（环境科学专业论文）利用蚯蚓处理畜禽养殖业固体废弃物的技术研究.pdf

山东师范大学硕士学位论文 4 青菜生长势的各项指标均为施蚯蚓堆肥的处理大于旌化肥的处理，大子不 施肥的对照。青菜的展开度、株高、茎基粗、绿叶数分别比不施肥增加4 9 2 3 、 2 4 3 3 、3 6 4 6 、3 5 4 4 ，除青菜的展开度外，青菜的株高、茎基粗、绿叶数 均显著高于施化肥的处理。施蚯蚓堆肥处理的青菜产量比不施肥提高5 4 1 ，比 施化肥降低1 0 2 ，但v c 和可溶性糖含量显著高于不施肥和施化肥。可见施蚯 蚓堆肥青菜的生长势、品质均优于施化肥，产量略低于施化肥，若在蚯蚓堆肥中 加入一定量的化肥配制成有机无机复混肥，可进一步提高蚯蚓堆肥的肥效。 5 蚯蚓堆肥处理与对照比较，土壤速效n 、p 、k 分别增加1 5 6 8 m g k g 、 1 0 7 1 m g k g 、2 4 3 0 m g k g ；与化肥处理比较，土壤速效n 、p 、k 分别降低4 6 8 m g k g 、 7 1 6 m g k g 、0 ，7 m g k g 。说明蚯蚓堆肥的加入改良了土壤结构，使土壤疏松，增加 了土壤的透水性及防止土壤表面板结，土壤的保肥性提高。 综上所述，鲜牛粪含水率在7 0 ，接种密度为8 条2 5 呛( 湿重) ，接种e m 菌等利于蚯蚓的生长繁殖：每1 0 幻鲜牛粪加1 0 乙酸2 0 0 r a l ，堆高小于3 0 c m ， 不翻堆堆制5 0 天后腐熟；施蚯蚓堆肥可提高青菜的生长势、品质，若在蚯蚓堆 肥中加入一定量的化肥配制成有机无机复混肥，可进一步提高蚯蚓堆肥的肥效； 蚯蚓堆肥的加入可改良土壤结构，增加土壤的透水性及防止土壤表面板结，提高 土壤的保肥性。 关键词：赤子爱胜蚓堆肥畜禽粪便蚯蚓粪e m 菌 山东师范大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ho nv e r c o 巴o s t i n go f d o m 匣s t i ca n i 队lm a n u r e a b s t r a c t 晰协t h e 凤td e v e l o p m e n to ft h ep o u l t r ya n dl i v e s t o c ki n d u s t r yi n c h i n a , t h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nc a u s e db yal a r g ea m o u n to fd o m e s t i c a n i m a l sm a n u r eh a sb e c o m ea p r o b l e m t ob es o l v e d u r g e n t l y v e r m i c o m p o s f i n gi st h ec o m b i n a t i o no ft h et r a d i t i o n a lc o m p o s ta n dt h e b i o l o g i c a lt r e a t m e n t ，、) l ，i mt h em e t a b o l i s mo fe a r t h w o r m ，t h ed o m e s t i c a n i m a l sm a n u r ew i l lb ec h a n g e di n t oe a r t h w o r me x c r e m e n tw i t ht h eb e s t p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c sa n dc h e m i c a lb i o l o g i c a l b e c a u s et h ei n i t i a l c o n d i t i o no f 丘e s hc o wm a n u r ed o e sn o ts u i te a r t h w o r m sr e p r o d u c t i o n a n dt h ee a t h w o r ma l s oc a l ln o te n d u r et h eh i 曲t e m p e r a t u r ew h i c h p r o d u c e si nt h ec o m p o s t i n go fc a t t l em a n t l r e t h e r e f o r et h em o s to f f o r m e rr e s e a r c hc o n c e n t r a t e si nr a i s i n ge a r t h w o r m , b yt h ew e l l - r o t t e d c o m p o s to rh a l fw e l l - r o t t e dc o m p o s td o m e s t i c a n i m a l sm a n u r e 嗽 a r t i c l e ，t h r o u g ht h ee a r t h w o