不同比例竹源废弃物混合发酵对有机肥质量的影响.pdf

基金项目:浙江省安吉县绿色竹产业创新服务综合体重点研发项目第一作者:刘鹏 男 工程师 从事森林土壤学方面研究:通信作者:张健 男 高级工程师 主要从事林业相关方面研究:不同比例竹源废弃物混合发酵对有机肥质量的影响刘 鹏 王 琴 柴庆辉 黄云峰 卞方圆 黄志远 伊奎鑫 张荣华 张 健(安吉县孝源街道办事处 浙江安吉 安吉县竹产业发展中心 浙江安吉 国家林业和草原局竹子研究开发中心/竹林生态与资源利用国家林业和草原局重点实验室 杭州 浙江耕盛堂生态农业有限公司 浙江安吉 安吉皈山罐头食品厂 浙江安吉)摘 要:为探索竹笋加工废弃物的肥料利用途径 采用竹笋加工废弃物与竹材加工废弃物混合发酵的方法 研究了二者不同混合比例对发酵后产品质量的影响 比较了发酵后有机肥的 值、碳氮比(/)、腐殖酸含量、容重等理化性质指标的差异 结果表明:随着竹材加工废弃物混合比例的增加 发酵产品有机碳含量呈增加趋势 而总氮含量呈现先增加后减少的趋势 且在竹材加工废弃物添加比例为 和时的总氮含量达最高 在发酵产品中腐殖酸含量呈现增大的趋势 表明竹材加工废弃物更有利于腐殖质的形成 用种子发芽指数()评价竹源有机肥的发酵成熟度结果显示 各处理 值均显著高于对照 其中竹材加工废弃物的添加比例为、和 的 个处理的 值均大于 表明这 种混合发酵有机肥对种子萌发不但没有毒性 还具有一定的促进作用关键词:竹材 竹笋 加工废弃物 堆肥 腐熟 有机肥:./.():/.().:我国竹产业正面临竹材价格走低、生产成本上升、竹林抛荒面积增大等问题 而竹笋作为中国传统佳肴和健康食品 越来越受到市场的青睐 由于竹笋出笋时间短、集中 纤维老化速度较快 鲜笋粗加工将产生 的笋壳、笋篰头、坏笋等固体废弃物 这些废弃物如丢弃于路边或沟旁 腐烂霉变 会造成严重的环境污染和资源浪费 因此 如何采用有效技术将这些废弃物转化成可利用资源 已成为竹笋加工业持续健康发展的一大技术瓶颈竹笋固体废弃物由竹笋笋箨和笋篰头等组成 含有丰富的糖、蛋白质和游离氨基酸 以及铁、锌等矿质营养元素 综合利用竹笋固体废弃物提升其附加值应当是可能的 目前对于竹笋加工废弃物的主要处理方式有膳食纤维再生利用、开发笋壳饲料、笋壳造纸、笋壳工艺品、笋壳有机肥 以及从竹笋壳中提取天然色素、黄酮、含氮化合物等 但由于这些处理方法存在工艺技术复杂、设备要求高、成本昂贵等问题 使得许多地区的竹笋加工废弃物尚未真正得到有效利用 利用堆肥技术处理农业有机废弃物 实现有机质和养分归还 是目前最为普遍的有机废弃物处理措施之一但竹笋加工废弃原料由于水分含量高(左右)、可溶性糖含量大 直接发酵会造成厌氧条件 容易造成一些腐败杂菌生长 为此 本研究采用竹笋加工废弃物与竹材加工废弃物混合发酵的方法 研究二者不同混合比例对发酵终端产品质量的影响 以期探索利用 种竹源有机废弃物生产有机肥或土壤修复材料的途径 材料与方法 试验材料 年 月分别从安吉竹笋加工厂和竹材拉丝工厂收集竹笋和竹材加工废弃物 年 月至 月在桐乡华腾牧业有限公司大棚内对竹笋和竹材加工废弃物进行堆肥处理 处理时间为 竹笋和竹材加工废弃物原料化学性质和成分见表 发酵前将竹笋和竹材加工剩余物粉碎成长度小于 、直径小于 的颗粒原料表 不同类型竹源加工废弃物化学性质与成分 化学指标化学性质与成分含量竹笋竹材 值 总有机碳/总氮/(/)碳氮比磷/(/)钾/(/)钙/(/)镁/(/)粗纤维素/半纤维素/木质素/粗脂肪/可溶性糖/灰分/试验设计根据预实验的结果 选择筛选出的 种微生物(枯草芽孢菌、土地芽孢菌和假单胞菌)的复合菌作为竹源废弃物的生物肥发酵菌剂 将竹笋加工废弃物和竹材加工废弃物原料按一定的质量比例混合进行试验 