稻稈調(diào)理劑對泔腳蚯蚓堆肥的影響

劉耀源+鄒長武+張達鑫+喬玉紅１，殷蔚雯１，王小葉+李鳳琳

摘要：為探究稻稈調(diào)理劑對泔腳蚯蚓堆肥的影響，分別設置A、B、C、D、E、F 6種蚯蚓堆肥處理進行試驗，并對堆肥過程中各組分變化進行研究。結(jié)果表明，在泔腳蚯蚓堆肥中加入稻稈調(diào)理劑可降低堆肥的全鹽含量，混合物腐熟后不會對植物產(chǎn)生鹽分毒害作用，且堆肥原料全部為泔腳時可顯著提高堆肥TP；泔腳與稻稈體積比為9∶1時可顯著降低堆肥毒性，但TK易損失；泔腳與稻稈體積比為8∶2時可顯著促進堆肥中氮素的增長；泔腳與稻稈體積比為7∶3時微生物和蚯蚓對有機質(zhì)的降解效果最佳；泔腳與稻稈體積比為5∶5時TP易流失。綜合考慮，泔腳與稻稈體積比為8∶2或7∶3時蚯蚓堆肥效果較佳。

關(guān)鍵詞：稻稈調(diào)理劑；泔腳；稻稈；蚯蚓堆肥

中圖分類號：S141.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）17-4032-04

Effects of Rice Straws on Vermicomposting of Hogwash Waste

LIU Yao-yuan1，2，ZOU Chang-wu1，2， ZHANG Da-xin1，QIAO Yu-hong1， YIN Wei-wen1， XU Jin-long1， LI Feng-lin1

（1.College of Resource and Environment， Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225， China；

2.Air Environmental Modeling and Pollution Controlling Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutes， Chengdu 610225， China）

Abstract：Six experiments were carried out to study the effects of rice straws on vermicomposting of hogwash waste. Each experiment contained hogwash waste mixed with different volume ratio of rice straws. Several indexes were determined on the process of vermicomposting. Compared with the pure hogwash waste， rice straws as additive could effectively dilute the salinity during vermicomposting. When decomposition， the composts did not produce salt toxic action. During vermicomposting， the treatment mixed with 0% of rice straws effectively increased TP. The treatment mixed with 10% of rice straws effectively decreased the phytotoxicity of composting， but lost TK easily； The treatment mixed with 20% of rice straws effectively increased TN. The treatment mixed with 30% of rice straws decreased TOC best. The treatment mixed with 50% of rice straws lost TP easily. The treatment mixed with 20% or 30% of rice straws was the best on the treatment capacity and the quality of vermicomposting.

Key words： rice stalk conditioner；hogwash waste；rice straws；vermicomposting

隨著“生態(tài)文明建設”概念的提出，居民對周圍環(huán)境的生態(tài)要求越來越高，而泔腳垃圾作為常見有機固體廢棄物由于管理不當而被隨意堆放，孳生了大量病菌和蛆蠅，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。因此如何對大量堆置的泔腳進行處理已迫在眉睫。蚯蚓作為一種特殊的生物，具有特殊的生態(tài)學功能[1]，可對有機物進行吞食分解，形成優(yōu)質(zhì)有機肥料。大量研究表明[2]蚯蚓可使堆肥中的微生物活性增強，加速堆肥的腐熟過程。因此在堆置泔腳中加入蚯蚓進行堆肥處理是解決泔腳對環(huán)境污染問題的一種生態(tài)可持續(xù)的方法。但堆置泔腳的C/N低、通風性差、易產(chǎn)生臭氣等不利于蚯蚓的生長[3]，因此實際處理過程中需要加入調(diào)理劑進行調(diào)節(jié)。稻稈在我國南方隨處可見，但由于處置不當而被大量焚燒，污染環(huán)境。研究[4，5]表明，稻稈C/N高、結(jié)構(gòu)疏松、透氣性佳且可吸附臭氣，將其作為調(diào)理劑可適當增強蚯蚓處理堆置泔腳的效果，但目前關(guān)于此研究在國內(nèi)卻鮮見報道。因此研究擬采用接近小區(qū)或餐飲部門實際堆置狀態(tài)的方法將泔腳堆置并分別在堆置泔腳中加入不同比例的稻稈并引入蚯蚓進行堆肥，探究稻稈對蚯蚓堆肥處理堆置泔腳的影響，以期為泔腳的優(yōu)化處理提供新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用泔腳取自學校食堂，經(jīng)剔除塑料袋、紙杯等非生物質(zhì)垃圾后備用；試驗選用蚓種為太平二號赤子愛勝蚓（Eisenia foetida），購買于成都菊樂生態(tài)養(yǎng)殖公司，選取大小相近的成年蚯蚓進行試驗；水稻秸稈收集于成都市雙流縣文星鎮(zhèn)農(nóng)村，試驗前將其粉碎成1～2 cm的碎塊。

