利用生防菌剂高效堆肥烟杆鸡粪

利用生防菌剂高效堆肥烟杆鸡粪

中国烟草的种植面积和产量在世界上最为首要地位。2009年以来，中国吸烟种植面积为1123万公顷h2m，卷烟产量为230万吨。废弃的烟杆重量几乎与烟草的重量相当,大量烟杆被焚烧或丢弃。规模化、集约化养殖以来,我国每年产鲜鸡粪8400万t,只有少量作为农家肥使用,而大量粪便尚无有效的处理技术和方法,对环境的污染非常严重。长沙市宁乡县是湖南省水田烤烟典型种植区,适宜烟叶栽培的面积有4.13万hm2,2012年宁乡县种植烟叶6753.33hm2;宁乡县也是湖南省畜禽养殖大县,2012年出栏肉猪241.69万头,出笼家禽4122.55万羽。据此,宁乡年产猪粪60万t、鸡粪16万t、烟杆5.2万t。如果利用现代生物菌肥生产技术对这些废弃物加以处理,将有效杜绝环境污染现象,改善周边居民的生活环境。该文以宁乡养殖场禽畜粪便和烤烟秸秆为基料,探索了烟杆鸡粪堆肥发酵工艺,为制备出水稻病害专用生防菌肥、提升水稻品质、增产增收、实现水稻可持续发展提供了参考数据。1材料和方法1.1发酵菌种堆肥试验在长沙日日新肥料公司宁乡基地进行;烟杆从湖南农业大学烟草基地中南站获得,生烟杆经机械剪切、粉碎,含水量在50%左右;鲜鸡粪从宁乡温氏集团获得,含水量在55%左右。试验使用的发酵菌剂1为:哈茨木霉菌剂ACCC31707,5亿cfu/g;发酵菌剂2为:耐热芽孢杆菌Lys-768菌剂,300亿cfu/g;发酵菌剂3为:高温蛋白酶产生菌Lys-068菌剂,300亿cfu/g;均由长沙水地沙生物科技有限公司提供。水稻纹枯病拮抗菌Lys-067:由湖南农业大学生科院实验室保存,委托长沙水地沙生物科技有限公司生产,有效芽孢数400亿cfu/g。1.2微生物指标检测每个处理分别称取新鲜鸡粪250kg,粉碎的烟杆250kg,加入不同配比的菌剂组合,均匀混合,堆成发酵堆。共设6个处理,其中处理A:250g菌剂1+250g菌剂2;处理B:250g菌剂1+250g菌剂3;处理C:250g菌剂2+250g菌剂3;处理D:167g菌剂1+167g菌剂2+167g菌剂3;处理E:100g菌剂1+200g菌剂2+200g菌剂3,以不加任何菌剂作对照(CK)。用表头式温度计垂直插入发酵堆35cm处,每天14:00定时测定堆温1次,并在第3、7、12天测温后均匀翻堆1次,每3d在发酵堆35cm深度处取样约50g,进行细菌总数测定。发酵结束后测定有机质、全氮、全磷、全钾、含水量、酸碱度。1.3发酵肥的制备(1)有机质、全氮、全磷、全钾按NY525-2011中所述方法测定。(2)微生物总数(以细菌计)测定。配制麸皮培养基(WheatBranAgar,WBA):麸皮20.0g,自来水180.0mL,100℃微火煮沸20min,并不断添水,2层纱布挤压过滤,滤液定容值为200mL,加入4.0g琼脂,自然pH值,温度为121℃灭菌25min。并按照10倍稀释法涂布平板,培养形成单菌落后计数。(3)烟杆鸡粪堆肥发酵后含水量的测定。按GB/T8576中所述方法测定。(4)烟杆鸡粪堆肥发酵后pH值的测定。称取5g风干后样品于100mL烧杯中,加入50mL冷却的沸水,搅动15min,静置30min,pH计直接测定。(5)水稻病害专用生防菌肥的配制。将烟杆鸡粪充分发酵腐熟堆肥风干至含水量为13%~15%,按照重量的0.5%添加400亿cfu/g的水稻纹枯病拮抗菌Lys-067,混匀制成水稻纹枯病拮抗菌Lys-067含量达2亿cfu/g的病害专用生防菌肥。