试验共设 个处理 每个处理 个重复 处理:竹笋加工废弃物(对照)处理:竹笋加工废弃物 竹材加工废弃物 处理:竹笋加工废弃物 竹材加工废弃物 处理:竹笋加工废弃物竹材加工废弃物 处理:竹笋加工废弃物 竹材加工废弃物 堆肥发酵 种竹源废弃物按一定质量比例混匀后 加入质量百分比浓度为 的混合菌液(枯草芽孢杆菌、假单胞菌、土地芽孢杆菌混合菌)搅拌混合 并加水调节混合物料的含水量至 再将混合物料建堆发酵 采用常温发酵 气温在 每隔 翻 次发酵堆 并观察和记录混合物料的温度、湿度、气味、体积等 在发酵 后 若所有处理的发酵堆温度都低于、没有发酵前期出现的酸味和臭味、堆体表面有白色和灰白色菌丝 表明发酵已经完成 发酵后混合物料理化性质测定取发酵后的混合物料样品 记录样品鲜质量测定样品的物理性质 测定指标包括容重、孔隙度和持水量 另取混合物料样品于实验室置于 的烘箱中恒温烘干 称重后粉碎、过筛 用于分析物料的化学性质及养分含量 指标包括 值及有机碳、氮、磷、钾、钙、镁、腐植酸等含量 其中 样品经 法消煮后 分别采用碱解扩散法、钼锑抗比色法测定消煮液中的氮、磷含量 采用原子吸收法测定钾、钙和镁含量 采用焦磷酸钠浸提重铬酸钾容量法测定总腐殖酸含量 种子发芽指数测定种子发芽指数依据有机肥料农业行业标准进行测定 具体如下:将 竹源废弃物混合发酵置于 的塑瓶中 按固、液质量比为 添加 蒸馏水 于 以 /振荡 后过滤 过滤所得即为浸提液 吸取 浸提液或试验溶液于垫有 张滤纸的培养皿中 均匀地放入籽粒饱满、大小一致的小白菜种子 粒 并以加去离子水为对照 每个处理重复 次 在()的培养箱中避光培养 记录种子发芽的个数 并测定根长种子发芽指数()(堆肥处理的种子发芽率 种子根长)/(对照的种子发芽率 对照种子根长)数据分析采用 进行数据分析 结果与分析 不同处理混合料发酵后的化学性质和养分元素 由分析结果可知(表)发酵后混合料的 值随着竹材加工废弃物添加量的增加而降低 这与发酵前 种废弃物的 值存在差异有关(表)值的高或低都会影响堆肥中有益微生物的生长和发酵效率 各处理的 值为 符合作为有机肥的标准 与原料相比 各处理在发酵后有机碳含量和碳氮比(/)显著降低 表明各种处理的微生物活跃程度很高 有机碳分解较快 随着竹材加工废弃物添加比例的增加(从处理 到)有机碳含量呈增加趋势 而氮含量则呈现先增加后减少的变化趋势 这与竹笋加工废弃物中易分解的碳源(多糖、半纤维)含量高和氮存在的形态有关 竹笋加工废弃物中半纤维素和多糖含量达 (表)这部分碳源很容易被微生物分解 处理为 的竹笋加工废弃物 原料中总氮含量最高 但在发酵后、处理的全氮含量显著高于其他处理 这是由于竹笋加工废弃物总氮主要以蛋白质、氨基酸等形式存在这类有机氮在腐熟过程中经微生物作用易转化成氨气 从而造成氮的损失 混合料中磷、钾、钙和镁等养分离子在堆肥中的存在形态较为稳定 随着竹笋加工废弃物添加量的减少这些养分离子的含量都呈现下降趋势 主要原因是这些元素含量在竹笋加工废弃物中的含量要高于竹材加工废弃物表 不同比例混合料发酵后的产品化学性质和养分含量 处理 值总有机碳/总氮/(/)碳氮比磷/(/)钾/(/)钙/(/)镁/(/)腐植酸/注:同列不同小写字母表示各处理间差异显著(时可认为有机物对植物完全没有毒性 从表 可以看出 处理、和 均显著提高了有机肥的 值()说明竹源有机材料的发酵产物对植物种子萌发不但没有毒性 还具有一定的促生效果表 不同比例混合料发酵后的有机肥对青菜种子发芽指数的影响 处理发芽率/根长/种植发芽指数/空白 结论试验结果表明 竹笋加工废弃物由于糖类、半纤维素、纤维素含量高 不利于堆肥的通气和快速发酵 而掺入竹材加工废弃物后能增加发酵物的通气条件 缩短堆肥发酵周期 促进堆肥快速腐熟 随着竹材加工废弃物混合比例的增加 发酵后混合料有机碳含量呈增加趋势 而氮含量呈现先增加后减少的变化趋势 竹笋加工废弃物原料中的总氮含量最高 但在发酵后添加 和 竹材加工废弃物的 个处理的全氮含量显著高于其他处理 对发酵后混合料容重、总孔隙度和非毛管孔隙度等指标测定结果表明混合堆肥发酵的有机肥还可以作为土壤有机改良剂 具有较好的通气、保水等土壤改良功能参 考 文 献 黄勇 杨阳阳 冷利松 等.