1.2 試驗方法

在面積為376 mm×376 mm的正方形空地上將泔腳進行堆置，堆置高度為318 mm。堆置泔腳外圍由紅磚和紗網(wǎng)圍繞，防止蚯蚓逃逸。設置A（全部泔腳）、B（泔腳與水稻秸稈體積比9∶1）、C（泔腳與水稻秸稈體積比8∶2）、D（泔腳與水稻秸稈體積比7∶3）、E（泔腳與水稻秸稈體積比6∶4）、F（泔腳與水稻秸稈體積比5∶5）6組堆肥處理。堆置完成后用攪拌棒將各組堆置物混合均勻。為保障蚯蚓正常生存，在蚯蚓與基質(zhì)之間構(gòu)造緩沖帶[6]，本試驗采用原生質(zhì)土壤作為緩沖基質(zhì)。試驗過程中將緩沖基質(zhì)與原堆置物視為一體，每隔1 d對其使用五點采樣法[7]進行采樣分析，并隨著堆置物的腐熟逐漸減少采樣分析頻率。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 測定指標 pH、電導率（EC）、總有機碳（TOC）、總氮（TN）、總磷（TP）、總鉀（TK）、發(fā)芽指數(shù)（GI）。

1.3.2 測定方法

所采鮮樣以固液比1∶5（m/V）浸提，濾液用來測定pH、EC[8]，pH用pH S-3C型pH計測定，EC用DDS-11A型電導率儀測定；鮮樣烘干所得干樣用來測定TOC，TOC測定采用重鉻酸鉀氧化-分光光度法（HJ 615-2011）；干樣經(jīng)硫酸-過氧化氫消煮所得消煮液用來測定TN、TP、TK[9]，TN測定采用堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法（HJ 636-2012），TP測定采用鉬酸銨分光光度法（GB/T 11893-1989），TK測定采用有機無機復混肥料的測定方法（GB/T 17767.3-2010）。GI的測定是取上述浸提液8 mL于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，同時設對照（去離子水），再在培養(yǎng)皿中各置10粒飽滿小白菜種子，將其在黑暗中培養(yǎng)，并在培養(yǎng)96 h后測定發(fā)芽率及根長，計算發(fā)芽指數(shù)GI[10]，

GI=■×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽指數(shù)的變化與分析

利用堆肥水浸提液測定種子發(fā)芽指數(shù)是表征腐熟狀態(tài)的公認指標。Riffaldi等[10]認為當GI>50%時，就可認為堆肥基本無毒性，當GI達到80%～85%時，就可認為堆肥對植物沒有毒性。堆肥過程中發(fā)芽指數(shù)隨堆肥時間變化如圖1所示。

由圖1可知，試驗結(jié)束時A、B、C、D、E、F組GI分別為87.99%、138.22%、84.28%、127.69%、80.22%、136.92%，均大于80%，其中B組毒性降低最為明顯。說明此時堆肥對植物均無毒性，基本達到腐熟，這主要由于物料中對植物有害的部分通過蚯蚓的吞食過腹后得到固定，且因蚯蚓和微生物活性的增強，有機酸也進一步反應完全，浸提液中對植物有害的物質(zhì)大大減少。

2.2 電導率（EC）的變化與分析

電導率反映的是堆肥浸提液中全鹽的含量，堆肥過程中電導率（EC）隨堆肥時間變化如圖2所示。由圖2可知，試驗結(jié)束時A、B、C、D、E、F組電導率分別為1 136、1 110、1 124、661、928、832 μS/cm，可知各處理泔腳與稻稈腐熟后均不會對植物產(chǎn)生鹽分毒害作用[11]，加入稻稈調(diào)理劑可降低蚯蚓堆肥中的鹽分含量。

