收稿日期 修回日期 項目來源 新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項項目 作者簡介 蘇含明 男 漢族 甘肅金昌人 助理研究員 主要從事農(nóng)作物秸稈資源高效利用等工作 通信作者 李海峰 男 漢族 四川南充人 副研究員 主要從事農(nóng)作物秸稈資源高效利用等工作 葡萄廢棄枝條堆肥化處理技術研究 蘇含明 劉國宏 斯拉依丁 司馬義 艾斯坎爾 買提尼牙孜 劉志剛 李海峰 新疆農(nóng)業(yè)科學院吐魯番農(nóng)業(yè)科學研究所 新疆吐魯番 摘 要 為探明不同配比處理對葡萄枝條堆肥發(fā)酵的影響 以無核白葡萄枝條為主料 以羊糞為輔料進行配比 添 加發(fā)酵菌劑 通過好氧堆肥發(fā)酵 測定堆體溫度 值 全氮 全磷 全鉀 有機質(zhì)及纖維素 半纖維素 木質(zhì)素 重金 屬等理化指標 分析比較不同配比處理對葡萄枝條堆肥效果的影響 結(jié)果表明 處理 葡萄枝條與羊糞 配比 枝條粒徑 堆體升溫迅速 且 以上高溫保持 腐熟后 值為 有機質(zhì)含量為 與第 天相比 全氮 全磷 全鉀含量分別提高了 纖維素 半纖維素 木質(zhì)素含量分別降 低了 重金屬 含量在 堆肥效果較為理想 實驗研究為提高葡萄廢棄枝條資源化利用提供了理論依據(jù)和技術參考 關鍵詞 葡萄枝條 好氧堆肥 堆肥效果 資源利用 中圖分類號 文獻標志碼 文章編號 近年來 隨著吐魯番市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構提檔升級 葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛 規(guī)模不斷壯大 產(chǎn)量持續(xù)提升 已成為當?shù)剞r(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一 據(jù)相關研究報 道 年吐魯番葡萄種植面積已達到 萬 產(chǎn)量 萬 目前 全市年產(chǎn)葡萄鮮枝 條約 萬 每年再利用的葡萄枝條約 萬 利用率為 左右 剩余葡萄枝條集中堆放或用 于焚燒又會產(chǎn)生安全隱患 不僅會造成資源浪費還 不利于生態(tài)環(huán)境保護 在生產(chǎn)加工過程中 葡萄廢 棄枝條的深度開發(fā)與高值化利用較低 產(chǎn)業(yè)鏈 延伸有待進一步完善 好氧堆肥是一種傳統(tǒng)處理工藝 不但可以實現(xiàn) 廢棄資源無害化處理 而且易操作 成本低 可直接 還田 新疆維吾爾自治區(qū)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展 中國沼氣 第十四個五年規(guī)劃和 年遠景目標綱要 明確 提出 要推進農(nóng)作物秸稈和畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化 利用 通過肥料化 處理廢棄枝條 以提高廢 棄枝條資源化利用 的技術研究已受到人們的廣 泛關注 馬麗娟 等利用發(fā)酵后的葡萄枝條 草炭 和珍珠巖為原料 研究不同配比對果菜生長特性和 品質(zhì)指標的影響 為篩選出適合果菜生長發(fā)育的最 佳基質(zhì)配方提供了理論依據(jù) 周喜榮 李靈 章 等利用玉米秸稈 枸杞枝條 葡萄枝條等廢棄 物與畜禽糞便進行腐熟發(fā)酵 探究出適合實際生產(chǎn) 的堆肥搭配方式 然而 在新疆關于葡萄廢棄枝條 堆肥化處理的研究報道則相對較少 本研究根據(jù)吐 魯番葡萄廢棄物資源化利用現(xiàn)狀 結(jié)合當?shù)鬲毺氐?