“两山”理念背景下浙江安吉竹产业发展的思考和建议.世界竹藤通讯 ():.贾燕芳 石伟勇.几种笋壳的化学成分及其纤维素特征.浙江大学学报(农业与生命科学版)():.李国学 张福锁.固体废物堆肥化与有机复混肥生产.北京:化学工业出版社.袁远 张金辉 李银月 等.蔬菜废弃物好氧堆肥处理研究进展.江苏农业科学 ():.中国林业科学研究院林业研究所 中国科学院沈阳应用生态研究所 北京农业大学 等.森林土壤分析方法.北京:中国标准出版社.农业农村部.有机肥料:/.北京:中国标准出版社.孙桂阳 张国言 董元杰.不同来源农业废弃物堆肥进程与产品肥效研究.水土保持学报 ():.刘晓燕 金继运 任天志 等.中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析.应用生态学报 ():.朱凤香 王卫平 杨友坤 等.固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标.浙江农业科学():.黄国锋 钟流举 张振钿 等.有机固体废弃物堆肥的物质变化及腐熟度评价.应用生态学报 ():.李恕艳 李吉进 张邦喜 等.菌剂对鸡粪堆肥腐殖质含量品质的影响.农业工程学报 ():.陈红金 姚燕来 朱有为 等.商品有机肥容重测定方法的建立及不同原料对有机肥容重的影响.浙江农业科学():.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会.绿化用有机基质:/.北京:中国标准出版社.栾亚宁.农林有机废弃物堆腐生产花卉栽培基质研究.北京:北京林业大学.汤江武 朱利中.不同堆肥条件对种子发芽指数影响的研究.浙江农业科学():.马海林 孙效鑫 杜振宇 等.花生壳基质与几种常用有机基质理化性质的比较研究.山东林业科技():.(上接第 页)赵西平 许亘昱 吴杨 等.南宁市夏季住区室外公共空间小气候对居民活动的影响研究.建筑科学 ():.柏春.城市气候设计:城市空间形态气候合理性实现的途径.北京:中国建筑工业出版社.:.():.刘谯.景观形态的设计思维来源及其解析.美术大观 ():.李博.生态学.北京:高等教育出版社.刘先觉.现代建筑理论.北京:高等教育出版社.徐华伟.完形城市自然山水设计研究与实践探索.重庆:重庆大学.赵晓龙.基于微气候效应的寒地城市公园规划设计研究.北京:科学出版社.埃维特埃雷尔 戴维波尔穆特 特里威廉森.城市小气候:建筑之间的空间设计.叶齐茂 倪晓辉译.北京:中国建筑出版社.李国杰.基于热舒适度的哈尔滨步行街行道树优选研究.哈尔滨:哈尔滨工业大学.杨柳 闫海燕 杨茜 等.人体热舒适的气候适应基础.北京:科学出版社.李雯霏.结合气候条件的金帛岛城市设计优化方法研究.沈阳:沈阳建筑大学.康泽恩.城镇平面格局分析:诺森伯兰郡安尼克案例研究.北京:中国建筑工业出版社.刘姝宇 谢祖杨 宋代风.应对城市气候问题的当代德国城市设计:以斯图加特 世纪项目为例.新建筑():.李帅 彭震伟.特色小城镇产镇融合的影响要素与实施路径:以丁蜀特色小城镇为例.城市规划学刊 ():.段进 张庭伟 尹稚 等.“中国式城乡现代化:内涵、特征与发展路径”学术笔谈.城市规划学刊():.