r n l t sr a i s i n ge x p e r i m e n ta n dt h ep o t e x p e r i m e n t ，w es t u d i e dc o n d i t i o ns y s t e m a t i c a l l yo nt h a tt h ee a r t h w o r m p r o c e s s i n gf r e s hc o wm a n u r e a n dt h ew e l l - r o t t e dc o m p o s tc h i c k e n m a n u r e ，a tt h es a l n et i m e ，w es t u d i e dt h et e c h n i c a lp a r a m e t e ro nt h ep h ， t h et e m p e r a t u r e ，t h eh u m i d i t y , t h ev a c c i n a t i o nd e n s i t ya n dv a c c i n a t e s ， e f f e c tm i c r o o r g a n i s mw h i c ha p p e a ri nt h ev e r m i c o m p o s t i n g ，a n dt h e e a r t h w o r me x c r e m e n te f f e c t i v e n e s sa n di t si n f l u e n c et ot h ev e g e t a b l e s q u a l i t ya n ds oo i lw ea l s oc a r r y o nt h ep r e l i m i n a r ya n a l y s i st ot h e e a r t h w o r mc o m p o s te c o n o m i c a le f f e c ta n dt h ee n v i r o n m e n tp r o f i t w e a i mt of i n da ne as ye c o n o m i cs e c u r i t yt e c h n i c a lw a yo fc o m p o s t i n g d o m e s t i ca n i m a lm a n u r e t h er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a t , 1 i nt h ep r o c e s so f e i s e n i a f o e t i d af o rv e r m i c o m p o s t i n go f m a n u r e ， 1 1 1 山东师范大学硕士学位论文 t e m p e r a t u r ea n dm o i s t u r ec o n d i t i o na n di n o c u l a t i o nd e n s i t y a n da l k a l i n i t y o fd i e ta r em a i nf a c t o r s a f f e c t i n gt h eg r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no f e a r t h w o r ma n dt h ee f f e c to ft r e a t m e n t i ti sf o u n dt h a tt h eo p t i m a l m o i s t u r ec o n d i t i o nf o rg r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no f e i s e n i a f o e f i d ai s7 0 w i t hc a t t l em a n u r e ，6 5 晰mc h i c k e nm a n u r e ，a n dt h eo p t i m a lc o n d i t i o n o fp hi sb e t w e e n8 - 8 5 ，a n dt h eo p t i m a lc o n d i t i o no ft e m p e r a t u r ei s b e t w e e n2 0 - - 2 5ea n dt h a t8e a r t h w o r m sp e r2 5 0 9m a n u r e ( w e tw e i g h t 7 0 1i st h em o s tf a v o r a b l ei n o c u l a t i o nd e n s i t y t h e g r o w t ha n d r e p r o d u c t i o no fe a r t h w o r mc a l lb eo b v i o u s l ye n h a n c e db yi n o c u l a t i n g e f f e c