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      添加微晶化磷礦粉對白酒糟、糠醛渣發(fā)酵過程中養(yǎng)分動態(tài)變化的影響

      2016-11-28 15:45:41李美清劉春生付偉國
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年9期
      關(guān)鍵詞:發(fā)酵效應(yīng)

      李美清+劉春生+付偉國

      摘要:通過對白酒糟和糠醛渣廢棄有機物添加微晶化磷礦粉,利用恒溫發(fā)酵的方式發(fā)酵30 d,并且每5 d從堆體中均勻取樣,研究發(fā)酵過程中有機廢棄物的動態(tài)變化。試驗結(jié)果表明,在30 ℃的恒溫條件下,白酒糟及糠醛渣在發(fā)酵30 d內(nèi),隨發(fā)酵時間的延長可以改變發(fā)酵物的pH值,腐殖酸、枸溶性磷的含量也發(fā)生了變化。在發(fā)酵的20、25 d,糠醛渣和白酒糟分別可以實現(xiàn)pH值達(dá)到中性范圍,腐殖酸、枸溶性磷含量增加效果較佳。

      關(guān)鍵詞:有機廢棄物;發(fā)酵;養(yǎng)分變化;效應(yīng)

      中圖分類號: X712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

      文章編號:1002-1302(2016)09-0310-03

      白酒糟和糠醛渣是工業(yè)生產(chǎn)中的有機廢棄物料。白酒糟是高粱、玉米及大麥發(fā)酵生產(chǎn)白酒的產(chǎn)物,常可用作飼料[1-4],由于其酸性比較大,作為飼料具有局限性且夏季酒糟產(chǎn)量大,在高溫潮濕條件下極易造成霉變現(xiàn)象;而糠醛渣是在玉米芯中加入硫酸生產(chǎn)糠醛產(chǎn)生的廢棄物,該廢棄物中因為含有過量的硫酸,酸性較強,雖可用來改良堿性土壤和適于北方土壤施用[5-6],但不適于南方酸性土壤。這2種廢棄物如果不及時處理,酸性物質(zhì)極易隨水流失而造成環(huán)境污染。另外,白酒糟和糠醛渣由于未經(jīng)腐熟和生產(chǎn)過程中的特殊工藝造成某些養(yǎng)分相對欠缺,直接作為有機肥或無土基質(zhì)施用有一定的缺陷性。鑒于以上情況,有必要對這2種有機廢棄物進(jìn)行改良研究。

      本研究通過添加粒徑更細(xì)的微晶化磷礦粉[7]于白酒糟和糠醛渣中發(fā)酵,該磷礦粉表面活性大大加強,在改良廢棄物酸堿性的同時,通過發(fā)酵來進(jìn)行廢棄物養(yǎng)分均衡調(diào)節(jié),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對白酒糟和糠醛渣的高效利用。

      1 材料與方法

      1.1 供試材料

      有機物料:(1)糠醛渣(K):其中有機質(zhì)65.65%、腐殖酸23.15%、pH值2.00、枸溶性磷0.26%、全磷0.33%,產(chǎn)地山東菏澤。(2)白酒糟(J):其中有機質(zhì)56.97%、腐殖酸4.02%、pH值3.60、枸溶性磷0.63%,產(chǎn)地山東泰安。

      微晶磷礦粉:選取38 μm和18 μm 2種粒徑的微晶磷礦粉,分別記為B和C,由浙江清華長三角研究院提供。

      1.2 發(fā)酵試驗及測定項目

      1.2.1 發(fā)酵試驗 試驗時間為2012年3月15日至4月15日,試驗地點為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院光照培養(yǎng)室。取相同質(zhì)量的白酒糟、糠醛渣,通過分別添加不同質(zhì)量的微晶磷礦粉,試驗設(shè)置10個處理,每處理4次重復(fù)。具體試驗方案為見表1。各個處理的質(zhì)量含水量為60%,進(jìn)行30 ℃ 恒溫培養(yǎng)發(fā)酵30 d,發(fā)酵管理為每5 d翻動1次,并且均勻地從堆體內(nèi)部取樣,置于陰涼處自然風(fēng)干,待測。

      1.2.2 測定項目及軟件分析 發(fā)酵材料中pH值的變化利用pH計測定;枸溶性磷變化的測定采用2%檸檬酸浸提-釩鉬黃比色法;腐殖酸含量的測定采用戴麗明的方法[8]。

      各數(shù)據(jù)采用Excel作圖和SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同粒徑微晶化磷礦粉的添加對發(fā)酵物料中pH值的調(diào)節(jié)作用

