葡萄废弃枝条堆肥化处理技术研究.pdf

收稿日期 修回日期 项目来源 新疆维吾尔自治区重大科技专项项目 作者简介 苏含明 男 汉族 甘肃金昌人 助理研究员 主要从事农作物秸秆资源高效利用等工作 通信作者 李海峰 男 汉族 四川南充人 副研究员 主要从事农作物秸秆资源高效利用等工作 葡萄废弃枝条堆肥化处理技术研究 苏含明 刘国宏 斯拉依丁 司马义 艾斯坎尔 买提尼牙孜 刘志刚 李海峰 新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所 新疆吐鲁番 摘 要 为探明不同配比处理对葡萄枝条堆肥发酵的影响 以无核白葡萄枝条为主料 以羊粪为辅料进行配比 添 加发酵菌剂 通过好氧堆肥发酵 测定堆体温度 值 全氮 全磷 全钾 有机质及纤维素 半纤维素 木质素 重金 属等理化指标 分析比较不同配比处理对葡萄枝条堆肥效果的影响 结果表明 处理 葡萄枝条与羊粪 配比 枝条粒径 堆体升温迅速 且 以上高温保持 腐熟后 值为 有机质含量为 与第 天相比 全氮 全磷 全钾含量分别提高了 纤维素 半纤维素 木质素含量分别降 低了 重金属 含量在 堆肥效果较为理想 实验研究为提高葡萄废弃枝条资源化利用提供了理论依据和技术参考 关键词 葡萄枝条 好氧堆肥 堆肥效果 资源利用 中图分类号 文献标志码 文章编号 近年来 随着吐鲁番市农业产业结构提档升级 葡萄产业发展迅猛 规模不断壮大 产量持续提升 已成为当地农业支柱产业之一 据相关研究报 道 年吐鲁番葡萄种植面积已达到 万 产量 万 目前 全市年产葡萄鲜枝 条约 万 每年再利用的葡萄枝条约 万 利用率为 左右 剩余葡萄枝条集中堆放或用 于焚烧又会产生安全隐患 不仅会造成资源浪费还 不利于生态环境保护 在生产加工过程中 葡萄废 弃枝条的深度开发与高值化利用较低 产业链 延伸有待进一步完善 好氧堆肥是一种传统处理工艺 不但可以实现 废弃资源无害化处理 而且易操作 成本低 可直接 还田 新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展 中国沼气 第十四个五年规划和 年远景目标纲要 明确 提出 要推进农作物秸秆和畜禽养殖废弃物资源化 利用 通过肥料化 处理废弃枝条 以提高废 弃枝条资源化利用 的技术研究已受到人们的广 泛关注 马丽娟 等利用发酵后的葡萄枝条 草炭 和珍珠岩为原料 研究不同配比对果菜生长特性和 品质指标的影响 为筛选出适合果菜生长发育的最 佳基质配方提供了理论依据 周喜荣 李灵 章 等利用玉米秸秆 枸杞枝条 葡萄枝条等废弃 物与畜禽粪便进行腐熟发酵 探究出适合实际生产 的堆肥搭配方式 然而 在新疆关于葡萄废弃枝条 堆肥化处理的研究报道则相对较少 本研究根据吐 鲁番葡萄废弃物资源化利用现状 结合当地独特的 气候条件 开展了不同处理葡萄废弃枝条好氧堆肥 的试验研究 分析比较了不同处理下葡萄废弃枝条 的堆肥效果 以期为当地葡萄废弃枝条好氧堆肥提 供借鉴 参考 材料与方法 试验地点及材料 试验于 年 月在新疆农业科学院吐鲁 番农业科学研究所院内进行 试验材料为无核白葡 萄枝条 羊粪及尿素 均购自新疆吐鲁番市高昌区周 边地区 发酵菌剂为嗜热性侧孢霉菌剂 购买于新 疆某生物科技有限责任公司 试验设计 试验设 个处理 处理 为葡萄枝条 羊粪 枝条粒径 处理 为葡萄枝条 羊粪 枝条粒径 处理 为 葡萄枝条 羊粪 枝条粒径 各处 理添加菌剂 并充分混匀 堆成长 宽 高 的条垛式发酵堆 采用翻堆方式 通风供氧 每天距堆体 处随机 测量堆体温度 次取平均值 每 堆翻 次 并观 察堆体含水量适当补水 手握成团 松手不散 每 取样 次 发酵周期 物料配比详见表 表 物料配比 处理葡萄枝条 羊粪 尿 枝条粒径 配比 测定指标及方法 物理指标的测定 温度 采用 数字温度计测定 化学指标的测定 值采用雷磁酸碱度计测定 全氮 全磷 全 钾 有机质采用 有机肥标准 测定 纤维素 半纤维素 木质素采用 