寒区条垛式和槽式堆肥过程的比较

【摘要】以牛粪和草坪草为堆肥原料，通过比较在寒区普遍采用的条垛式和槽式两种堆肥过程在相同条件下的堆肥效果和堆肥过程中温室气体的排放情况，评价两种堆肥过程在寒区的应用效果，并通过分子生物学方法研究堆肥各时期微生物群落的变化，给出适合寒区的、具有明显综合效益的堆肥模式。将条垛式堆肥处理堆置成顶部长宽分别为0.3m和0.15m，下底长宽为1.2m和1.5m，且高为0.71m的截面为梯形的堆体，槽式堆肥处理按铁制槽的尺寸堆置成长、宽、高分别为1.21m、1.00m、0.92m的堆体，两处理的重量均为560kg，监测两堆肥处理在堆肥化过程中的温度、pH、含水率、C/N、硝态氮、氨态氮、CO2和NH3的排放变化情况，结果如下：（1）条垛式堆体温度持续50℃以上为21d，槽式堆体温度随翻堆频率变化明显，只在第10d达到50.6℃，最终条垛式堆体在第30d降到室温，而槽式堆体在第35d后下降接近室温，在相同处理条件下，条垛式堆肥的堆肥周期比槽式堆肥短。（2）通过对条垛式堆肥进行生物多样性分析，除腐熟期外，其他各时期中细菌均有较多菌属种类出现，且各时期菌属差异大。堆肥原料中存在Alkaliflexus、Gilvibacter、Blautia、Sphingobacterium、Saprospira、Peptostreptococcaceae、NitratireductorCohnella、Sedimentibacter、Sporobacter、Thermolithobacter、Luteimonas、Lautropia、Truepera、Cryomorpha、Arcobacter、Phycisphaera、Melioribacter、Gracilimonas。升温期时，堆体中存在Alkaliflexus、Gilvibacter、Blautia、Ohtaekwangia、Persicitalea、Algoriphagus、Saprospira、Peptostreptococcaceae、Nitratireductor、Streptomyces、Paludibacter、Thauera、Pusillimonas、Iamiaceae、Luteimicrobium、Alistipes、Wandonia，高温期堆肥中存在的种属有Alkaliflexus、Gilvibacter、Ohtaekwangia、Sphingobacterium、Persicitalea、Niastella、Nitratireductor、Anoxybacillus、Gemmatimonas，腐熟期时堆肥中所能检测到的菌属只有Alkaliflexus、Ohtaekwangia和Microbacterium。其中升温期、高温期和腐熟期所特有的优势菌属分别为Gilvibacter、Ohtaekwangia和Niastella。只在升温期能检测到的菌属有Algoriphagus、Streptomyces、Paludibacter、Thauera、Pusillimonas、Iamiaceae和Luteimicrobium，只在高温期能检测到的菌属有Anoxybacillus和Gemmatimonas，腐熟期的独有菌属为Microbacterium。堆肥各时期能检测到的真菌菌属有Zopfiella、Scytalidium、Cercophora、Scedosporium、Trichosporon和Clavulina，其中原料中检测到Zopfiella、Cercophora和Scedosporium，升温期中检测到Scytalidium、Trichosporon和Clavulina，高温期中检测到Scytalidium和Trichosporon。只在原料中检测到Cercophora和Scedosporium的存在，Clavulina仅存在于腐熟期。（3）堆肥结束时，条垛式和槽式堆肥过程的水分损失率分别为56.3%和12.8%，条垛式堆肥过程中有机质和硝态氮含量分别比槽式堆肥中高37.0%和25.9%，条垛式和槽式堆肥过程的全氮损失率分别为4.9%和6.6%，堆肥结束时，条垛式和槽式堆肥过程的C/N分别为18.4和20.0，条垛式堆肥腐熟效果优于槽式堆肥。（4）在整个堆肥过程中，通过测定堆体排放CO2和NH3量得知。截至到第60d条垛式堆肥和槽式堆肥总CO2排放量分别为514.5mL和465.4mL，条垛式堆肥和槽式堆肥总NH3排放量分别为116.9mL和24.8mL。条垛式堆肥排放的CO2和NH3总量分别为槽式堆肥的1.1倍和4.7倍。（5）选定有机质含量为有机肥的品质参考，按国内有机肥价格为500-1000元/t，按折中价800元/t计算，本试验中条垛式堆肥和槽式堆肥产品的价值分别为195.4和170.7元。条垛式和槽式堆肥化过程中产生的CO2总量分别为1.02×10-3kg和0.92×10-3kg，国内碳交易成交价价格为30-80元/t，按折市场价68.86元/t计算，得到CO2的补偿性排放经济价值较堆肥产品价值可忽略不计。加之NH3的补偿性排放没有明确标准，故本试验中条垛式堆肥的综合效益较优于槽式堆肥。通过理化参数对比，条垛式堆肥过程达到无害化处理要求且腐熟效果优于槽式堆肥。条垛式堆肥的CO2和NH3的排放量高于槽式堆肥，条垛式堆肥的商品价值也高于槽式堆肥，条垛式堆肥过程的综合效益优于槽式堆肥过程。
【作者】郝莘政；
【导师】王伟东；
【作者基本信息】黑龙江八一农垦大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】条垛式；堆肥方式；槽式堆肥；微生物区系；氮素；温室气体；NH3；

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