2.3 pH的變化與分析

一般認為物料腐熟后pH會最終呈中性偏堿[12]。堆肥過程中pH隨堆肥時間變化如圖3所示。由圖3可知，試驗結(jié)束時A、B、C、D、E、F處理堆肥pH分別為7.99、8.20、7.99、6.82、7.12、7.23。A、B、C組呈弱堿性，D、E、F組呈中性。究其原因，可能與D、E、F組稻稈量較多，稻稈中的可溶性糖被還原成有機酸有關(guān)[13]。

2.4 總有機碳的變化

堆肥過程中總有機碳隨堆肥時間變化如圖4所示。由圖4可知，各處理組TOC含量總體呈下降趨勢，至試驗后期各處理組均達到平穩(wěn)狀態(tài)。此時有機碳趨于穩(wěn)定。這是由于在蚯蚓堆肥過程中，蚯蚓除起到吞食分解混合物的作用外，還起到協(xié)同刺激微生物活性的作用[14]，試驗結(jié)束時A、B、C、D、E、F組TOC下降幅度分別為54.0%、46.7%、50.7%、59.3%、21.2%、38.6%。D組TOC降幅最大，這說明當泔腳與稻稈的體積比為7∶3時，堆置物的有機質(zhì)的降幅最大，此時微生物和蚯蚓的協(xié)同作用最好。在堆肥前期各處理組TOC存在波動，這主要是蚯蚓活動使得采樣不均勻造成的。

2.5 總氮含量的變化

堆肥過程中總氮隨堆肥時間變化如圖5所示。由圖5可知，堆肥過程中各處理組TN不穩(wěn)定，可能由于夏季外界溫度較高，試驗過程中表層存在氨的揮發(fā)，造成TN波動。試驗結(jié)束時，A、C、E、F組分別比初始值增長0.84%、55.5%、31.8%、4.31%，B、D組分別下降16.3%、1.9%。研究[12]表明，蚯蚓對氮素的提高和礦化都有促進作用。A、C、E、F組稻稈與泔腳的配比更適宜蚯蚓促進氮素的增長，C組最為明顯。

2.6 總磷含量的變化

堆肥過程中總磷含量隨堆肥時間變化如圖6所示。由圖6可知，試驗前后A、B、C、D、E、F組TP分別增長18.2%、1.6%、10.2%、17.0%、17.5%，F(xiàn)組下降16.2%。蚯蚓堆肥過程中，TP隨著總有機碳的礦化會稍有增長，但蚯蚓的代謝和微生物的繁殖也會造成養(yǎng)分的流失[15]。此外，在微域中蚯蚓對磷也會有富集作用[16]，造成堆肥TP波動。

2.7 總鉀含量的變化

堆肥過程中總鉀含量隨堆肥時間變化如圖7所示。由圖7可知，試驗過程中各處理組TK波動較大。試驗結(jié)束時，A、B、C、D、E、F組TK分別下降22.8%、61.6%、48.2%、40.8%、35.4%、37.7%。這說明稻稈與泔腳混合物經(jīng)蚯蚓堆肥后總鉀會存在不同程度的損失，泔腳與稻稈體積比為9∶1時，總鉀損失最嚴重。

3 結(jié)論

1）在泔腳蚯蚓堆肥中加入稻稈調(diào)理劑混合腐熟后不會對植物產(chǎn)生鹽分毒害作用。

2）堆肥原料全部為泔腳時可顯著提高堆肥TP；泔腳與稻稈體積比為9∶1時可顯著降低堆肥毒性，但總鉀易損失；泔腳與稻稈體積比為8∶2時可顯著促進堆肥中氮素的增長；泔腳與稻稈體積比為7∶3時微生物和蚯蚓對有機質(zhì)的降解效果最佳；泔腳與稻稈體積比為5∶5時總磷易流失。

3）從蚯蚓堆肥效果和泔腳與稻稈處理量綜合考慮，在泔腳與稻稈調(diào)理劑體積比為8∶2或7∶3時效果最佳。

參考文獻：

[1] 吳福勇，畢銀麗，毛艷麗.蚯蚓及植物促生根際細菌對土壤中氮和鉀有效性的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（15）：3186-3189.

[2] 楊敬輝，張松林.蚯蚓堆肥污泥研究述評[J].湖北農(nóng)業(yè)科學， 2011，50（9）：1729-1730，1758.

[3] 胡新軍，張 敏，余俊鋒，等.中國餐廚垃圾處理的現(xiàn)狀、問題和對策[J].生態(tài)學報，2012，32（14）：4575-4584.

