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3.3.7 提高堆肥产品的微生物附加值

除了用作常规的有机肥料，在发酵好的机固堆肥产品中添加特定功能(固氮、溶磷、废堆肥中溶钾等)的用应用微生物，经过短期好氧发酵或不进行发酵，微生物就可将堆肥产品转变成功能性生物有机肥或微生物肥。机固以沼渣、废堆肥中堆肥产品以及磷矿粉为原料，用应用先后添加溶磷菌芽孢杆菌(Bacillus)MWT-14 和固氮螺菌(Azospirillum)进行短期好氧发酵制成生物有机肥，微生物该生物有机肥可以显著提高土壤肥力，机固提高小麦产量，废堆肥中而将该肥料与溶磷菌一同施入土壤效果更加明显。用应用将牛粪堆肥产品、微生物生物炭、机固γ-聚谷氨酸以及能够降解阿特拉津(Atrazine)的废堆肥中节杆菌(Arthrobacter sp.) DNS10 混合在一起，经 24 h 风干后制成生物有机肥，该生物有机肥可以有效减少土壤中残留的阿特拉津，减轻阿特拉津对大豆生长的胁迫，促进大豆生长。将堆肥产品与功能微生物混合后施入土壤，一方面可以发挥堆肥作为肥料的作用，另一方面也能降低或消除功能微生物单独施用的不利因素，更好地发挥功能微生物的效果，实现堆肥产品的高附加值应用。生物有机肥发挥作用的前提是功能微生物与堆肥产品高效结合在一起，提升功能微生物与堆肥产品的兼容性是下一步的工作重点。

3.4 抗真菌微生物在好氧堆肥过程中的应用

自然界存在许多能够抑制植物病原真菌生长的微生物，将这类微生物引入土壤可以起到防治植物病害的效果。然而在实际应用中，单独接种至土壤中的外源抗真菌微生物由于营养和环境因素等影响，多数无法在土壤中定殖或存活，导致防治效果不理想甚至没有防效。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、园林废弃物堆肥产品以及两者混合后的产品，均可显著降低土壤中辣椒疫霉病菌的丰度，而且在连续两年的田间试验后，施加混合产品组西葫芦疫病的病情指数显著低于单独施加 TW2 组。以猪粪堆肥产品以及氨基酸肥料为原料，添加植物根际促生菌解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens) NJPRHSDAQ-1，经 6 d 的二次发酵后制成生物有机肥，盆栽和大田试验表明，使用该生物有机肥可以显著降低生姜根腐病的发病率，促进植株生长，调节土壤微生物群落，提高生姜产量。将鸡粪堆肥产品和稻草混合并灭菌，接种解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens) Ljx101和枯草芽孢杆菌(B. subtilis) Lja002，经过 4 d 固体发酵后制成生物有机肥，盆栽和田间实验表明，该生物有机肥不仅能够防治辣椒枯萎病，而且能够促进辣椒生长和提高辣椒产量。上述研究表明，将抗真菌微生物与堆肥产品相结合后施入土壤，能够同时发挥抗真菌微生物防治植物病害的效果以及堆肥产品的促生效果，可以作为一种防控植物病害的新策略，具有良好的应用前景。

以上的研究主要是通过在腐熟好的堆肥产品中添加抗真菌微生物进行短期好氧发酵或不进行发酵来生产生物有机肥，发挥防控植物病害的效果，该方法存在微生物菌剂用量多、微生物与堆肥产品兼容性差等问题。我们最近建立了一种通过向一次发酵后的堆肥中添加抗真菌微生物进行二次发酵来提高堆肥产品抗真菌“药效”和品质的新方法。我们从畜禽养殖废弃物的二次堆肥过程中分离具有抗真菌活性的微生物，并对 4 株抗菌谱广的微生物通过堆肥添加实验评价其在堆肥二次发酵过程中的功效，结果显示，莫海威芽孢杆菌(B.mojavensis) B282 和解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens) B4216 可以在二次发酵堆体内通过10~20 d 的发酵实现 10~100 倍的增殖。这种方法以堆肥后期的堆体为基质进行有益微生物的发酵与增殖，解决了传统生物有机肥制作中的微生物菌剂添加量大和兼容性差等不足，值得在生产中推广应用。

4 结语与展望

好氧堆肥是实现有机废弃物资源化利用经济有效的方法，微生物在堆肥腐熟过程发挥了主导作用，加深对不同堆肥物料在堆肥不同时期微生物组的动态变化和功能研究，对于提高堆肥的效率和堆肥产品品质以及减少堆肥过程中恶臭与温室气体排放具有重要意义。传统的好氧堆肥存在发酵周期长、养分损失多、恶臭和温室气体排放量大、肥效较低等问题，制约了好氧堆肥的应用。在堆肥中添加微生物可以起到加快腐熟、提高肥效、减少气体排放、提高安全性、提高堆肥产品附加值等多方面效果，具有良好的应用前景。
然而，部分微生物添加剂在应用时也存在效果不佳甚至无效果、适用范围窄等问题，主要原因在于添加的微生物对堆肥环境适应性较差以及堆肥中土著微生物与添加微生物之间存在竞争。要解决这些问题，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) 调节堆肥过程中的 pH、C/N 比、含水率、通氧量等参数，使之有利于添加微生物的生长和繁殖；

(2) 使用从堆肥中所分离的具有较高活性的土著微生物，从而提高添加微生物的适生性；

(3) 在堆肥降温或腐熟阶段添加微生物，避免高温等不利条件对添加的微生物产生不良影响；

(4) 分阶段多次添加微生物，保持微生物在堆体中的数量和活性；

(5) 将微生物与起爆剂(如糖蜜、红糖和淀粉等)或其他材料(如生物炭等)结合后添加，这些材料可以为微生物提供最初的营养底物或良好的生长繁殖场所，抵御外界不良环境，快速启动发酵进程。另一方面，对于不同原料的堆肥在堆肥过程中土著微生物群落组成、演替以及功能仍缺乏全面深入的认识。基于现代生学技术，深入了解土著微生物类群的组成、演替规律与功能，不仅有助于堆肥用微生物添加剂的研发，而且有助于形成科学控制堆肥过程的理论与方法。

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