      由圖1可見,白酒糟和糠醛渣與不同比例的微晶化磷礦粉混合后,在恒溫發(fā)酵的30 d 內(nèi),在整個發(fā)酵過程中磷礦粉的添加能改善有機廢料的酸性,而且糠醛渣有機廢料pH值的提高效果在發(fā)酵25 d內(nèi)更快,在發(fā)酵25 d后pH值基本保持不變,而白酒糟的pH值在發(fā)酵25 d前就基本保持穩(wěn)定,但在25 d后又有急劇增加趨勢。各個處理總的pH值變化表現(xiàn)為先快速上升后緩慢上升或基本保持穩(wěn)定的總體趨勢。但各個處理中所添加的磷礦粉數(shù)量不同,pH值的變化也不完全相同。圖1-a、圖1-c當(dāng)無機物料與磷礦粉質(zhì)量配比為2 ∶1時,相比較于無機物料與磷礦粉質(zhì)量配比為1 ∶1(圖1-b、圖1-d),對pH值的提高相對效果低,主要原因就是磷礦粉數(shù)量添加越多需要消耗的酸越多,pH值提高越快。但2個處理組中當(dāng)微晶磷礦粉粒徑更細(xì)時,在發(fā)酵的前5 d更利于快速提高pH值。究其原因可能是磷礦粉顆粒越細(xì),與有機廢棄物的接觸面積越大,有利于快速與廢棄物中的酸在前期發(fā)生反應(yīng)而消耗酸,提高了pH值,但糠醛渣的強化學(xué)酸性能在前期發(fā)酵階段更好地溶解微晶磷礦粉,而后期由于發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸較少且穩(wěn)定造成pH值穩(wěn)定上升后保持不變;對于白酒糟來說,其中的酸為有機酸,在發(fā)酵的前5 d內(nèi)也能利用其含有的大量有機酸溶解磷礦粉,但效果不及硫酸,在后期由于白酒糟本身就是發(fā)酵的初始產(chǎn)物,產(chǎn)物中含有大量的菌類,在2次發(fā)酵25 d后這些菌類大量繁殖產(chǎn)生有機酸有效地促進(jìn)磷的溶解而快速降低了其酸性。總之通過發(fā)酵,各個處理的pH值能得到提高,白酒糟、糠醛渣在20 d和25 d 發(fā)酵物的pH值范圍分別為6.50~7.38和7.53~7.63,處于中性范圍,達(dá)到了調(diào)節(jié)的目的。

      2.2 發(fā)酵物料中腐殖酸含量的動態(tài)變化

      發(fā)酵物料中pH值的變化僅僅是一方面的要求,在發(fā)酵過程中,同時要對發(fā)酵物中腐殖酸含量的高低進(jìn)行調(diào)查。如圖2所示,在發(fā)酵的過程中,有機廢棄物料中的腐殖酸隨處理時間的變化發(fā)生了變化。圖2-a說明在發(fā)酵的30 d內(nèi),白酒糟添加磷礦粉發(fā)酵時,有機物料與磷礦粉配比為2 ∶1時的處理J1腐殖酸含量隨發(fā)酵時間呈現(xiàn)先略有下降后增加再繼續(xù)增加的趨勢,而處理J3則在發(fā)酵的前10 d呈增加趨勢,但在發(fā)酵的10~20 d則減小后繼續(xù)增加;有機物料與磷礦粉配比為1 ∶1時的處理J2、J4,J2在發(fā)酵的前10 d腐殖酸基本維持不變,而后在15 d有所增加后在20 d又下降,在發(fā)酵的后10 d又呈現(xiàn)急劇增高后又有所下降;J4在發(fā)酵的20 d有所下降,在發(fā)酵的25 d達(dá)到最高,而在發(fā)酵30 d快速下降。

      圖2-b說明,糠醛渣與不同磷礦粉配比后發(fā)酵物中的腐殖酸變化也不同,各個處理在20~25 d發(fā)酵時間腐殖酸含量相比較于前15 d有所下降后又增加。但各個處理隨添加磷礦粉數(shù)量的不同腐殖酸含量不同,以糠醛渣和磷礦粉質(zhì)量比為2 ∶1的處理K1、K3在前5 d的發(fā)酵物中腐殖酸含量高于質(zhì)量比為1 ∶1的處理K2、K4;除發(fā)酵的10 d,腐殖酸不具有規(guī)律性外,隨發(fā)酵時間延長總體趨勢表現(xiàn)為處理K1和K3、處理K2和K4的腐殖酸含量的變化趨于相同。說明在發(fā)酵過程中,腐殖酸既有生成同時也有消耗,但總的趨勢表現(xiàn)為在發(fā)酵25 d時,腐殖酸含量也提高。這說明廢棄的有機物料向腐熟階段發(fā)展。