tm i c r o o r g a n i s m 2 i nt h ep r o c e s so fe i s e n i af o e t i d af o rv e r m i c o m p o s t i n go fc a t t l e m a n u r e ，t h ev e r m i c o m p o s t i n g c a n g os m o o t h l yb yc o n t r o l l i n g p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t yo fp i l e ，t h ed a y w e i g h ti n c r e a s ei s0 0 2 2t i m e s ， t h et o t a lb i o m a s so fe a r t h w o r mc a nr e a c ht h ei n c r e m e n to f2 1 6 e f f e c t m i c r o o r g a n i s mi m p r o v et h eg r o w t hr a t eo fe a 弛w o r me f f e c t i v e l y , t h e r e s u l ts h o w st h a tr e p r o d u c t i o no fe a r t h w o f n l 研me mi ss u p e r i o rt ot h a t o fe a r t h w o r m 、讯t 1 1a c e t i ca c i da n dt h er e p r o d u c t i o no fe a r t h w o r mw i t l l a c e t i ca c i di ss u p e r i o rt ot h a to fc o n t r o l l e dt r i a l a tt h es a l v et i m eo f e a r t h w o r mg r o w i n g ，t h ep ho fc a t t l em a n u r ec a nb ed e c r e a s e df r o m9 3t o 8 4 ，e a r t h w o r m sc a ng r o ws m o o t h l yw h e nf e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r ei s b e l o w3 0e a n dt h eh e i g h to f p i l ei sl o w e rt h a n2 8 c m 。 3 t h ec o n t e n to fa v a i l a b l ena n da v a i l a b l epa n da v a i l a b l eki nt h e o r g a n i cf e r t i l i z e rc a nb ec h a n g e di n d u c e db yv e r m i c o m p o s f i n g ，b u tt h e r e g u l a r i t yo fv a r i a t i o na r ed i f f e r e n t t h et o t a lc o n t e n to ft r e a t e da v a i l a b l e ni n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fc o m p o s t i n gp e r i o d ，t h et o t a lc o n t e n to f t r e a t e da v a i l a b l ekd e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo f c o m p o s t i n gp e r i o d ，t h e c o n t e n to fa v a i l a b l ept r e a t e db ye ma n dt h ec o n t r o l l e dt r i a li n c r e a s e i v 山东师范大学硕士学位论文 f i r s t l ya n dt h e nd e c r e a s e s ，h o w e v e r , t h ec o n t e n to fa v a i l a b l ept r e a t e db y a c e t i ca c i dd e c r e a s e s b a s e do nt h ev a r i a t i o no fa v a i l a b l en 、p 、ki nt h e o r g a n i cf e r t i l i z e r , w e b e l i e v et h a tt h e m o s to p t i m a l p e r i o d o f v e r m i c o m p o s t i n