• 中文核心期刊
  • CSCD来源期刊
  • 中国科技核心期刊
  • CA、CABI、ZR收录期刊

菌剂作用下牛床垫料发酵过程可溶性碳氮变化

钟珍梅, 陆蒸, 林忠宁, 应朝阳

钟珍梅,陆蒸,林忠宁,等. 菌剂作用下牛床垫料发酵过程可溶性碳氮变化 [J]. 福建农业学报,2021,36(11):1373−1379. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.11.016
引用本文: 钟珍梅,陆蒸,林忠宁,等. 菌剂作用下牛床垫料发酵过程可溶性碳氮变化 [J]. 福建农业学报,2021,36(11):1373−1379. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.11.016
ZHONG Z M, LU Z, LIN Z N, et al. Change on Soluble Carbon and Nitrogen in Cow Bed Material during Composting [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(11):1373−1379. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.11.016
Citation: ZHONG Z M, LU Z, LIN Z N, et al. Change on Soluble Carbon and Nitrogen in Cow Bed Material during Composting [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(11):1373−1379. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.11.016

菌剂作用下牛床垫料发酵过程可溶性碳氮变化

基金项目: 福建省农业科学院科技创新团队项目(CXTD2021015-2);福建省农业高质量发展超越“5511”协同创新工程项目(XTCXGC2021010)
详细信息
    作者简介:

    钟珍梅(1975−),女,博士,副研究员,主要从事农业资源与环境研究(E-mail: mume19@126.com)

  • 中图分类号: S 141.4

Change on Soluble Carbon and Nitrogen in Cow Bed Material during Composting

  • 摘要:
      目的  探讨在外源菌剂作用下使用了3年的牛床垫料堆肥发酵过程可溶性氮和碳变化的规律。
      方法  测定不同菌剂作用后牛床垫料发酵过程不同发酵时间可溶性氮(铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮)和可溶性碳(可溶性总碳和可溶性有机碳)的含量。
      结果  添加菌剂促进了牛床垫料发酵过程铵态氮(NH4+-N)、可溶性有机氮(SON)和可溶性总碳(STC)含量的增加,降低了硝态氮(NO3-N)含量,其中国龙生物床菌剂作用最明显,百丰畜禽宝和丰力净次之;可溶性有机碳(SOC)在不同的菌剂之间作用无规律性。随着发酵时间延长,NH4+-N和STC含量呈先增后降的变化趋势,发酵20 d含量最高;NO3-N和SON呈增加趋势,发酵50 d含量最高;SOC呈降低趋势,发酵10 d含量最高。
      结论  添加菌剂能增加发酵过程铵态氮、SON和STC含量,但可能存在氨挥发的风险。综合考虑堆肥降解效果和减少氨气的挥发,牛粪垫料发酵宜选专用畜禽粪便发酵的菌剂。
    Abstract:
      Object  Changes on soluble carbon and nitrogen in cow bed material during composting with the aid of various exogenous bacterial fermentation agents were studied.
      Method   Contents of soluble nitrogen, i.e., ammonium nitrogen (NH4+-N) and nitrate nitrogen (NO3-N), soluble organic nitrogen (SON), and soluble carbon, i.e., soluble total carbon (STC) and soluble organic carbon (SOC) in the cow bed material, which had been used at a cattle ranch for 3 years, that was added with different commercially available bacteria agents were measured during the fermentation to determine the optimal application of the agents.