氣候條件 開展了不同處理葡萄廢棄枝條好氧堆肥 的試驗研究 分析比較了不同處理下葡萄廢棄枝條 的堆肥效果 以期為當?shù)仄咸褟U棄枝條好氧堆肥提 供借鑒 參考 材料與方法 試驗地點及材料 試驗于 年 月在新疆農(nóng)業(yè)科學院吐魯 番農(nóng)業(yè)科學研究所院內(nèi)進行 試驗材料為無核白葡 萄枝條 羊糞及尿素 均購自新疆吐魯番市高昌區(qū)周 邊地區(qū) 發(fā)酵菌劑為嗜熱性側(cè)孢霉菌劑 購買于新 疆某生物科技有限責任公司 試驗設計 試驗設 個處理 處理 為葡萄枝條 羊糞 枝條粒徑 處理 為葡萄枝條 羊糞 枝條粒徑 處理 為 葡萄枝條 羊糞 枝條粒徑 各處 理添加菌劑 并充分混勻 堆成長 寬 高 的條垛式發(fā)酵堆 采用翻堆方式 通風供氧 每天距堆體 處隨機 測量堆體溫度 次取平均值 每 堆翻 次 并觀 察堆體含水量適當補水 手握成團 松手不散 每 取樣 次 發(fā)酵周期 物料配比詳見表 表 物料配比 處理葡萄枝條 羊糞 尿 枝條粒徑 配比 測定指標及方法 物理指標的測定 溫度 采用 數(shù)字溫度計測定 化學指標的測定 值采用雷磁酸堿度計測定 全氮 全磷 全 鉀 有機質(zhì)采用 有機肥標準 測定 纖維素 半纖維素 木質(zhì)素采用 全自 動纖維分析儀測定 重金屬采用石墨爐原子吸收光 譜法測定 數(shù)據(jù)處理與分析 試驗數(shù)據(jù)使用 軟件整理 采用 統(tǒng)計軟件進行方差分析 并進行顯著性檢驗 顯著性水平為 結(jié)果與分析 不同配比處理對葡萄枝條堆肥溫度的影響 好氧發(fā)酵過程在微生物的作用下持續(xù)分解有機 質(zhì) 并釋放了大量的熱量 此過程可以通過溫度直觀 反應 溫度升高 則表明堆體內(nèi)微生物活性增大 分 解速度加快 反之 溫度降低 堆體內(nèi)微生物活性減 弱 分解速度緩慢 由圖 可得 各處理堆肥腐熟發(fā) 酵過程均經(jīng)過升溫期 高溫期及降溫期 個時期 堆 體在 以上溫度均超過 處理堆體升溫 最快 第 天堆體溫度已達到最高溫 且 以上高溫發(fā)酵保持 以上高溫發(fā)酵保持 處理堆體升溫次之 第 天堆體溫度為 第 天達到最高溫度 且 以上高溫發(fā)酵 保持 以上高溫發(fā)酵保持 處理堆 體升溫較慢 第 天堆體溫度為 第 天達到 最高溫度為 且 以上高溫發(fā)酵保持 以上高溫發(fā)酵保持 nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull null null nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 發(fā)酵天數(shù)nullnullnull nullnull nullnull nullnull 發(fā) 酵 溫 度 null null null 圖 不同配比處理對葡萄枝條堆肥溫度的影響 中國沼氣 不同配比處理對葡萄枝條堆肥 值的影響 由圖 可得 各處理之間 值呈現(xiàn)為先升后 降的變化趨勢 值所呈現(xiàn)的變化究其原因是堆 體好氧發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的有機酸 氨類成分及其 蛋白質(zhì)所共同引起的 處理分別于第 天 天 天時 值達到最高值 分別為 之后均呈現(xiàn)下降趨勢 發(fā)酵第 天 處理 值分別為 均低于 符合 有機肥標準 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 發(fā)酵天數(shù)nullnullnull nullnull nullnull nullnull null null 值 nullnull null null null null null 圖 不同配比處理對葡萄枝條堆肥 值的影響 不同配比處理對葡萄枝條堆肥全氮 全磷 全 鉀含量的影響 由圖 可得 各處理全氮含量呈現(xiàn)先下降后上 升的變化趨勢 發(fā)酵第 天時 及 處理全 