gi s a b o u t4 0d a y s t h eg e r m i n a t i o ni n d e xo fa l lt r e a t e d s e e d si n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fc o m p o s t i n gp e r i o d t h eg e r m i n a t i o n i n d e xo fs e e d sa c h i e v e sa b o u t8 5 a t5 0 t hd a y s o ，t h eo p t i m a lp e r i o do f v e r m i c o m p o s t i n gi s5 0d a y s 4 t h ee v e r yi n d e xa b o u tg r o w t ho f b r a s s i c ac h i n e n s i ss h o w st h a tt h e t r e a t e de f f e c to fv e r m i c o m p o s t i n gi ss u p e r i o rt ot h a to ff e r t i l i z e ra n di s s u p e r i o rt o 啦a to fc o n t r o l l e dt r i a l t h es p r e a da n g l ea n ds t e md i a m e t e r a n dp l a n th e i g h ta n dg r e e nl e a v e so fb r a s s i c ac h i n e n s i sa r ei n c r e a s e d 4 9 2 3 、2 4 3 3 、3 6 4 6 、3 5 4 4 r e s p e c t i v e l y , e x c e p tt h es p r e a da n g l e ， p l a n th e i g h ta n dg r e e nl e a v e sa n ds t e md i a m e t e ro fb r a s s i c ac h i n e n s i s t r e a t e db yv e r m i c o m p o s t i n ga r es i g n i f i c a n t l ys u p e r i o rt ot h a to ff e r t i l i z e r _ t h ey i e l do fb r a s s i c ac h i n e n s i st r e a t e db yv e r m i c o m p o s t i n ga r ei n c r e a s e d 5 4 1 t h a nt h a to fn of e r t i l i z e ra n da r ed e c r e a s e d1 0 2 t h a nt h a to f e r t i l i z e r , b u tt h ec o n t e n to fv ca n ds o l u b l es u g a ra r es i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a nt h a to ff e r t i l i z e ra n dn of e r t i l i z e r i ti sf o u n dt h a tg r o w t ha n dq u a h 够 o fb r a s s i c ac h i n e n s i st r e a t e db yv e r m i c o m p o s t i n ga l es u p e r i o rt ot h a to f f e r t i l i z e r , b u tt h ey i e l di sl i g h t l yl o w e rt h a nt h a to ff e r t i l i z e r , t h ee f f e c to f v e r m i c o m p o s t i n g c a l lb ee n h a n c e db yd o s i n ga m o u n to f o r g a n i c i n o r g a n i c m i x e df e r t i l i z e rm a d eb yf e r t i l i z e r 5 c o m p a r i n gv e r m i c o m p o s t i n gw i t hc o n t r o l l e dt r i a l ，t h ec o n t e n to f a v a i l a b l en 、p 、ki n s o i la r ei n c r e a s e d1 5 6 8 m g k g 、1 0 7 1 m g k g 、 2 4 3 0 m g k gr e s p e c t i v e l y , c o m p a r e