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关键词 菜田有机废弃物;堆沤发酵;复合微生物菌剂;筛选
中图分类号 S141.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)19-0229-02
Abstract The compatibility of compound microbial inoculums have been screened,by studying the fermenting effect of three microbial inoculums on high water content vegetable fields organic wastes.The results showed that compared with other two inoculums,the recombined decomposing microbial inoculums we prepared has a better composting effect.It can promote the compost with fastest rate of temperature increase,higher temperature,short time of rewarming,longer of high temperature sustaining time,as well quick water volatilization.The compost product using the compound microbial inoculums which prepared had less nutrient loss and higher living bacteria count with no effusion and stink.This new compound microbial inoculums can give effective solution to the innocent treatment of the high water content only vegetable fields organic wastes stack retting fermentation.
Key words vegetable fields organic wastes;composting and fermenting;compound microbial inoculums;screening
随着人们日益增长的蔬菜需求,蔬菜生产基地、农户等扩大种植规模,并通过露地栽培与设施大棚栽培相结合的生产方式实现了蔬菜周年生产,使蔬菜生产量不断增加,菜田有机废弃物的处理问题逐渐凸现。菜田有机废弃物是指除蔬菜生产过程中产生的目标组织产品以外、没有被合理利用的部分,如栽培管理过程中打下的老叶、侧枝等,果实上市后残留的植株残体、劣果等。北京市现有菜田4万hm2、设施菜田2万hm2,主要种植作物有西瓜、甜瓜、西红柿、黄瓜、青椒、茄子、甘蓝、萝卜、生菜、芹菜、白菜及部分花卉等,每年约产生菜田有机废弃物500万t。据调查,当前众多蔬菜生产园区菜田有机废弃物的处理方式主要有晒干焚烧、打碎入田、堆置田边、抛至河边待其自然腐烂等,由于菜田有机废弃物含水量较高、易腐烂,腐烂后产生的气体和渗滤液对空气和水源造成严重污染,同时会滋生大量蚊蝇,增加各种土传病虫害的传播,对农业生产和农村生活等都造成了不利的环境影响。如何无害化处理和利用菜田有机废弃物,对确保我国农村生态环境安全、推进农业持续发展具有重要的现实意义。
农业废弃物处理有多种方式,机械粉碎后进行高温堆沤是主要方式之一。普通堆沤法一般在堆料中加入畜禽粪便混合,利用其中的土著微生物降解有机物质,但是菜田有机废弃物属单体物质,各种瓜秧藤蔓等含有大量长纤维和木质素,如果没有畜禽粪便混合,碳氮比不适合发酵降解;同时蔬菜种植产生的大量叶、落果等含水率高,易腐烂,采用普通堆沤发酵处理方式存在发酵时间长、易产生大量渗滤液和臭味的问题。虽然有机废弃物堆肥可利用堆料初期存在的微生物群落(细菌、真菌、放线菌)进行自然发酵,完成堆肥化过程,但堆肥初期土著微生物量少,需要一定时间才能繁殖起来,堆料升温很慢[1-2]。有研究表明,人工加入高效微生物菌剂,尤其是复合微生物菌剂,可以提高微生物活性,加快堆肥化进程、缩短发酵周期、提高堆肥效率和堆肥制品质[3-4]。但是目前没有适用于高含水量菜田有机废弃物、又不加入畜禽粪便的单体物质为堆料的发酵菌剂,为此通过筛选研究,以期寻找适合于高含水量菜田有机废弃物单质发酵的复合微生物菌剂。
1 材料与方法
1.1 复合发酵菌剂的配伍