      Results   The addition of fermentation agents increased NH4+-N, SON, and SOC, but reduced NO3-N. Among the 3 agents tested, Guolong Biological Bed Inoculants performed best on most evaluation criteria, and it was followed by Baifeng Livestock and Poultry Bao and Feng Li Jing. No consistent display in SOC by the agents was observed. NH4+-N and STC increased to peak in 20 d and declined afterward. NO3-N and SON tended to increase continuously to reach a maximum in 50 d. The SOC content toped in 10 d and then on a decreasing trend as the fermentation progressed.
      Conclusion   The application of bacteria agents could increase the available carbon and nitrogen in the compost. However, there was the risk of increasing ammonia volatilization. Hence, an agent specific for the fermentation of livestock and poultry excrement would be recommended to be added to the compost for the fermentation of cow bed material.
  • 【研究意义】堆肥发酵是在微生物作用下将不可溶的大分子有机物矿质化、腐殖化和无害化的复杂化学过程。在这个过程中碳和氮是最重要的两种元素,是微生物生长和繁殖的主要物质和能量来源,是保障堆肥发酵顺利进行的关键[1]。堆肥过程中,在微生物作用下大分子有机氮和碳经过一系列复杂的生化反应,分解成小分子的溶解性有机氮和碳,这些小分子碳和氮被微生物吸收利用,再经过微生物作用完成腐殖化过程[1-6]。因此,可溶性有机碳和氮既是堆肥过程的中间产物,又是最终能被作物吸收利用的组分,其含量在一定程度上反映了大分子有机碳氮的降解效率,也间接反映了微生物的活跃程度和堆肥发酵的腐熟速率及程度,研究可溶性碳和氮含量的变化对揭示堆肥过程物料的物质转化规律具有重要的意义。【前人研究进展】堆肥过程中围绕碳氮变化的研究表明,硝态氮则呈逐渐增加趋势[6-8];而全氮、总有机氮[8]、铵态氮[6,7,9]、总有机碳[10]、可溶性有机碳[5,10]呈逐渐降低趋势,氮素形态由有机态向无机态转化、稳定态向有效态转化、铵态向硝态转化[8],碳素形态则由大分子有机态向小分子有机碳转化[3]。添加外源菌剂是商品化生产有机肥的常用方式之一。研究表明,添加外源微生物菌剂能提高发酵效果、缩短发酵周期、提高堆肥品质[11-13]。高云航等[8]研究发现,添加低温复合菌使堆肥物料中的铵态氮含量明显降低,硝态氮含量增高,促进氮的转化。王义祥等[10]研究发现,添加EM 菌剂的堆肥处理比未添加EM 菌剂处理的碳素损失高,添加EM 菌剂可以加速有机质的矿化分解和提高腐殖质化指数。单德鑫等研究表明,添加外源微生物会降低牛粪堆肥前期全氮和酸水解氮的含量,加速有机态氮矿化[2]。王守红等[9]研究认为,菌剂添加不当会增加堆肥过程氮的损失。可见不同的菌剂产生的效果不尽相同。【本研究切入点】奶牛是家畜中粪尿排放量最多的动物,一头600 kg体重、日产奶量20 kg的成年奶牛,一昼夜排粪量和尿量分别可达30 kg和22 kg[14]。目前,关于牛粪堆肥研究主要集中在工艺条件、影响因素以及外源菌剂对堆肥效果的影响等方面[6-9],但对半发酵的牛床垫料堆肥研究得还远远不够。目前市场上商品化的微生物菌剂种类繁多,其作用也不尽相同。【本研究切入点】本研究以使用3年的奶牛场牛床垫料为原料,随机选了市面上常用的4种微生物菌剂作为发酵添加剂,研究不同菌剂作用下半发酵牛床垫料发酵过程可溶性氮和碳含量的变化,通过可溶性氮、碳含量的动态变化揭示其降解效率和转化规律,为发酵床垫料的肥料化应用提供基础数据。

