《生态工程》课程教学实验指导（共十三个实验，中国农业大学：李季胡菊）

生态工程实验指导 李季胡菊编 中国农业大学资环学院 二OO五年一月

1 生态工程实验指导 李 季 胡 菊 编 中国农业大学资环学院 二○○五年一月

目录 第一部分好氧堆肥过程监测.1 实验一、堆肥温度的监测及取样.8 实验二、堆肥pH值、电导率的测定.9 实验三、堆肥种子发芽率和发芽指数的测定.9 实验四、堆肥含水率的测定. .9 实验五、滤膜法测定堆肥大肠菌群.10 实验六、堆肥有机质的测定.1 实验七、堆肥全氮的测定.3 第二部分景观水体微生物净化实验.13 实验一、pH值的测定.6 实验二、浊度的测定.8 实验三、藻类的种类鉴定和计数.19 实验四、叶绿素a的测定. .20 实验五、化学需氧量的测定.21 实验六、生化需氧量的测定.22

2 目 录 第一部分 好氧堆肥过程监测.1 实验一、堆肥温度的监测及取样.8 实验二、堆肥 pH 值、电导率的测定.9 实验三、堆肥种子发芽率和发芽指数的测定.9 实验四、堆肥含水率的测定.9 实验五、滤膜法测定堆肥大肠菌群.10 实验六、堆肥有机质的测定.11 实验七、堆肥全氮的测定.13 第二部分 景观水体微生物净化实验.13 实验一、pH 值的测定.16 实验二、浊度的测定.18 实验三、藻类的种类鉴定和计数.19 实验四、叶绿素 a 的测定.20 实验五、化学需氧量的测定.21 实验六、生化需氧量的测定.22

第一部分好氧堆肥过程监测 一、实验目的 堆肥曾是广大农村长期以来利用畜禽粪便与秸杆制造有机肥的传统方法，随着社会经济 理和资源利用的一项重要工程，具有十分重要的地位。 本次堆肥实验目的在于使学生了解好氧堆肥的过程及特点，熟悉堆肥的腐熟标准，为实 际从事堆肥科学奠定一定实验及观察基础。 二、实验原理 (一)堆肥的定义 堆肥是利用秸杆、落叶、杂草、绿肥、草炭、垃圾、污泥和人畜粪尿等各类有机废弃物 堆积起来，在微生物（细菌、放线菌、真菌）的作用下，将有机废弃物中的复杂的有机物质 降解为细胞可利用小分子物质，释放出C0、H0和热量。 堆肥是使有机物矿质化、腐质化和无害化而变成腐熟肥料的过程。简而言之，堆肥化处 理是依靠自然界的微生物对有机物有控制地进行生物降解，使之转化为腐殖质的生物化学处 理技术。堆肥在微生物分解有机物的过程中，不断生成大量可被植物利用的有效氨、磷、钾 养分，同时又合成腐殖质，它是构成堆肥巴力的重要活性物质。 根据堆肥处理过程中起作用的微生物对氧气的不同需求，将堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆 肥。好氧堆肥堆体温度高， 一般在50-60℃，故亦称为高温好氧堆肥。高温好氧堆肥反应过 程如图1.1。 细孢物 腐殖质物质 堆肥有机物 微生物生长 (C,H,O,N,P.S) (C.H.ONPS)+ 氧气+微生物 一氧化碳、水，氯、感 能量 酸根离子、硫酸根离子 排入环境 图1，】好氧堆肥的反应过程 高温好氧堆肥具有耗时短，异味少的优点，可以最大限度地消灭病原菌，同时较充分地 降解有机物，所以高温好氧堆肥已成为目前主要的堆肥方式 (二)堆肥的微生物学过程 3