[4] FREDERICKSON J， KEVIN R B， RICHARD M M， et al. Combining vermiculture with tradution green waste composting systems[J].Soil Biology & Biochemistry， 1997，29（3）：725-730.

[5] 張紅玉，路 鵬，李國學，等.秸稈對廚余垃圾堆肥臭氣和滲濾液減排的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（9）：248-254.

[6] 蔡玉琪，蔡樹美，倪圣亞，等.蚯蚓對秸稈-污泥混合物的消解轉(zhuǎn)化效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（6）：1284-1287.

[7] 奚旦立，孫裕生.環(huán)境監(jiān)測[M].第四版.北京：高等教育出版社， 2010.

[8] 秦 莉，李玉春，李國學，等.城市生活垃圾堆肥過程中腐熟度指標及控制參數(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2006，22（12）：189-194.

[9] 劉 婷，任宗玲，張 池，等.蚯蚓堆制處理對農(nóng)業(yè)有機廢棄物的化學及生物學影響的主成分分析[J].應用生態(tài)學報，2012，23（3）：779-784.

[10] RIFFALDI R， LEVI-MINZI R， PERA A， et al. Evaluation of compost matutity by means of chemical and microbial analyses[J].Waste Management and Research， 1986， 4：387-396.

[11] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].第三版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.

[12] YADAV K D， TARE V， AHAMMED M M. Vericomposting of source-separated human faeces for nutrient recycling[J].Waste Management，2010，30：50-56.

[13] 欒書榮，王曉麗，洪 嵐，等.土壤中摻入不同植物材料對其pH的影響[J].揚州大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2005，26（3）：62-65.

[14] 王玉潔，朱維琴，金 俊，等.農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物蚯蚓堆置處理及蚓糞應用研究進展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（3）：722-726.

[15] 朱 鶴，邵 蕾，李文亮，等.調(diào)理劑比例對污泥蚯蚓堆肥的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（8）：1557-1559.

[16] 張 威.蚯蚓處理不同畜禽糞和秸稈組合試驗研究[D].長春：東北師范大學，2008.

1）在泔腳蚯蚓堆肥中加入稻稈調(diào)理劑混合腐熟后不會對植物產(chǎn)生鹽分毒害作用。

2）堆肥原料全部為泔腳時可顯著提高堆肥TP；泔腳與稻稈體積比為9∶1時可顯著降低堆肥毒性，但總鉀易損失；泔腳與稻稈體積比為8∶2時可顯著促進堆肥中氮素的增長；泔腳與稻稈體積比為7∶3時微生物和蚯蚓對有機質(zhì)的降解效果最佳；泔腳與稻稈體積比為5∶5時總磷易流失。

3）從蚯蚓堆肥效果和泔腳與稻稈處理量綜合考慮，在泔腳與稻稈調(diào)理劑體積比為8∶2或7∶3時效果最佳。

參考文獻：

[1] 吳福勇，畢銀麗，毛艷麗.蚯蚓及植物促生根際細菌對土壤中氮和鉀有效性的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（15）：3186-3189.

[2] 楊敬輝，張松林.蚯蚓堆肥污泥研究述評[J].湖北農(nóng)業(yè)科學， 2011，50（9）：1729-1730，1758.

[3] 胡新軍，張 敏，余俊鋒，等.中國餐廚垃圾處理的現(xiàn)狀、問題和對策[J].生態(tài)學報，2012，32（14）：4575-4584.

[4] FREDERICKSON J， KEVIN R B， RICHARD M M， et al. Combining vermiculture with tradution green waste composting systems[J].Soil Biology & Biochemistry， 1997，29（3）：725-730.

[5] 張紅玉，路 鵬，李國學，等.秸稈對廚余垃圾堆肥臭氣和滲濾液減排的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（9）：248-254.

[6] 蔡玉琪，蔡樹美，倪圣亞，等.蚯蚓對秸稈-污泥混合物的消解轉(zhuǎn)化效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（6）：1284-1287.

[7] 奚旦立，孫裕生.環(huán)境監(jiān)測[M].第四版.北京：高等教育出版社， 2010.

[8] 秦 莉，李玉春，李國學，等.城市生活垃圾堆肥過程中腐熟度指標及控制參數(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2006，22（12）：189-194.

[9] 劉 婷，任宗玲，張 池，等.蚯蚓堆制處理對農(nóng)業(yè)有機廢棄物的化學及生物學影響的主成分分析[J].應用生態(tài)學報，2012，23（3）：779-784.

