全 文 ：中国生态农业学报 2010年 5月 第 18卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2010, 18(3): 566−569


* 甘肃省教育厅科研基地重点项目计划(08zd-14)、兰州市科技发展计划(2008-1-169)和甘肃省科技支撑计划项目(0804NKCA075)资助
张鸣(1979~), 女, 硕士, 助教, 主要从事环境和化学方面的教学与科研工作。E-mail: zhangminglbl@163.com
收稿日期: 2009-07-17 接受日期: 2009-11-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00566
麦秆和羊粪混合高温堆肥腐熟进程研究*
张 鸣 高天鹏 刘玲玲 张 建 岳 斌
(兰州城市学院化学与环境科学学院 兰州 730070)
摘 要 试验研究了添加不同比例的麦秆对羊粪高温堆肥腐熟进程的影响。结果表明, 羊粪高温堆肥时添加
麦秆可缩短进入高温发酵阶段的时间, 减少氮素损失, 加快 C/N降低速率。在堆肥过程中, 高温发酵层从中间
向上下扩散; 有机质的下降速度在堆肥初期与麦秆比例呈正比, 在堆肥后期呈反比。堆肥结束时, 各处理堆肥
全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别较堆肥初期提高 2.29%~8.41%、12.51%~24.88%、1.77%~31.34%和
5.03%~25.45%, 其中羊粪与秸秆 6︰4 处理的增幅均为最高; 速效氮含量较堆肥初期下降 34.62%~14.10%, 其
中 6︰4处理降幅最小。在实际应用中, 羊粪与麦秆按体积比 6︰4进行堆肥较为适宜, 腐熟速度最快, 若以种
子发芽指数 80%作为堆肥腐熟的评价指标, 则其腐熟速度比纯羊粪提高 1倍, 28 d即可腐熟。
关键词 羊粪 麦秆 堆肥 腐熟速度 种子发芽指数
中图分类号: S141.4 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)03-0566-04
Process of high-temperature compost of sheep manure with
addition of wheat straw
ZHANG Ming, GAO Tian-Peng, LIU Ling-Ling, ZHANG Jian, YUE Bin
(College of Chemistry and Environmental Sciences, Lanzhou City College, Lanzhou 730070, China)
Abstract The effect of wheat straw on sheep manure high-temperature compost was studied. Results show that addition of wheat
straw during sheep manure composting shortens the time to high-temperature fermentation, decreases nitrogen loss and accelerates
rate of C/N decline. During composting, high-temperature fermentation layer diffuses from the middle to upper and lower layers. At
the initial stage, a positive proportional relation exists between the loss rate of organic matter and wheat straw ratio. At late compost-
ing, however, a relatively inverse relationship is observed. At the end of the sheep manure/wheat straw composting, total phosphorus
and potassium, and available phosphorus and potassium in all treatments increase over the initial stage by 2.29%~8.41%,
12.51%~24.88%, 1.77%~31.34% and 5.03%~25.45% respectively. The magnitude of the increase is highest under 6︰4 of sheep
manure to wheat straw. Available nitrogen drops at the end of composting by 34.62%~14.10% over the initial stage, with the lowest