3 第一部分 好氧堆肥过程监测 一、实验目的 堆肥曾是广大农村长期以来利用畜禽粪便与秸杆制造有机肥的传统方法，随着社会经济 飞速发展，有机废弃物的种类越来越多，生活垃圾、畜禽粪便、工业废渣、有毒的难降解物 均可以通过堆肥来处理。堆肥在物质的循环和利用上已成为不可缺少的部分，它作为环境处 理和资源利用的一项重要工程，具有十分重要的地位。 本次堆肥实验目的在于使学生了解好氧堆肥的过程及特点，熟悉堆肥的腐熟标准，为实 际从事堆肥科学奠定一定实验及观察基础。 二、实验原理 （一）堆肥的定义 堆肥是利用秸杆、落叶、杂草、绿肥、草炭、垃圾、污泥和人畜粪尿等各类有机废弃物 堆积起来，在微生物（细菌、放线菌、真菌）的作用下，将有机废弃物中的复杂的有机物质 降解为细胞可利用小分子物质，释放出 CO2、H2O 和热量。 堆肥是使有机物矿质化、腐质化和无害化而变成腐熟肥料的过程。简而言之，堆肥化处 理是依靠自然界的微生物对有机物有控制地进行生物降解，使之转化为腐殖质的生物化学处 理技术。堆肥在微生物分解有机物的过程中，不断生成大量可被植物利用的有效氮、磷、钾 养分，同时又合成腐殖质，它是构成堆肥肥力的重要活性物质。 根据堆肥处理过程中起作用的微生物对氧气的不同需求，将堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆 肥。好氧堆肥堆体温度高，一般在 50~60℃，故亦称为高温好氧堆肥。高温好氧堆肥反应过 程如图 1.1。 图 1.1 好氧堆肥的反应过程 高温好氧堆肥具有耗时短，异味少的优点，可以最大限度地消灭病原菌，同时较充分地 降解有机物，所以高温好氧堆肥已成为目前主要的堆肥方式。 （二）堆肥的微生物学过程 堆 肥 有 机 物 （C,H,O,N,P,S）+ 氧气+微生物 细胞物质 微生物生长 SHENGZHANG 腐 殖 质 物 质 （C,H,O,N,P,S） ＋ 二氧化碳、水、氨、磷 酸根离子、硫酸根离子 ＋ 能量 排入环境

在高温堆肥中涉及的微生物数目巨大，种类繁多。微生物的活动主要分为三个时期： 糖分解期、纤维素分解期和木质素分解期。堆制初期主要是氨化细菌、糖分解菌等无芽孢细 菌为主，对粗有机质、糖分等水溶性有机物以及蛋白质类进行分解 称为“糖分解期”。 堆内温度升高到50℃~70℃的高温阶段，高温性纤维索分解菌占优势，除继续分解易分解的 有机物质外，主要分解半纤维素、纤维素等复杂有机物，同时也开始了腐殖化过程，这一阶 段称为“纤维素分解期”。当堆肥温度降至50℃以下时，高温分解菌的活动受到抑制，中温 性微生物显著增加，主要分解残留下来的纤维素、半纤维素、木质素等物质，称为“木质素 分解 温度和有机质决定微生物的群落结构，因此根据耐受性温度来给微生物分类，可分为 嗜冷微生物(0℃~25℃)，嗜温微生物(25℃~45℃)和嗜热微生物(>45℃)。从生物学角 度来说，堆肥微生物主要有：细菌、放线菌、真菌（包括霉菌和酵母菌），还有病原体等。 其中细南每克堆配中数目为108109、放线菌每克堆肥中数目为10的10修、直菌每克堆巴中数 目为10-10，藻类每克堆肥中数目<10 从各种废弃物堆肥过程中已分离到的微生物细 总数约有18种、放线菌16种、真菌37 (三)堆肥的条件 堆肥过程既然是微生物作用的过程，堆肥的条件就要满足微生物的生长繁殖。堆肥的影 响因素很多 人们可以通过调控堆肥的影 因素来 控微生物生长繁殖，最终控制堆肥反应 的速度和过程。堆肥的影响因素主要有以下几个方面： 1、有机质的含量 对于高温堆肥技术处理城市生活垃圾、污泥、作物秸秆和畜禽粪便，关键是温度的问题 温度是由微生物的活动决定的，而微生物的活动由堆肥原料的有机质决定的。堆肥原料的有 机质含量低，在物质发酵的过程中产生的热量将不足以维持堆肥所需的温度，堆肥难以完成， 而且产生的堆肥肥效低。过高的有机质堆肥原料将影响通风供氧，使堆肥厌氧并且产生臭气。 研究表明，堆肥中合话的右机物含量约为20%80%，一般的原料均能满足。 2.C/N比 微生物在分解含碳有机物时，必须同时利用一定的氯素来构成自身细胞体，合理调节堆 肥原料中的碳氨比，是加速堆肥腐熟，提高腐殖化系数的有效途径。据研究，一般微生物每 消耗25份有机碳，需要吸收1份氨素，微生物分解有机物较适宜的CN比为25左右。C八 比高时，一方面微生物生长受到限制，有机物分解速度慢，发酵时间长：另一方面要损失大 量的有机原料，腐殖质化系数大大降低。而且堆肥CN比高容易造成堆肥成品CN比高， 堆肥成品施入堆配后易造成堆肥缺氮，从而影响作物生长。CN比低时，在DH值和温度过 高的条件下，易造成氮挥发，导致氮营养元素损失而降低肥效。有机物被微生物分解的速度 快慢随CN的变化而变化，适宜的CN比值约为430：CN比为10-25时，有机物的降解 速度最大。一般认为，碳氮比调到25左右较为合适。 有机固体废弃物含碳量一般为40%-55%，氮的含量变化却很大，因而CN比的变化也 较大。一般禾本科植物的CN比较高，CN比为40-60左右：畜禽粪便、城市污泥CN比 较低，CN比为10-30左右。因此堆肥过程要有理想的分解速度，在进行堆肥时需用CN

