全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 29(6)：822—826 2009年 11月
八角下脚料、甘蔗滤泥、桐麸联合
堆肥的腐熟度指标研究
陈乾平1，缪剑华 ，沈方科 ，叶云峰1，蒋 妮1
(1．广西壮族 自治区药用植物园，南宁 530023；2．广西大学 ，南宁 530005)
摘 要 ：测定八角下脚料与甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥过程中温度、C／N比、种子发芽指数(G1)等腐熟度指标 ，研
究各项指标在堆肥进程中的变化情况。结果表明：GI可作为八角下脚料与甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥评价堆肥腐
熟度的主要评价指标。在起始 C／N比为 31．45条件下进行八角提油下脚料、甘蔗滤泥、桐麸的联合高温好氧堆
肥，堆制21 d和26 d时，三种腐熟度指标未全部显示堆肥腐熟；堆制 31 d时，C／N比为 18．55，T值为0．59(tJ~于
o．6)，发芽指数 G1为 93．7~,40(大于 8O )。从温度、发芽指数和 C／N比三个指标均可认为堆肥已达到腐熟。
关键词：八角下脚料；堆肥；腐熟度；C／N比；种子发芽指数
中图分类号 ：Q948．11文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2009)06—0822—05
Mature indices 0f composting transformation
co-composting 0f aniseed marc。filter mud
0f sugarcane and tung seed meal
CHEN Qian-Ping ，MIAO Jian-Hua ，SHEN Fang-Ke2，
YE Yun—Feng1．JIANG NiI
(1．Guangxi Botanical Garden of Medicinal Plants，Nanning 530023，China；
2．Guangxi University，Nanning 530005，China)
Abstract：The mature indices of eomposting transformation during co-composting of aniseed marc，filter mud of sugar—
cane and tung seed meal were studied by analyzing the pattern of temperature，carbor卜t nitrogen ratio(C／N)and the
seed germination index(GI)at different stages．The results were as folows：the seed germination index(GI)were a—
vailable tO evaluate maturity of the co-composting of aniseed marc，filter mud of sugarcane and tung seed mea1．The
co-composting of aniseed marc，filter mud of sugarcane and tung seed meal at initial carbon—to-nitrogen ratio(C／N)of
31．45 reached mature after composting for 31 days，when the carbon—to—nitrogen ratio(C／N)was 18．55，the seed ger—
mination index(OI)was 93．7 ．
Key words：aniseed marc~compost；maturity；C／N；seed germination index
堆肥化就是通过人工控制，在一定的水分、C／N
比和通风条件下经过微生物的发酵作用，将有机物
转变为肥料的过程，堆肥不仅能在微生物作用下通
过高温发酵使上述废物中的病原菌无害化 、有机物
腐殖质化、稳 定化，最终 达到腐熟 (李 国学 等，
2001a)。未腐熟的堆肥在施人土壤后的一段时间，
能引起微生物的剧烈活动导致氧的缺乏产生极端厌
氧环境，同时，未腐熟的堆肥在还原条件下还会产生
NH。、H S等有害成分 ，会严重影 响植物根系的生
长。评价堆肥腐熟度的指标主要有以下几大类(李
收稿日期：2009—06—11 修回日期：2009—10—20