氮含量為 與第 天相比 各處理分別降低了 由圖 圖 可得 全磷 全鉀含量基本呈現(xiàn)逐漸上升的變化 趨勢 發(fā)酵第 天時 及 處理全氮含量 分別為 與第 天相比 各 處理分別提高了 增加顯 著 及 處理全磷含量分別為 與第 天相比 各處理分別提高了 處理增加顯著 處理增加不顯著 及 處理全鉀含量分 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 發(fā)酵天數(shù)nullnullnull nullnull nullnull nullnull 全 氮 null null null null null null null null null null 圖 不同配比處理對葡萄枝條堆肥全氮含量的影響 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 發(fā)酵天數(shù)nullnullnull nullnull nullnull nullnull 全 磷 null null null nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null 圖 不同配比處理對葡萄枝條堆肥全磷含量的影響 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 發(fā)酵天數(shù)nullnullnull nullnull nullnull nullnull 全 鉀 null null null null null null null null 圖 不同配比處理對葡萄枝條堆肥全鉀含量的影響 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 發(fā)酵天數(shù)nullnullnull nullnull nullnull nullnull 有 機 質(zhì) null null null nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull null null 圖 不同配比處理對葡萄枝條堆肥有機質(zhì)含量的影響 別為 與第 天相比 各處 理分別提高了 處理增 加顯著 而 處理增加不顯著 不同配比處理對葡萄枝條堆肥有機質(zhì)含量的 影響 由圖 可得 各處理有機質(zhì)含量均呈現(xiàn)逐漸下 降的變化趨勢 在腐熟發(fā)酵進程中 有機質(zhì)作為微 生物分解代謝的主要能源 其含量的變化在一定程 度上能夠反映出堆肥發(fā)酵的狀態(tài) 發(fā)酵第 天 時 處理堆體有機質(zhì)含量最高 達到 次之 分別為 腐熟后 及 處理有機質(zhì)含量分別為 呈現(xiàn) 與第 天相比 各處理 有機質(zhì)含量分別降低了 各處理均有顯著性降低 中國沼氣 不同配比處理對葡萄枝條堆肥纖維素 半纖維 素 木質(zhì)素含量的影響 由表 可得 通過好氧腐熟 在嗜熱性側(cè)孢霉菌 劑降解下 各處理纖維素 半纖維素 木質(zhì)素含量均 有所下降 腐熟后 及 處理纖維素含量分 別為 與第 天相比 纖維素含量分別降低了 處理降低顯著 處理降低不顯著 及 處理半纖維素含量分別為 與第 天相比 半纖維素含量分別降低了 處理降低顯著 處理降低不顯著 及 處理木質(zhì)素含量分別 為 與第 天相比 木 質(zhì)素含量分別降低了 處理降低顯著 而 處理降低不顯著 表 不同配比處理對葡萄枝條堆肥纖維素 半纖維素 木質(zhì)素含量的影響 處理 纖維素半纖維素木質(zhì)素 第 天腐熟后第 天腐熟后第 天腐熟后 注 同列不同字母表示處理間差異顯著 不同配比處理對葡萄枝條堆肥重金屬含量的 影響 由表 可得 葡萄枝條有機堆肥在好氧腐熟發(fā) 酵結(jié)束后 各處理 含量均在 有機肥標準之內(nèi) 