4 在高温堆肥中涉及的微生物数目巨大，种类繁多。微生物的活动主要分为三个时期： 糖分解期、纤维素分解期和木质素分解期。堆制初期主要是氨化细菌、糖分解菌等无芽孢细 菌为主，对粗有机质、糖分等水溶性有机物以及蛋白质类进行分解，称为“糖分解期”。当 堆内温度升高到 50℃~70℃的高温阶段，高温性纤维素分解菌占优势，除继续分解易分解的 有机物质外，主要分解半纤维素、纤维素等复杂有机物，同时也开始了腐殖化过程，这一阶 段称为“纤维素分解期”。当堆肥温度降至 50℃以下时，高温分解菌的活动受到抑制，中温 性微生物显著增加，主要分解残留下来的纤维素、半纤维素、木质素等物质，称为“木质素 分解期”。 温度和有机质决定微生物的群落结构，因此根据耐受性温度来给微生物分类，可分为： 嗜冷微生物（0℃~25℃），嗜温微生物（25℃~45℃）和嗜热微生物（>45℃）。从生物学角 度来说，堆肥微生物主要有：细菌、放线菌、真菌（包括霉菌和酵母菌），还有病原体等。 其中细菌每克堆肥中数目为 108~109、放线菌每克堆肥中数目为 105~108、真菌每克堆肥中数 目为 104~106，藻类每克堆肥中数目<104。从各种废弃物堆肥过程中已分离到的微生物细菌 总数约有 18 种、放线菌 16 种、真菌 37 种。 （三）堆肥的条件 堆肥过程既然是微生物作用的过程，堆肥的条件就要满足微生物的生长繁殖。堆肥的影 响因素很多，人们可以通过调控堆肥的影响因素来调控微生物生长繁殖，最终控制堆肥反应 的速度和过程。堆肥的影响因素主要有以下几个方面： 1、有机质的含量 对于高温堆肥技术处理城市生活垃圾、污泥、作物秸秆和畜禽粪便，关键是温度的问题。 温度是由微生物的活动决定的，而微生物的活动由堆肥原料的有机质决定的。堆肥原料的有 机质含量低，在物质发酵的过程中产生的热量将不足以维持堆肥所需的温度，堆肥难以完成， 而且产生的堆肥肥效低。过高的有机质堆肥原料将影响通风供氧，使堆肥厌氧并且产生臭气。 研究表明，堆肥中合适的有机物含量约为 20%~80%，一般的原料均能满足。 2、C/N 比 微生物在分解含碳有机物时，必须同时利用一定的氮素来构成自身细胞体，合理调节堆 肥原料中的碳氮比，是加速堆肥腐熟，提高腐殖化系数的有效途径。据研究，一般微生物每 消耗 25 份有机碳，需要吸收 1 份氮素，微生物分解有机物较适宜的 C/N 比为 25 左右。C/N 比高时，一方面微生物生长受到限制，有机物分解速度慢，发酵时间长；另一方面要损失大 量的有机原料，腐殖质化系数大大降低。而且堆肥 C/N 比高容易造成堆肥成品 C/N 比高， 堆肥成品施入堆肥后易造成堆肥缺氮，从而影响作物生长。C/N 比低时，在 pH 值和温度过 高的条件下，易造成氮挥发，导致氮营养元素损失而降低肥效。有机物被微生物分解的速度 快慢随 C/N 的变化而变化，适宜的 C/N 比值约为 4~30；C/N 比为 10~25 时，有机物的降解 速度最大。一般认为，碳氮比调到 25~左右较为合适。 有机固体废弃物含碳量一般为 40％-55％，氮的含量变化却很大，因而 C/N 比的变化也 较大。一般禾本科植物的 C/N 比较高，C/N 比为 40~60 左右；畜禽粪便、城市污泥 C/N 比 较低，C/N 比为 10~30 左右。因此堆肥过程要有理想的分解速度，在进行堆肥时需用 C/N