基金项 目：国家“十五”科技攻关项 目(2005BA9O1AD9)[Supp0rted by Key Technologies Research and Development Program of State Tenth Five-Year
Plan Pr0ject(2OO5BA9O1A09)]
作者简介：陈乾平(1979一)，男，广西南宁人，助理研究员，主要从事土壤与植物营养研究，(E—mail)chenqp79@126．CON。
通讯作者(Author for correspondence，E—mail：mjh1962@vip．163．corn)
6期 陈乾平等 ：八角下脚料 、甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥的腐熟度指标研究 823
国学等，2OOlb)：(1)化学分析指标(C／N比、水溶性
碳、阳离子交换量、pH值、WSC／N—org、化学组成、
N0 and NO 、可降解物质)；(2)物理性指标(温
度、颜色 、气味)；(3)微生物指标 (指示性微生物、呼
吸率、生物量、酶活性)；(4)植物性指标 (Cress种子
发芽率、黑麦草生长、种子发育)；(5)光谱分析(固相
13C NMR、FT-IR、E ／E6和一logk)；(6)腐殖 化 度
(色谱检验 、总腐 殖质、HA／FA、腐殖 化率 (HR)和
腐殖化系数 (HI))。Zucconi等 (1981)认 为用生物
的方法测定堆肥的毒性是检验正在堆肥的有机质腐
熟度的最精确和最有效的方法 。
八角(Illicium verum)为木兰科(Magnoliace—
ae)八角属(Ilicium)植物，是我国南方重要的“药食
同源”经济树种，主产于广西西部和南部、福建南部、
广东西部，云南东南部和南部也有种植 (黄卓民，
1994a)。八角果皮 、种子 、叶都含芳香油 ，称八角茴
香油，用于制造甜香酒、啤酒等食 品工业 ，也是制造
牙膏、香皂、香水、化妆品的香料，还是合成雌激素己
烷雌酚的原料(黄卓民，1994)。中国八角种植面积、
干果产量、茴香油产量分别占世界的 78 、80 和
8O 。目前，提取茴香油后剩余的大量下脚料没有
得到有效开发利用，往往作为燃料使用或作为废物
随意丢弃，造成资源的大量浪费以及形成突出的环
境问题。八角下脚料由于 C／N比较高，因此该单一
原料在自然状态堆肥不易达到腐熟。甘蔗滤泥和桐
麸均为广西较主要的有机 固体废弃物 ，甘蔗滤泥具
有较低的 C／N比，而桐麸具有较高的养分含量，甘
蔗滤泥和桐麸与八角下脚料联合堆肥将能起到调节
肥堆的 C／N 比，促 进肥堆腐熟 的作用。目前 ，尚未
发现有关八角提油下脚料堆肥方面的研究报道。因
此 ，本文将八角下脚料与甘蔗滤泥、桐麸按一定 比例
混合后进行高温好氧堆肥，研究各种指标在堆肥进
程中的变化情况 ，旨为八角下脚料的科学堆肥 ，以及
八角下脚料、甘蔗滤泥、桐麸三种广西重要有机废弃
物资源的综合利用提供理论依据和数据参考。
1 材料与方法
1．1供试材料
传统水提法提取茴香油后得到的八角下脚料；
甘蔗滤泥来源于广西 明阳糖 厂；桐麸购 自广西南宁
全源麸业有限公司；养分含量水平见表 1；有机物料
腐熟剂由广西大学农学院微生物教研室提供。
1．2堆肥方法
八角下脚料高温好氧堆肥发酵采用室 内堆肥
法 ，实行翻堆通气 。肥堆呈长方梯形 ，长 200 cm，宽
表 l 堆肥原料养分含量
Table 1 Nutrition content of main material of composting
80 cm，高 80 cm。根据有机物料堆肥的最适条件，
将肥堆中八角渣 ：甘蔗滤泥 ：桐麸干重比设置为 4
：8：3，经测定混合肥堆中总有机碳和全氮的含量，
可计算出此时肥堆 C／N 比为 31．45。将有机物料
腐熟剂均匀混人 肥堆 中。调节堆 肥水分 至 6O 。
翻堆：当堆体温度超过 6O℃时翻堆，当堆体温度低
于 6O℃时，间隔 4 d翻堆 。
1．3测定项 目与方法
(1)测定指标：温度、总有机碳、全氮、种子发芽
指数。(2)取样及分析取样：随着堆肥进程，分别在
堆制 0、6、11、16、2l、26、3l d，均匀地从堆体内部取
样。样品于阴凉处自然风干，待测。(3)测定方法：
温度，堆肥开始的前 7 d每天分别于 9：00和 15：O0
测定堆肥温度，从第 8天至第 31天每天上午 9：00
测定堆肥温度。在距离堆体最上部约 30 cm 处取 3
个测定点 ，温度计插入堆体 3O cm处测温。
全碳采用重铬酸钾氧化法(张梧就等，1989)，全
氮采用凯氏定氮法测定 (中国土壤学会农业化学专
业委员会 ，1983)。
种子发芽指数测定(黄国锋等，2002)：取 5 g样
品加入 50 mL蒸馏水充分震荡，3O℃条件下浸提 1
昼夜，过滤。吸取 5 mL滤液，加到铺有 2张滤纸的
9 cm培养皿内。每个培养皿点播 5O粒饱满的生菜
