的演替报道较少。牛粪是冷性肥料，腐熟缓慢，发热量小；而鸡粪是热性肥料，容易腐熟，发酵温度高【12】。二者的区别，除了养分含量不同外，还与不同的微生物组成有关。因此，鸡粪可用作一种不同于牛粪菌群的微生物添加剂。本试验以奶牛牛粪为原料，分别添加木霉和鸡粪，对高温堆肥过程中氮素的转化及其相关微生物的变化进行较系统的研究，探讨两种添加剂对牛粪堆肥中氮素转化影响的机理，为控制堆肥中氮素损失提供理论依据。1材料与方法1．1堆制材料和装置牛粪、鸡粪、小麦糠粉，均取自陕西杨凌西北农林科技大学畜牧站，基本性状见表1。霉菌为西北农林科技大学资源环境学院微生物研究室提供。此霉菌为木霉，活菌数(孢子数)为3．65X109个／g，该菌能产纤维素酶，能合成抑制病原菌的抗生素。菌株接种在麸皮+水(1：1)中，28℃培养2—3d后使用。堆肥装置为自制强制通风静态垛堆肥反应器，由密闭反应器、保温层、筛板、空气泵、通气管和温度测定仪等组成。容积约90L，空气泵以约60mL／min的流量从筛板下向堆肥充气。每天上午、下午各充气30min。保温层的温度比堆体内低1—2℃。收稿日期：2009-04一15基金项目：西北农林科技大学青年专项基金(06ZR047)；农业部黄土高原农业资源与环境修复重点开放实验室作者简介：马丽红(1983一)，女，山西晋中人，在读硕士，研究方向为农业固体废物处理。E．mail：malihon9369@126．eom。通讯作者：黄懿梅，E-mail：ymhuan91971@163．oom。万方数据第1期马丽红等：两种添加剂对牛粪堆肥中氮转化及相关微生物的影响771．2堆制与采样方法堆肥原料总量控制在20kg左右，设置3个处理，按表2的配比混合，并充分搅匀，置于自制的强制通风静态堆肥器中，每天早晚以60mIJmin通风30min。堆体水分保持在50％一60％之间，共堆置56d。堆制期间每天读取堆体温度，并根据堆温分别于堆制后的第0、1、3、6、9、13、16、19、22、25、28、31、35、45、56天搅拌均匀后