      2.3 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵物料枸溶性磷含量的影響

      發(fā)酵前,有機物料中整體表現(xiàn)出枸溶性磷含量相對比較低,通過微晶化磷礦粉一方面來調(diào)節(jié)肥料的pH值,另一方面提高廢料中枸溶性磷的含量。由圖3可見,各個處理在不同發(fā)酵時間枸溶性磷的增長量不同。發(fā)酵的不同時間段內(nèi),枸溶性磷含量的提高與有機廢料和磷礦粉的比例存在很大的關(guān)系,除了發(fā)酵5 d的處理K1和K2不具有規(guī)律性外,總體表現(xiàn)出廢料與磷礦粉的質(zhì)量比為2 ∶1的處理提高枸溶性磷的效果優(yōu)于質(zhì)量比為1 ∶1的處理。此外,當(dāng)發(fā)酵20 d時,糠醛渣的各個處理枸溶性磷增長量達(dá)到比較理想的值,當(dāng)發(fā)酵25 d時,白酒糟的各個處理枸溶性磷增長量達(dá)到最佳效果。

      2.4 pH值與枸溶性磷增長量的相關(guān)性研究

      有機廢料在發(fā)酵過程中,添加的磷礦粉可以消耗酸,從而使得酸度降低,也利于枸溶性磷的釋放,以圖4的pH值和枸溶性磷增長量關(guān)系說明,當(dāng)pH值的增長量低于2.8時,枸溶性磷的增長量范圍局限于0.2%~0.8%;當(dāng)pH值增長量大于6.5時,也可提高枸溶性磷增長量,且增長量大于0.8%;在pH值的增長幅度為3.5~5.5時,枸溶性磷的增長量除個別處理外,達(dá)到了0.6%以上,這意味著發(fā)酵過程中pH值消耗量的多少與枸溶性磷的增長量密切相關(guān)。但總體來說適宜枸溶性磷釋放的pH值范圍,加入白酒糟和糠醛渣的處理分別為6.50~7.38和7.53~7.63,實現(xiàn)了廢物重新利用和節(jié)約能源。

      3 結(jié)論

      通過添加微晶化磷礦粉使白酒糟、糠醛渣發(fā)酵,可以快速調(diào)節(jié)發(fā)酵物的pH值,且添加磷礦粉越多,pH值的調(diào)節(jié)越快,在發(fā)酵的20~25 d達(dá)到中性范圍。

      發(fā)酵過程中,腐殖酸含量發(fā)生明顯改變,白酒糟處理中腐殖酸在發(fā)酵的25 d上升,而糠醛渣在發(fā)酵20~25 d腐殖酸含量增長幅度不大。

      枸溶性磷含量增加比較明顯的發(fā)酵時間,糠醛渣為發(fā)酵的20 d,而白酒糟在發(fā)酵的25 d。

      通過添加磷礦粉發(fā)酵并結(jié)合考慮實際應(yīng)用問題,建議糠醛渣發(fā)酵20 d即可,而白酒糟發(fā)酵25 d效果更好。

      參考文獻(xiàn):

      [1]何雪琴. 酒糟在畜牧業(yè)中的應(yīng)用[J]. 北京農(nóng)業(yè),2012(6):92-93.

      [2]蘇希孟,張玲清. 用發(fā)酵酒糟飼喂瘦肉型豬的研究[J]. 國外畜牧學(xué),2008(1):156-158.

      [3]宿顏貴,劉鳳翥,張玉杰,等. 玉米酒糟飼喂肉鵝試驗[J]. 中國畜牧雜志,1996(2):18-20.

      [4]吳國慶,曹崇文,鄭國生. 酒糟的直管式氣流干燥[J]. 北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)學(xué)報,1994,14(4):61-66.

      [5]王冬梅. 酒糟及廢液綜合利用的研究[D]. 北京:北京農(nóng)業(yè)大學(xué),2002.

      [6]閆治斌,秦嘉海,金自學(xué). 糠醛渣全營養(yǎng)混合基質(zhì)理化性質(zhì)及對茄子生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J]. 土壤通報,2008,23(3):715-717.

      [7]潘志東,李竟先. 超細(xì)粉體的制備與表征[J]. 中國粉體技術(shù),2000(增刊1):32-34.

      [8]戴麗明. 腐殖酸含量的測定新方法[J]. 河北化工,2005(1):60-61.

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