种子于30℃下培养，第 48小时测发芽率。对照分
别为蒸馏水。
发芽指数 GI( )一堆肥浸提液的种子发芽率
824 广 西 植 物 29卷
x种子根长×loo／(蒸馏水的种子 发芽率×种子根
长)。
2 结果与分析
2．1物理分析法
物理分析法亦称表观分析法，即将堆肥的某些
表观特征归纳为腐熟标准。在物理评价指标中温度
较常用 ，堆肥温度是微生物活动状况的标志，堆温的
高低决定堆肥速度的快慢。新鲜的有机固体废弃物
中含有大量致病微生物，如大肠杆菌、病毒及寄生虫
等，直接影响堆肥的安全性，但这些致病微生物对温
度非常敏感，当堆肥的温度高于 55℃，并保持 4 d
以上 时，大 多 数 病 原 菌 可 被 杀 死 (Deportes等，
1995)。堆肥的最适宜温度在 5O～60℃之 间，城市
固体废物堆肥的最适 宜温度为 65～7O℃(Bachp
等 ，1 984)。
了
鲁
卜
明
图 1 肥堆温度变化曲线图
Fig．1 Change of the temperature during composting
从图 l看出，堆制 2 d时，堆体温度就 已升高到
50℃，堆置第 8天开始，堆体温度开始维持在 5O℃
以上，持续时间 14 d，符合相关的卫生标准。Leton
等(1990)认为 ，堆肥过程 中温度应控制在 45～65℃
之间，55～6O℃之间较好 。温度过低，杀不死病原
菌；温度过高，又会抑制微生物的生长。本试验堆制
初期堆体温度上升很快，说明堆体理化性质特别是
堆体水分及碳氮比适合微生物生长繁殖，微生物活
动强烈，肥堆经升温期很快达到高温期，表现在肥堆
堆制 12 d时温度达到 62℃的最高值。随着堆肥的
进行 ，肥堆水分被大量消耗 ，堆制 21 d后 ，肥堆温度
逐渐自然下降至 35℃左右，并维持在 35℃上下较
小的范围内，已较接近环境温度 ，可初步判断堆肥已
基本腐熟。
一
0
0
卜-
怔
堆制天数 Compost i ng days(d)
图 2 肥堆总柯 【瞍含量的变化曲线图
Fig．2 Change of the total organic
carbon during composting
1．4
1 3
， 、
1．2
删 。 1．1
簇
0．9
0．8
O．7
0 6 11 16 21 26 31
堆肥天数 Compost i ng days(d)
图 3 肥堆全氮含量变化曲线图
Fig．3 Change of the total nitrogen during composting
2．2化学分析法
化学分析法指通过分析堆肥产品的某些化学指
标来判断堆肥的腐熟度，常用的指标是 C／N比。堆
肥过程中，微生物的新陈代谢和细胞物质的合成需
要大量的营养元素和微量元素 ，碳在微生物新陈代
谢过程中约有 2／3变成二氧化碳 而被消耗掉，其余
主要用于细胞质的合成，所以堆肥材料 中碳素物质
为微生物活动提供能源和碳源(武汉大学等，1987)。
在好氧堆肥过程中，微生物将有机物转化成为CO。、
生物量(biomass)、热量和腐殖质(黄得扬等，2004)，
有机物在微生物作用下以 CO。、NH 等形式挥发，
总有机碳和全氮的绝对量及总干物重呈逐渐减少趋
势。从图 2看出，堆肥开始时肥堆总有机碳含量为
42．1 9 ，堆制31 d时总有机碳含量降到 21．O9 ，
比原来降低 50．0l 。
从图 3看 出，全氮含量的变化规律与总有机碳
变化(图2)不同，其趋势是先下降，再回升。总的来
看，全氮含量在堆制前后略有下降。堆肥开始时的
全氮含量为 1．241 ，全氮下降阶段(O～16 d)与发
6期 陈乾平等：八角下脚料、甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥的腐熟度指标研究 825
酵的高温(50℃以上)阶段基本一致 ，这一阶段微生
物活动旺盛，消耗氮的速率明显大于总干物质下降
速率 ，导致了全氮相对含 量的下 降；当进行 至 17～
3I d时，全氮含量呈逐渐 回升趋势 ，这 可能是 由于
在堆肥过程中有机物的矿化分解，COz的损失 以及
水分的蒸发引起干物质 的减少而引起的(Inoko等 ，
1979)。堆肥后期 固氮菌的固氮作用也有助于堆肥
产品全氮量的增加(Bishop等 ，1983)。
堆肥过程 中，碳为微生物的生长提供了能源和
碳源，氮主要用于细胞原生质的合成，所以有机物料
的C／N比对分解速度有重要影响，堆肥过程中起始
时最佳 C／N比为 25左右，过高可供消耗的碳元素
多，氮素养料相对缺乏 ，微 生物生长受到限制 ，有机
物分解 速度就慢 ，发酵 过程就 长 (贺琪 等，2005)。
Zucconi等(1981b)建议采用 T一(终点 C／N 比)／
(起始 C／N比)来评价城市垃圾堆肥的腐熟度，不同
原料堆肥腐熟后的 T值变化不大，在 0．5～0．7之