dw i t hf e r t i l i z e r , t h e c o n t e n to f a v a i l a b l en 、p 、ki ns o i la r ed e c r e a s e d4 6 8 m g k g 、7 1 6 m g k g 、o 7 m g k g r e s p e c t i v e l y w eb e l i e v et h a tt h es u p p l yo fv e r m i c o m p o s t i n gc a ni m p r o v e v 山东师范大学硕士学位论文 t h es 话u c t u r eo fs o i l ，a n dl o o s et h es o i l ，a n di n c r e a s ep o r o s i t y , a n dp r e v e n t s o i lc o m p a c t i o n , a n di m p r o v et h es o i ln u t r i e n th o l d i n gc a p a c i t y i ns u m m a r y , i ti sf o u n dt h a tt h eo p t i m a lm o i s t u r ec o n d i t i o nf o r g r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no fe a r t h w o r mi s7 0 w i t hc a t t l em a n u r e ，a n d t h a t8e a r t h w o r m sp e r2 5 0 9m l k r l u r ei st h em o s tf a v o r a b l ei n o c u l a t i o n d e n s i t y , a n dd o s i n ge mi s9 0 0 df o r t h eg r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no f e a r 1 1 - 1 w o r m ，t h ec o m p o s t i n gp i l ew i l lb em a t u r ei n5 0d a y sb yd o s i n g1 0 a c e t i ca c i d2 0 0 m l ，a n di nt h ec o n d i t i o no ft h a tt h eh e i g h to fp i l ei sl o w e r 3 0 c m t h eg r o w t ha n dq u a l i t yc a nb e i m p r o v e db ys u p p l y o f v e r m i c o m p o s t i n g , t h ee f f e c to fv e r m i c o m p o s t i n gc a l lb ee n h a n c e db y d o s i n ga m o u n to fo r g a n i c i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e rm a d eb yf e r t i l i z e r , a n dt h es u p p l yo f v e r m i c o m p o s t i n gc a l li m p r o v et h es t r u c t u r eo fs o i l ，a n d l o o s et h es o i l ，a n di n c r e a s ep o r o s i t y , a n dp r e v e n ts o i lc o m p a c t i o n , a n d i m p r o v e t h es o i ln u t r i e n th o l d i n gc a p a c i t y k e yw o r d s ：e i s e n i a f o e t i d a ；c o m p o s t i n g ；d o m e s t i ca n i m a lm a n u r e ； e a r t h w o r me x c r e m e n t ；e f f e c tm i c r o o r g a n i s m 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名：彳怎5 l 导师签字： 学位论文作者签名：土惫j 儿 导师签字： 学位论文版权使用授权书 威生 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权堂撞可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 导师签字： 、裁上氏 签字日期：2 一冲钿白 乱 士牲 日 r 土 6 氢 月 鍪厂b 者 事 储 归 文 协 燃 州 位 期 山东师范大学硕士学位论文 1 引言 i 1 研究的背景和意义 畜禽养殖业发达程度已成为衡量一个国家或地区农业发达水平的标志，许多 欧洲发达国家畜禽养殖业产值已占其农业总产值的5 0 以上【。