初始物料水溶性有機(jī)碳含量對番茄秧堆肥進(jìn)程的影響.pdf
<p>初始物料水溶性有機(jī)碳含量對番茄秧堆肥 進(jìn)程的影響 郭秋月 1常瑞雪 1孫 霞 2李彥明 1*陳 清 1李國學(xué) 1 （ 1 農(nóng)田土壤污染防控與修復(fù)北京市重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193； 2 新疆農(nóng)業(yè) 大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052） 摘 要：高溫好氧堆肥技術(shù)是有機(jī)廢物循環(huán)利用的重要途徑之一。我國堆肥生產(chǎn)中多采用原料全碳與全氮含量的比值（C/N） 指導(dǎo)堆肥原料的配比，但由于物料有機(jī)質(zhì)組分存在差異，促進(jìn)堆肥發(fā)酵進(jìn)程應(yīng)選用可被微生物利用的有效碳源。本試驗以番 茄秧為主要堆肥原料，以麥秸、淀粉和尿素為調(diào)理劑，將初始混合物料的C/N調(diào)整至25、含水量控制在60%，調(diào)節(jié)水溶性 有機(jī)碳含量分別為4%、8%和12%，研究初始混合物料中水溶性有機(jī)碳含量差異對堆肥發(fā)酵進(jìn)程的影響。結(jié)果表明：隨著 水溶性有機(jī)碳含量增加，初始CO 2 的釋放速率越高，CO 2 累積釋放量越高，堆肥物料損失越高，堆肥腐熟周期越短，腐熟度 越好，堆肥反應(yīng)越易啟動。初始混合物料中水溶性有機(jī)碳含量大于8%時，有利于有機(jī)廢物的快速堆肥化處理，且初始物料 水溶性有機(jī)碳的含量差異不會影響堆肥的腐熟和產(chǎn)品的性質(zhì)。因此，可將增加初始物料中的水溶性有機(jī)碳含量作為加速堆肥 進(jìn)程的方法，同時也可用作指導(dǎo)堆肥物料配比的關(guān)鍵性指標(biāo)。 關(guān)鍵詞：水溶性有機(jī)碳；堆肥；腐熟度；有機(jī)廢物；番茄秧 易程度可以分為4類：可溶性有機(jī)質(zhì)、半纖維素、 纖維素、木質(zhì)纖維素（Afnor，2005）。在堆肥過程 中，微生物會優(yōu)先降解較易降解的有機(jī)碳，對纖維 素、木質(zhì)素等降解很少（韓濤和任連海，2008） ， 而被降解的有機(jī)碳所占比例幾乎和水溶性有機(jī)碳含 量相當(dāng)（Francou et al.，2008）。Zhang等（2011） 的研究結(jié)果也證實，水溶性有機(jī)碳組分對堆肥過 程中物料減量化貢獻(xiàn)最大。江連強(qiáng)（2005）研究發(fā) 現(xiàn)，提高堆肥初期水溶性有機(jī)碳含量，有利于提高 堆肥過程中有機(jī)物的降解率，加速堆肥進(jìn)程。但常 瑞雪等（2017）指出，并非易降解組分的含量越高 越有利于堆肥的進(jìn)行，適宜的易降解有機(jī)組分才會 對堆肥進(jìn)程和物料降解產(chǎn)生有益影響。目前對于初 始物料中水溶性有機(jī)碳含量的調(diào)控在什么范圍內(nèi)會 對堆肥過程產(chǎn)生有益的影響，以及影響程度如何的 相關(guān)研究鮮見報道。本試驗以番茄秧為主要堆肥原 料，以麥秸、淀粉和尿素為調(diào)理劑，嘗試探討在初 始物料C/N相同的情況下，水溶性有機(jī)碳含量差 異對堆肥發(fā)酵進(jìn)程的影響，以期為堆肥生產(chǎn)提供 參考。 郭秋月，女，碩士研究生，專業(yè)方向：廢棄物處理與資源化利用，E-mail： guoqy_0804163.com *通訊作者（Corresponding author）：李彥明，男，博士，副教授，碩 士生導(dǎo)師，專業(yè)方向：廢棄物處理與資源化利用，E-mail：liym cau.edu.cn 收稿日期：2017-09-05；接受日期：2017-11-23 基金項目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項（2017TC006） 好氧堆肥是有機(jī)廢棄物資源化處理的有效方 式之一，是利用微生物降解有機(jī)物的生化過程（張 園 等，2011） ，基于微生物利用碳氮養(yǎng)分的最適比 例為2530（李季和彭升平，2011） ，現(xiàn)有堆肥工 藝中初始物料的調(diào)配通常根據(jù)混合物料的C/N進(jìn) 行，但是并非所有的有機(jī)質(zhì)都可以被微生物直接或 間接利用。有機(jī)質(zhì)的組成成分很多，不同有機(jī)組分 的理化性質(zhì)不同，對堆肥進(jìn)程的貢獻(xiàn)率也不同（徐 路魏，2016） ；而不同物料之間，有機(jī)質(zhì)組分的差 異較大，這必然會對堆肥進(jìn)程產(chǎn)生不同的影響?？?軍等（2009）提出，在選擇碳源輔料調(diào)節(jié)堆肥物料 初始C/N時，應(yīng)重點關(guān)注有效碳源，減少粗纖維 含量，以加速堆肥發(fā)酵進(jìn)程。根據(jù)有機(jī)質(zhì)降解的難 42 新優(yōu)品種 栽培管理 本期視點 產(chǎn)業(yè)市場 病蟲防控 42 研究論文 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2018（5）：42 - 47 1 材料與方法 1.1 試驗材料 試驗于2016年39月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)（西 校區(qū)）廢棄物處理與資源化實驗室進(jìn)行。