2结果与分析2.1发酵温度和发酵周期不同处理对烟杆鸡粪堆肥发酵温度的影响见图1。可以看出,添加发酵菌剂的处理与未加发酵菌剂的处理相比,堆肥发酵温度差异明显,发酵菌剂处理(A~E)在前6d温度升幅很快,6~8d达最高值,最高温度为62~68℃,其中处理E(100g菌剂1+200g菌剂2+200g菌剂3)最高,发酵温度达68℃。高温发酵维持3~4d,发酵10d后温度略有下降,13~15d下降较快,堆肥完全发黑,18d发酵腐熟完成。而未加任何菌剂的堆肥发酵,温度升幅相对较慢,约11d达最高温度(53℃),然后发酵温度缓慢下降,发酵周期较长,堆肥腐熟较慢。可见,添加发酵菌剂有利于加速堆肥发酵进程,发酵温度较高有利于杀死植物病原菌及虫卵,缩短发酵周期,降低发酵时间及场地成本。2.2堆肥微生物总量堆肥发酵关键是微生物大量繁殖,进行大分子降解作用,其中蛋白质降解为氨基酸和小肽,纤维素分解为寡聚纤维、寡糖或葡萄糖等,同时微生物在利用这些物质的同时,产生放热反应,使堆肥充分腐熟,堆肥的温度与微生物数量直接相关。试验中不同菌剂组合发酵烟杆鸡粪堆肥过程中微生物总量影响结果见图2。可以看出,添加发酵菌剂的处理(A~E),堆肥发酵微生物数量远远大于未加发酵菌剂处理(CK)的数量。菌剂组合处理堆肥在3~6d处于微生物对数生长期,9d达最高,其中处理A、B、D、E单菌落总数达200亿cfu/g以上,处理E最高,为254.6亿cfu/g,平板计数时,细菌种类较少,说明主要由发酵剂的优势微生物繁殖活跃,实现烟杆鸡粪堆肥充分发酵腐熟。在未添加发酵菌剂的自然发酵中微生物繁殖较慢,平板计数时,细菌种类较多,但菌数总量不超过100亿cfu/g,说明发酵过程中优势微生物不明显,自然发酵周期过长。这种趋势与温度变化一致,说明温度的高低与微生物数量呈正相关,添加发酵菌剂有利于烟杆鸡粪快速腐熟。2.3烟杆鸡粪发酵前后的性状变化烟杆鸡粪经过微生物发酵处理后,其结果见表1。可以看出,烟杆鸡粪经发酵后,pH值均有所下降,其中发酵剂添加哈茨木霉菌剂(处理A、B、D、E),pH值下降更明显,这与木霉菌酸性环境生长特性一致;烟杆鸡粪经高温发酵水分均大幅降低,有利于后期干燥;CK和5个处理组的有机质、全氮、全磷、全钾含量在发酵后均有所提高,表明烟杆鸡粪发酵后腐熟充分,水分蒸发较多,肥效提高,有利于植物吸收;烟杆鸡粪发酵后的外观、色泽、气味发生明显变化,鸡粪恶臭基本去除,不愉快气味明显减弱,较干,颗粒状,褐色,发酵剂中哈茨木霉菌剂可减少氨气味,堆肥比较疏松,利于通气。哈茨木霉具有完整纤维素酶系,可适当降解烟杆纤维,而且是公认的生防菌;但哈茨木霉会导致产品表面略有白色,不利于商品外观,添加量不宜过多。无哈茨木霉发酵剂组合(处理C),发酵产品略有氨气味,不利于产品贮存。试验中发酵剂处理组,无论是堆肥发酵的理化指标还是外观色泽气味均比CK优越,而且发酵周期明显缩短,发酵剂处理烟杆鸡粪的发酵周期为18~21d。这与王卫平、范广璞等研究的结果基本一致。而CK属于自然发酵,发酵周期长达45~60d,不利于大生产。综合考虑,以处理E效果最佳,即发酵菌剂100g菌剂1+200g菌剂2+200g菌剂3,添加量为1.0%。3烟杆鸡粪堆肥发酵烟杆鸡粪混堆发酵,比单一鸡粪发酵更疏松,便于通气,发酵更加充分。组合菌剂堆肥发酵后,大大缩短发酵周期,通过5组发酵剂处理烟杆鸡粪堆肥发酵,18~21d可以完成烟杆鸡粪堆肥发酵,发酵后的理化指标除水分不达标外,酸碱度、有机质含量、全氮、全磷、全钾等含量均达到或超过行业标准NY525-2011。其中,