各處理間重金屬含量差異性 不顯著 腐熟后 及 處理 含量分別為 呈現(xiàn) 含量分別為 呈現(xiàn) 含量 分別為 呈現(xiàn) 含量分別為 呈現(xiàn) 表 不同配比處理對葡萄枝條堆肥重金屬含量的影響 處理 腐熟后標準腐熟后標準腐熟后標準腐熟后標準腐熟后標準 討論 溫度是最直觀評價堆肥發(fā)酵效果的參數(shù) 相關研究表明 堆體發(fā)酵溫度與堆肥發(fā)酵效果具有 相關性 當堆體溫度在 時 堆體內(nèi)微生 物種類及數(shù)量最多 活性最大 而堆體溫度在 時 廢棄物腐熟效果最好 陳漢才 等 研究表明 當堆體溫度高于 且保持在 以上 或 以上保持 可以殺死堆體內(nèi)的大部分 致病微生物 確保堆肥衛(wèi)生指標合格 本試驗研究 中 各處理堆體溫度在 以上保持了 以上保持了 以上保持了 與前人研究結(jié)論一致 也達到了 糞 便無害化衛(wèi)生要求 技術標準 從整個發(fā)酵進程 來看 持續(xù)發(fā)酵了 這與葡萄枝條結(jié)構及木質(zhì)化 程度有較大的關系 隨著溫度的升高 好氧微生物分解代謝逐漸加 快 曹杰 等研究表明 隨著好氧微生物分解代 謝 所產(chǎn)生的氨類物質(zhì)使得各處理 值上升 發(fā)酵 后期銨態(tài)氮通過硝化作用逐漸轉(zhuǎn)化及蛋白類物質(zhì)的 降解又導致 值下降 本試驗研究中 通過好氧 微生物的分解代謝 各處理 值均呈現(xiàn)先上升后 下降的變化趨勢 腐熟后 各處理 值在 范圍內(nèi) 朱磊 等研究表明 當 值在 時堆體內(nèi)微生物活性較高 滿足好氧發(fā)酵對 值的要求 本研究與前人研究結(jié)果相吻合 張玉鳳 曲繼松 等研究表明 有機廢棄物 通過好氧腐熟發(fā)酵 全氮 全磷 全鉀含量均有所提 高 通過本實驗發(fā)現(xiàn) 堆肥腐熟后 與第 天相比 各處理全氮含量增加了 全磷含 中國沼氣 量增加了 全鉀含量增加了 與前人研究趨勢一致 這是因為 前期在好氧微生物分解代謝下產(chǎn)生大量的氨氣 并隨著堆體內(nèi)部溫度升高而逐漸揮發(fā) 導致全 氮含量降低 后期因硝酸鹽類 銨鹽類物質(zhì)的積累與 濃縮 全氮含量逐漸上升 而全磷 全鉀含量不會揮 發(fā)損失 并伴隨發(fā)酵進程逐漸上升 有機質(zhì)作為微生物活動主要能源 在持續(xù)高溫 發(fā)酵過程中被微生物分解代謝其含量逐漸降低 在本試驗研究中 各處理有機質(zhì)含量均呈現(xiàn)下降的 變化趨勢 堆肥腐熟后 各處理有機質(zhì)含量降低了 均有顯著降低 相關研究發(fā)現(xiàn) 高溫環(huán)境可促進嗜熱細菌和真 菌的生長 以提高有機物降解效率 本試驗研究 表明 通過高溫腐熟 在嗜熱性側(cè)孢霉菌劑的降解作 用下 各處理纖維素含量降低了 半纖維素含量降低了 木質(zhì)素含 量降低了 與前人研究趨勢一致 本實驗研究發(fā)現(xiàn) 處理纖維素 半纖維素 木質(zhì)素 含量降解率明顯高于 處理 這與葡萄枝條粉 碎粒徑有著密切的關系 重金屬含量是有機肥產(chǎn)品的重要指標之一 通過對畜禽糞便 秸稈進行堆肥 發(fā)酵等鈍化措施 能夠有效降低重金屬的活性 在本試驗研究中 堆肥腐熟后 各處理 含量在 均在 有機 肥標準之內(nèi) 結(jié)論 綜上所述 本研究選用無核白葡萄枝條與羊糞 不同配比進行腐熟發(fā)酵 通過對堆體溫度 值 全 氮 全磷 全鉀 有機質(zhì)以及纖維素 半纖維素 木質(zhì) 素 重金屬 含量綜合比較分析 當 葡萄枝條與羊糞 配比 枝條粒徑 時 堆 體升溫迅速 腐熟后 值 有機質(zhì) 全氮 全磷 全 鉀含量及纖維素 半纖維素 木質(zhì)素降解率均優(yōu)于其 它處理 重金屬含量達標 達到了 有 機肥標準要求 參考文獻 徐桂香 廉葦佳 劉萍 等 