試驗原 料番茄秧取自北京市昌平區(qū)小湯山科技農(nóng)業(yè)示范 園，麥秸取自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊試驗站；將番茄 秧和小麥秸稈分別粉碎至1 mm備用，理化性質(zhì)如 表1所示。淀粉（C 6 H 10 O 5 ） n 和尿素CO（NH 2 ） 2 均經(jīng)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)供應(yīng)科購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑 表 1 主要堆肥原料的理化性質(zhì) 試驗材料 總有機(jī)碳/% 木質(zhì)素/% 粗纖維/% 可溶性有機(jī)碳/% 總氮/% C/N 含水率/% 番茄秧 51.00 8.01 31.12 6.69 1.84 27.76 83.58 麥秸 63.09 8.86 42.03 2.79 0.73 86.23 8.70 有限公司。 1.2 試驗設(shè)計 以粉碎好的番茄秧為堆肥處理對象，用小麥秸 稈作為水分和碳源調(diào)理劑，用淀粉和尿素作為初始 混合物料的碳氮調(diào)理劑，設(shè)置堆肥混合物料初始水 溶性有機(jī)碳（DOC）含量分別為4%（A1）、8%（A2） 和12%（A3）3個處理；3個處理混合物料的含水 量均調(diào)整至60%，同時通過物料平衡法將所有處理 的混合物料初始C/N控制在25左右，整個堆肥周 期為49 d。 具體堆肥操作：分別將混勻的堆肥物料投入 到自制小型密閉式堆肥反應(yīng)器（圖1） （Michel & Reddy，1998）中，確保每個反應(yīng)器中投入堆肥物 料的質(zhì)量相同（以干質(zhì)量計），并將通風(fēng)量控制在0.1 L·min -1 。在通風(fēng)管路進(jìn)入反應(yīng)器前串接堿性氣體 和酸性氣體吸收液；整個堆肥發(fā)酵期間，在出氣管 路后連接2%硼酸溶液和1 mol·L -1 氫氧化鈉溶液 的吸收瓶，并定期更換吸收液，用于測定堆肥過程 中產(chǎn)生的NH 3 和CO 2 。根據(jù)堆肥發(fā)酵進(jìn)程，在第1、 3、7、14、21、35、49天進(jìn)行翻堆操作，確保物料 結(jié)構(gòu)和反應(yīng)均勻度，同時根據(jù)需要補(bǔ)充水分，保持 在60%左右。 1.3 項目測定 堆肥初始物料的水溶性有機(jī)碳含量測定采用重 鉻酸鉀外加熱法（范芳，2007）。 在翻堆操作的同時進(jìn)行固體樣品采集，分別于 第0、1、3、7、14、21、35、49天取樣，采用多 點采樣法，每次收集100 mL，混合均勻后分成2份， 1份置于-20 條件下冷凍保存，1份經(jīng)低溫冷凍 干燥后粉碎。鮮樣用于測定pH和發(fā)芽指數(shù)（GI）， 參照龔建英等（2012）的方法；干樣用于測定總有 機(jī)碳（TOC） 、總有機(jī)質(zhì)、灰分含量，并計算物料 損失和碳素?fù)p失（Bernal at al.，1996），TOC含量 采用有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY 525-2012）推薦方法進(jìn) 行測定，總有機(jī)質(zhì)和灰分含量采用熱灼燒法進(jìn)行測 定（常瑞雪 等，2017） ；每天定時測定出氣口NH 3 和CO 2 的累積量（Maliska et al.，2014）。CO 2 每天 的累積量與7 d的累積量變化趨勢相同，故選擇使 用7 d累積量作圖。 100×X 1 ×（100-X 2 ） X 2 ×（100-X 1 ） 100- 物料損失（%）= 100×X 1 ×N 2 X 2 ×N 1 100- 碳素?fù)p失（%）= 式中：X 1 、X 2 為堆肥初始和最終的灰分含量； N 1 、N 2 為堆肥初始和最終的碳素含量。 1.4 數(shù)據(jù)處理 采用美國微軟公司的Office Excel軟件進(jìn)行數(shù) 據(jù)整理和分析。 2 結(jié)果與分析 2.1 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中 pH值的 影響 有機(jī)物料的堆肥化過程其實就是其生物轉(zhuǎn)化過 程，pH是影響微生物生長繁殖的重要指標(biāo)，pH值 過高或過低都會影響微生物的活性，改變堆體中的 微生物種類和群落，進(jìn)而影響堆肥發(fā)酵的進(jìn)程，不 同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中pH值的影響如 圖 1 堆肥反應(yīng)裝置示意圖 空氣 流 量 計 恒溫培養(yǎng)箱（55 ） 堆肥裝置 H 2 SO 4 HaOH H3BO4 NaOH 43 新優(yōu)品種 栽培管理 本期視點 產(chǎn)業(yè)市場 病蟲防控 43 研究論文 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 圖2所示。堆肥發(fā)酵初期，各處理pH值均呈弱酸性； 隨著堆肥的進(jìn)程，各處理pH值均呈先下降后迅速 上升再緩慢下降至平穩(wěn)的變化趨勢。第7天各處理 的pH值均已大于8；第14天各處理pH值均達(dá)到 最大值；之后隨著堆肥時間增加pH值呈緩慢下降 趨勢至穩(wěn)定，堆肥結(jié)束時各處理pH值均在9左右。 