垫料添加微生物菌剂对鸡粪舍内外堆肥技术影响的研究

摘要：针对网上养鸡-网下鸡粪发酵的养殖模式，开展了舍内外相结合的堆肥发酵技术研究。堆肥方式分为分别添加洛东酵素（CNK组）和EM菌液（CEM组）两种微生物菌剂的试验组和不添加微生物菌剂的对照组（CK）。分别测定了堆肥过程中的温度、含水率、pH值、种子发芽指数和养分。结果表明：CNK组、CEM组和对照组堆肥产品中氮磷钾总含量分别为5.12%、5.18%和4.48%，有机碳含量分别为19.75%、20.56%和24.63%，其种子发芽指数分别为92.53%、90.69%和80.37%，而且3组堆肥处理均能满足我国《粪便无害化卫生标准（GB7959―87）》要求，但对照组灭菌效果不及试验组。同时表明，添加微生物菌剂的鸡粪舍内-舍外相结合的堆肥技术，不仅对鸡群的生产性能及血液指标影响不大，也有益于堆肥产品的腐熟，因此该技术具有一定的应用价值。

关键词：鸡粪；微生物菌剂；堆肥技术；温度；含水率；pH值；种子发芽指数；养分

中图分类号：S141：S144 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）07-0107-05

Abstract Based on the breeding mode of rearing chicken on the net and chicken manure fermented under the net， the composting technology was studied combining inside with outside of broiler houses. The composting ways included two experimental groups， one added with Laudon ferment（CNK group） and the other added with EM bacterial solution（CEM group）， and the control group（CK group）. Then the temperature， moisture content， pH value， seed germination index and nutrients during the composting were measured. The results showed that in the composting product of CNK， CEM and CK group， the total content of nitrogen， phosphorus and kalium was 5.12%， 5.18% and 4.48%， the organic carbon content was 19.75%， 20.56% and 24.63%， the seed germination index was 92.53%， 90.69%and 80.37%， respectively， which had been up to the national standard of 《Hygienic Requirements for Harmless Disposal of Night Soil（GB7959-87）》. The sterilizing effect of CK group was lower than that of experimental groups.The composting technology had less effect on production performance and blood indexes of broilers， and was beneficial to maturity of composting products. Hence， the composting technology would have some application values.

Keywords Chicken manure； Microbial inoculant； Composting technology； Temperature； Moisture content； pH value； Seed germination index； Nutrient

S着农业产业结构的调整以及集约化、规模化畜禽养殖业的迅猛发展，农牧业严重脱节，农业有机固体资源得不到有效利用，致使农业有机固体废弃物产生量持续增加，严重污染环境[1]。堆肥技术是解决农业有机固体废弃物无害化、减量化和资源化的经济有效途径，是将畜禽粪便与农田秸秆等原料进行配比，通过发酵过程将堆料中病原微生物、寄生虫消灭，减少堆料的体积和重量，提高农副产品的产量和质量，可有效解决规模化养殖场和燃烧秸秆产生的环境污染问题[2-4]。将鸡粪与玉米秸秆、锯末等进行堆肥，可发挥各组分的优势，为堆体微生物提供充足的碳源和氮源，能有效规避单独堆肥腐熟时效低、堆肥产品有效成分低等缺点，同时也能有效将鸡粪、玉米秸秆、锯末等农业有机固体废弃物资源化利用。然而，常规鸡粪堆肥技术需要大量土地，这与土地资源紧缺之间存在一定矛盾。另外目前规模化养殖场采用网上平养的肉鸡养殖模式仍占据一定规模。因此笔者针对网上养鸡-网下鸡粪发酵的养殖模式，进行鸡舍内与鸡舍外相结合的堆肥试验，研究堆肥产品的腐熟程度，为实现肉鸡清洁生产、减少堆肥用地以及农业有机固体废弃物资源化利用提供科学依据及技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1日龄817杂交肉鸡360只[5]，购自济南鸣仁畜牧养殖有限公司。玉米秸秆，采自实验场附近农田，粉碎至2～3 cm，备用。

