添加矿物质对猪粪好氧堆肥中有机物降解的影响-农业机械学报.PDF

２０１４年 ６月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 ６期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０６．０２９ 添加矿物质对猪粪好氧堆肥中有机物降解的影响 １ １ １ ２ １ 李荣华 　张广杰 　王　权 　张增强　毛　晖 （１．西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 ７１２１００；２．农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００） 摘要：为了探讨添加矿物材料对猪粪堆肥过程中有机物动态变化的影响，通过好氧堆肥的方式向猪粪和玉米秸秆 粉混合物料中添加干质量分数为２５％的粉煤灰、膨润土和风化煤等矿物质，用化学分析和红外光谱技术相结合的 方法，对９０ｄ好氧高温堆肥过程中有机质的动态变化特征进行了研究。结果表明：添加粉煤灰、风化煤或膨润土对 猪粪堆肥的堆体温度变化均无明显影响，堆体温度能迅速升至近７０℃，并维持在 ５５℃以上超过７ｄ，达到高温堆肥 的温度要求；随着堆肥时间的延长，各处理中总有机碳（ＴＯＣ）和水溶性有机碳（ＷＳＣ）含量均呈现出逐渐降低最后 趋于相对稳定的趋势，但添加粉煤灰、风化煤和膨润土处理，能促进有机质的降解，促进能力依次为粉煤灰、膨润 土、风化煤；添加粉煤灰、风化煤和膨润土等矿物质有利于猪粪堆肥的腐殖化过程进行，堆肥过程的雪里蕻种子萌 发指数（ＧＩ）与 ＷＳＣ显著负相关、ＧＩ与胡敏酸的百分比（ＰＨＡ）和腐殖酸聚合度（ＤＰ）显著正相关；红外光谱数据显 示，在好氧堆肥过程中，含有—ＯＨ、—ＣＨ和—ＣＨ基团的化合物相对减少，而含有—Ｃ Ｏ、Ｃ—Ｏ—Ｃ、—ＣＯＯ基团  ３ ２ 和含芳香环类物质的含量逐渐增加，堆肥有机质降解可持续至６０ｄ以后；添加粉煤灰、风化煤和膨润土会影响堆肥 初期 ＧＩ增加，但经过９０ｄ好氧堆肥后，雪里蕻种子的ＧＩ均能大于０５，所有堆肥处理均基本达到腐熟水平。 关键词：矿物添加剂　猪粪　堆肥　有机质变化　红外光谱 中图分类号：Ｓ１４１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０６０１９００９ 量［１，２，１０－１７］。向污泥和猪粪堆肥中添加粉煤灰能促 　　引言 进有机物的降解，但氨挥发严重［１０－１１］；向禽类粪便 中国是世界上最大的肉猪养殖国，每年猪粪便 和污泥中添加生物炭则不仅能促进有机物的降解， 产生量极大，有效处置猪粪已成为我国养猪业进一 还能抑制氨的挥发［１２－１３］；向污泥堆肥中添加沸石均 ［１］ 步发展的关键因素之一 。由于猪粪含有丰富的 能促进有机质的降解，但丝光沸石对氨的挥发没有 氮、磷、钾和有机质，因而将猪粪进行堆肥化处理是 ［１５］ 显著 作 用 ，而 商 品沸 石 和 天 然 斜 发 沸 石 实现其资源化利用的可行措施［１－２］。 （Ｋｌｉｎｏｌｉｔｈ和Ｚｅｏｃａｔ）则会减少堆肥过程中的氨气挥 堆肥过程实质上是有机物质稳定化和腐殖化的 发［１６－１７］。虽然已有研究均证明了在堆肥物料中添 过程，国内外已有许多学者对堆肥过程中有机物的 加矿物材料可以促进有机物的降解，但对于猪粪添 变化特征做了大量研究［３－９］。Ｃｈｅｆｅｔｚ等认为城市 加矿物材料后堆肥过程中有机物的变化特征仍缺乏 污泥经过堆肥处理后腐殖质含量会显著增加［３－４］； 深入研究。由于在不同堆肥物料的稳定化和腐殖化 高伟等发现，城市垃圾等固体废弃物经过堆肥处理 过程中，其物料组成和腐殖质