通过在多种堆肥材料不同温期样品中筛选出几组能快速降解纤维素和木质素的复合微生物菌系,并分别将菌系进行混合接种与培养,直到菌系稳定。该复合微生物菌系主要由毕赤酵母菌、卷枝毛霉菌、黄褐假单孢菌、德隆假单孢菌等组成母菌。再将母菌、米糠、麦麸、糖、醋等按一定比例进行配伍混合配制而成复合腐熟菌剂。
1.2 试验设计
选取较多用于菜田有机废弃物的2种复合发酵菌剂和配伍研制的复合腐熟菌剂进行对比试验,共设3个处理:配伍研制的复合腐熟菌剂(A);韩国土著菌剂(B);引进的高效日本EM菌剂(C)。
1.3 堆沤方法
菜田废弃物为西红柿果秧和黄瓜果秧切割粉碎,含水量均为60%左右,分3份,每份2 t作为物料,放入堆高1.5 m的池槽中,采用好氧发酵,起始温度均在14 ℃。堆制期为15 d,自然通风,第5天翻堆1次,第10天翻堆第2次后,静仓堆积熟化5 d。试验中对发酵最高温度、复温时间、养分损失率、有效活菌数和水分含量等5项内容进行记载测定对比。复温时间是指物料发酵过程中经过翻倒使物料温度降到最低值后至物料再次升温达到最高温度的时间。
2 结果与分析
2.1 不同菌剂堆料的温度变化
表1试验记载结果表明:在相同条件下,处理A的复合腐熟菌剂促进堆肥升温的速度最快,并且温度高,最高可达75 ℃,高温期最长,复温时间最短,养分损失率最低,有效活菌数最多,效果最好。
温度是判断堆体微生物活动强度的最好参数,温度高低和高温期长短决定堆肥腐熟的效果[5]。由图1可知:3种复合菌剂处理发酵升温都很快,均在24 h达到高温,处理A可达到60 ℃,而处理C达到50 ℃,处理B只有35 ℃;复温时间,处理A最短,只有7~8 h,处理C次之,为18~21 h,处理B最长,为25~27 h;处理A发酵最高温度可达到75 ℃,而处理C达到65 ℃,处理B只有63 ℃。
2.2 不同菌剂堆料的水分变化
试验结果表明:处理A在24 h第1次达到60 ℃高温后,水分迅速蒸发而减少,48 h为50%,72 h为40%,之后逐渐减少,到10 d后静仓时,水分含量已减少到30%以下;而处理B和处理C水分减少缓慢,48 h以后才开始逐渐减少,堆沤开始后7~8 d,水分含量维持在40%~50%,到10 d后静仓时,水分含量仍在35%以上。有研究表明当水分含量降至35%~40%时,降解速率就会降低,小于30%时发酵过程基本停止。而在添加3种不同菌剂处理中,以处理A的含水量最低,主要是因为其达到高温60 ℃较快,且最高温可达75 ℃,复温最快,堆体高温期长,使得堆体挥发失水较多,外观上没有水分渗滤液析出(图2)。
2.3 不同菌剂堆沤成品的养分情况
经分别对不同菌剂的堆沤成品取样检验测定养分情况(均以干基计),从表2中可看出,有机质和全氮以处理A最低,处理C最高,各处理间的磷、钾和总养分含量相当。复合腐熟菌剂(处理A)的有机质和全氮含量最低,主要是因为堆肥过程中微生物利用堆料中的有机碳和有机氮不断分解和矿化,微生物活性增强,有机碳分解为CO2,有机氮分解为NH3和NOx,挥发损失相应增加[6-7]。大部分微生物适宜在中性和微碱性条件下活动,一般认为pH值保持在7.5~8.5之间可获得最大的堆制速度和最好的堆肥效果[8]。
3 结论与讨论
菜田废弃物为西红柿果秧和黄瓜果秧作为堆料,不仅纤维素有机质含量较高,并且含水量较大,为60%左右。由于菜田废弃物含水量高,为达到无需与畜禽粪便混合调节碳氮比,能够使单体物料进行发酵的目的,通过复合菌剂配伍和筛选对比,获得了堆肥效果最好的复合腐熟菌剂。
大多数研究结果都表明,利用微生物菌剂可提高堆肥物料的温度,加速堆料中有机养分的分化矿化,提高堆肥的腐熟度[1-2,9-10]。选用的3种微生物发酵菌剂均可用单体物料进行发酵,具有快速降解纤维素和解钾、解磷的性状,并能有效保留物料中氮、磷、钾、有机质等营养成分,但复合腐熟菌剂具有以下显著特点:堆沤前期起温快,可在24~48 h内升温至60~70 ℃,温升最高可达75 ℃;堆沤中期复温快,高温期长,复温到60 ℃以上高温可达7 d,使水分迅速蒸发而减少;养分损失率最低,有效活菌数最多,可有效杀灭有害病菌,并且抑臭性状突出,堆肥效果最好;在原料含水量高达65%的前提下,堆沤熟化后的成品含水量在30%以下,外观上没有水分渗滤液析出,适用于高含水量菜田废弃物的堆沤发酵。
菜田有机废弃物种类一般可分为菜叶类、秧果类(各种瓜菜秧和落果等)、藤蔓类和茎秆类。目前,前2类菜田废弃物含水量一般在60%以上,无害化处理难度较大,不掺混畜禽粪便而单质堆沤处理,容易有水分渗漏液析出,并有臭味。采用复合腐熟菌剂进行堆沤处理,这些问题可以得到有效解决。
4 参考文献
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[2] 席北斗,刘鸿亮,黄国和,等.复合微生物菌剂强化堆肥技术研究[J].环境污染与防治,2003,25(5):262-264.
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