drop under 6︰4 of sheep manure to wheat straw. For practical applications, the ratio 6︰4 of sheep manure to wheat straw is more
suitable for composting. Using a germination index of 80% as evaluation index, the mixture of 6︰4 of sheep manure to wheat straw
increases composting velocity by one fold over pure sheep manure, reaching thorough decomposing after 28 days of composting.
Key words Sheep manure, Wheat straw, Composting, Decomposition rate, Seed germination index
(Received July 17, 2009; accepted Nov. 13, 2009)
据统计, 我国人、禽、畜粪便排泄量可达 3.5×
109 t·a−1, 各种农作物秸秆可开发量为 6.2×108 t·a−1,
这些有机废弃物是我国农村最主要的有机垃圾源[1],
已成为我国农村面源污染的主要来源之一[2]。通过
堆肥实现禽畜粪便和秸秆还田无疑是解决这些问题
的最佳途径, 但常规堆肥发酵速度缓慢, 处理时间
长, 不利于有机废弃物的资源化利用, 而高温堆肥
却能弥补这些不足。目前关于牛粪、猪粪和鸡粪堆
肥的研究报道较多 [3−5], 但有关羊粪高温堆肥的研
究尚少见报道。本文通过研究麦秆和羊粪混合高温
堆肥的腐熟进程, 寻求高温堆肥的最佳麦秆羊粪配
比, 为羊粪、秸秆快速资源化利用提供科学依据。
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1 材料与方法
1.1 试验材料与设计
供试羊粪和麦秆均购于当地农家, 羊粪初始含
全氮 15.21 g·kg−1、全磷 15.16 g·kg−1、全钾 28.20
g·kg−1、速效氮 3.75 g·kg−1、速效磷(P2O5)3.95
g·kg−1、速效钾(K2O)17.89 g·kg−1、有机碳 199.80
g·kg−1, pH 8.8。麦秆长 2~3 cm, 含全氮 6.57 g·kg−1、
全磷 0.44 g·kg−1、全钾 36.60 g·kg−1、有机碳 522.30
g·kg−1。
试验时将羊粪与麦秆分别按体积比 10︰0、8︰2、
6︰4、4︰6 和 2︰8 混合均匀, 采用条形垛式堆置,
堆体长、宽、高分别为 2.0 m、1.5 m、1.0 m, 3次重
复。堆肥过程中每 3 d人工翻堆 1次, 同时调节堆肥
水分含量保持在 55%左右。
1.2 测定项目与方法
每天上午 9: 00 采用便携式热电偶温度传感器
从堆肥顶部中央垂直插入, 测定堆肥 20 cm、40 cm、
60 cm和 80 cm 4个层次的温度。在堆肥当天和每次
翻堆充分拌匀后取其混合样, 并称取 5.00 g 堆肥鲜
样放于三角瓶中, 加入 50 mL蒸馏水, 150 r·min−1
振荡 30 min后 4 500 r·min−1离心 20 min, 过滤后用
pHS-25型酸度计测定 pH值。同时吸取该滤液 5 mL,
加到铺有 2张滤纸的 9 cm培养皿内, 每个培养皿点
播 20粒饱满的白菜(Beassica pekinensis)种子, 30 ℃下
培养 48 h 后测发芽率和根长, 每处理重复 3 次, 对
照为蒸馏水。按公式(1)计算种子发芽指数。
发芽指数 GI=(处理发芽率×处理根长)/
(空白发芽率×空白根长)×100% (1)
堆肥当天和以后每 9 d测定 1次养分含量, 取样
方法同 pH。其中有机质、全氮、全磷、全钾、速效
氮、速效磷和速效钾含量分别采用重铬酸钾容量法−
外加热法、硫酸−水杨酸−催化剂消化法、硫酸−硝酸
消煮−钒钼黄比色法、硫酸−硝酸消煮−火焰光度法、
NaCl 浸提−Zn-FeSO4还原蒸馏法、1/2NaHCO3法、
NH4OAc浸提−火焰光度法测定[6]。
试验数据采用 Excel 2003 进行统计, DPS 3.01
进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 麦秆和羊粪不同配比堆肥的温度变化
图 1 表明, 羊粪与麦秆不同配比堆肥温度均为
先升后降 , 随着麦秆比重的增加 , 上升速度加快 ,
且各处理各层温度均在 1~8 d 内上升到 50 ℃, 并在
50~70 ℃水平持续一段时间后逐渐下降, 趋近环境温
度。从各层次温度看, 高温发酵层从中间向上下层
扩散 , 中层温度上升最快 , 上层居中 , 下层最慢。

