EM菌剂在牛粪堆肥中应用的研究

辛树权，沈 永，赵骥民

（长春师范学院生命科学学院，吉林长春 130032）

EM(Effective Microorganisms,EM)菌为一种混合菌一般包括芽孢菌、酵母菌、乳酸菌等有益菌类，由五大菌群10个属125种微生物组成。是日本琉球大学的比嘉照夫教授研究开发出的一种新型复合微生物活性菌剂[1-2]。可用于食品添加、养殖病害防治、污水治理、发酵有机肥等。接种EM菌后，可以明显缩短发酵时间，提高发酵效率，也可治理污水，改善环境。处理后的畜禽粪便、垃圾场的有机垃圾可制作生物肥料，EM原液一方面可以提高畜禽粪的应用价值，另一方面还调整和提高动物各器官的功能，提高营养转化率，发挥双向调节作用。因此EM菌液在垃圾发酵转化方面也有很大的作用[3]。传统的堆肥方法都是利用堆制原料中的土著微生物来降解有机污染物的方法，但传统的堆肥方法也存在着一些弊端，就是发酵时间长、肥效低等问题[4-5]。

本课题我们打破传统的发酵方法，将牛粪中混入EM菌液，模拟微生物繁殖最优化的条件提高了发酵速率，进一步阐明牛粪堆储过程中的温度及pH等变化情况基本规律，为合理有效地进行粪污处理提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料

新鲜牛粪（长春市二道区奶牛场内）、锯末。

1.2 方法

1.2.1 牛粪的取样

牛粪取于长春市二道区奶牛场内，取回后将其平铺，表面洒一层锯末(约10%，以增加牛粪透气性），将其混合均匀，自然晾干24小时（每6小时翻肥一次），最后干重约达到57%左右（堆肥的适宜水分为50%～60%）[6]。

1.2.2 牛粪的分装牛粪发酵堆的建造

将晾好的牛粪分为二组，一组拌入EM菌液，一组不拌入。建堆为底边长为2米正方形，顶为边长1米的正方形，高为1米的梯形堆，上面盖膜保温。每堆中间设一传感器探头（距顶约30cm），温度表挂于外，每天三次记录温度值，取平均值；每天位于堆顶中间位置，深20cm处取检测样，分为两份；一份进行pH值（PH值采用精密pH计,测试精度0.01）；另一部分进行C/N的检测（其中测N采取凯氏定氮的方法[7]，有机C含量采用浓硫酸-重铬酸钾高温外加热氧化-硫酸亚铁滴定法[8]。）

2 结果与分析

2.1 牛粪发酵过程中温度变化

图1 牛粪发酵过程中温度变化

图2 牛粪发酵过程中pH变化

堆肥过程中的一个重要指标就是堆肥温度，它也能反映堆肥系统中的一定微生物活性[9]。Miller[10]认为堆肥温度的上升过程是堆肥起始温度、微生物新陈代谢产热过程及堆体保温效应综合作用的结果。从图1可以看出，无论哪一组发酵，在堆肥初期温度都呈现上升趋势，但加EM菌的牛粪发酵的温度上升速度明显高于未加EM菌的牛粪发酵的温度。在本次发酵的第三天加菌的牛粪温度达到了37℃，而未加菌的牛粪堆温35℃，温度高了2℃，此后几天内温度继续上升，第六天时达到最高温65℃，并持续了二天之久，之后温度下降，而未加EM菌的牛粪第八天才达最高温60℃。50℃以上高温比未加菌的牛粪堆多迟续了1天达6天，而堆温明鲜高于未加菌的牛粪堆。堆置15天后，温度又维持在25℃，进入腐熟阶段。