比低的畜禽粪便、城市污泥来与秸杆混合调整合适的CN比。 3、C/P比 堆肥制作是一个复杂的生物化学过程，伴随着堆肥化进程磷、钾的固定和释放，而有效 磷和速效钾含量会直接影响最终堆肥品质。一般要求堆肥料的CP比在75-150为宜。 4、水分 堆制过程中保持适当的含水量，是制好堆肥的首要条件。植物茎杆吸水后膨胀软化，有 水分在堆肥中移动时，所带菌体也向各处移动，使堆肥分解腐熟均匀： 水 料给微生物的营养和繁殖创适了条件。水分太少， 生物 动文 ,影 堆肥速度：水分太多，堵塞堆肥的空隙，影响通气，易厌氧，堆肥缓慢。堆制过程中一般以 堆肥内水分含量为原料的60%~70%为宜。一般腐熟不好的堆肥多是由于在堆制过程中堆内 水分不好控制所致。 5、酸碱度 pH值是影响微生物生长的重要因素之一。分解有机物的微生物大多数适合在pH6.48.1 的中性到偏碱性环境中繁殖与活动。细菌和放线菌最适合的生长条件为中性和微碱性，真菌 为嗜酸性环境。研究表明堆肥讨程中日的降低会导致真南的讯速增长，其他蘭群不受影响。 所以pH不是影响各种微生物种群变化的主要原因，一般认为pH12之间都可以进行堆肥， 适宜的范围为pH7.8-8.5。 般在堆制过程中，没有其他的特殊要求不必调H值。在一些堆制过程中，由于微生 物的作用而产生有机酸，可根据原料的酸碱性，适当加入石灰等碱性物质，以调节酸碱度。 为了减少氨素的损失，可以用碱性磷肥，调节酸碱度。 6、温度 堆肥温度是微生物活动状况的标志，堆温的高低决定堆肥速度的快慢。温度的变化反映 了堆肥过程中微生物活性的变化。 方面这种变化与堆肥中可被氧化分解有机质的含量呈正相关。无论何种物料的堆肥， 其温度通常在开始的3~5从环境温度迅速上升至60~70℃的高温，并在这一水平持续 段时间后逐渐下降。当其趋近于环境温度时，表明有机质的分解接近完全，堆肥可被认为已 达稳定。 另一方面新鲜的有机固体废弃物中含有大量致病微生物，如大肠杆菌、病毒及寄生虫等， 直接影响堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥的温度高于55℃，并 保持4以上时，可杀死大多数病原菌。经过高温阶段后，堆肥中己经检测不出大肠杆菌的 存在。堆肥经 55℃以上高温达3天即可有效杀灭绝大部分病原菌及虫卵。 一般认为堆 温度在50℃以上并维持5~10天，符合粪便无害化卫生标准。 有研究显示，堆肥的最适宜温度在50~60℃之间，也有人认为城市固体废物堆肥的最 适宜温度为65~70℃。一般来说，大部分的微生物活动的适宜温度是50-60℃，堆肥的温度 5