1.2 垫料组成与铺设

60%玉米秸秆+35%锯末+5%麸皮，混合均匀，将初始含水率调整到60%，堆积发酵，作为对照组，标记为CK。60%玉米秸秆+35%锯末+5%麸皮+洛东酵素（NK600），混合均匀，将含水率调整到60%，堆积发酵，作为试验组1，标记为CNK。60%玉米秸秆+35%锯末+5%麸皮+EM菌液，混合均匀，将含水率调整到60%，堆积发酵，作为试验组2，标记为CEM。

垫料铺设方法：进鸡前，将发酵好的3组不同垫料分别铺设在3个独立的实验鸡舍内，每个鸡舍又分成3个独立的小间并铺洒同一种垫料，其厚度均为6 cm。3周后，每周再均匀覆盖约5 cm厚度的垫料。

垫料的主要成分见表1（由于添加洛东酵素和EM菌剂的用量较少，未对其成分进行分析）。

1.3 试验设计

将试验鸡随机分成3组，每组120只，并设3个重复，每重复40只，每重复一个独立小间进行饲喂。各组鸡的饮水方式、饲料、饲喂方式、有效养殖面积、养殖密度、养殖模式、日常管理等（网上平养、网下铺设垫料）完全相同。饲养管理方式为：人工投料，自由采食、饮水，初期采用水塔饮水，后期采用式自动饮水器饮水；前两周采用蜂窝煤炉供暖，之后关掉采暖炉，利用自然温度，自然通风，并利用LED灯进行连续光照。

1.4 样品采集与测定

1.4.1 堆肥试验 养殖期鸡舍内，堆料的常规指标不进行测定。35天肉鸡出栏后，将鸡舍内带有鸡粪的垫料逐一清出，将垫料放置在露天敞篷内继续堆肥，调含水率至70%左右。堆肥方式为条垛式，堆肥为期40天，各堆体外面覆盖编织袋防止堆体表面过度风干。每天上午10点左右利用五点法测定距堆体表面30 cm以下的堆体温度，其平均值为发酵温度并记录，同时记录环境温度。每10天翻堆一次并采集样品，每次翻堆时采用五点采样法采集样品并现场混匀，一部分冷藏，一部分自然风干，进一步分析测定含水率和pH值。并测定鸡舍外堆肥开始和结束时堆料中全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机碳等，所有指标测定方法参照《土壤农化分析》[6]。

1.4.2 植物毒性试验 植物种子发芽指数I是衡量堆肥产品质量和腐熟度的重要指标，可间接表征堆肥产品的毒性。其方法为将待测新鲜堆肥样品与蒸馏水按质量体积比为1∶10（单位分别为g和mL）混合，振荡1 h后，以12 000 r/min离心20～25 min，分离上清液并过0.45 μm膜滤纸，移取5 mL提取液至预先准备好带有滤纸的培养皿中，将白菜种子均匀地放入，在设置为28℃的生化培养箱内培养48 h。以蒸馏水做空白对照。每处理重复3皿。

Ⅰ=处理组种子发芽率×根长空白对照组种子发芽率×空白对照组根长×100%

2 结果与分析

2.1 堆肥过程中温度和物料含水率变化

从图1可以看出，3组处理堆肥物料的温度变化均呈先升高后降低的趋势。鸡舍外堆肥初期，由于鸡粪和玉米秸秆、锯末等在舍内已经进行前期初堆，而堆体自身蓄热和热量积累，使各堆体温度明显高于环境温度。另外，由于在鸡舍内定期铺撒带微生物菌剂的垫料，腐熟程度不同，导致舍外堆肥过程中前期堆体温度上升较缓慢。而且环境温度整体趋势是降低的，也可能影响了堆体温度变化。从图1还可以看出，CNK组和CEM组处理分别比对照组提前10、9 d升温至55℃，说明添加洛东酵素和EM菌液能有效提高堆肥前期发酵升温速度，加快堆肥发酵进程。CNK组、CEM组和对照组的堆体温度持续超过55℃的时间依次为15、14、5 d，保持在60℃及以上的时间依次为13、11、0 d，可以看出添加微生物菌剂（洛东酵素和EM菌液）能有效提高堆体高温保持时间。