图 1 麦秆和羊粪不同配比处理堆肥的温度变化
Fig. 1 Changes of temperature during the composting of sheep
manure added in different ratios of wheat straw

不同处理不同层次的高温期持续时间不同, 羊粪与
麦秆 2︰8 和 4︰6 配比处理各层堆肥温度均在堆肥
后 1 d达到 50 ℃, 持续 11~34 d; 6︰4配比处理各层堆
温在堆肥 2 d后达到 50 ℃, 持续 17~28 d; 8︰2配比
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处理, 20 cm、40 cm、60 cm和 80 cm处的堆温分别
在第 4 d、3 d、3 d和 8 d后上升到 50 ℃, 持续 7~26 d;
10︰0配比处理 20 cm、40 cm、60 cm和 80 cm处的
温度分别在第 7 d、4 d、8 d和 18 d后上升到 50 ℃, 持
续 7~17 d。根据我国标准粪便无公害卫生标准, 堆体
温度高于 50 ℃, 并且保持 5~7 d 以上, 是杀死堆料
中致病微生物 , 保证堆肥卫生标准合格的重要条
件[7]。本试验整个堆肥过程中所有处理不同层次在
50 ℃以上的持续时间达 7~34 d, 表明所有处理在堆
肥结束时均已腐熟。
2.2 麦秆和羊粪不同配比堆肥对种子发芽指数(GI)
的影响
发芽指数(GI)是通过检验堆肥对植物发芽是否
产生抑制作用来评价堆肥无害化、稳定化程度的指
标, 它不但能检测堆肥样品的植物毒性水平, 还能
预测堆肥植物毒性的变化[8]。Zucconi 等[9]认为, 当
GI＞50%时, 堆肥已基本腐熟, 当GI＞80%时, 可认
为堆肥已经腐熟。由图 2 可知, 各堆肥处理的种子
发芽指数随堆肥的进行而呈明显上升趋势, 表明随
着堆肥的进行 , 抑制种子发芽的物质被慢慢消除 ,
堆肥产物对植物的毒害作用逐渐减弱。若以发芽指
数 80%作为堆肥腐熟的评价指标, 羊粪与麦秆 10︰
0、8︰2、6︰4、4︰6、2︰8配比的堆肥分别在 58 d、
52 d、28 d、37 d和 58 d达到腐熟, 其中羊粪和秸秆
6︰4配比的堆肥腐熟速度最快, 比纯羊粪提高 1倍。
由此可见, 合理的羊粪和秸秆配比能明显降低堆体
内有毒有害物质的产生。
2.3 麦秆和羊粪不同配比堆肥有机质、全氮和 C/N
的变化
图 3 表明, 各处理堆肥有机质含量在整个堆肥
过程中均随堆肥进程呈下降趋势, 在堆肥初期, 有
机质含量下降速度随秸秆比重的增加而加大, 在堆


图 2 麦秆和羊粪不同配比处理堆肥对白菜种子
发芽指数的影响
Fig. 2 Changes of germination index (GI) of B. pekinensis
as affected by compost of sheep manure added in
different ratios of wheat straw
肥后期则相反。堆肥结束时, 各处理堆肥有机质含
量介于 202.80~448.80 g·kg−1 之间, 符合国家有机
肥有机质含量为 20%~80%的标准。从堆肥全氮含量
看, 羊粪与麦秆 10︰0和 8︰2处理的全氮含量在堆
肥的前 9 d内有所下降, 而后趋于平稳, 这是由于这
两个处理的 C/N 较低, 碳源成为微生物生长的限制
因素, 有机物的分解速度慢, 大量富裕的氮素在堆
肥初期随着温度、pH的升高而出现损失。羊粪与麦
秆 6︰4、4︰6 和 2︰8 处理堆肥全氮含量基本呈上
升趋势, 主要是因为堆肥重量减轻, 造成全氮绝对
含量下降, 而相对含量上升, 虽然这 3 个处理也有
氮素损失, 但远小于前两个处理, 说明添加麦秆对
堆肥化过程氮素损失有一定控制效果。在堆肥结束
时, 羊粪与麦秆 6︰4 处理堆肥全氮含量最高, 分别
高于 8︰2、10︰0、4︰6 和 2︰8 处理 10.01%、
11.10%、20.94%和 31.03%。从堆肥 C/N看, 羊粪与
秸秆 2︰8 和 4︰6 处理的 C/N 下降明显, 这是由其
碳素含量较高, 分解剧烈, 而氮素损失较少所致。羊
粪与秸秆 10︰0 和 8︰2 处理的 C/N 变化不大, 是


