3.3.7 提高堆肥產(chǎn)品的附加值

除了用作常規(guī)的有機肥料，在發(fā)酵好的堆肥產(chǎn)品中添加特定功能(固氮、溶磷、溶鉀等)的微生物，經(jīng)過短期好氧發(fā)酵或不進行發(fā)酵，就可將堆肥產(chǎn)品轉(zhuǎn)變成功能性生物有機肥或微生物肥。以沼渣、堆肥產(chǎn)品以及磷礦粉為原料，先后添加溶磷菌芽孢桿菌(Bacillus)MWT-14 和固氮螺菌(Azospirillum)進行短期好氧發(fā)酵制成生物有機肥，該生物有機肥可以顯著提高土壤肥力，提高小麥產(chǎn)量，而將該肥料與溶磷菌一同施入土壤效果更加明顯。將牛糞堆肥產(chǎn)品、生物炭、γ-聚谷氨酸以及能夠降解阿特拉津(Atrazine)的節(jié)桿菌(Arthrobacter sp.) DNS10 混合在一起，經(jīng) 24 h 風(fēng)干后制成生物有機肥，該生物有機肥可以有效減少土壤中殘留的阿特拉津，減輕阿特拉津?qū)Υ蠖股L的脅迫，促進大豆生長。將堆肥產(chǎn)品與功能微生物混合后施入土壤，一方面可以發(fā)揮堆肥作為肥料的作用，另一方面也能降低或消除功能微生物單獨施用的不利因素，更好地發(fā)揮功能微生物的效果，實現(xiàn)堆肥產(chǎn)品的高附加值應(yīng)用。生物有機肥發(fā)揮作用的前提是功能微生物與堆肥產(chǎn)品高效結(jié)合在一起，提升功能微生物與堆肥產(chǎn)品的兼容性是下一步的工作重點。

3.4 抗真菌微生物在好氧堆肥過程中的應(yīng)用

自然界存在許多能夠抑制植物病原真菌生長的微生物，將這類微生物引入土壤可以起到防治植物病害的效果。然而在實際應(yīng)用中，單獨接種至土壤中的外源抗真菌微生物由于營養(yǎng)和環(huán)境因素等影響，多數(shù)無法在土壤中定殖或存活，導(dǎo)致防治效果不理想甚至沒有防效。研究表明，在受辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)感染的土壤中施加木霉菌(Trichodermar sp.) TW2、園林廢棄物堆肥產(chǎn)品以及兩者混合后的產(chǎn)品，均可顯著降低土壤中辣椒疫霉病菌的豐度，而且在連續(xù)兩年的田間試驗后，施加混合產(chǎn)品組西葫蘆疫病的病情指數(shù)顯著低于單獨施加 TW2 組。以豬糞堆肥產(chǎn)品以及氨基酸肥料為原料，添加植物根際促生菌解淀粉芽孢桿菌(B. amyloliquefaciens) NJPRHSDAQ-1，經(jīng) 6 d 的二次發(fā)酵后制成生物有機肥，盆栽和大田試驗表明，使用該生物有機肥可以顯著降低生姜根腐病的發(fā)病率，促進植株生長，調(diào)節(jié)土壤微生物群落，提高生姜產(chǎn)量。將雞糞堆肥產(chǎn)品和稻草混合并滅菌，接種解淀粉芽孢桿菌(B. amyloliquefaciens) Ljx101和枯草芽孢桿菌(B. subtilis) Lja002，經(jīng)過 4 d 固體發(fā)酵后制成生物有機肥，盆栽和田間實驗表明，該生物有機肥不僅能夠防治辣椒枯萎病，而且能夠促進辣椒生長和提高辣椒產(chǎn)量。上述研究表明，將抗真菌微生物與堆肥產(chǎn)品相結(jié)合后施入土壤，能夠同時發(fā)揮抗真菌微生物防治植物病害的效果以及堆肥產(chǎn)品的促生效果，可以作為一種防控植物病害的新策略，具有良好的應(yīng)用前景。