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，堆肥初期物料中易降解的 有機(jī)物較多，供氧不足，使得降解過程不完全，堆 體中儲存大量的代謝產(chǎn)物如有機(jī)酸，致使pH值呈 下降趨勢，且水溶性有機(jī)碳含量越高，pH值下降 的趨勢越明顯；之后，隨著堆肥微生物的繼續(xù)降解 和有機(jī)質(zhì)分解，溫度的升高，一部分有機(jī)酸揮發(fā)， 還有一部分有機(jī)酸被逐步分解或是與其他物質(zhì)合成 腐殖質(zhì)，同時含氮物質(zhì)分解產(chǎn)生的氨使物料的pH 值又回升；在堆肥后期，由于硝化細(xì)菌的硝化作用 釋放出的H + 和氨揮發(fā)作用，導(dǎo)致堆肥物料pH值 小幅度降低，最后基本穩(wěn)定（金樹權(quán) 等，2015） ， 這種現(xiàn)象與張蓓（2012）所研究的不同C/N對玉米 秸稈發(fā)酵影響的變化趨勢一致。 2.2 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中 CO 2 累 積釋放量的影響 在好氧堆肥初期，微生物對有機(jī)物的氧化分 解會產(chǎn)生大量的CO 2 ；隨著堆肥的進(jìn)程，由于可供 利用的有機(jī)質(zhì)不斷減少，使得微生物活動減緩，釋 放出的CO 2 含量減少，因此可以根據(jù)堆肥CO 2 的排 放量判斷微生物代謝活動強(qiáng)度和堆肥產(chǎn)品的穩(wěn)定性 （Garcia et al.，1992；黃國鋒 等，2003） ；當(dāng)CO 2 的排放量非常低甚至消失時，可以認(rèn)為堆肥已達(dá)腐 熟（李國學(xué)和張福鎖，2000） 。從圖3可以看出， 各處理CO 2 排放量均呈逐漸上升直至穩(wěn)定的趨勢。 堆肥處理前7 d，各處理CO 2 的排放速率和排放量 均為A2A3A1，這是因為A2和A3處理的水 溶性有機(jī)碳含量高于A1處理，易于微生物的快速 分解，有機(jī)質(zhì)的礦化速率高，從而導(dǎo)致CO 2 產(chǎn)生 較快。第28天開始，A3處理反應(yīng)變緩，第42天 已經(jīng)達(dá)到基本穩(wěn)定，處于腐熟狀態(tài)；而A2處理一 直處于快速反應(yīng)中，到第42天也基本穩(wěn)定；A1處 理由于水溶性有機(jī)碳含量較低，反應(yīng)一直都比較緩 慢。第49天，各處理的CO 2 累積排放量為A3 A2A1。表明添加可溶性有機(jī)碳可以明顯促進(jìn)堆 肥中有機(jī)碳和有機(jī)氮的礦化，即土壤中已被證實的 “碳激發(fā)效應(yīng)”（Shen & Bartha，1996）。而且堆肥 初始階段，A2、A3處理的CO 2 總累積量高于A1 處理，表明高水溶性有機(jī)碳含量有利于微生物的快 速啟動，可以促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解，使物料達(dá)到穩(wěn) 定化。 2.3 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中碳素?fù)p 失的影響 有機(jī)質(zhì)為微生物的生命活動提供能源和其自 身生長繁殖所需的組成物質(zhì)（賀琪 等，2005） 。在 堆肥系統(tǒng)中，不穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下分 解為CO 2 、H 2 O和礦物質(zhì)，同時分解產(chǎn)物在微生物 的作用下又重新合成新的化合物，即腐殖質(zhì)。隨著 CO 2 的釋放，總有機(jī)碳含量呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢（潘 飛，2010） 。從圖4可以看出，堆肥初期各處理的 碳素?fù)p失均呈現(xiàn)輕微波動；第7天開始，各處理均 出現(xiàn)明顯的碳素?fù)p失現(xiàn)象，其中A3處理的碳素?fù)p 圖 3 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中 CO 2 累積釋放量的影響 10 9 8 7 6 5 pH 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 05 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CO 2 累積釋放量g·k g-1 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 發(fā)芽指數(shù)（GI） 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 物料損失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 90 85 80 75 70 65 60 總有機(jī)質(zhì)含量 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 碳素?fù)p失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 圖 2 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中 pH值的影響 10 9 8 7 6 5 pH 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 05 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CO 2 累積釋放量g·k g-1 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 