全自 动纤维分析仪测定 重金属采用石墨炉原子吸收光 谱法测定 数据处理与分析 试验数据使用 软件整理 采用 统计软件进行方差分析 并进行显著性检验 显著性水平为 结果与分析 不同配比处理对葡萄枝条堆肥温度的影响 好氧发酵过程在微生物的作用下持续分解有机 质 并释放了大量的热量 此过程可以通过温度直观 反应 温度升高 则表明堆体内微生物活性增大 分 解速度加快 反之 温度降低 堆体内微生物活性减 弱 分解速度缓慢 由图 可得 各处理堆肥腐熟发 酵过程均经过升温期 高温期及降温期 个时期 堆 体在 以上温度均超过 处理堆体升温 最快 第 天堆体温度已达到最高温 且 以上高温发酵保持 以上高温发酵保持 处理堆体升温次之 第 天堆体温度为 第 天达到最高温度 且 以上高温发酵 保持 以上高温发酵保持 处理堆 体升温较慢 第 天堆体温度为 第 天达到 最高温度为 且 以上高温发酵保持 以上高温发酵保持 nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull null null nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 发酵天数nullnullnull nullnull nullnull nullnull 发 酵 温 度 null null null 图 不同配比处理对葡萄枝条堆肥温度的影响 中国沼气 不同配比处理对葡萄枝条堆肥 值的影响 由图 可得 各处理之间 值呈现为先升后 降的变化趋势 值所呈现的变化究其原因是堆 体好氧发酵过程中所产生的有机酸 氨类成分及其 蛋白质所共同引起的 处理分别于第 天 天 天时 值达到最高值 分别为 之后均呈现下降趋势 发酵第 天 处理 值分别为 均低于 符合 有机肥标准 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 发酵天数nullnullnull nullnull nullnull nullnull null null 值 nullnull null null null null null 图 不同配比处理对葡萄枝条堆肥 值的影响 不同配比处理对葡萄枝条堆肥全氮 全磷 全 钾含量的影响 由图 可得 各处理全氮含量呈现先下降后上 升的变化趋势 发酵第 天时 及 处理全 氮含量为 与第 天相比 各处理分别降低了 由图 图 可得 全磷 全钾含量基本呈现逐渐上升的变化 趋势 发酵第 天时 及 处理全氮含量 分别为 与第 天相比 各 处理分别提高了 增加显 著 及 处理全磷含量分别为 与第 天相比 各处理分别提高了 处理增加显著 处理增加不显著 及 处理全钾含量分 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 发酵天数nullnullnull nullnull nullnull nullnull 全 氮 null null null null null null null null null null 图 不同配比处理对葡萄枝条堆肥全氮含量的影响 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 发酵天数nullnullnull nullnull nullnull nullnull 全 磷 null null null nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null 图 不同配比处理对葡萄枝条堆肥全磷含量的影响 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 发酵天数nullnullnull nullnull nullnull nullnull 全 钾 null null null null null null null null 图 