王 诚，丁宏标，董瑞兰，刘胜利，刘文慧，董桂红，范秋苹，王 玲，丁博群

（1.山东健源生物科技有限公司，山东 泰安 271000；2.中国农业科学院饲料研究所，北京；3.青岛农业大学动物科技学院，山东 青岛；4.山东隆科特酶制剂有限公司，山东 沂水；5.山东农业大学动物科技学院，山东 泰安）

畜禽粪便是农业生产中的重要资源，随着养殖业的发展，牛粪产量逐年增加。传统的牛粪处理方式一般是直接用作农家肥料或堆放露天堆肥，但是未经任何处理的好氧堆肥方式，容易对生态环境造成污染。堆肥是一种利用微生物代谢的热效应降解有机物质的技术[1]，有机废弃物在堆肥过程中可转化为固定的有机素，减少化学肥料的依赖，得到有机物质、矿物质和微生物的相互作用导致的肥效，但在保证堆肥效果的基础上提高堆肥速度和稳定性极具挑战性[2]。

近年来，国内外对不同酶制剂用于牛粪堆肥效果的研究取得了一定的成果，不同酶制剂在牛粪堆肥中的优劣、堆肥过程参数的影响以及牛粪堆肥成品质量等方面均是关注的重点。陕西省科学院酶工程研究所任平等人（2010）研究发现[3]，添加复合酶能够缩短堆肥的周期，有利于牛粪堆肥的腐熟。内蒙古农业大学梁天等人（2022）研究发现[4]，添加碳氮比为35:1 的C8组（枯草芽孢杆菌+黑曲霉菌+细黄链霉菌组）堆肥效果较好。沈阳建筑大学梁文娟等人（2016）研究发现[5]，在堆肥中加入0.5%的菌剂和0.05%的纤维素酶制剂效果更好，能促进牛粪腐熟。本研究的目的是以提高堆肥质量和稳定性为依据，探究不同酶制剂对牛粪堆肥效果的影响机制，为牛粪堆肥技术的发展提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验在泰安市合作奶牛养殖基地进行，以牛粪和玉米秸秆为原料进行堆肥。表1 为堆肥原料的理化性质指标。

表1 堆肥原料的理化性质

1.2 方法

本研究以不同酶制剂处理牛粪为研究对象，采用条垛式好氧堆肥的方法，将碳氮比调整至25左右，共设置5 个处理组：未施用酶制剂的对照组（CK）、纤维素酶处理堆肥组（C）、淀粉酶处理堆肥组（A）、蛋白酶处理堆肥组（P）、混合酶制剂处理堆肥组（M），每个处理的堆的尺寸约为长×宽×高（3.0 m×1.2 m×0.8 m），对照组不进行特殊处理，自然状态下接种量为牛粪质量的0.1%，在堆肥的初始阶段进行充分的混合。整个堆肥过程持续35 d，试验组在第5 天、10 天、15天、20 天、25 天和30 天分别进行堆翻，对照组在第10 天、15 天、20 天、25 天和30 天进行堆翻。

在整个堆肥过程中，每日8～9 时和17～18时在堆体两端和中间不同高度（距底部20 cm、40 cm、60 cm）测定温度，并同时测定环境温度。取样时根据测温点的位置采集等量的样品，并进行充分地混合均匀。测定0、2、5、10、15、20、25、30 和35 d 样品的pH、含水量、电导率（EC）和种子发芽指数（GI）。pH 采用精密酸度计进行测定，含水量采用重量烘干法进行测定，总氮含量采用凯氏定氮法进行测定，EC 采用电导率仪进行测定[6]。有机质、pH 和GI 的试验和测定遵循《有机肥料（NY/T525—2021）》[7]行业标准的要求进行。

2 结果

2.1 不同酶制剂处理堆肥过程中温度变化

由图1 可知，各组堆肥期间的温度呈先上升后下降趋势，前5 d 内各组温度变化差异不大，5 d 后，M 组升温速率最快，13 d 最高温度接近60 ℃，其他各组趋势同M 组，最高温度均超过50 ℃，13 d 以后直至堆肥结束后，各堆肥组温度呈逐渐下降趋势，渐渐趋于稳定。

图1 不同酶制剂组堆肥的温度变化曲线

2.2 不同酶制剂处理堆肥过程中pH 变化

由图2 可知，各组试验的牛粪pH 范围均在6.2～6.7 之间变化，并呈现先上升后下降趋势，前10 d 各组的pH 变化趋势大体相同，其中A 组上升速率较慢，15 d 后各组的pH 逐渐下降，其中CK 组pH 下降速率最快；A 组、P 组和M 组在堆肥后的pH 相较于堆肥前较高，而CK 组和C 组堆肥后的pH 与堆肥前相比较低。