含水率是堆肥腐熟度评价的物理指标之一。为避免后续堆肥过程中补充水分，初堆时各堆体含水率均调配至70%左右。从图2可以看出，堆肥物料含水率随堆肥时间的延长呈下降趋势，其中CNK组和CEM组含水率低于对照组，且含水率下降幅度大于对照组，而CNK组和CEM组之间差别不明显。堆肥过程中前20 d各组含水率下降幅度较大，CNK组略低于CEM组，这可能由于堆肥添加微生物不同所致。堆肥结束后，CNK组、CEM组和对照组含水率分别为27.63%、25.54%和33.41%。

2.2 堆肥过程中pH值的变化

从图3可以看出，堆肥过程中pH值变化先增加后减少最后趋于平稳。CNK组、CEM组和对照组堆料pH值在第10 d时升到最大值，且CNK组和CEM组堆料的pH值高于对照组；之后随发酵时间的延长，三组堆料pH值均下降，其中CNK组和CEM组变化趋势大体一致，且变化幅度均高于对照组，在20 d之后两组堆料pH值低于对照组，CNK组和CEM组的pH值在7.1～8.6之间波动，而对照组pH值在7.3～8.4之间。

2.3 堆肥过程中堆料种子发芽指数的变化

从图4可以看出，鸡舍外堆肥开始时，三组堆肥产品的种子发芽指数较低，而随着发酵时间的延长，三组堆肥产品的种子发芽指数均增加，且整个堆肥过程中CNK组和CEM组堆肥产品的种子发芽指数没有明显差别，但均高于对照组。堆肥40 d后，CNK组、CEM组和对照组堆肥产品的种子发芽指数分别为92.53%、90.69%和80.37%，说明堆肥过程中CNK组、CEM组产品的植物毒性小于对照组。

2.4 堆肥过程中养分的变化

由表2看出，堆肥结束时，相比对照组，CNK组和CEM组中全氮含量分别增加11.66%和15.33%，全磷分别增加26.42%和22.64%，全钾分别增加15.35%和16.23%，速效氮分别增加零和5.26%，速效磷分别增加21.43%和17.86%，速效钾分别增加19.85%和15.27%；有机碳分别减少19.81%和16.52%。通过对比堆肥初始和结束r发现，全氮含量仅对照组有所降低，CNK组和CEM组均有所增加；全磷、全钾、速效磷和速效钾含量各组均增加，CNK组、CEM组和对照全钾分别增加13.85%、9.05%和4.11%，速效磷分别增加21.43%、26.92%和12.00%，速效钾分别增加12.14%、11.85%和2.34%；速效氮和有机碳含量各组均降低，速效氮分别降低13.64%、13.04%和20.83%，有机碳分别降低42.79%、39.33%和25.00%；另外，CNK组、CEM组和对照组堆肥产品中氮磷钾总含量分别为5.12%、5.18%和4.48%。试验结束时，CNK组和CEM组堆肥产品各养分之间无显著差异（P> 0.05），除速效氮以外，与对照组差异显著（P< 0.05）。

3 讨论与结论

温度作为衡量堆肥质量和腐熟程度的重要指标之一，其变化与堆体堆料中微生物的降解活动密切相关。一般分为升温阶段、高温阶段和降温阶段。高温阶段是堆肥过程的重要阶段，有研究表明堆肥堆体温度连续3 d超过55℃将杀死堆体中大部分病原体，当温度超过60℃时，几乎所有致病微生物无法生存[7，8]，而我国《粪便无害化卫生标准（GB7959―87）》要求，堆肥过程中最高堆肥温度应达到50～55℃并保持5～7 d，或者55℃以上维持3 d，才能_到无害化卫生标准。CNK组和CEM组舍外堆肥过程中超过60℃，其堆料中蛔虫卵、大肠杆菌等微生物可能被全部杀死，而对照组堆料温度未达到60℃，可能灭菌效果不理想。同时也可看出CNK组、CEM组和对照组堆肥处理均能满足我国《粪便无害化卫生标准（GB7959―87）》要求。