5 比低的畜禽粪便、城市污泥来与秸杆混合调整合适的 C/N 比。 3、C/P 比 堆肥制作是一个复杂的生物化学过程，伴随着堆肥化进程磷、钾的固定和释放，而有效 磷和速效钾含量会直接影响最终堆肥品质。一般要求堆肥料的 C/P 比在 75-150 为宜。 4、水分 堆制过程中保持适当的含水量，是制好堆肥的首要条件。植物茎杆吸水后膨胀软化，有 利于微生物分解；水分在堆肥中移动时，所带菌体也向各处移动，使堆肥分解腐熟均匀；水 中溶解的各种养料给微生物的营养和繁殖创造了条件。水分太少，微生物活动受限制，影响 堆肥速度；水分太多，堵塞堆肥的空隙，影响通气，易厌氧，堆肥缓慢。堆制过程中一般以 堆肥内水分含量为原料的 60%~70%为宜。一般腐熟不好的堆肥多是由于在堆制过程中堆内 水分不好控制所致。 5、酸碱度 pH 值是影响微生物生长的重要因素之一。分解有机物的微生物大多数适合在 pH6.4~8.1 的中性到偏碱性环境中繁殖与活动。细菌和放线菌最适合的生长条件为中性和微碱性，真菌 为嗜酸性环境。研究表明堆肥过程中 pH 的降低会导致真菌的迅速增长，其他菌群不受影响。 所以 pH 不是影响各种微生物种群变化的主要原因，一般认为 pH3~12 之间都可以进行堆肥， 适宜的范围为 pH7.8~8.5。 一般在堆制过程中，没有其他的特殊要求不必调 pH 值。在一些堆制过程中，由于微生 物的作用而产生有机酸，可根据原料的酸碱性，适当加入石灰等碱性物质，以调节酸碱度。 为了减少氮素的损失，可以用碱性磷肥，调节酸碱度。 6、温度 堆肥温度是微生物活动状况的标志，堆温的高低决定堆肥速度的快慢。温度的变化反映 了堆肥过程中微生物活性的变化。 一方面这种变化与堆肥中可被氧化分解有机质的含量呈正相关。无论何种物料的堆肥， 其温度通常在开始的 3～5ｄ从环境温度迅速上升至 60～70℃的高温，并在这一水平持续一 段时间后逐渐下降。当其趋近于环境温度时，表明有机质的分解接近完全，堆肥可被认为已 达稳定。 另一方面新鲜的有机固体废弃物中含有大量致病微生物，如大肠杆菌、病毒及寄生虫等， 直接影响堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥的温度高于 55℃，并 保持 4ｄ以上时，可杀死大多数病原菌。经过高温阶段后，堆肥中已经检测不出大肠杆菌的 存在。堆肥经过 55℃以上高温达 3 天即可有效杀灭绝大部分病原菌及虫卵。一般认为堆肥 温度在 50℃以上并维持 5~10 天，符合粪便无害化卫生标准。 有研究显示，堆肥的最适宜温度在 50～60℃之间，也有人认为城市固体废物堆肥的最 适宜温度为 65～70℃。一般来说，大部分的微生物活动的适宜温度是 50~60℃，堆肥的温度

保持在50~60℃之间较适宜。堆肥的温度可以通过调节水分、翻堆等措施来调节 7、通气 堆肥内的通气状况，直接影响到分解速度。堆肥中保持适当的空气，有利于好气性微生 物的繁殖和活动，促使有机物的分解，调节堆肥堆体的温度，还可以使堆肥物料的水分散失， 达到降低水分的目的，如污泥堆肥。将氧气在堆肥中的作用描述的很清楚：堆肥前期，通气 提供微生物氧气以降解有机物：堆肥中期，维持微生物活动，以保持温度：堆肥前期，冷却 堆体，降低水分，使堆体体积和重量减少。堆肥过程中合适的氧浓度为15%，最低为5%。氧 浓度一旦高于15%，堆体易散热而冷却：氧浓度一旦低于%，容易使堆肥厌氧而产生恶臭。 一般通过材料搭配、堆积的松紧程度和堆内的水分含量来调节堆肥内的空气含量。在堆肥体 积比较大过者材料较难分解的情况下，应设通气沟或者通气筒。还可以采用先松后紧的方法 以达到加快腐熟和保氮的效果。一般的堆肥通风供氧有三种方式：翻堆供氧，表面扩散供氧， 机械通气。堆肥机械化装置的强制通风流量常取0.05-0.2m/min·m左右。 8、添加物 为了促进堆肥腐熟，加快堆肥进程，提高堆肥产品质量，需要在堆肥物料中加入一些微 生物、有机或无机物质作为堆肥添加剂，包括接种剂、营养调节剂、膨胀剂、调理剂等。比 如可以在堆肥中加入分解较好的厩肥或加入占原始材料体积10%-20%的腐熟堆肥，能加快发 酵速度。通过有效的菌系选择，从中分离出具有很大活性的微生物培养物，形成微生物接种 剂，可以有效的促进堆肥腐熟，缩短堆制周期，提高堆肥质量。 综上所述，堆肥过程的最适条件为(1)CN比，25：1~30：1：(2)颗粒大小：机械搅 拌和强制通风时10-15mm:条垛式堆肥，自然通风时50mm:(3)水分含量：50%60%（如 用秸杆侧花等作疏松剂时更高)：(4)通气流量：空气与挥发性固体比为0.61.8m3(d-kg 或将氧气的浓度维持在10%~18%：具有强制通风设各时， 可以用温度反馈控制通气量： 温度：55℃：(6)搅拌 :以温度来衡量翻堆的次数及时间，超过60℃时，要翻堆：在简单 的堆肥系统中不搅拌或阶段性翻堆：有机械装置时短暂的剧烈搅动：(7)堆体的大小：自然 通风时，高1.5m,宽2.5m,任意长度：强制通风时堆可更大。 (四)堆肥的腐熟评价指标 腐熟度就是堆肥腐熟的程度，即堆肥中有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程 度。由于堆肥原料、堆肥条件、堆肥工艺、对堆肥产品的要求的复杂性，堆肥的腐熟度也变 得复杂。近年来，堆肥腐熟和稳定的评估方法研究较多，根据堆肥腐熟度参数及指标的分析 手段不同，将堆肥腐熟度的研究可分为物理评价指标、化学评价指标、生物评价指标、波谱 分析法四大类。 6