近二十年来，随 着我国实行改革开放的利民政策，畜牧产业化经营迅速推进。我国畜禽业规模由 小变大，由农村副业发展成为独立的行业；特别是自1 9 8 8 年实施城市“菜篮子 工程”后，集约化、规模化养殖场如雨后春笋般蓬勃发展：畜禽养殖规模和产值 每年的递增速度超过1 0 ；按农业部畜牧业九五及2 0 1 0 发展规划，2 0 1 0 年畜牧业的产值还将以每年8 左右的速度增长【3 】据不完全统计，2 0 0 4 年我国 畜牧业产值达1 2 1 7 3 8 亿元，占农业总产值的3 3 6 1 + 1 。2 0 0 2 年我国就已成为 世界第一大畜产品生产国，肉类在世界所占的份额达到2 7 ，猪肉和禽蛋产量均 居世界首位，其中猪肉占到4 7 2 ，禽蛋产量占世界的3 9 5 n 。但在成为世界 第一大畜产品生产国的同时，我国也成为世界第一污染大国。 据国家环境保护总局2 0 0 0 年对全国2 3 个规模化畜禽养殖场集中的省、市调 查显示，1 9 9 5 年，全国当年工业废水的c o d 排放总量为7 6 8 3 7 万吨，而畜禽养 殖业的废弃物排放量折算成c o d 为7 2 8 6 万吨，接近全国工业废水的c o d 排放 总量【”。1 9 9 9 年，我国畜禽养殖废弃物的产生量约为1 9 亿吨，是工业固体废物 的2 4 倍【8 】2 0 0 0 年，全国畜禽粪便年产生量已达到约1 7 3 亿吨，是工业废弃物 的2 7 倍嘲。畜禽养殖废弃物中含有的有机污染物，仅c o d 一项就达7 1 1 8 万吨， 已远远超过工业和生活污水污染物的c o d 总和【刀。 山东省畜禽养殖业发展迅速【9 】，目前，集约化养殖场、户发展到9 0 万个， 规模饲养的畜禽量占到全省总量的5 0 以上，其中年出栏千头牛、万头猪、十万 只鸡以上的养殖场、户5 0 0 多个，各类畜禽养殖小区发展到1 万多个，已建立国 家和省级畜牧生产基地1 5 0 多个，基地生产的畜产品占全省生产总量的7 0 以上。 然而，由于这些集约化养殖场大多建在大、中城市的近郊和城乡的结合部， 且9 0 以上的畜禽养殖场没有污水治理设施，畜禽污水及废弃物任意排放。因此 畜禽养殖业在不断发展的同时畜禽养殖业固体废弃物的排放量也越来越大。畜禽 养殖引起的环境污染问题也受到人们普遍关注。畜禽养殖污染主要表现在： 山东师范大学硕士学位论文 ( 1 ) 大气污染：畜禽养殖场产生大量恶臭气体，其中含有大量的氨、硫化物、 甲烷等有毒有害成分，露天堆沤臭味将成倍增加，这些恶臭气体大量挥发，形成 高浓度的臭气层，污染了大气环境【”】，严重影响了空气质量，危害饲养人员及 周围居民身体健康。1 9 9 2 年日本居民对畜牧业的投诉案件中，起因于臭气问题 占6 3 f 2 ，我省近年也相继出现此类投诉案件阴。由畜禽生产排放出的甲烷，释 放到大气中以后，就会吸收地表和大气中的长波辐射，产生温室效应；其对全球 气候交暖的增温贡献大约为1 5 m 5 6 1 。畜禽粪便是氨的重要排放源1 1 1 , 1 2 ，粪便中 的氨气大量散逸到大气中，使空气中氨的量增加，这些氨气在大气中发生反应， 严重时形成酸雨。 ( 2 ) 水质污染：据统计阴，l 头猪每天排放的污水量相当于7 人生活产生的 废水，l 头牛每天排放的废水量超过2 2 人生活产生的废水。一个年产肥猪l 万 头的猪场( 按6 个月出栏) 每天排污量，相当于5 万人粪尿的b o d 值。有研究表 明翻：某些畜禽养殖场排放污水的c o d 和b o d 高达1 0 0 0 0 m g l 以上，n h 4 + - n 浓度为2 5 0 0 - 4 0 0 0 m g l ，是企业污水排敖标准的1 0 0 倍以上。畜禽粪便淋溶性极 强，若不及时处理，便通过径流污染地表水，进而通过土壤渗滤污染地下水【l 孔。 ( 3 ) 环境致病因子增多：畜禽粪便中含有大量病原微生物、寄生虫卵以及滋 生蚊蝇等，蚊蝇携带大量的致病微生物，会使环境中病原种类增多、菌量增大， 造成病原菌和寄生虫的大量繁殖，出现人、畜传染病的蔓延，对人和动物造成潜 在的危害1 1 4 1 ，易使他们通过气雾、媒介动物、昆虫及使用工具等传播人畜共患疾 病，甚至会引起疫情和瘟疫等【塌。尤其是入畜共患病时，给人畜带来灾难性危害， 例如近期备受关注的禽流感、疯牛病、猪口蹄疫等。另外畜禽场排放的废水通过 粪坑渗入地下水中，严重污染井水，导致痢疾、伤寒、肝炎等疾病，影响人体健 康【阍。据1 9 9 7 年3 月台湾报道f 6 3 】，台湾之所以发生猪1 2 1 蹄疫暴发往流行，主要 原因是病猪的尸体随意扔入河道引起疾病的流行。因此，粪便未经无害化处理排 入水中易造成传染病的流行，最常见的有猪丹毒、猪瘟、副伤寒、布氏杆菌、钩 端螺旋体、炭疽等。 ( 4 ) 固体废弃物污染：一个集约化养殖场就是一个固体废弃物生产厂。一个 饲养1 0 万只鸡的工厂化养鸡场，每天产鸡粪便可达1 0 吨，年产鸡粪达3 6 0 0 多 吨。如果采用水冲式清粪，1 头猪日污水排放量约为3 0 堙。1 个千头猪场日排泄 2 山东师范大学硕士学位论文 粪尿达6 吨，年排泄粪尿达2 5 0 0 吨。