不同配比处理对葡萄枝条堆肥全钾含量的影响 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull 发酵天数nullnullnull nullnull nullnull nullnull 有 机 质 null null null nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull null null 图 不同配比处理对葡萄枝条堆肥有机质含量的影响 别为 与第 天相比 各处 理分别提高了 处理增 加显著 而 处理增加不显著 不同配比处理对葡萄枝条堆肥有机质含量的 影响 由图 可得 各处理有机质含量均呈现逐渐下 降的变化趋势 在腐熟发酵进程中 有机质作为微 生物分解代谢的主要能源 其含量的变化在一定程 度上能够反映出堆肥发酵的状态 发酵第 天 时 处理堆体有机质含量最高 达到 次之 分别为 腐熟后 及 处理有机质含量分别为 呈现 与第 天相比 各处理 有机质含量分别降低了 各处理均有显著性降低 中国沼气 不同配比处理对葡萄枝条堆肥纤维素 半纤维 素 木质素含量的影响 由表 可得 通过好氧腐熟 在嗜热性侧孢霉菌 剂降解下 各处理纤维素 半纤维素 木质素含量均 有所下降 腐熟后 及 处理纤维素含量分 别为 与第 天相比 纤维素含量分别降低了 处理降低显著 处理降低不显著 及 处理半纤维素含量分别为 与第 天相比 半纤维素含量分别降低了 处理降低显著 处理降低不显著 及 处理木质素含量分别 为 与第 天相比 木 质素含量分别降低了 处理降低显著 而 处理降低不显著 表 不同配比处理对葡萄枝条堆肥纤维素 半纤维素 木质素含量的影响 处理 纤维素半纤维素木质素 第 天腐熟后第 天腐熟后第 天腐熟后 注 同列不同字母表示处理间差异显著 不同配比处理对葡萄枝条堆肥重金属含量的 影响 由表 可得 葡萄枝条有机堆肥在好氧腐熟发 酵结束后 各处理 含量均在 有机肥标准之内 各处理间重金属含量差异性 不显著 腐熟后 及 处理 含量分别为 呈现 含量分别为 呈现 含量 分别为 呈现 含量分别为 呈现 表 不同配比处理对葡萄枝条堆肥重金属含量的影响 处理 腐熟后标准腐熟后标准腐熟后标准腐熟后标准腐熟后标准 讨论 温度是最直观评价堆肥发酵效果的参数 相关研究表明 堆体发酵温度与堆肥发酵效果具有 相关性 当堆体温度在 时 堆体内微生 物种类及数量最多 活性最大 而堆体温度在 时 废弃物腐熟效果最好 陈汉才 等 研究表明 当堆体温度高于 且保持在 以上 或 以上保持 可以杀死堆体内的大部分 致病微生物 确保堆肥卫生指标合格 本试验研究 中 各处理堆体温度在 以上保持了 以上保持了 以上保持了 与前人研究结论一致 也达到了 粪 便无害化卫生要求 技术标准 从整个发酵进程 来看 持续发酵了 这与葡萄枝条结构及木质化 程度有较大的关系 随着温度的升高 好氧微生物分解代谢逐渐加 快 曹杰 等研究表明 随着好氧微生物分解代 谢 所产生的氨类物质使得各处理 值上升 发酵 后期铵态氮通过硝化作用逐渐转化及蛋白类物质的 降解又导致 值下降 本试验研究中 通过好氧 微生物的分解代谢 各处理 值均呈现先上升后 下降的变化趋势 腐熟后 各处理 值在 范围内 朱磊 等研究表明 当 值在 时堆体内微生物活性较高 满足好氧发酵对 值的要求 本研究与前人研究结果相吻合 张玉凤 曲继松 等研究表明 有机废弃物 通过好氧腐熟发酵 全氮 全磷 全钾含量均有所提 高 通过本实验发现 堆肥腐熟后 与第 天相比 各处理全氮含量增加了 全磷含 中国沼气 量增加了 全钾含量增加了 与前人研究趋势一致 这是因为 前期在好氧微生物分解代谢下产生大量的氨气 并随着堆体内部温度升高而逐渐挥发 导致全 氮含量降低 后期因硝酸盐类 铵盐类物质的积累与 浓缩 全氮含量逐渐上升 而全磷 全钾含量不会挥 发损失 并伴随发酵进程逐渐上升 有机质作为微生物活动主要能源 在持续高温 发酵过程中被微生物分解代谢其含量逐渐降低 