6 保持在 50～60℃之间较适宜。堆肥的温度可以通过调节水分、翻堆等措施来调节。 7、通气 堆肥内的通气状况，直接影响到分解速度。堆肥中保持适当的空气，有利于好气性微生 物的繁殖和活动，促使有机物的分解，调节堆肥堆体的温度，还可以使堆肥物料的水分散失， 达到降低水分的目的，如污泥堆肥。将氧气在堆肥中的作用描述的很清楚：堆肥前期，通气 提供微生物氧气以降解有机物；堆肥中期，维持微生物活动，以保持温度；堆肥前期，冷却 堆体，降低水分，使堆体体积和重量减少。堆肥过程中合适的氧浓度为 15%，最低为 5%。氧 浓度一旦高于 15%，堆体易散热而冷却；氧浓度一旦低于 5%，容易使堆肥厌氧而产生恶臭。 一般通过材料搭配、堆积的松紧程度和堆内的水分含量来调节堆肥内的空气含量。在堆肥体 积比较大过者材料较难分解的情况下，应设通气沟或者通气筒。还可以采用先松后紧的方法 以达到加快腐熟和保氮的效果。一般的堆肥通风供氧有三种方式：翻堆供氧，表面扩散供氧， 机械通气。堆肥机械化装置的强制通风流量常取 0．05-0．2m3 /min·m 3 左右。 8、添加物 为了促进堆肥腐熟，加快堆肥进程，提高堆肥产品质量，需要在堆肥物料中加入一些微 生物、有机或无机物质作为堆肥添加剂，包括接种剂、营养调节剂、膨胀剂、调理剂等。比 如可以在堆肥中加入分解较好的厩肥或加入占原始材料体积 10%-20%的腐熟堆肥，能加快发 酵速度。通过有效的菌系选择，从中分离出具有很大活性的微生物培养物，形成微生物接种 剂，可以有效的促进堆肥腐熟，缩短堆制周期，提高堆肥质量。 综上所述，堆肥过程的最适条件为（1）C/N 比，25：1~30：1；（2）颗粒大小：机械搅 拌和强制通风时 10~15mm；条垛式堆肥，自然通风时 50mm；（3）水分含量：50%~60%（如 用秸杆刨花等作疏松剂时更高）；（4）通气流量：空气与挥发性固体比为 0.6~1.8m3 /(d-kg)， 或将氧气的浓度维持在 10%~18%；具有强制通风设备时，可以用温度反馈控制通气量；（5） 温度：55℃；（6）搅拌：以温度来衡量翻堆的次数及时间，超过 60℃时，要翻堆；在简单 的堆肥系统中不搅拌或阶段性翻堆；有机械装置时短暂的剧烈搅动；（7）堆体的大小：自然 通风时，高 1.5m，宽 2.5m，任意长度；强制通风时堆可更大。 （四）堆肥的腐熟评价指标 腐熟度就是堆肥腐熟的程度，即堆肥中有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程 度。由于堆肥原料、堆肥条件、堆肥工艺、对堆肥产品的要求的复杂性，堆肥的腐熟度也变 得复杂。近年来，堆肥腐熟和稳定的评估方法研究较多，根据堆肥腐熟度参数及指标的分析 手段不同，将堆肥腐熟度的研究可分为物理评价指标、化学评价指标、生物评价指标、波谱 分析法四大类