發(fā)芽指數(shù)（GI） 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 物料損失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 90 85 80 75 70 65 60 總有機(jī)質(zhì)含量 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 碳素?fù)p失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 A1（DOC 4） A2（DOC 8） A3（DOC 12） A1（DOC 4） A2（DOC 8） A3（DOC 12） 44 新優(yōu)品種 栽培管理 本期視點 產(chǎn)業(yè)市場 病蟲防控 44 研究論文 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 失速率最大；至第35天，A1和A3處理的碳素?fù)p 失已經(jīng)基本穩(wěn)定；第49天時，A3處理的碳素?fù)p失 達(dá)到59.6%，遠(yuǎn)高于A1（47.3%）和A2（50.6%） 處理。堆肥物料全碳的損失在一定程度上可以反映 出堆肥的腐熟降解過程，全碳含量下降速度快，說 明堆肥腐熟降解進(jìn)程快（徐智 等，2008）。Francou 等（2008）的研究也表明，在堆肥過程中50%的 有機(jī)碳會被微生物迅速降解并無機(jī)化，這些被微生 物降解的有機(jī)碳的含量幾乎和水溶性有機(jī)碳含量相 當(dāng)。由此表明，堆肥初始物料中較高的水溶性有機(jī) 碳含量有利于堆肥原料的快速啟動，可以促進(jìn)堆肥 發(fā)酵進(jìn)程，加速堆肥物料的穩(wěn)定與腐熟。 2.4 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中有機(jī)質(zhì) 含量和物料損失的影響 有機(jī)質(zhì)含量的變化可間接表征堆肥進(jìn)程和腐熟 情況（鄭國砥 等，2009） ，在堆肥過程中，有機(jī)質(zhì) 含量必然會隨著堆肥時間的進(jìn)行而逐漸減少，圖5 中有機(jī)質(zhì)含量變化趨勢即是如此。堆肥處理前7 d， 各處理的有機(jī)質(zhì)含量均緩慢下降；第735天，A3 處理的降解速率急劇增加，遠(yuǎn)高于其他兩個處理； 第35天開始，各處理的降解速率均趨于緩慢。整 個堆肥周期內(nèi)，A3處理的有機(jī)質(zhì)降解量最高。從 試驗結(jié)果來看，堆肥初始階段可溶性有機(jī)碳含量越 高，堆肥物料質(zhì)量下降至穩(wěn)定所需時間越短；總有 機(jī)質(zhì)降解越快，越有利于堆肥品質(zhì)的穩(wěn)定。 固體廢棄物進(jìn)行堆肥化處理的主要目的之一是 將廢棄物進(jìn)行減量化。如圖6所示，在整個堆肥過 程中，3個處理的物料損失變化趨勢基本一致，堆 體質(zhì)量不斷減少。前7 d，各處理物料質(zhì)量下降均 比較緩慢；之后，A3處理的物料損失下降速率急 劇增加，表明堆肥反應(yīng)劇烈，主要是因為A3處理 可溶性有機(jī)碳含量高，有利于微生物的分解作用， 堆肥反應(yīng)快；至第21天，A3處理已經(jīng)基本達(dá)到腐 熟，而A1和A2處理從第7天開始均呈持續(xù)穩(wěn)定 的下降趨勢，直至堆肥周期結(jié)束也未達(dá)到穩(wěn)定的狀 態(tài)；第49天，A1、A2和A3處理的物料損失分別 為49.04%、41.14%和43.19%。表明堆肥初始物料 中較高的水溶性有機(jī)碳含量，可以促進(jìn)堆肥原料快 速發(fā)生反應(yīng)，有利于堆肥快速達(dá)到穩(wěn)定。 2.5 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中發(fā)芽指 數(shù)（GI）的影響 堆肥物料中難免含有對種子萌發(fā)和植物生長 有抑制作用的毒性物質(zhì)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)母邷囟逊拾l(fā) 酵后，這些毒性物質(zhì)會被逐漸消除（Chanyasak et al.，1983）。一般采用發(fā)芽指數(shù)（GI）來評價堆 圖 4 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中碳素?fù)p失的影響 10 9 8 7 6 5 pH 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 05 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CO 2 累積釋放量g·k g-1 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 發(fā)芽指數(shù)（GI） 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 物料損失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 90 85 80 75 70 65 60 總有機(jī)質(zhì)含量 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 碳素?fù)p失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 