在本试验研究中 各处理有机质含量均呈现下降的 变化趋势 堆肥腐熟后 各处理有机质含量降低了 均有显著降低 相关研究发现 高温环境可促进嗜热细菌和真 菌的生长 以提高有机物降解效率 本试验研究 表明 通过高温腐熟 在嗜热性侧孢霉菌剂的降解作 用下 各处理纤维素含量降低了 半纤维素含量降低了 木质素含 量降低了 与前人研究趋势一致 本实验研究发现 处理纤维素 半纤维素 木质素 含量降解率明显高于 处理 这与葡萄枝条粉 碎粒径有着密切的关系 重金属含量是有机肥产品的重要指标之一 通过对畜禽粪便 秸秆进行堆肥 发酵等钝化措施 能够有效降低重金属的活性 在本试验研究中 堆肥腐熟后 各处理 含量在 均在 有机 肥标准之内 结论 综上所述 本研究选用无核白葡萄枝条与羊粪 不同配比进行腐熟发酵 通过对堆体温度 值 全 氮 全磷 全钾 有机质以及纤维素 半纤维素 木质 素 重金属 含量综合比较分析 当 葡萄枝条与羊粪 配比 枝条粒径 时 堆 体升温迅速 腐熟后 值 有机质 全氮 全磷 全 钾含量及纤维素 半纤维素 木质素降解率均优于其 它处理 重金属含量达标 达到了 有 机肥标准要求 参考文献 徐桂香 廉苇佳 刘萍 等 吐鲁番葡萄产业调研与分 析 中外葡萄与葡萄酒 蔡翔宇 张进财 吐鲁番葡萄及其加工业概况与优化 提升策略 中外葡萄与葡萄酒 涂倩 李媛媛 周书博 等 葡萄废弃枝条资源化利用 研究进展及对策 北方园艺 刘丽媛 何坤祖 周慧 等 吐鲁番葡萄全产业链高质 量发展现状及建议 中外葡萄与葡萄酒 吾尔尼沙 卡得尔 刘凤之 刘丽媛 新疆吐鲁番葡萄 产业发展及转型升级建议 中国果树 常远 李若琪 李珺 等 好氧堆肥腐殖酸形成机制及 促腐调控技术概述 中国环境科学 新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十四个五 年规划和 年远景目标纲要 殷姿 张军翔 堆肥化处理葡萄修剪枝条的可行性综 述 安徽农业科学 尉吉乾 李丹 王京文 等 农林废弃物的资源化利用 研究进展 中国农学通报 马丽娟 魏锋 张亚红 等 废弃葡萄枝条复配基质栽 培果类蔬菜配方筛选 甘肃农业大学学报 周喜荣 张丽萍 蒋鹏 等 牛粪与秸秆类废弃物配比 好氧发酵新工艺对堆肥效果的影响 干旱地区农 业研究 李灵章 刘卓成 余雨泽 等 农作物秸秆与畜禽粪便 组合的好氧堆肥理化性状研究 草原与草坪 中华人民共和国农业农村部 畜禽 粪便堆肥技术规范 北京 中国农业出版社 中华人民共和国农业农村部 有机肥 料 北京 中国农业出版社 刘超 王若斐 操一凡 等 不同碳氮比下牛粪高温堆肥 腐熟进程研究 土壤通报 常卓彬 畜禽粪便好氧堆肥中四环素类抗性基因的动 态变化研究 郑州 河南大学 中国沼气 李季 彭生平 堆肥工程使用手册 北京 化学工 业出版社 陈汉才 李桂花 廖森泰 等 农业废弃物无害化处理 技术规范 广东农业科学 中华人民共和国国家卫生部 中国国家标准化管理委 员会 粪便无害化卫生要求 北京 中国标准出版社 叶英林 陈娟 张西露 等 国内辣椒秸秆废弃物资源 化利用研究进展 长江蔬菜 曹杰 陈明江 李瑞容 等 分子膜覆盖耦合生物炭对 好氧发酵氨气减排及腐熟的影响 中国农机化 学报 朱磊 关文义 程谦勋 等 不同碳氮比下猪粪高温堆 肥腐熟进程研究 安徽农业科学 张玉凤 田慎重 边文范 等 牛粪和玉米秸秆混合堆 肥好氧发酵菌剂筛选 中国土壤与肥料 曲继松 张丽娟 朱倩楠 等 微生物菌剂对枸杞枝条 粉发酵堆体腐熟效果的影响 环境科学研究 郑国香 刘天赋 李文哲 等 基于高效稻秆降解复合 菌系 强化堆肥效应研究 东北农业大学学 报 马彩云 李伟 李杰 等 有机固体废物高效腐殖化微 生物调控原理与技术 化工环保 张海清 郭刚军 叶廷红 等 云南澳洲坚果青皮资源 堆肥化开发利用现状与对策 中国南方果树 王子豪 梁红怡 张冬寒 等 中国设施土壤重金属累 积特征与污染阻控技术研究进展 农业工程学 报 中国沼气