    本试验所用堆肥原料主料来自于福建省南平市长富第15牧场,为该牧场使用了3年的牛床垫料,垫料使用过程未添加外源菌剂。试验材料为牛床垫料、猪粪、甘蔗渣按7∶2∶1的比例配合而成,其主要养分含量如表1所示。本试验所用菌剂共4种,介绍如下:菌剂1:EM原露,由乳酸菌、酵母菌、放线菌、丝状菌、光合细菌等5大菌群80种以上的微生物组合,适用于动植物废弃物的发酵;菌剂2:百丰畜禽宝菌剂,以乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、醋酸菌和放线菌等为主,适用于畜禽粪便发酵和除臭;菌剂3:丰力净菌剂,主要由放线菌、酵母菌、乳酸菌和丝状真菌等复合菌组成,适用于畜禽粪便发酵和除臭;菌剂4:国龙生物床菌剂,主要由芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、纳豆菌等多种发酵床专用菌及生物活性酶制剂复配而成,主要应用于微生物原位和异位发酵床。所有菌剂的有效活菌数均大于80亿cuf·g−1,除EM菌剂外,其他3种菌剂均为粉剂。

    表  1  堆肥原料的基本组分
    Table  1.  Major physiochemical properties of compost materials
    原料 Raw materialN/%P2O5/%K2O/%C/%C/N含水量 Water content%质量分数 Mass faction%
    牛床垫料 Cow bed material 1.68 0.78 0.92 38.17 22.68 60 70
    猪粪 Pig manure 2.04 2.05 0.90 40.02 19.62 70 20
    甘蔗渣 Sugar cane residue 0.39 0.09 0.25 41.00 105.00 42 10
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    本试验在南平市顺元农业发展有限公司的有机肥厂进行。堆肥处为有顶棚但四周无墙体的空旷场地,地表为水泥地。在堆肥处堆5个圆锥形堆垛,每堆原料约为10 t,加入微生物菌剂50 kg,比例为原料的0.5%,原料和菌剂的添加为一层料一层菌剂,最后再用铲车翻堆直至菌剂与原料混合均匀,进行堆垛发酵。试验设置5个处理,处理1:EM菌剂,记为EM;处理2:百丰畜禽宝菌剂,记为BF;处理3:丰力净菌剂,记为FLJ;处理4:国龙生物床菌剂,记为GR;处理5:不加菌剂,对照(CK)。发酵过程中每隔5 d翻堆原料,10 、20 、30 、40 和50 d分别取样,鲜样取回后置于4 ℃冰箱保存,1周内测完所有指标。

    称取过1 mm筛的鲜土10 g,加入2M KCl提取液提取土壤溶液,参照鲁如坤[15]《土壤农业化学分析方法》采用比色法测定NO3-N和NH4+-N含量;采用TOC分析仪测定提取液的可溶性全氮(STN)、可溶性全碳(STC)和可溶性有机碳(SOC)含量,可溶性有机氮SON=TSN-(NH4+-N)-(NO3-N),SOC+SIC=STC。

    数据采用Excel 2016整理,用统计分析软件SPSS 12.0进行统计分析,处理间数据采用单因素方差分析法进行方差分析,用Duncan新复极差法进行多样本比较。数据用“平均值±标准差”表示,差异显著性水平p < 0.05。

    菌剂和发酵时间共同作用下牛床垫料发酵过程铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、可溶性有机氮(SON)、可溶性总碳(STC)和可溶性有机碳(SOC)的双因素方差分析如表2所示。菌剂、发酵时间及菌剂和发酵时间的共同作用对牛粪污垫料发酵过程的可溶性氮(NH4+-N、NO3-N和SON)及可溶性碳(STC和SOC)的影响均差异显著(p<0.05),表明使用菌剂会对牛粪污垫料发酵过程可溶性氮和碳产生显著影响。

    表  2  双因素方差分析结果
    Table  2.  Results of two-way analysis variance
    因素 FactorNH4+-N NO3-N SON STC SOC
    FSig. FSig. FSig. FSig. FSig.
    校正模型 Correction model 52.504 0.000 30.92 0.000 12.301 0.000 9.526 0.000 70.97 0.000
    菌剂 Inoculants 33.61 0.000 9.432 0.000 12.28 0.000 8.275 0.000 234.3 0.000
    取样时间 Sampling time 219.86 0.000 96.237 0.000 42.869 0.000 31.8 0.000 59.42 0.000
    菌剂×取样时间 Inoculants×Sampling time 14.414 0.000 20.002 0.000 4.667 0.000 4.256 0.000 32.42 0.000
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    菌剂对牛粪污垫料发酵过程可溶性氮含量的影响如图1表3所示。与CK相比,添加4种菌剂显著提高了牛粪污发酵过程的NH4+-N和SON含量,表明添加4种菌剂后促进大分子氮的降解,增加了NH4+-N和SON含量,但有增加氨挥发的风险。其中GR处理的NH4+-N和SON含量最高,显著高于其他3种菌剂处理,表明GR对垫料的降解能力最强,但在降解垫料的过程中生成的铵态氮含量也最高,氨挥发的风险也最大,这可能与该菌剂中含产氨菌有关。从各时期来看,发酵10~20 d,EM处理NH4+-N含量较CK显著降低,而发酵50 d则显著提高;发酵10 、30 和50 d,BF处理NH4+-N含量较CK显著提高;整个发酵期,FLJ处理NH4+-N含量与CK相比差异不显著;发酵10~50 d,GR处理的牛粪污垫料NH4+-N含量较CK显著提高(图1-A)。发酵40~50 d,EM处理SON含量较CK显著提高;发酵30~50 d,BF、FLJ和GR处理SON含量也较CK显著提高(图1-C)。添加菌剂显著降低了牛粪污发酵过程NO3-N含量,其中BF处理的NO3-N含量最低。从各时期来看,发酵30~40d,EM、BF、FLJ和GR处理NO3-N含量较CK显著降低,而发酵50 d EM处理NO3-N含量则较CK显著增加(图1-B)。

