不同调理剂对尾菜低C_N堆肥腐殖化效果的影响.pdf

DOI：10.11689/sc.2022123001牛明芬，刘振民，马建，等.不同调理剂对尾菜低 C/N 堆肥腐殖化效果的影响J.土壤与作物，2023，12（3）：314 325.NIU M F，LIU Z M，MA J，et al.Effects of different conditioners on humification of low C/N compost with vegetable wasteJ.Soils andCrops，2023，12（3）：314 325.不同调理剂对尾菜低 C/N 堆肥腐殖化效果的影响牛明芬1，刘振民1,2,3，马建2,3，秦美玲3，赵明会4（1.沈阳建筑大学 市政与环境工程学院,辽宁 沈阳 110161；2.中国科学院沈阳应用生态研究所,辽宁 沈阳 110016；3.寿光中科设施农业研发中心,山东 潍坊 262700；4.寿光市农业农村局,山东 潍坊 262700）摘要：针对尾菜碳氮比（C/N）低自身无法堆肥，现有好氧堆肥工艺下尾菜堆肥需要大量调理剂，不同调理剂组分对尾菜堆肥过程的腐殖化进程影响差异不清的问题，本研究以番茄藤蔓尾菜为主要原料，选用小麦秸秆、椰糠和蘑菇渣三种不同的调理剂进行好氧堆肥，明确不同调理剂添加情况下，尾菜低碳氮比（C/N=14）好氧堆肥过程中腐殖质的产生与变化趋势。采用温度、pH、电导率（EC）和发芽指数（GI）进行堆肥腐熟度评判，通过腐殖质组分的变化，明确不同调理剂添加情况下的尾菜堆肥腐殖化效果及变化规律。结果表明，相较于尾菜无法自身堆肥完成腐殖化，添加不同调理剂均能使尾菜发生腐殖化，且不同处理腐殖化程度相似，堆肥结束腐殖质含量均在 28%左右，但不同处理堆肥产物的胡敏酸含量差异较大，蘑菇渣处理（T3）含量最高达到 11.9%，添加椰糠处理（T2）最少仅为 4.8%；对不同处理堆肥产物红外光谱分析表明，相较于其他两个处理，添加椰糠处理的芳香族伸缩振动改变量最少，腐殖化程度较低。堆肥结果表明，小麦秸秆、椰糠和蘑菇渣三种调理剂均能使尾菜在低 C/N 条件下进行好氧堆肥，温度、pH、EC 和 GI 值都能达到相关有机肥标准。添加小麦秸秆更易促进腐植酸产生，促进腐殖质的形成；添加椰糠处理，腐殖化效果较差。关键词：低碳氮比；尾菜堆肥；腐殖化；红外光谱中图分类号：S142+.9文献标识码：AEffects of different conditioners on humification of low C/Ncompost with vegetable wasteNIU Mingfen1，LIU Zhenmin1,2,3，MA Jian2,3，QIN Meiling3，ZHAO Minghui4（1.School of Municipal and Environmental Engineering,Shenyang Jianzhu University,Shenyang 110161,China；2.Institute ofApplied Ecology,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China；3.Shouguang Zhongke Facility AgricultureR&D Center,Weifang 262700,China；4.Shouguang Agricultural and Rural Bureau,Weifang 262700,China）Abstract：The low C/N ratio of vegetable waste can not compost by itself,vegetable waste composting under the existing aerobiccomposting process requires a lot of conditioning agents,and the effect of different conditioning components on the humificationprogress of the vegetable waste composting process is unclear.In order to solve the above problems,we used tomato vine as themain material,and selected three different kinds of conditioning agents including wheat straw,coconut bran and mushroom residuefor aerobic composting to understand the humic substances production and change trend during aerobic composting with low C/Nratio(C/N=14)of vegetable waste under the addition of different conditioning agents.The degree of humification of compost wasjudged using temperature,pH,electrical conductivity(EC)and germination index(GI)to clarify the effects and change pattern ofhumification of vegetable waste compost with different conditioner additions through changes in humic components.The resultsshowed that compared with the inability of a vegetable waste to complete humification by its own compost,the addition of differentconditioning agents could all humify the vegetable waste,and the degree of humification by different treatments was similar.Thehumic acid contents of the end compost were all around 28%,while the humic acid contents of the different treatment compost 收稿日期：2022 12 30；修回日期：2023 03 31.