图2 不同酶制剂组堆肥pH 的变化曲线

2.3 不同酶制剂处理堆肥过程中含水量变化

由图3 可知，各堆肥处理组的含水量随堆肥时间增加而逐渐下降，在堆肥过程中水分逐渐蒸发导致含水量下降；A 组含水量下降趋势较慢，而M 组含水量的下降速度最快。

图3 不同酶制剂组堆肥含水量的变化曲线

2.4 不同酶制剂处理堆肥过程中电导率变化

图4 中各组的电导率随堆肥时间增加呈上升趋势，在2.5 到4.0 之间变化，其中CK 组的电导率高于其他组，而C 组的电导率低于其他组，表明对照组的电导性能较好，纤维素酶处理组的电导性能较弱。

图4 不同酶制剂组的电导率变化曲线

2.5 不同酶制剂处理堆肥过程中碳氮比变化

由图5 可知，各组C/N 比随天数增加均呈现下降趋势，M 组下降最快，而A 组下降较慢；在15 日时，CK 组的C/N 比最高，堆肥结束后，碳氮比按照由低到高的顺序依次为：M 组＜C 组＜P 组＜CK 组＜A 组。由此可知，混合酶处理组氮含量较高，挥发性盐基氮少，损失比其他四组要少。

图5 不同酶制剂组的碳氮比比值变化曲线

2.6 不同酶制剂处理堆肥过程中发芽指数变化

由图6 可知，各组的发芽指数与堆肥天数呈正相关。堆肥结束后，M 组的高于其他四组，CK 组最低，各组的发芽指数在70～80 之间。由此可知，施加混合酶的牛粪堆肥的发芽程度最好，纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶的发芽效果次之，而不施加酶制剂，则会严重影响牛粪的好氧堆肥效果。

图6 不同酶制剂组的发芽指数变化曲线

2.7 不同处理组堆肥结束时各项检测指标比较

将堆肥结束时各组的pH、含水量、电导率EC、发芽指数GI 以及C/N 比进行了显著性分析，结果如表2 所示。

表2 不同处理组堆肥结束时各项检测指标比较

A 组、P 组和M 组堆肥的pH 高于CK 组和C 组，A 组、P 组和M 组与CK 组和C 组的pH有显著性差异（P＜0.05）；C 组和P 组的含水量无显著性差异，而与CK 组、A 组和M 组有显著性的差异（P＜0.05），A 组的含水量最为丰富，M 组的含水量较低，表明淀粉酶处理后的牛粪的含水量变化较低，混合酶处理的牛粪含水量变化较高；C 组、A 组与P 组、M 组和CK 组的电导率显著性差异（P＜0.05），表明在相同的堆肥条件下，CK 组的电导性能最好；从发芽指数（GI）来看，P 组的发芽指数与C 组、A 组均无显著性的差异，M 组的发芽指数显著高于其他四组（P＜0.05）；从C/N 比来看，CK 组的比值与A 组和P 组无显著性的差异，C 组和M 组的碳氮比的比值较为接近，淀粉酶组的碳氮比比值最高，表明有机质中氮的含量较低，挥发性盐基氮较多，损失较多，纤维素酶处理组和混合酶处理组的碳氮比的比值较低，因此有机质中的氮含量较高，挥发性盐基氮少，损失相对较少。

3 讨论

通过比较传统堆肥与添加酶制剂堆肥的效果，发现添加酶制剂在牛粪堆肥过程中起到了促进作用。淀粉酶能够加速有机物中淀粉的降解和矿化，使其转化为有机酸、CO2和水等小分子，提高堆肥过程中有机物的降解速度和堆肥效率；纤维素酶能够降解纤维素，将其转化为可供微生物降解的小分子糖类，促进堆肥过程中有机物的降解和矿化作用，提高堆肥效果和速度；蛋白酶能够加速有机物中蛋白质的分解，使其转化为氨、有机酸和其他小分子物质，提高堆肥过程中有机物的分解速率和肥效。

由于酶制剂促进有机物分解产生酸类物质，因此试验组的pH 略高于对照组；添加混合酶制剂后，有机物质的降解和矿化加快，温度升高，有利于水分的蒸发，随着有机物的分解和矿化，改善了肥料质量，利于种子营养需要和发芽萌出，因此酶制剂组的种子发芽指数显著高于对照组；添加酶制剂后各试验组有机物分解加快，减少了挥发性氮的产生，因此C/N 比显著降低。以上研究结果表明，混合酶可以综合促进堆肥过程中多种有机物的降解和转化，提高堆肥效果和速度，这与蔡琳琳等人的研究结果[8]基本一致。

4 结论

本研究通过相关试验，探讨了纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、混合酶酶制剂对牛粪堆肥效果的影响。研究过程中发现，添加酶制剂显著提高了堆肥过程中有机质降解速度，加快了堆肥过程。不同酶制剂对牛粪堆肥的影响表现出较大差异，其中纤维素酶和混合酶制剂处理效果较好。以上试验结果表明，添加酶制剂有助于提高堆肥质量和稳定性；纤维素酶和混合酶等三种酶制剂对牛粪堆肥具有较好的改善作用。本研究为实际生产中酶制剂处理牛粪堆肥的应用提供了重要依据。