    图  1  不同处理样品可溶性氮的含量
    注:A:铵态氮;B:硝态氮;C:可溶性有机氮。
    Figure  1.  Soluble nitrogen in treatment samples
    Note: A: NH4+-N; B: NO3-N; C: SON.
    表  3  不同处理样品NH4+-N、NO3-N、SON、STC和SOC含量
    Table  3.  Contents of NH4+-N, NO3-N,SON, STC, and SOC in treatment samples
    项目ItemNH4+-NNO3-NSONSTCSOC
    CK 0.810±0.132 d 0.837±0.123 a 1.309±0.165 d 11.301±0.440 bc 11.104±0.484 b
    EM 1.101±0.155 cd 0.601±0.088 b 1.879±0.203 c 10.606±0.794 c 8.968±0.433 c
    BF 1.592±0.200 b 0.491±0.044 b 2.124±0.164 bc 12.259±0.502 b 12.692±0.405 a
    FLJ 1.379±0.179 bc 0.589±0.063 b 2.257±0.227 b 12.534±0.642 b 13.743±0.772 a
    GR 2.094±0.322 a 0.591±0.083 b 2.825±0.319 a 14.135±0.736 a 8.394±0.440 c
    注:表中同列数字后不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同。表中不同菌剂处理可溶性氮和碳的含量为5次取样的平均值。
    Note: Data with different lowercase letters on same column mean significant difference at p<0.05. Contents of soluble nitrogen and carbon are average of 5 replicates.
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    菌剂对牛粪污垫料发酵过程STC和SOC含量的影响如图2表3所示。添加菌剂对牛粪污发酵过程STC含量有增加作用,其中GR处理达到显著水平,较CK显著提高;而SOC含量的变化则无明显的规律性,其中BF和FLJ 2种菌剂处理牛粪污发酵过程SOC含量较CK显著增加,而EM和GR处理效果相反,较CK显著降低。从各时期来看,与CK相比,发酵10 d,BF和FLJ处理显著提高了牛粪污垫料的STC含量,发酵20 d,EM、FLJ和GR 3种菌剂处理的STC含量显著提高;发酵30 d,4种菌剂处理均显著提高了STC含量;而发酵40 d和50 d,菌剂处理后牛粪污垫料的STC含量有一个降低趋势(图 2-A)。表明在发酵前半段,菌剂处理有利于促进堆料中碳水化合物的分解,提高牛STC含量,后期随可溶性碳含量的提高,其在堆料中含量达到饱和,因此腐殖化作用强于分解作用,可溶性碳被微生物吸收利用转化为相对复杂的含碳化合物[10],后半段则表现为降低STC含量。对SOC而言,与CK相比,4种菌剂处理对牛粪污垫料发酵过程SOC含量有增加作用,且在发酵10、20、30和50 d,EM、FB、FLJ菌剂处理牛粪污垫料的SOC含量较CK显著提高,发酵40 d,4种菌剂处理均显著提高了牛粪污垫料的SOC含量(图 2-B),表明添加菌剂后能促进大分子有机氮的分解,产生更多的SOC。

    图  2  不同处理样品STC和SOC的含量
    注:A:STC;B:SOC。
    Figure  2.  Soluble carbon in treatment samples
    Note: A: STC; B: SOC.

    不同发酵时间对垫料发酵过程铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、可溶性有机氮(SON)、可溶性总碳(STC)和可溶性有机碳(SOC)的影响如表4所示。铵态氮含量随发酵时间的延长表现为先升后降的变化趋势。发酵初期,无机氮被矿化分解生成铵态氮,因此铵态氮含量增加,随着发酵时间延长,微生物大量繁殖,铵态氮被吸收利用或生成氨气挥发,因此含量降低。硝态氮则随着发酵时间延长呈增加趋势,表明整个发酵过程硝化作用持续增强。发酵20 d,牛粪污垫料中的铵态氮含量最高,发酵50 d硝态氮含量最高,而SON含量则随着发酵时间延长显著增加,其中发酵50 d粪污垫料中的SON含量最高,这可能与大分子有机氮被分解有关。STC和SOC含量的变化随着发酵时间延长呈先增后降的趋势,发酵20 d和30 d,牛粪污垫料STC含量最高,发酵40 d和50 d,STC和SOC含量最低。表明发酵前期,垫料含碳物质分解作用增强,后期腐殖化作用强于分解作用,因此STC和SOC含量降低。