圖 6 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中物料損失的影響 10 9 8 7 6 5 pH 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 05 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CO 2 累積釋放量g·k g-1 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 發(fā)芽指數(shù)（GI） 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 物料損失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 90 85 80 75 70 65 60 總有機(jī)質(zhì)含量 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 碳素?fù)p失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 圖 5 不同水溶性有機(jī)碳含量對堆肥過程中總有機(jī)質(zhì)含量的 影響 10 9 8 7 6 5 pH 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 05 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CO 2 累積釋放量g·k g-1 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 發(fā)芽指數(shù)（GI） 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 100 90 80 70 60 50 40 物料損失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 90 85 80 75 70 65 60 總有機(jī)質(zhì)含量 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 碳素?fù)p失 堆肥時間 d 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 DOC 4 DOC 8 DOC 12 A1（DOC 4） A2（DOC 8） A3（DOC 12） A1（DOC 4） A2（DOC 8） A3（DOC 12） A1（DOC 4） A2（DOC 8） A3（DOC 12） 45 新優(yōu)品種 栽培管理 本期視點 產(chǎn)業(yè)市場 病蟲防控 45 研究論文 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 肥產(chǎn)品的生物毒性和腐熟度，當(dāng)GI50%時，可 認(rèn)為堆肥產(chǎn)品已腐熟，并達(dá)到了可接受的程度，即 基本沒有生物毒性（Zucconi et al.，1981）；若GI 80%，則堆肥產(chǎn)品已經(jīng)完全腐熟，且沒有生物毒性 （Tiquia et al.，2002）。從圖7可以看出，各處理 初始物料的GI值均小于5%；經(jīng)過24 h的發(fā)酵， 堆肥物料中原有的生物毒性物質(zhì)被迅速降解，發(fā) 芽指數(shù)逐漸上升；隨著微生物對有機(jī)物質(zhì)的不斷降 解，微生物代謝活動中產(chǎn)生大量的次級代謝產(chǎn)物對 種子萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用，因此在第17天各處 理發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢；第7天后，有機(jī)物和次級 代謝產(chǎn)物在微生物的進(jìn)一步分解下，生物毒性物質(zhì) 含量逐漸降低，對種子萌發(fā)的抑制作用逐漸減弱， 發(fā)芽指數(shù)呈持續(xù)上升的趨勢，但是在第714天 A3處理的發(fā)芽指數(shù)遠(yuǎn)低于其他處理，可能是由于 A3處理水溶性有機(jī)碳含量過高，在微生物的代謝 活動中產(chǎn)生較多的次級代謝產(chǎn)物抑制了種子萌發(fā)； 第21天后，A3處理的GI值迅速上升，最先超過 60%；第49天，A1、A2和A3的發(fā)芽指數(shù)分別為 72.79%、86.62%和86.05%。表明初始物料中添加 外源可溶性有機(jī)碳對堆肥的腐熟有明顯的促進(jìn)作 用，初始物料中較高的水溶性有機(jī)碳含量有利于促 進(jìn)堆肥腐熟，縮短堆肥腐熟周期。 3 結(jié)論 控制堆肥物料C/N在一定范圍之內(nèi)，隨著水溶 性有機(jī)碳含量的增加，初始CO 2 的釋放速率越高且 堆肥周期內(nèi)累積釋放量越高，堆肥物料損失越高， 堆肥腐熟周期越短，腐熟度越好，因此可以利用初 始物料中的水溶性有機(jī)碳含量指導(dǎo)堆肥生產(chǎn)的物料 配比。當(dāng)初始混合物料中水溶性碳含量大于8%時， 即可實現(xiàn)對有機(jī)廢物的快速堆肥化處理，發(fā)酵效果 良好；若初始混合物料中水溶性碳含量低于8%， 則發(fā)酵周期較長，且不利于后續(xù)利用。 