牛糞發(fā)酵過程中碳、氮、磷轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到資源和環(huán)境對(duì)人類的重要性。畜禽糞便作為資源化研究和利用對(duì)象逐漸引起此領(lǐng)域研究科學(xué)工作者的注意，因此畜禽糞便是放錯(cuò)了位置的資源的思想已逐漸深入人心。 對(duì)于畜禽糞便堆肥發(fā)酵的研究已有很多報(bào)導(dǎo)，但由于不同地域畜禽糞便的成分不同，因此發(fā)酵過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及發(fā)酵產(chǎn)品的理化性質(zhì)有所差異。另外，由于條件的限制，多數(shù)科學(xué)工作者主要通過實(shí)驗(yàn)室模擬對(duì)畜禽糞便發(fā)酵進(jìn)行研究，其試驗(yàn)結(jié)果與工廠化發(fā)酵過程

2、中實(shí)際情況差異很大，不能完全表征發(fā)酵過程中的實(shí)際變化。本試驗(yàn)通過與完達(dá)山奶牛場(chǎng)合作，進(jìn)行外源微生物牛糞工廠化發(fā)酵，并通過加入外源無機(jī)磷，探討堆肥發(fā)酵過程中牛糞有機(jī)物質(zhì)和氮素形態(tài)的轉(zhuǎn)化，發(fā)酵過程中的代謝產(chǎn)物對(duì)外源無機(jī)磷的溶解、轉(zhuǎn)化能力以及磷素的有效性，為工廠化牛糞發(fā)酵的物質(zhì)轉(zhuǎn)化及提高外源無機(jī)磷的有效性提供理論與實(shí)踐依據(jù)。 本試驗(yàn)通過研究，主要結(jié)論如下： 1.在牛糞發(fā)酵過程中，揮發(fā)性有機(jī)酸出現(xiàn)一個(gè)峰值，不揮發(fā)性有機(jī)酸出現(xiàn)兩個(gè)

3、峰值，其中外源微生物處理使揮發(fā)性有機(jī)酸峰值提前出現(xiàn)7～14d；處理DM+EM150、DM+EM200不揮發(fā)性有機(jī)酸第二個(gè)峰值提前出現(xiàn)14d。發(fā)酵前期，各外源微生物處理下，有機(jī)酸的總量均有不同程度的增加，但發(fā)酵結(jié)束后，各處理間有機(jī)酸差異不大。 2.在牛糞發(fā)酵過程中，有機(jī)碳含量和水溶性有機(jī)碳含量均呈明顯降低趨勢(shì)，外源微生物處理下，其下降幅度明顯大于不接種外源微生物處理。 3.總腐殖酸、游離腐殖酸和水溶性腐殖酸含量在發(fā)酵前期呈

4、明顯的降低趨勢(shì)，但至發(fā)酵腐熟期，又逐漸升高。發(fā)酵前期，外源微生物處理使其下降幅度明顯大于不接種外源微生物處理，但在發(fā)酵腐熟期變化不大。 4.各處理下胡敏酸含量呈先降低，然后增加的趨勢(shì)。發(fā)酵結(jié)束后，外源微生物處理胡敏酸的含量高于不接種外源微生物處理。發(fā)酵前期，各處理富里酸含量呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，至發(fā)酵腐熟期趨于穩(wěn)定，在整個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)，外源微生物處理富里酸的含量均低于不接種外源微生物處理。 5.在牛糞發(fā)酵過程中，腐殖化指數(shù)(H

5、I)、胡敏酸的百分含量(HP)均呈明顯的上升趨勢(shì)，表明在發(fā)酵過程中腐殖酸的腐殖化程度增加。在發(fā)酵后期，外源微生物處理DM+EM150、DM+EM200，HI、HP值明顯高于不接種外源微生物處理。 6.外源微生物處理可促進(jìn)發(fā)酵前期全氮與酸解性氮損失，但發(fā)酵結(jié)束后，與不加微生物處理相比，并沒有引起氮素濃度的太大變化。 酰胺態(tài)氮與氨基糖態(tài)氮均在發(fā)酵的高溫期出現(xiàn)峰值，在發(fā)酵的腐熟期早現(xiàn)較為平穩(wěn)的走勢(shì)。但在發(fā)酵的不同時(shí)期，外源微生

6、物處理酰胺態(tài)氮含量始終低于不加微生物處理，而氨基糖態(tài)氮含量則表現(xiàn)山與酰胺態(tài)氮相反的趨勢(shì)，各外源微生物處理之間差異不顯著。 7.牛糞發(fā)酵前期，各處理氨態(tài)氮呈現(xiàn)急劇下降趨勢(shì)，而在腐熟階段基本趨于穩(wěn)定。發(fā)酵完成后，外源微生物處理與不加微生物處理變化不大。各處理硝態(tài)氮變化規(guī)律恰好與氨態(tài)氮相反；各處理速效氮0～7d先有所下降，7～28d又迅速上升，然后又下降。 8.15N示蹤結(jié)果表明，各處理肥料氮總量在0～28d迅速降低，后期含量

7、又有所升高。發(fā)酵前后對(duì)比，處理DM+EM0、DM+EM50、DM+EM100、DM+EM150、DM+EM200肥料氮依次降低比率為：8.77％、6.26％、6.26％、2.76％、3.51％。進(jìn)一步說明外源微生物的加入，只是加快了有機(jī)物質(zhì)的分解進(jìn)程，但并沒有引起氮素濃度的太大變化。 9.牛糞在整個(gè)培養(yǎng)過程中氨揮發(fā)量較低。大量的氨揮發(fā)都集中在前期，中、后期氨的揮發(fā)量很少。培養(yǎng)初期NH3呈現(xiàn)直線上升趨勢(shì)，NH3釋放量的高峰期出現(xiàn)在

8、培養(yǎng)后第1～14d，并在第2d達(dá)到最大值(675.5mg·kg-1)。14d后NH3的釋放量開始下降，大約在30d左右氨揮發(fā)量達(dá)到100％。 10.牛糞發(fā)酵過程中，全磷的含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，在腐熟階段表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。在同一磷素水平內(nèi)，與無外源微生物發(fā)酵處理相比，外源微生物發(fā)酵牛糞磷素的含量均有一定程度的提高，而且隨著外源微生物添加的數(shù)量增加而增加，在EM150時(shí)出現(xiàn)峰值；對(duì)于不同磷水平，全磷的含量隨外源無機(jī)磷數(shù)量的增加而增加。

9、 11.有機(jī)態(tài)磷在發(fā)酵第28d達(dá)到最高峰，而后呈快速下降。在發(fā)酵的不同時(shí)期，同一磷素水平外源微生物處理明顯高于不接種外源微生物處理，隨著外源微生物添加的數(shù)量增加而增加，在EM150時(shí)出現(xiàn)峰值；同一微生物處理比較，在P1、P2水平有機(jī)態(tài)磷差異不顯著。 12.外源無機(jī)磷加入能明顯增加牛糞發(fā)酵產(chǎn)品中速效磷含量；在同一磷水平，外源微生物處理有效磷提高幅度明顯增大，但不同菌量處理之間沒有明顯差異。同一微生物處理下，外源磷加入量越大，