作为堆肥腐熟度评价的物理指标，含水率过高或过低都会影响堆肥堆料的腐熟程度。由于舍外堆肥初始含水率相对较高，孔隙度较小，限制了通风，在一定程度上抑制了微生物的生长，减缓了堆肥进程[9，10]。各处理堆肥物料含水率下降主要是由于堆体水分的大量蒸发，每10 d进行一次翻堆也加速了水分流失，再者堆制时间时值秋季，日蒸发量较大[11，12]。第20 d之后，含水率下降的速度减缓，堆肥结束后降至35%以下，这可能是由于含水率过低，营养物质的传质阻力增加而抑制微生物活性，导致微生物在堆肥后期的分解活动减弱，水分产生量较少[13]。

堆体中pH值变化可有效反映堆体中微生物的降解活动，适宜的pH值有利于微生物生长，能有效提高堆肥初期的反应速度，不仅能有效避免因堆肥反应延缓所造成的臭味问题，也有利于堆肥效率[14]。由于各组处理均在鸡舍中进行提前初堆，部分鸡粪蛋白质等有机物降解，同时存在铵态氮转化，使室外堆肥起初CNK组和CEM组的pH值低于对照组（CK）。由于舍外堆肥将堆料集中，堆料中温度升高，微生物对蛋白质等有机质的氨化作用和矿化作用等活动加强，使堆体中氨大量积累，引起pH值升高，尤其是添加微生物菌剂的CNK组和CEM组。pH值升至最高后可能由于氨和二氧化碳的挥发、H+的释放、有机酸和无机酸的积累等，导致堆体中pH值随发酵时间的增加而降低[7，8]，最后趋于平稳。

种子发芽指数I不仅考虑了种子发芽率和植物毒性物质对种子生根的影响，也能有效地反映堆肥植物毒性大小[11]。很多研究者认为，当I>50%时，堆肥产品的植物毒性处于较低水平；当I>80%时，堆肥产品可被认为完全腐熟[7，15]。室外堆肥初期各组堆肥产品的种子发芽指数较低，这是由于堆肥产品的pH、含水率、小分子有机酸、大量的氨多酚等物质较多，微生物降解不彻底造成的[16]，而随着发酵时间增加，种子发芽指数增加。添加微生物菌剂的CNK组和CEM组堆肥产品的植物毒性低于对照组，而CNK组和CEM组之间没有明显差别。堆肥40 d后，CNK组、CEM组和对照组堆肥产品的种子发芽指数均在80%以上，说明3组处理均达到完全腐熟状态，且添加微生物菌剂的CNK组和CEM组较对照组提前10 d达到I > 80%的标准，说明添加微生物菌剂的堆肥处理对有机酸、胺类及多酚类物质降解比自然堆肥发酵效果好。

堆肥过程中养分变化的分析表明，添加微生物菌剂的试验组有机碳降低幅度大于对照组，这是因为秸秆和锯末中的含碳物质是微生物生存及活动的能量来源，添加微生物菌剂的CNK组和CEM组中有效微生物数量较对照组大，其活动能力高于对照组，使这两组有机碳含量降低幅度较大[1]。试验结束时，CNK组和CEM组堆肥产品氮磷钾总含量均高于对照组，而玉米秸秆、锯末等由于自身理化性质的原因，导致其堆料中养分存在差异。

综上所述，添加微生物菌剂的鸡粪舍内外相结合的技术有益于堆肥产品的腐熟。

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