据联合国粮农组织8 0 年代估测畔】，全世界 每年仅鸡粪总量就达4 6 0 亿吨，这些鸡粪若处理不当，则是一个相当大的环境污 染源。目前我省集约化养殖产生的粪便已占固体废弃物的4 0 以上。畜禽粪便 大量堆积，不但占据土地，而且直接腐蚀农田。7 j ；高浓度污水可导致土壤孔隙堵 塞，造成土壤板结使透气、透水性下降，严重影响土壤质量，从而大大降低或失 去了农田生产能力【埽l 。 随着我省畜牧业的发展，畜禽养殖的集约化程度的提高，环境污染将会继续 加剧。畜禽养殖污染已成为当今我省亟待解决的主要环境问题之一。为此，我省 在制定山东省环境保护“十五”计划中把控制农业面源和养殖业污染作为一 项主要任务。“十五”计划中指出：“搞好畜禽养殖业废水、废物的处理，规模化 畜禽养殖场污水排放达到国家标准，推广畜禽养殖业粪便综合利用和处理技术， 粪便综合利用率达到7 0 9 6 ”。只有切实解决好我省的畜禽养殖业的环境污染问题， 才能真正实现我省畜牧业经济发展和环境保护的“双赢”。 ， 本研究在调查研究的基础上选择山东省昌乐县白塔镇为试验基地。该镇地处 沂蒙山区，养殖业和种植业是该镇主要的经济支柱产业。据作者调查目前全镇娠、 牛养殖数量达8 0 0 0 多头，5 0 0 0 只以上的规模养鸡场1 0 0 多个，养鸭棚8 0 多个， 还有奶羊3 0 0 0 多只，畜禽粪便产量大且处理率不足1 0 。为促进该镇的经济发。 展，今后鸡鸭养殖和奶牛养殖规模还将继续扩大。据王德霞 9 1 的研究白塔镇未经 处理的鲜鸡粪、牛粪、猪粪除满足农户作为肥料自用外，直接销往寿光等地，运 输困难，经济效益低，而且农业用肥有季节性，在用肥淡季，无人问津，粪污池 爆满，四处横溢，臭气熏天，蚊蝇乱飞，疾病到处传播，粪便排入附近的水库， 则污染水体。另据王德霞 9 1 对2 0 0 5 年单项指标和分类指标对白塔镇经济发展障 碍因素分析，发现资源循环利用已经成为限制白塔镇农业循环经济发展的最大障 碍，其中，秸秆综合利用率、畜禽粪便资源化率是主要限制因子。由此可见畜禽 养殖固体废弃物己成为白塔镇农业可持续发展的主要障碍。 自然堆肥法是利用废弃物中固有微生物的代谢活动完成堆肥材料的腐解过 程，一般需时3 6 个月以上，堆制速度缓慢哆7 碉。而传统的大型堆肥装置、强 制通风静态堆垛和条垛堆肥等系统不仅占地大、堆制周期长、成本高、恶臭污染 严重，而且自然堆制和高温堆制由于处理的速率较低、产物的理化性质及肥分较 山东师范大学硕士学位论文 差；蚯蚓堆制处理法具有比较明显的优点f 6 1 i ：l ，蚯蚓堆制系统操作简单，不需 要复杂的装备以及处理过程，既适用于规模奶牛养殖场，也适用于奶牛散养户： 2 ，蚯蚓堆制处理系统符合国家环保要求，不会对大气、水产生二次污染；3 ，蚯 蚓堆制处理系统在经济上具有可操作性，系统固定投资、运行、维护费用相对较 低，两其产品蚯蚓及蚯蚓粪具有很高的经济价值和社会需求。因此，广大农 村和城市郊区尤其适用；并且堆制处理产物有较好的生物活性，有利于提高堆制 后物料的品质。牛粪蚯蚓堆制处理技术具有非常广阔的发展前景。鉴于能源资源 目益透乏、环境不断恶化，而有机垃圾产量却以8 , - - 1 0 的速度递增的现状【5 9 1 ， 特别是在自然资源日趋短缺以及农作物秸秆废弃物数量剧增而造成生态环境问 题日益突出的今天，有机废弃物的无害化处理就受到格外的重视。 鉴于上述认识，针对我国及山东省畜禽养殖业高速发展带来一系列环境问题 以及白塔镇畜禽养殖业的发展等问题，综合考虑该镇提出的建设生态林业、生态 农业、生态畜牧业和生态旅游业的生态示范区的总体目标。本文选择白塔镇为试 验基地，以新鲜牛粪为研究材料，在传统的堆肥过程中加入蚯蚓，研究蚯蚓处理 畜禽养殖业固体废弃物的技术参数、蚯蚓堆肥的肥效及其对农产品品质的影响。 其目的是寻求一条符合当地经济发展和生态环境建设目标，促进该镇畜禽养殖业 和种植业的协调发展的畜禽养殖业固体废弃物处置的技术途径，全面推动该镇经 济、环境、社会的协调发展。 1 2 主要研究目的和研究内容 1 2 。1 主要研究目的 山东省是我国的经济大省之一，也是第二人口大省，以占全国l6 的土地， 占全国7 。1 的人口，提供了占全国l o 6 的国内生产总值( 2 0 0 3 年) 4 2 1 ，然而， 在取得显著经济和社会效益的同时，山东省所付出的资源和环境代价也是巨大 的，资源和环境问题已经成为制约山东省农业可持续发展的主要因素。本研究结 合山东省畜禽养殖业发展迅猛，但畜禽粪便处理率低，污染严重，以及农作物秸 秆产生量大，综合利用偏低等特点 6 0 l 。以农业、畜牧业、林业为支柱产业的山东 省昌乐市白塔镇为例，探索处理畜禽粪便的技术途径，其目的是解决因农业、畜 4 山东师范大学硕士学位论文 牧业快速发展带来的环境污染和资源浪费问题，实现农业可持续发展，建设生态 省具有重要的理论意义和现实意义。 1 2 2 主要研究内容 从资源量考虑，昌乐县白塔镇养殖业粪便排放量最大的是牛粪，鸡粪的增长 也较快，而利用蚯蚓处理这两种粪便的相关研究，特别是较为系统的研究目前还 很少，从而制约了蚯蚓在处理这两种粪便方面的应用。基于此，本文系统研究了 蚯蚓处理这两种粪便时的相关工艺条件。