-低温条件下猪粪堆肥过程营养元素动态变化

低温条件下猪粪堆肥过程营养元素动态变化摘要：本试验加入自行研制的低温发酵剂，以猪粪为堆料、玉米秸秆为调理剂、自然发酵为对照，研究了低温环境下猪粪堆肥过程中温度和氮、磷、钾的动态变化。结果表明，低温发酵剂在低温环境下能有效加快堆肥进程并显著影响营养元素的动态变化。加发酵剂（处理A、B、C）的温度高于55℃以上时间分别为13、11、12d，均达到国家无害化处理标准。3种处理全氮与速效氮含量变化正好相反：全氮含量先下降后上升而速效氮含量先增加后下降，二者主要变化阶段集中在堆肥的0~20d，与发酵高温期基本一致。全磷、有效磷、全钾、速效钾含量均呈上升趋势，而对照由于受到低温环境温度限制，升温缓慢、生物活动弱、营养元素含量变化不明显。关键词：猪粪；堆肥；微生物发酵剂；营养元素；低温中图分类号：S141.4；S816.6文献标识码：A收稿日期：2007-12-15基金项目：黑龙江省重点科技攻关项目（GB05C201-07）；哈尔滨市科技攻关项目（2005AA4CS114）作者简介：刘东银（197９-），男，黑龙江人，硕士研究生，研究方向为农业生态与环境。*通讯作者E-mail:shuqinli007@126.com随着畜禽养殖向现代化、集约化方向发展、饲养密度急剧增加，畜禽饲养以及生产加工过程中产生的大量排泄物和废弃物已严重污染人类的生存环境。据有关部门测定，一个千头猪场日排粪尿达6t，年排粪尿达2500t，这些粪尿中含氮30~40t、磷31~56t，不但污染周围环境，还造成大量营养元素流失[1-3]。虽然堆肥处理是解决畜禽粪便无害化、资源化的一种有效手段[4]，但由于北方冬季低温持续时间长，使畜禽粪便堆肥处理受到限制，相关的研究也很少，尤其是低温环境下猪粪的堆肥研究还尚未见报道。本试验旨在研究低温环境下猪粪堆肥过程中接种自行研制的发酵剂对温度及各种营养元素动态变化的影响，为我国北方地区低温环境下畜禽粪便堆肥处理提供依据。1材料与方法1.1材料新鲜猪粪取自香坊农场养猪场，调理剂为粉碎的玉米秸秆，3种微生物发酵剂（A、B、C）为东北农业大学资源与环境学院研制。1.2试验设计将猪粪、秸秆按一定比例混合，添加2%微生物发酵剂。在低温环境下进行堆肥发酵（初始环境温度为6℃）。设3个处理（A、B、C），分别为3个发酵剂配方，1个对照（以自然发酵为对照）。根据堆体温度的变化每隔1~3d进行1次翻堆通风，在翻堆之前均匀从堆体中取样。样品于阴凉处自然风干、粉碎、备测。1.3测定方法[5]全氮测定采用硫酸-铬粒-混合催化消煮法，速效氮采用1mol·L-1NaCl浸提-Zn-FeSO4还原蒸馏法，全磷测定采用H2SO4-HNO3消煮-钒目黄比色法，有效磷采用0.5mol·L-1NaHCO3浸提，钒钼黄比色法，全钾采用H2SO4-HNO3消煮，火焰光度法，速效钾采用1mol·L-1NH4Ac浸提，火焰光度法。粗灰分测定采用550℃条件下灰化2h。2结果与分析2.1低温环境下猪粪堆肥过程中温度变化堆体温度变化是堆肥进程的宏观反映，也是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素[6]，它既是微生物活动的结果，也决定着微生物活动[7]。其温度变化见图1。由图1可以看到，猪粪堆肥初期，堆料中有机刘东银1，许景钢1，袁磊2，李淑芹1*（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨1500３0；2.黑龙江省科学院自然资源研究所，哈尔滨150040）第３9卷第11期东北农业大学学报39(11):32~35２００8年11月JournalofNortheastAgriculturalUniversityNov.2008文章编号１００５－９３６９（２００8）11－0032－04物在好氧微生物的作用下快速分解，并释放出大量热能，导致各堆体温度迅速上升，第3天，处理A、B、C温度分别达到61、51、54℃，对照温度仅为11℃。此后处理A、B、C始终维持在较高的温度水平，而对照升温现象不明显，最高温只有30℃。美国国家环保局（EPA）规定，静态好氧堆肥堆体温度达55℃以上应至少需5d，以杀死虫卵和致病菌[8]。整个堆肥过程中，处理A、B、C温度高于55℃以上时间分别为13、11、12d，达到了堆肥无害化指标。而堆肥发酵剂A、B、C之间温度变化无明显差异。2.2全氮及速效氮的变化氮是微生物的主要营养源之一，氮含量变化可直接反映出微生物的活动及有机物的分解状况[9]。如图2（a）所示，处理A、B、C全氮含量变化均为先下降后上升，而速效氮的含量变化（图2（b））则与全氮变化趋势相反，前期含量明显增加，后期下降比较明显。二者主要变化阶段集中在堆肥的0~20d。与发酵高温期基本一致，这是由于该阶段微生物活动旺盛，消耗氮的速率明显大于总干物质下降速率。此后随着微生物活动减弱，堆肥逐渐腐熟，部分有机碳还在转化