图3 麦秆和羊粪不同配比处理堆肥有机质、全氮和
C/N的变化
Fig. 3 Changes of organic matter, total nitrogen and C/N
ratio during composting of sheep manure added in
different ratios of wheat straw
第 3期 张 鸣等: 麦秆和羊粪混合高温堆肥腐熟进程研究 569


因为初始 C/N过低, 碳素分解缓慢, 氮素损失严重。
在堆肥结束时, 除羊粪与麦秆 2︰8 处理的 C/N 为
20.90, 略大于 20外, 其余处理的 C/N均小于 20。吴
银宝等 [10]在研究猪粪堆肥腐熟指标时 , 认为只要
C/N降到 20 就可判定堆肥已基本腐熟, 本试验结果
与此一致。Morel等[11]认为 C/N小于 20只是堆肥腐
熟的必要条件, 建议采用 T=(终点 C/N)/(初始 C/N)
评价腐熟度, 并认为 T<0.6时堆肥达到腐熟。也有研
究者提出评判堆肥腐熟的起始碳低比值在 0.53~0.72
或 0.49~0.59[12]。本试验在堆肥结束时 , T 值在
0.56~0.63间, 与上述研究结果相近。
2.4 麦秆羊粪不同配比对堆肥氮磷钾含量的影响
由表 1 可知, 各处理堆肥全磷、全钾、速效磷
和速效钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加,
这是由于堆肥过程中磷素和钾素不会挥发损失, 而
堆肥的总干物质下降所致。堆肥结束时, 各处理的
全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别较堆肥初期
提高 2.29%~8.41%、12.51%~24.88%、1.77%~31.34%
和 5.03%~25.45%, 其中羊粪与秸秆 6︰4 处理提高
幅度均最高。各处理堆肥速效氮含量在堆肥结束时
比堆肥初期下降 34.62%~14.10%, 其中 6︰4处理降
幅最小。

表 1 麦秆和羊粪不同配比堆肥的养分变化
Tab. 1 Changes of nutrients of sheep manure compost added in different ratios of wheat straw g·kg−1
10︰0 8︰2 6︰4 4︰6 2︰8 项目
Item 初始
Start
结束
End
初始
Start
结束
End
初始
Start
结束
End
初始
Start
结束
End
初始
Start
结束
End
全磷 Total P 15.16 15.53 14.01 14.87 13.68 14.83 13.68 14.38 13.56 13.87
全钾 Total K 28.20 34.21 28.00 31.83 28.22 35.24 28.81 34.24 30.22 34.00
速效氮 Available N 3.75 2.76 3.69 2.72 3.12 2.68 2.20 1.48 1.82 1.19
速效磷 Available P 3.95 4.02 3.86 4.23 3.35 4.40 3.18 4.08 2.42 2.63
速效钾 Available K 17.89 18.79 21.77 23.86 22.59 28.34 26.79 28.77 26.30 27.74

3 结论
羊粪高温堆肥时添加麦秆可减少氮素损失, 加
快 C/N 的降低速率, 缩短进入高温发酵阶段的时间,
同时堆肥过程中的高温发酵层从中间向上下扩散 ,
且有机质含量的下降速度在堆肥初期与麦秆比重呈
正比, 在堆肥后期呈反比。堆肥结束时, 各处理堆肥
全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别较堆肥初期
提高 2.29%~8.41%、12.51%~24.88%、1.77%~31.34%
和 5.03%~25.45%, 其中羊粪与秸秆 6︰4 处理提高
幅度均为最高。而速效氮含量比堆肥初期下降
34.62%~14.10%, 其中 6︰4 处理的下降幅度最小。
在实际应用中, 羊粪与麦秆按体积 6︰4进行堆肥较
为适宜, 腐熟速度最快, 若以种子发芽指数 80%作
为堆肥腐熟的评价指标, 则其腐熟速度比纯羊粪提
高 1倍, 28 d即可腐熟。
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