基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（XDA28090300）；沈阳市科技计划项目（22-317-2-10）.第一作者简介：牛明芬（1967 ），女，教授，主要从事固体废弃物资源化研究.Email：.通信作者：马建（1982 ），男，副研究员，主要从事农业生态环境研究.Email：.土壤与作物 2023 年 9 月 第 12 卷 第 3 期Soils and Crops,Sep.2023,12（3）：314 325products differed greatly,with the highest amount reaching 11.9%in mushroom pomace treatment(T3),and the least amount beingonly 4.8%in coconut bran treatment(T2).Infrared spectroscopic analysis of compost products from the different treatments showedthat the least amount of altered aromatic stretching vibration and a lower degree of humification occurred in the treatment with co-conut bran added relative to the other two treatments.Composting results showed that all three types of conditioning agents,wheatstraw,coconut bran,and mushroom residue,enabled the tail vegetables to be aerobically composted under low C/N conditions,whilethe temperature,pH,EC,and GI values met the relevant organic manure standards.The addition of wheat straw more easily promot-ed humic acid production and promoted the formation of humic substances,but poor humification effect in coconut bran treatment.Key words：low C/N ratio；vegetable waste compost；humicylation；infrared spectroscopy 0引言尾菜是指在农业生产、运输、销售过程中废弃的蔬菜根、茎及叶等，具有 C/N 低、含水率高、养分含量高的特点。尾菜按来源可分为叶菜类、茄果类和藤蔓类，其中藤蔓类尾菜主要是番茄、丝瓜、辣椒等的根和茎，其纤维素和木质素含量高，占总有机质的 50%以上1，降解性差，是尾菜中最难堆肥处理的一类。好氧堆肥是目前处理尾菜等农业有机废弃物的主要途径，具有处理规模大、经济可行的特点。碳氮比（C/N）是影响好氧堆肥进程的主要因素，25 30 的 C/N 被认为是合理的区间，C/N 过高时氮素不足，微生物生长受抑制，有机物降解变慢；过低时碳素不足，多余的氮素不易被微生物利用，出现氮损失现象，降低肥效2 5。尾菜的 C/N 通常在 8.3 22.4 之间6，藤蔓类尾菜的 C/N 更是处于 11.8 16.9 的低水平7。受尾菜低 C/N 和高含水量的限制，尾菜单独堆肥困难，通常需要添加大量的高碳调理剂，如秸秆、锯末和树叶等8，以达到堆肥所需合理的 C/N 区间。按常规 25 30 的 C/N 作为调控区间时，参与堆肥的调理剂量往往会超过参与堆肥的尾菜量，造成堆肥成本偏高，经济性、实际可操作性不佳。减少调理剂的投入量，研发低 C/N 条件下的堆肥方法，是低 C/N 物料高效资源化过程中需要解决的问题之一。以往对低碳比物料的堆肥研究，主要集中在畜禽粪便的堆肥处理上，如 Zhu 等9认为 C/N 为 20 时可以处理更多的猪粪，比 C/N 为 25 时每吨猪粪少添加 172 kg 的稻草调理剂，更具经济性。马若男等10利用玉米秸秆和鸡粪进行混合堆肥，建议当秸秆资源不足时，初始 C/N 可调节至 18，也能满足鸡粪堆肥腐熟的需求。尾菜相较于畜禽粪便，具有类似的低 C/N，但纤维素、木质素含量更高，堆肥处理难度大。如何有效化解尾菜堆肥过程中的 C/N 障碍，形成经济可行的堆肥生产工艺，满足实际生产中的迫切需求显得尤为重要。堆肥是有机组分的转化过程，伴随着铵态氮和 CO2气态损失11，减少堆肥过程中温室气体的排放，增加堆肥中腐殖质的含量，已成为堆肥研究的重点12。不同 C/N 情况下堆肥有机组分的转化规律不同，形成的堆肥产物也存在差异。目前关于尾菜在低 C/N 条件下堆肥腐殖化的