具体开展了以下几方面的实验研究： ( 1 ) 蚯蚓处理畜禽养殖固体废弃物的适宜条件研究。 ( 2 ) 蚯蚓堆肥技术参数研究 ( 3 ) 蚯蚓堆肥肥效及其对蔬菜品质的影响研究。 ( 4 ) 蚯蚓堆肥的经济社会效益分析。 1 3 技术路线 5 山东师范大学硕士学位论文 1 4 创新之处 国内外已有大量有关蚯蚓处理有机固体废弃物的研究。但纵观这些研究主要 集中在以下两个方面：一是对蚯蚓处理有机生活垃圾的研究：二是对蚯蚓处理有 机物反应器系统的研究，而且主要集中在腐熟的或风干的牛粪为饵料饲养蚯蚓， 研究内容多涉及蚯蚓生长、繁殖、饲养技术、用途等。由于鲜牛粪的初始条件不 适合蚯蚓的生长繁殖，因此有关利用蚯蚓处理鲜牛粪的研究鲜见报道。本研究正 是基于以上的认识在文中傲了以下研究： ( 1 ) 确定了蚯蚓在鲜牛粪和腐熟鸡粪中生长繁殖的工艺条件； ( 2 ) 研究了自然条件下利用鲜牛粪进行蚯蚓堆肥技术参数； ( 3 ) 探讨了在自然条件下，蚯蚓与e m 菌协同处理牛粪的效果。 6 山东师范大学硕士学位论文 2 国内外研究现状 2 1 蚯蚓处理畜禽养殖固体废弃物的研究 蚯蚓是土壤中的主要动物类群，是一种杂食性的环节动物，它在自然生态系 统中具有促进物质分解转化的功能，能促进植物残枝落叶的降解、有机物质的分 解和矿化这一复杂的过程，能促进自然生态环境的物质和能量的循环。并具有混 合土壤、改善土壤结构、提高土壤透气、排水和深层持水能力的作用。蚯蚓是维 持和提高土壤肥力的重要生物，是陆生生物与土壤生物之间传递污染物的桥梁， 是农田生态系统中土壤物质生物小循环的重要一环圜。大量的实验研究表明圜， 蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量有机物质，并将其与土壤混合，通过砂囊的 机械研磨作用和肠道内的生物化学作用进行分解转化。蚯蚓的消化能力极强，其 消化道能分泌出蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶及淀粉酶等，在这些酶和 微生物的作用下有机物质就会被水解成简单的碳水化合物、脂肪、醇等低分子化 合物，这些物质再与土壤中的矿物质结合成高度融合的有机无机复合体，最终 以蚯蚓粪的形式排出刚。同时，通过蚯蚓在粪便中的运动还可以改进粪便中的 水汽循环，使得粪便和其中的微生物得以运动、相互混合，从而加强蚯蚓和微生 物对粪便处理的协同作用。蚯蚓的吞食量很大，1 亿条蚯蚓一天就可吞食4 0 5 0 吨垃圾，排出2 0 吨蚯蚓粪。研究还表明【2 ”卿蚯蚓是通过皮肤进行呼吸的，在氧 含量很低的情况下也能维持生存，因此蚯蚓这种独特的生活方式和强大的消化能 力为“粪便生态处理”提供了可行性，蚯蚓本身就是生物处理器，蚯蚓的生活习 性决定了其应用的可行性。 蚯蚓在处理城市生活垃圾等固体废弃物已有成功的经验。赤子爱胜蚓多以半 腐烂的有机物为食，可用于有机废弃物的无害化处理。由于蚯蚓所具有的某些特 性，有机废弃物的蚯蚓堆制处理【6 7 1 ( v 印n i c o m p o s t i n g ) 就应运而生了，它是根据 蚯蚓在自然生态系统中具有促进有机物质分解转化的功能而在垃圾发酵处理 ( c o m p o s t i n g ) 的基础上发展起来的一项主要针对城市有机混合垃圾和农业有机垃 圾的生物处理技术。利用蚯蚓堆制有机垃圾的一个根本原因就是通过蚯蚓与微生 物的协同作用可以加速有机物质的分解转化。美国学者口3 句7 】n e u b a l l s c r 等1 9 8 0 ； r e i n e e k e & v i l j o e n1 9 9 0 ；k o d o l o v a 等1 9 9 4 ；e d w a r d s1 9 9 8 ，相继在实验室里开展 7 山东师范大学硕士学位论文 了蚯蚓对有机垃圾处理的研究，主要是研究蚯蚓的最适温度、湿度、p h 值以及 蚯蚓粪对植物生长的影响。上世纪8 0 年代初，美国研究者h a r t e n s t e t n 首次在纽 约州立大学将蚯蚓有目的地应用于污泥加工处理过程中。e d w a r d s 于8 0 年代中 期设计出一种有机废弃物处理装置，对处理生活垃圾及花园垃圾非常有效。1 9 9 7 年，e l v i r a 等把蚯蚓引入纸浆工业的污泥处理中。1 9 9 9 年，n o g a l e s 等用蚯蚓处 理橄榄废料和粪便的混合物，这些研究都取得良好的效果，拓宽了蚯蚓处里垃圾 的范围。 我国于上世纪7 0 年代末从日本引入“大平2 号”及“北星2 号”等蚯蚓品 种。8 0 年代末开始了利用蚯好l 处理垃圾的实验工作，出现许多研究学者。清华 大学胡秀仁教授【4 钉于1 9 9 0 年对蚯蚓处理生活垃圾肥效的影响进行了研究，结果 表明，蚯蚓处理后的蚯蚓粪是优质的有机废料。1 9 9 1 年开始了对蚯蚓处理垃圾 进行初探研究，对盛养容器、垃圾成分、垃圾预处理条件、养殖环境等进行实验 研究，但没有得出蚯蚓生长的最适温度、湿度、密度等生长条件。陈玉成等阁 研究了垃圾成分、软化方式、培养方式、环境温度和蚯蚓杂交等因素对蚯蚓处理 生活垃圾的影响及其重金属富集效应。刘庄泉等提出了好氧堆肥与蚯蚓处理 相结合的生态处理法，对蚯蚓处理垃圾的原理做了总结和概括，同时对处理过程 中影响一次发酵和蚯蚓