    表  4  不同取样时间NH4+-N、NO3--N、SON、STC和SOC含量
    Table  4.  Contents of NH4+-N, NO3-N,SON, STC, and SOC in samples at different sampling times
    取样时间 Sampling time/dNH4+-NNO3-NSONSTCSOC
    10 0.841±0.120 c0.295±0.042 c0.891±0.156 d10.647±0.472 b12.748±0.427 a
    20 3.387±0.121 a0.352±0.042 c1.651±0.154 c15.494±0.466 a11.100±0.427 b
    30 1.844±0.120 b0.393±0.042 c2.022±0.158 b14.235±0.466 a11.173±0.427 b
    40 0.818±0.120 c0.810±0.042 b2.176±0.165 b9.098±0.466 c9.754±0.444 c
    50 0.087±0.120 d1.258±0.042 a3.654±0.154 a11.36±0.466 b9.86±0.427 c
    注:表中不同取样时间可溶性氮和碳的含量为所有处理在该时间的平均值。
    Note: Contents of soluble nitrogen and carbon at different sampling times are average of all treatments.
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    不同形态氮和碳随发酵时间变化的回归方程如表5所示。铵态氮、硝态氮、SON、STC和SOC含量与发酵时间的关系能用3次函数方程拟合,R2分别为0.583、0.401、0.347、0.285和0.611,且p=0.000<0.05,表明回归方程有统计学意义。

    表  5  不同形态氮和碳随发酵时间变化的回归方程
    Table  5.  Regression equation for dynamic changes of different forms of nitrogen and carbon at various fermentation times
    碳/氮形态 Carbon/nitrogen form回归方程/Regression equationR2FSig.
    NH4+-Ny=−6.538+1.08x−0.037x2+0.0001x30.583102.460.000
    NO3-Ny=1.761−0.246x+0.012x2+0.0001x30.40149.180.000
    SONy=−1.581+0.351x−0.012x2+0.0001x30.34737.780.000
    STCy=−9.831+3.00x−0.108x2+0.001x30.28529.3010.000
    SOCy=11.378−0.313x+0.019x2+0.001x30.611115.140.000
    注:x为时间,y为不同形态碳氮含量。
    Note: x: sampling time; y: different forms of nitrogen and carbon.
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    碳是堆肥过程中关键的元素,其形态和含量的变化能反应堆肥的进程及腐熟化程度。菌剂能促进堆肥过程中有机碳的降解,改变堆肥中的碳素形态[16] 。本研究发现,添加菌剂促进了可溶性总碳含量的提高,由于菌剂使用能减少总碳的消耗[16],这可能是导致可溶性总碳含量提高的原因。本研究还发现,随着发酵时间的延长,可溶性总碳呈先增后降的变化趋势,这与王义祥等[10]的研究结果一致,他们的研究认为添加EM 菌剂可加速有机质的矿化分解和提高腐殖质化指数。不添加任何辅料时,牛粪自身进行发酵过程中有机碳降解不彻底,而菌剂作用可以促进有机碳的降解,提高堆肥中可溶性碳的含量,有机碳含量的提高也可能意味着以其它形式损耗的碳减少。在4种菌剂中,国龙生物床菌剂的效果最明显,其作用后堆肥中可溶性总碳的含量最高。本研究还发现,不同的菌剂对可溶性有机碳的影响无明显的规律性。李杰等研究表明,添加不同菌剂对有机碳降解的效果不尽相同[16],这与本研究的结果一致。

    氮素是堆肥过程中变化最大的元素之一,其变化包括氮的分解和固定。堆肥发酵过程中大分子有机氮被微生物降解和转化,产生小分子有机氮、无机氮和气态氮,再经过微生物固定继续参与氮循环,因此微生物是影响堆肥氮含量的最重要因素[17]。本研究结果表明,添加菌剂后显著增加了铵态氮含量,降低了硝态氮含量,这与高云航等[8]研究的结果一致。马丽红等[18]研究表明,堆肥中氨化细菌数量变化与堆肥中氨气挥发和氨态氮含量都极显著正相关关系,表明添加菌剂可能促进氨化细菌数量增加,进而导致铵态氮含量增加,但也存在增加氨挥发的风险。本研究还发现,牛粪污垫料发酵过程铵态氮呈先降低趋势,而硝态氮则呈增加趋势,这与刘超等[6]研究的结果一致。堆肥高温期氨化细菌数据大幅度增加,而降温期硝化细菌数量增加幅度较大[18],这是导致发酵过程铵态氮含量降低和硝态氮含量增加的主要原因。本研究的结果表明,添加菌剂后显著增加了可溶性有机氮的含量,且可溶性有机氮随着发酵时间延长呈增加趋势。可溶性有机氮含量的变化反映了大分子有机氮到小分子氮的转化过程和降解程度[19],菌剂使用后增加了可溶性有机氮含量,表明添加菌剂促进了垫料氮的降解和转化。