吐魯番葡萄產(chǎn)業(yè)調(diào)研與分 析 中外葡萄與葡萄酒 蔡翔宇 張進財 吐魯番葡萄及其加工業(yè)概況與優(yōu)化 提升策略 中外葡萄與葡萄酒 涂倩 李媛媛 周書博 等 葡萄廢棄枝條資源化利用 研究進展及對策 北方園藝 劉麗媛 何坤祖 周慧 等 吐魯番葡萄全產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì) 量發(fā)展現(xiàn)狀及建議 中外葡萄與葡萄酒 吾爾尼沙 卡得爾 劉鳳之 劉麗媛 新疆吐魯番葡萄 產(chǎn)業(yè)發(fā)展及轉(zhuǎn)型升級建議 中國果樹 常遠 李若琪 李珺 等 好氧堆肥腐殖酸形成機制及 促腐調(diào)控技術概述 中國環(huán)境科學 新疆維吾爾自治區(qū)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五 年規(guī)劃和 年遠景目標綱要 殷姿 張軍翔 堆肥化處理葡萄修剪枝條的可行性綜 述 安徽農(nóng)業(yè)科學 尉吉乾 李丹 王京文 等 農(nóng)林廢棄物的資源化利用 研究進展 中國農(nóng)學通報 馬麗娟 魏鋒 張亞紅 等 廢棄葡萄枝條復配基質(zhì)栽 培果類蔬菜配方篩選 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報 周喜榮 張麗萍 蔣鵬 等 牛糞與秸稈類廢棄物配比 好氧發(fā)酵新工藝對堆肥效果的影響 干旱地區(qū)農(nóng) 業(yè)研究 李靈章 劉卓成 余雨澤 等 農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便 組合的好氧堆肥理化性狀研究 草原與草坪 中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 畜禽 糞便堆肥技術規(guī)范 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 有機肥 料 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 劉超 王若斐 操一凡 等 不同碳氮比下牛糞高溫堆肥 腐熟進程研究 土壤通報 常卓彬 畜禽糞便好氧堆肥中四環(huán)素類抗性基因的動 態(tài)變化研究 鄭州 河南大學 中國沼氣 李季 彭生平 堆肥工程使用手冊 北京 化學工 業(yè)出版社 陳漢才 李桂花 廖森泰 等 農(nóng)業(yè)廢棄物無害化處理 技術規(guī)范 廣東農(nóng)業(yè)科學 中華人民共和國國家衛(wèi)生部 中國國家標準化管理委 員會 糞便無害化衛(wèi)生要求 北京 中國標準出版社 葉英林 陳娟 張西露 等 國內(nèi)辣椒秸稈廢棄物資源 化利用研究進展 長江蔬菜 曹杰 陳明江 李瑞容 等 分子膜覆蓋耦合生物炭對 好氧發(fā)酵氨氣減排及腐熟的影響 中國農(nóng)機化 學報 朱磊 關文義 程謙勛 等 不同碳氮比下豬糞高溫堆 肥腐熟進程研究 安徽農(nóng)業(yè)科學 張玉鳳 田慎重 邊文范 等 牛糞和玉米秸稈混合堆 肥好氧發(fā)酵菌劑篩選 中國土壤與肥料 曲繼松 張麗娟 朱倩楠 等 微生物菌劑對枸杞枝條 粉發(fā)酵堆體腐熟效果的影響 環(huán)境科學研究 鄭國香 劉天賦 李文哲 等 基于高效稻稈降解復合 菌系 強化堆肥效應研究 東北農(nóng)業(yè)大學學 報 馬彩云 李偉 李杰 等 有機固體廢物高效腐殖化微 生物調(diào)控原理與技術 化工環(huán)保 張海清 郭剛軍 葉廷紅 等 云南澳洲堅果青皮資源 堆肥化開發(fā)利用現(xiàn)狀與對策 中國南方果樹 王子豪 梁紅怡 張冬寒 等 中國設施土壤重金屬累 積特征與污染阻控技術研究進展 農(nóng)業(yè)工程學 報 中國沼氣