[10] RIFFALDI R， LEVI-MINZI R， PERA A， et al. Evaluation of compost matutity by means of chemical and microbial analyses[J].Waste Management and Research， 1986， 4：387-396.

[11] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].第三版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.

[12] YADAV K D， TARE V， AHAMMED M M. Vericomposting of source-separated human faeces for nutrient recycling[J].Waste Management，2010，30：50-56.

[13] 欒書榮，王曉麗，洪 嵐，等.土壤中摻入不同植物材料對其pH的影響[J].揚州大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2005，26（3）：62-65.

[14] 王玉潔，朱維琴，金 俊，等.農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物蚯蚓堆置處理及蚓糞應用研究進展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（3）：722-726.

[15] 朱 鶴，邵 蕾，李文亮，等.調(diào)理劑比例對污泥蚯蚓堆肥的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（8）：1557-1559.

[16] 張 威.蚯蚓處理不同畜禽糞和秸稈組合試驗研究[D].長春：東北師范大學，2008.

1）在泔腳蚯蚓堆肥中加入稻稈調(diào)理劑混合腐熟后不會對植物產(chǎn)生鹽分毒害作用。

2）堆肥原料全部為泔腳時可顯著提高堆肥TP；泔腳與稻稈體積比為9∶1時可顯著降低堆肥毒性，但總鉀易損失；泔腳與稻稈體積比為8∶2時可顯著促進堆肥中氮素的增長；泔腳與稻稈體積比為7∶3時微生物和蚯蚓對有機質(zhì)的降解效果最佳；泔腳與稻稈體積比為5∶5時總磷易流失。

3）從蚯蚓堆肥效果和泔腳與稻稈處理量綜合考慮，在泔腳與稻稈調(diào)理劑體積比為8∶2或7∶3時效果最佳。

參考文獻：

[1] 吳福勇，畢銀麗，毛艷麗.蚯蚓及植物促生根際細菌對土壤中氮和鉀有效性的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（15）：3186-3189.

[2] 楊敬輝，張松林.蚯蚓堆肥污泥研究述評[J].湖北農(nóng)業(yè)科學， 2011，50（9）：1729-1730，1758.

[3] 胡新軍，張 敏，余俊鋒，等.中國餐廚垃圾處理的現(xiàn)狀、問題和對策[J].生態(tài)學報，2012，32（14）：4575-4584.

[4] FREDERICKSON J， KEVIN R B， RICHARD M M， et al. Combining vermiculture with tradution green waste composting systems[J].Soil Biology & Biochemistry， 1997，29（3）：725-730.

[5] 張紅玉，路 鵬，李國學，等.秸稈對廚余垃圾堆肥臭氣和滲濾液減排的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（9）：248-254.

[6] 蔡玉琪，蔡樹美，倪圣亞，等.蚯蚓對秸稈-污泥混合物的消解轉(zhuǎn)化效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（6）：1284-1287.

[7] 奚旦立，孫裕生.環(huán)境監(jiān)測[M].第四版.北京：高等教育出版社， 2010.

[8] 秦 莉，李玉春，李國學，等.城市生活垃圾堆肥過程中腐熟度指標及控制參數(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2006，22（12）：189-194.

[9] 劉 婷，任宗玲，張 池，等.蚯蚓堆制處理對農(nóng)業(yè)有機廢棄物的化學及生物學影響的主成分分析[J].應用生態(tài)學報，2012，23（3）：779-784.

[10] RIFFALDI R， LEVI-MINZI R， PERA A， et al. Evaluation of compost matutity by means of chemical and microbial analyses[J].Waste Management and Research， 1986， 4：387-396.

[11] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].第三版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.

[12] YADAV K D， TARE V， AHAMMED M M. Vericomposting of source-separated human faeces for nutrient recycling[J].Waste Management，2010，30：50-56.

[13] 欒書榮，王曉麗，洪 嵐，等.土壤中摻入不同植物材料對其pH的影響[J].揚州大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2005，26（3）：62-65.

[14] 王玉潔，朱維琴，金 俊，等.農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物蚯蚓堆置處理及蚓糞應用研究進展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（3）：722-726.

[15] 朱 鶴，邵 蕾，李文亮，等.調(diào)理劑比例對污泥蚯蚓堆肥的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（8）：1557-1559.

[16] 張 威.蚯蚓處理不同畜禽糞和秸稈組合試驗研究[D].長春：東北師范大學，2008.