以上的研究主要是通過在腐熟好的堆肥產(chǎn)品中添加抗真菌微生物進行短期好氧發(fā)酵或不進行發(fā)酵來生產(chǎn)生物有機肥，發(fā)揮防控植物病害的效果，該方法存在微生物菌劑用量多、微生物與堆肥產(chǎn)品兼容性差等問題。我們最近建立了一種通過向一次發(fā)酵后的堆肥中添加抗真菌微生物進行二次發(fā)酵來提高堆肥產(chǎn)品抗真菌“藥效”和品質(zhì)的新方法。我們從畜禽養(yǎng)殖廢棄物的二次堆肥過程中分離具有抗真菌活性的微生物，并對 4 株抗菌譜廣的微生物通過堆肥添加實驗評價其在堆肥二次發(fā)酵過程中的功效，結(jié)果顯示，莫海威芽孢桿菌(B.mojavensis) B282 和解淀粉芽孢桿菌(B. amyloliquefaciens) B4216 可以在二次發(fā)酵堆體內(nèi)通過10~20 d 的發(fā)酵實現(xiàn) 10~100 倍的增殖。這種方法以堆肥后期的堆體為基質(zhì)進行有益微生物的發(fā)酵與增殖，解決了傳統(tǒng)生物有機肥制作中的微生物菌劑添加量大和兼容性差等不足，值得在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語與展望

好氧堆肥是實現(xiàn)有機廢棄物資源化利用經(jīng)濟有效的方法，微生物在堆肥腐熟過程發(fā)揮了主導(dǎo)作用，加深對不同堆肥物料在堆肥不同時期微生物組的動態(tài)變化和功能研究，對于提高堆肥的效率和堆肥產(chǎn)品品質(zhì)以及減少堆肥過程中惡臭與溫室氣體排放具有重要意義。傳統(tǒng)的好氧堆肥存在發(fā)酵周期長、養(yǎng)分損失多、惡臭和溫室氣體排放量大、肥效較低等問題，制約了好氧堆肥的應(yīng)用。在堆肥中添加微生物可以起到加快腐熟、提高肥效、減少氣體排放、提高安全性、提高堆肥產(chǎn)品附加值等多方面效果，具有良好的應(yīng)用前景。
然而，部分微生物添加劑在應(yīng)用時也存在效果不佳甚至無效果、適用范圍窄等問題，主要原因在于添加的微生物對堆肥環(huán)境適應(yīng)性較差以及堆肥中土著微生物與添加微生物之間存在競爭。要解決這些問題，一方面要研究如何提高添加微生物在堆肥中的存活力和活性，主要包括：

(1) 調(diào)節(jié)堆肥過程中的 pH、C/N 比、含水率、通氧量等參數(shù)，使之有利于添加微生物的生長和繁殖；

(2) 使用從堆肥中所分離的具有較高活性的土著微生物，從而提高添加微生物的適生性；

(3) 在堆肥降溫或腐熟階段添加微生物，避免高溫等不利條件對添加的微生物產(chǎn)生不良影響；

(4) 分階段多次添加微生物，保持微生物在堆體中的數(shù)量和活性；

(5) 將微生物與起爆劑(如糖蜜、紅糖和淀粉等)或其他材料(如生物炭等)結(jié)合后添加，這些材料可以為微生物提供最初的營養(yǎng)底物或良好的生長繁殖場所，抵御外界不良環(huán)境，快速啟動發(fā)酵進程。另一方面，對于不同原料的堆肥在堆肥過程中土著微生物群落組成、演替以及功能仍缺乏全面深入的認(rèn)識?；诂F(xiàn)代生學(xué)技術(shù)，深入了解土著微生物類群的組成、演替規(guī)律與功能，不僅有助于堆肥用微生物添加劑的研發(fā)，而且有助于形成科學(xué)控制堆肥過程的理論與方法。

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