參考文獻(xiàn) 常瑞雪，王騫，甘晶晶，李彥明2017易降解有機(jī)質(zhì)含量對黃瓜 秧堆肥腐熟和氮損失的影響農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，33（1） ：231- 237 范芳2007有機(jī)肥料中水溶性碳的測定方法中國測試技術(shù)，33 （4）：63-65 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biologiqueParis：Norme franç aise NFU：44-162 Bernal M，Navarro A，Roig A，Cegarra J，García D1996Carbon and nitrogen transformation during composting of sweet sorghum bagasseBiology & Fertility of Soils，22（1-2） ：141-148 Chanyasak V，Katayama A，Hirai M，Mori S，Kubota H1983 Effects on compost maturity on growth of Komatsuna（Brassica rapa varpervidis）in NeubauerspotSoil Science & Plant Nutrition， 29（3） ：239-250 Francou C，Linères M，Derenne S，Villio-Poitrenaud M L，Houot S2008Influence of green waste，biowaste and paper-cardboard initial ratios on organic matter transformations during composting Bioresource Technology，99（18）：8926-8934 Garcia C，Hernandez T，Costa F，Ayuso M1992Evaluation of the maturity of municipal waste compost using simple chemical parametersCommunications in Soil Science & Plant Analysis，23 （13-14）：1501-1512 Maliska K，Zabochnicka- wi tek M，Dach J2014Effects of biochar amendment on ammonia emission during composting of sewage sludgeEcological Engineering，71：474-478 Michel J F，Reddy 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Key Laboratory of Farmland Soil Pollution Prevention and Remediation， College of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing 100193，China； 2 College of Pratacultural and Environmental Sciences， Xinjiang Agricultural University，Urumchi 830052，Xinjiang，China） Abstract：High-temperature aerobic composting technology is one of the important ways to cyclic reuse of organic wasteIn China，the compost factories often take the ratio of total carbon to total nitrogen（C/N） of raw material to guide the compost productionBut owing to the differences existing in the organic components of raw material，effective carbon source easily utilized by microorganisms should be selected to promote the composting processThis experiment took tomato stalk as main raw material，and wheat straw，corn starch and urea as attendant agentsThe C/N ratio of initial mixed material was adjusted to 25，and moisture was controlled to 60%The water-soluble organic carbon content（WOC）of initial mixture was regulated to 4%，8% and 12%，respectivelyThe paper studied the effect of WOC differences in initial mixed material on composting processThe results showed when WOC of initial mixed material was increased，the higher initial emission rate and hi</p>
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