间，可认为堆肥腐熟。Morel等 (1985)则认为当 T
值小于 0．6时堆肥达到腐熟 。从 图 4看 出，堆肥开
始时 C／N 比为 31．45，在堆肥过程 中，C／N 比总体
呈逐渐降低趋势，当堆制 26 d时，C／N 比为 18．39，
T值 0．58，当堆制 31 d时，c／N比为 18．55，T值为
0．59，堆制 26 d和 31 d的T值均小于 0．6，从T值
的指标可判断，堆制 26 d后堆肥达到腐熟。
35
O
3O
25
詈20
15
0 6 1 1 1 6 21 26 31
堆肥天数 Compost i ng days(d)
图 4 肥堆 C／N比变化曲线图
Fig．4 Change of the ratio of total organic carbon
to total nitrogen during composting
2．3植物生长分析法
仅用化学分析方法评价腐熟度仍显不足，需结
合生物分析的方法来进行评价。由于堆制的有机肥
料是通过放线菌、细菌等复合菌种经发酵后得到的，
复合菌种发酵机理和产物很复杂，其中是否有生物
毒素的产生以及其是否对植物有影响，可通过种子
发芽率指数[GI(％)：堆肥浸提液的种子发芽率×
种子 根长 ×100／(蒸 馏水 的种子发 芽率 ×种子根
长)]来进行初步 的判断。从理论上说 ，GI<100 ，
就判断是有毒植物毒性。李国学等(200lc)认为 GI
在前 20 d迅速增长 ，30 d后植物毒性就几乎完全消
失 了。在所有状况下，当发芽指数 GI达到 8O％～
85 时，这种堆肥就可以认为是没有植物毒性或者
说堆肥已腐熟了。
：厂_]．
21 3I
堆肥天数 Compost i ng days(d)
图 5 发芽指数 (jI在堆肥期间的变化
Fig．5 Change of seed germination
index during composting
从 图 5看 出，堆制 21 d时，发芽指数 GI为
45．6 ，而堆制堆肥 31 d时，发芽指数 GI已上升至
93．7 ，这可能是与发酵剂中的微生物产生的生物
毒素[由生物体(动植物、菌体等)产生的各种毒素]，
主要包括饲料毒素和霉毒素抑制了种子的萌发，而
随着堆肥时间的推移，至腐熟时发酵剂所产生的有
害物质含量降低或转化成了其它无害物质。堆制
31 ct时，发芽指数 GI达到了 8O 以上 ，可认为堆肥
对植物基本无毒性 。
3 讨论
八角提油下脚料与甘蔗滤泥、桐麸在干重比为
4：8：3的比圳下进行高温好 氧堆肥试验，结果表
明，在堆制 2l d时，肥堆温度逐渐自然下降至 35℃
左右 ，并维持在 35℃上下较小的范围内，已较接近
环境温度，可初步判断堆肥已基本腐熟；而此时，T
值[T一(终点C／N比)／(起始 C／N比)]为 0．78，仍
然大于 0．6，可 以认为堆肥未腐熟；发芽指数为
45．6 ，说明堆肥中仍含有抑制植物生长的有害物
质。当堆制 26 d时 ，C／N比为 18．39，T值为 0．58，
当堆制 31 d时，C／N比为 18．55，T值为0．59，堆制
26 d和 3l d的T值均小于 0．6，从 T值可判断，堆
制 26 d后堆肥达到腐熟；当堆制 31 d时，发芽指数
O 0 0 0 0 O
C=
×。 c— co一 c—EL∞ ∞∞∽
一 瓢甘}低
826 广 西 植 物 29卷
GI为 93．7 9／6，已大于 8O 。此时 ，从 温度 、发芽指
数和 C／N比三个指标均可认为堆肥已达到腐熟 。
从 以上结果看 出，应用不 同的指标进行八角提
油下脚料与甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥腐熟度评价时，
得到不同的评价结果，这可能是因为堆肥的腐熟度
受很多因素的综合影响 ，单个化学指标 的评价只能
片面地反映某个阻碍因素的作用 ，从 而难以准确评
价有机固体废弃物堆肥的腐熟度。考虑到堆肥产品
最终将用作有机肥进行作物的生产，如果堆肥含有
植物毒性物质，将对植物的生长产生抑制作用，也就
无法作为肥料应用 ，而种子发芽指数 GI综合反映
了堆肥产品的植物毒性 ，被认为是最敏感 、最可靠的
堆肥腐熟度评价指标(杨国义等，2003)。
八角提油下脚料与甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥可
以种子发芽指数 GI为堆肥腐熟度主要评价指标，
C／N 比指标和温度等指标 可作为辅助评价指标 ；在
八角提油下脚料与甘蔗滤泥、桐麸在干重 比为 4：8
：3，肥堆起始 C／N 比为 31．45的条件下进行高温
好氧堆肥 ，当堆制 31d时，堆肥达到腐熟。
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