    菌剂是影响畜禽粪便发酵的重要因素之一,目前市场上发酵菌剂种类繁多,效果不尽相同[9]。本研究选用的4种菌剂对牛粪垫料发酵过程的可溶性氮和碳含量都有显著影响,表明添加菌剂对大分子氮和碳的降解均产生显著影响。生物床菌剂(GR)主要应用于原位发酵床,在本研究中将其用于堆肥后,NH4+-N、SON、和STC的含量均最高,表明该菌剂降解牛粪垫料的能力最强,氨氮挥发的风险最大;而BF和FLJ两种菌剂作用后堆肥垫料NH4+-N、SON、和STC的含量次之,且SOC含量最高,表明这2种菌剂降解牛粪垫料的能力也很强,但NH4+-N较GR处理显著降低,这可能与BF和FLJ两种菌剂添加了除臭组分有关。而在本研究中EM菌对可溶性氮和碳的影响效果最差。因此,选择堆肥发酵菌剂时,应综合考虑降解能力和减少氨气的产生。

  • 图  1   不同处理样品可溶性氮的含量

    注:A:铵态氮;B:硝态氮;C:可溶性有机氮。

    Figure  1.   Soluble nitrogen in treatment samples

    Note: A: NH4+-N; B: NO3-N; C: SON.

    图  2   不同处理样品STC和SOC的含量

    注:A:STC;B:SOC。

    Figure  2.   Soluble carbon in treatment samples

    Note: A: STC; B: SOC.

    表  1   堆肥原料的基本组分

    Table  1   Major physiochemical properties of compost materials

    原料 Raw materialN/%P2O5/%K2O/%C/%C/N含水量 Water content%质量分数 Mass faction%
    牛床垫料 Cow bed material 1.68 0.78 0.92 38.17 22.68 60 70
    猪粪 Pig manure 2.04 2.05 0.90 40.02 19.62 70 20
    甘蔗渣 Sugar cane residue 0.39 0.09 0.25 41.00 105.00 42 10
    下载: 导出CSV

    表  2   双因素方差分析结果

    Table  2   Results of two-way analysis variance

    因素 FactorNH4+-N NO3-N SON STC SOC
    FSig. FSig. FSig. FSig. FSig.
    校正模型 Correction model 52.504 0.000 30.92 0.000 12.301 0.000 9.526 0.000 70.97 0.000
    菌剂 Inoculants 33.61 0.000 9.432 0.000 12.28 0.000 8.275 0.000 234.3 0.000
    取样时间 Sampling time 219.86 0.000 96.237 0.000 42.869 0.000 31.8 0.000 59.42 0.000
    菌剂×取样时间 Inoculants×Sampling time 14.414 0.000 20.002 0.000 4.667 0.000 4.256 0.000 32.42 0.000
    下载: 导出CSV

    表  3   不同处理样品NH4+-N、NO3-N、SON、STC和SOC含量

    Table  3   Contents of NH4+-N, NO3-N,SON, STC, and SOC in treatment samples

    项目ItemNH4+-NNO3-NSONSTCSOC
    CK 0.810±0.132 d 0.837±0.123 a 1.309±0.165 d 11.301±0.440 bc 11.104±0.484 b
    EM 1.101±0.155 cd 0.601±0.088 b 1.879±0.203 c 10.606±0.794 c 8.968±0.433 c
    BF 1.592±0.200 b 0.491±0.044 b 2.124±0.164 bc 12.259±0.502 b 12.692±0.405 a
    FLJ 1.379±0.179 bc 0.589±0.063 b 2.257±0.227 b 12.534±0.642 b 13.743±0.772 a
    GR 2.094±0.322 a 0.591±0.083 b 2.825±0.319 a 14.135±0.736 a 8.394±0.440 c
    注:表中同列数字后不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同。表中不同菌剂处理可溶性氮和碳的含量为5次取样的平均值。
    Note: Data with different lowercase letters on same column mean significant difference at p<0.05. Contents of soluble nitrogen and carbon are average of 5 replicates.
    下载: 导出CSV

    表  4   不同取样时间NH4+-N、NO3--N、SON、STC和SOC含量

    Table  4   Contents of NH4+-N, NO3-N,SON, STC, and SOC in samples at different sampling times

