除臭菌株对NH3和H2S释放及物质转化的影响
引言
黑龙江是畜牧业大省，随着奶牛业迅速发展，牛粪已成为农村的主要污染，若处理不当,将对大气、水源和土壤造成严重污染,影响畜牧业的健康可持续发展[1, 2，3]。堆肥是利用微生物在一定的温度、湿度和pH 值条件下,对有机物分解、转化使之达到减量化、腐殖化和无害化,是畜禽粪便资源化利用的有效途径，同时畜禽粪便含有丰富的N、P、K 等营养元素,是农业生产中良好的有机肥源[3，4]。
畜禽粪便在高温堆肥过程中会产生大量有害气体，其中NH3 和H2S 是最主要的恶臭物质，这些气体不但污染环境，还对人类健康造成极大威胁。因此，采取有效措施，最大限度地降低有害气体的产生和排放，使其转化成可利用的物质，是畜禽粪便无害化处理亟待解决的问题。
堆肥时加入选育的除臭菌株，研究对NH3 和H2S 有害气体释放量的影响，揭示氮和硫转化，为畜禽粪便无害化处理及资源化利用提供理论依据及菌种资源。
1 材料与方法
1.1 试验材料
新鲜牛粪、稻草取自香坊农场，所用菌株均为本实验室筛选。
1.2 试验方法
新鲜牛粪和稻草混合均匀后接入5%菌液，含水量调至65%左右，堆成2m×1.5 m×1.2m的堆体。每一个菌株设二个处理，处理Ⅰ：堆体瓶内放置装有硼酸溶液的烧杯,用以吸收NH3;处理Ⅱ：堆体瓶内放置装有锌铵络盐溶液的烧杯，用以吸收H2S，以不接种菌剂为对照，每个处理重复3 次。
1.3 测定项目及方法
NH3 采用酸碱滴定法[5]；H2S 采用锌铵络盐吸收比色法[6]；水分含量采用重量法[7]；pH 值用pH 计测定[7]；全氮采用硫酸-过氧化氢消煮和凯氏定氮法测定[7]；有机氮采用Bremner 法[8]；NH4+-N采用2mol·L-1KCl 浸提法[9]；NO3-N 采用还原蒸馏法[9]；硫酸盐用EDTA 间接络合滴定法[9]；总硫采用灼烧法测定[10]。
1.4 数据分析
采用 EXCEL2003 和SPSS17.0 进行数据处理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同菌株对臭味气体释放量的影响
2.1.1 不同菌株对 NH3 释放量的影响
堆肥初期随着温度上升，大量有机物质分解，转化成NH4+-N，进一步转化为NH3，所有处理NH3 释放量迅速增加，并在第7d 达到最高，随着温度逐渐下降及微生物矿化作用减弱，有机态氮降解为NH4+-N 量减少，NH3 释放量也随之下降。因此，升温期与高温期是调控NH3 释放的关键时期。
NH3 释放量变化见图1，不同菌株在堆肥过程一直有NH3 释放，对照NH3 释放量一直较菌株处理高，释放高峰期均出现在高温阶段。堆肥结束时对照NH3 总释放量为1.892 g/kg干样，菌株B1、A1 与A2 为0.594、0.738 和0.870g/kg 干样；菌株B1、A1 与A2 除氨效果较好，较对照分别降低了68.59%、61.00%和54.01%。
2.1.2 不同菌株对 H2S 释放量的影响
随着堆肥时间延长及温度上升，易分解有机物质快速分解产生大量的含硫化合物，H2S释放量逐渐上升，第7d 时H2S 释放量最高，随后下降。新鲜牛粪H2S 的大量释放主要在高温期。因此，需要在堆肥前期与高温期控制H2S 释放。
单菌株对降低 H2S 释放均有一定的抑制作用见图2，但存在一定差异，除菌株B3 外其他菌株在第12d 时已基本无H2S 释放，而对照一直有H2S 释放，并且各时期均较单菌株高，堆肥结束时H2S 释放总量为260.84 mg/kg 干样，菌株B1、A1 与B3 为26.89 、34.22 和 51.47mg/kg 干样；单菌株较对照H2S 释放量均降低了50%以上，菌株B1、A1 与B3 降低了89.69%、86.88%和80.27%，表明有很强的除臭能力。
2.2 温度对气体释放量的影响
相关分析表明，温度与NH3 和H2S 释放量之间呈极显著的正相关（r2=0.928），即温度越高，气体释放量越多，反之，则越少。因此应在满足堆肥无害化前提条件下尽可能缩短高温期维持的.天数，减少NH3 和H2S 的释放，有效地保留氮素和硫素，提高堆肥产品品质。