2.2 牛粪发酵过程中pH变化

从图2可以看出，在堆肥的最初时间段，堆料的pH值迅速上升到一个较高水平上。这是由于初期的环境里底物营养丰富，而且微生物生长速度，很快使微生物大量地繁殖起来，有利于快速降解易分解物质，同时堆肥中积累了大量的铵态氮，使pH值快速上升；pH值的变化代表堆肥环境酸碱性的演变，与堆肥中微生物的活力密切相关，控制pH的正常范围有利于微生物的生长，从而促进堆肥腐熟[11]。在高pH出现的时间段，大多数微生物的活动受到抑制，会减弱对堆肥物质的分解。到了中后期阶段由于微生物数量增多，其活动产生的有机酸使堆肥的PH值有所下降。堆肥反应的酸碱性受复杂的微生物过程、化学过程控制，发酵过程产酸，使pH下降，而含氮有机物分解产生的氨会引起pH值升高。但在发酵后期均出现了pH下降的情况。pH值降低说明反应产生了有机酸。

2.4 牛粪发酵过程中C/N的变化

图3 发酵过程中C/N变化

C/N是最常用于评价有机物中腐熟度的参数,一般认为腐熟的堆肥C/N小于20[6]。由图3可知,不同堆肥处理的C/N在堆肥开始的前3 d都呈上升趋势，然后C/N都呈缓慢下降趋势。在堆制的初期，随着温度的升高，堆料体内微生物大量繁殖，随着微生物活力的增强，堆体中的有机物质分解加速，相对于氮素损失，含碳量下降加快，所以堆料体的C/N呈下降趋势到堆肥的中后期，氮素损失逐渐减小，而有机物的分解速度也逐渐减缓，所以堆肥的C/N变化趋于缓和，最后达到一个相对的稳定。本实验测定了前4天的C/N比变化进程，添加EM菌的处理的C/N下降较快,添加一定量的微生物菌剂加快了C/N降低的进程，促进了牛粪的腐熟过程[12]。

3 结论

在本试验中，将新鲜牛粪中加入EM菌液，大大缩短了发酵的时间，而加EM菌与不加EM菌发酵的差异明显。（1）将新鲜牛粪中加入EM菌液，增加了堆肥中的微生物的起始数量，缩短了积累的时间，使发酵升温速度加快，最终缩短发酵的时间；（2）将新鲜牛粪中加入EM菌液，pH的变也有较大差异性，从差异性可以看出外加微生物的数量延长了高温时间使发酵彻底；（3）将新鲜牛粪中加入EM菌液中，C/N比下降明鲜，对促进堆肥的腐熟度起到一定的作用。

[1]比嘉照夫.拯救地球大变革[M].冯玉润，译.北京:中国农业大学出版社,1997：10-30.

[2]李维炯,倪永珍.EM应用技术[M].北京:农业科技出版社,1998：10-22.

[3]沈根祥,袁大伟.Hsp菌剂在牛粪堆肥中的试验应用［J］.农业环境保护,1990,18（2）:62-64.

[4]席北斗,刘鸿亮,孟伟,等.高效复合微生物菌群在垃圾堆肥中的应用[J].环境科学,2001,22(5):122-125.

[5]张福锁.土壤与植物营养研究新动态[M].北京:农业出版社,1995(3):319-349.

[6]李国建,钱新东.堆肥腐熟度指标的探讨［J］.城市环境与城市生态,1990,3（2）:27-30.

[7]Zakaria Z,Hall GM,Shama G.Lactic acid fermentation ofscampi waste in a rotatinghorizontal bioreactor for chitin recovery[J].Process Biochemistry,1998,33(1):1-6.

[8]国家林业局.森林土壤分析方法[M].北京:中国标准出版社,2000.

[9]朴哲,崔宗均,苏宝林高温堆肥的物质转化与腐熟进度关系[J].中国农业大学报,2001,6（3）：74-78.

[10]Miller F C.1993 Compostingas a process based on the control ofecologicallyselectire factors[A].soil Microbial Ecology:Applications in Agricultural and Environmental Management.NewYork:Marcel Dekker Publishing：515-544.

[11]牛俊玲.梁丽珍.兰彦平.板栗苞和牛粪混合堆肥的物质变化特性研究[J].农业环境科学学报，2009，28(4):824-827.

[12]Nakasaki K,Yaguchi H,Sasaki Yet al.Effect ofpH control on compostingofgarbage[J].WasteManagement&Research，1993,11:117-125.