    取样时间 Sampling time/dNH4+-NNO3-NSONSTCSOC
    10 0.841±0.120 c0.295±0.042 c0.891±0.156 d10.647±0.472 b12.748±0.427 a
    20 3.387±0.121 a0.352±0.042 c1.651±0.154 c15.494±0.466 a11.100±0.427 b
    30 1.844±0.120 b0.393±0.042 c2.022±0.158 b14.235±0.466 a11.173±0.427 b
    40 0.818±0.120 c0.810±0.042 b2.176±0.165 b9.098±0.466 c9.754±0.444 c
    50 0.087±0.120 d1.258±0.042 a3.654±0.154 a11.36±0.466 b9.86±0.427 c
    注:表中不同取样时间可溶性氮和碳的含量为所有处理在该时间的平均值。
    Note: Contents of soluble nitrogen and carbon at different sampling times are average of all treatments.
    下载: 导出CSV

    表  5   不同形态氮和碳随发酵时间变化的回归方程

    Table  5   Regression equation for dynamic changes of different forms of nitrogen and carbon at various fermentation times

    碳/氮形态 Carbon/nitrogen form回归方程/Regression equationR2FSig.
    NH4+-Ny=−6.538+1.08x−0.037x2+0.0001x30.583102.460.000
    NO3-Ny=1.761−0.246x+0.012x2+0.0001x30.40149.180.000
    SONy=−1.581+0.351x−0.012x2+0.0001x30.34737.780.000
    STCy=−9.831+3.00x−0.108x2+0.001x30.28529.3010.000
    SOCy=11.378−0.313x+0.019x2+0.001x30.611115.140.000
    注:x为时间,y为不同形态碳氮含量。
    Note: x: sampling time; y: different forms of nitrogen and carbon.
    下载: 导出CSV
  • [1] 李国学, 张福锁. 固体废物资源化与有机复混肥生产[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000.
    [2] 单德鑫, 许景钢, 李淑芹, 等. 牛粪堆肥过程中有机态氮的动态变化 [J]. 中国土壤与肥料, 2008(1):40−43. DOI: 10.3969/j.issn.1673-6257.2008.01.011

    SHAN D X, XU J G, LI S Q, et al. Dynamic changes of organic nitrogen forms during the dairy manure composting [J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2008(1): 40−43.(in Chinese) DOI: 10.3969/j.issn.1673-6257.2008.01.011

    [3] 张雪辰. 禽畜粪便堆肥化过程碳氮转化规律及其受调控措施的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2014.

    ZHANG X C. The transformation of organic carbon and nitrogen with different regulation technology during the livestock manure composting process[D]. Yangling: Northwest A & F University, 2014. (in Chinese)

    [4] 贺琪, 李国学, 张亚宁, 等. 高温堆肥过程中的氮素损失及其变化规律 [J]. 农业环境科学学报, 2005, 24(1):169−173. DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2005.01.037

    HE Q, LI G X, ZHANG Y N, et al. N loss and its characteristics during high temperature composting [J]. Journal of Agro-Environmental Science, 2005, 24(1): 169−173.(in Chinese) DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2005.01.037

    [5] 李孟婵. 不同原料组合堆肥过程中碳转化特征及腐殖质含量与组分的变化规律研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2018.

    LI M C. Effects of different composting materials on carbon transformation characteristics and the content of humus and its components in composting process[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2018. (in Chinese)

    [6] 刘超, 王若斐, 操一凡, 等. 不同碳氮比下牛粪高温堆肥腐熟进程研究 [J]. 土壤通报, 2017, 48(3):662−668.

    LIU C, WANG R F, CAO Y F, et al. Fermentation process under high temperature composting of cow manure with different C/N values [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2017, 48(3): 662−668.(in Chinese)

    [7] 黄懿梅, 苟春林, 梁军峰. 两种添加剂对牛粪秸秆堆肥化中氮素损失的控制效果探讨 [J]. 农业环境科学学报, 2008, 27(3):1219−1225. DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2008.03.067

    HUANG Y M, GOU C L, LIANG J F. Effect of two amendments on nitrogen loss from composting of cattle manure and corn straw [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2008, 27(3): 1219−1225.(in Chinese) DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2008.03.067

    [8] 高云航, 勾长龙, 王雨琼, 等. 低温复合菌剂对牛粪堆肥发酵影响的研究 [J]. 环境科学学报, 2014, 34(12):3166−3170.

    GAO Y H, GOU C L, WANG Y Q, et al. Effects of the cold-adapted complex microbial agents on cattle manure composting [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2014, 34(12): 3166−3170.(in Chinese)

    [9] 王守红, 朱凌宇, 徐荣, 等. 菌剂添加对牛粪堆肥氮素变化及腐熟度影响 [J]. 安徽农业大学学报, 2017, 44(4):659−664.

    WANG S H, ZHU L Y, XU R, et al. Nitrogen changes and maturity of cow manure composting influenced by microbial inoculum [J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2017, 44(4): 659−664.(in Chinese)

    [10] 王义祥, 高凌飞, 叶菁, 等. 菌渣垫料堆肥过程碳素物质转化规律 [J]. 农业工程学报, 2016, 32(S2):292−296.

    WANG Y X, GAO L F, YE J, et al. Change of carbon substance characteristics during composting of waste packing and fungus chaff [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(S2): 292−296.(in Chinese)

    [11] 解开治, 徐培智, 张仁陟, 等. 一种腐熟促进剂配合微生物腐熟剂对鲜牛粪堆肥的效应研究 [J]. 农业环境科学学报, 2007, 26(3):1142−1146. DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2007.03.067

    XIE K Z, XU P Z, ZHANG R Z, et al. Effects of one chemical composting promoter and microorganism composting preparations on fresh cow dung compost [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2007, 26(3): 1142−1146.(in Chinese) DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2007.03.067

    [12] 任静, 王丽君, 胡琳莉, 等. 3种外源菌剂对牛粪堆肥中微生物群落的影响 [J]. 甘肃农业大学学报, 2013, 48(6):59−63.

    REN J, WANG L J, HU L L, et al. Effects of three exogenous microbial agents on microbial community in cow manure composting [J]. Journal of Gansu Agricultural University, 2013, 48(6): 59−63.(in Chinese)

    [13] 赵明梅, 牛明芬, 何随成, 等. 不同微生物菌剂对牛粪堆肥发酵影响的研究 [J]. 农业环境科学学报, 2007, 26(S2):587−590.

    ZHAO M M, NIU M F, HE S C, et al. Effects of inoculating different microorganism agents on composting of cow manure [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2007, 26(S2): 587−590.(in Chinese)

    [14] 国辉. 异位发酵床技术在奶牛养殖废水污染控制中的研究及应用[D]. 北京: 中国农业大学, 2014.

    GUO H. Research and application of ectopic deep litter fermentation system in the control of dairy farming wastewater pollution[D]. Beijing: China Agricultural University, 2014. (in Chinese)

    [15] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 2000.
    [16] 李杰. 不同微生物菌剂对牛粪和玉米秸秆高温腐熟的影响[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2013.

    LI J. Effect of different microbial agents on cow manure and corn stalk in high temperature composting[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2013. (in Chinese)

    [17] 赵晓雨. 菌剂对牛粪堆肥及其氮素转化微生物的影响[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2015.

    ZHAO X Y. Effects of inoculant on cow manure compost and its nitrogen transformation microbes[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2015. (in Chinese)

    [18] 马丽红, 黄懿梅, 李学章, 等. 牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系 [J]. 农业环境科学学报, 2009, 28(12):2674−2679. DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2009.12.037

    MA L H, HUANG Y M, LI X Z, et al. Changes of nitrogen forms and microbial physiological group diversity and their relations during composting of cow manure [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2009, 28(12): 2674−2679.(in Chinese) DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2009.12.037

    [19] 钟珍梅, 杨庆, 游小凤, 等. 土壤可溶性有机氮及土壤微生物对其调控的研究进展 [J]. 福建农业学报, 2015, 30(9):919−925. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0384.2015.09.018

    ZHONG Z M, YANG Q, YOU X F, et al. Soluble organic nitrogen and its transformation regulated by microbes in soil: A review [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2015, 30(9): 919−925.(in Chinese) DOI: 10.3969/j.issn.1008-0384.2015.09.018

  • 期刊类型引用(1)

    1. 王越,丁晓艳,王博,薛衔乐,苟洪城,蒋正波,魏雨泉,丁国春,李季. 基于Meta分析研究菌剂添加对堆肥产品中氮含量的影响. 农业工程学报. 2024(21): 192-201 . 百度学术

    其他类型引用(0)

图(2)  /  表(5)
计量
  • 文章访问数:  510
  • HTML全文浏览量:  195
  • PDF下载量:  22
  • 被引次数: 1
出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-06
  • 修回日期:  2021-10-13
  • 网络出版日期:  2021-12-29
  • 刊出日期:  2021-11-27

目录

/

返回文章
返回