1、物理评价指标 物理学指标，如温度、气味和颜色随堆肥过程的变化比较直观。因此也常作为堆肥腐熟 度的评价指标 温度 堆严讨程中的温府变化可分为四个明显阶段，升温期、高温期、降温期和稳定期。加热 阶段堆体温度很快上升到55℃以上 一段时间高温阶段 随后是堆肥逐渐达到 熟的冷却阶段。由于堆体为非均相体系，其各个区域的温度分布不均衡，限制 r温度 熟度定量指标的应用，但其仍是堆肥过程最重要的常规检测指标之一。总的说来，经过高温 阶段后，堆肥中的大部分有机质已被分解，堆肥已没有强烈的恶臭，几乎所有的病原微生物 己被杀死，不会对周围环境和人体健康造成危害，堆肥己达稳定。因此，温度被认为是堆吧 稳定度评价最荷便快捷的指标，当其趋于环境温度时，表明堆肥已达稳定 一般认为堆肥温 C以上 牛维持 5~10天，符合粪便无苦化卫生标准。因此， 速达到温度并维持 时间是比较理想的状态。 颜色及气味 对干雄肥隆辣度的堆肥的表观特征也能作一些判断。从颈色上来看，堆胆过程中堆料 逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈黑褐色或黑色。从气味上来看，通常，堆肥原料具有令人不 快的气味，在运行良好的堆肥过程中，这种气味逐渐减弱并在堆肥结束后消失。成熟堆肥的 颜色呈褐色或黑色，并带有湿润的泥土气味。腐熟堆肥的表观特征为：堆肥后期温度自然降 低：不再吸引蚊蝇：不会有令人讨厌的臭味：由于真茵的生长堆肥出现白色或灰白色：堆肥 产品呈现疏松的团粒结构。 总的来说，物理学指标届然简便、直观，但是难以定量表征堆即讨程中堆料成分的变化 也就不易定量说明堆肥腐熟程度，缺乏可信度和可操作性。 2、化学评价指标 化学指标即时程中堆料的化学成分或性历的变化以评价堆肥腐熟度。这是一种比较常用 的简单易行的方法 pH 许多研究者提出，pH值可以作为评价准肥腐熟程度的一个指标：堆肥原料或发酵初期， pH值为弱酸到中性，一般为6.5-7.5，腐熟的堆肥一般呈弱碱性，pH值在8-9左右，但p叫 值受堆肥原料的影响，只能作为堆肥腐熟的一个必要条件，而不是充分条件。 CN比的变化 碳源是微生物利用的能源，氨源是微生物的营养物质。在堆肥中有机质经过矿化、腐殖 化过程中，碳转化成二氧化碳和腐殖质物质，而氮则以氨气的形式散失，或变为硝酸盐和亚 硝酸盐、或是被生物体同化吸收。因此，碳和氨的变化是堆肥的基本特征之 固相CN:固相CN是最常用于 评价腐熟 的参数。最终堆肥产品CN值在理论上趋 于微生物菌体的CN比，提出CN比由30：1降为1520：1时，可以认为堆肥腐熟，达到 稳定的程度。但许多堆肥原料的CN值较低，如污泥、城市垃圾、农用废弃物等，此时CN 就不适于作腐熟度参数，因此固相CN比为16左右难以作为广义的腐熟度指标来使用。因

7 1、物理评价指标 物理学指标，如温度、气味和颜色随堆肥过程的变化比较直观。因此也常作为堆肥腐熟 度的评价指标。 温度 堆肥过程中的温度变化可分为四个明显阶段，升温期、高温期、降温期和稳定期。加热 阶段堆体温度很快上升到 55℃以上，接着维持一段时间高温阶段，随后是堆肥逐渐达到腐 熟的冷却阶段。由于堆体为非均相体系，其各个区域的温度分布不均衡，限制了温度作为腐 熟度定量指标的应用，但其仍是堆肥过程最重要的常规检测指标之一。总的说来，经过高温 阶段后，堆肥中的大部分有机质已被分解，堆肥已没有强烈的恶臭，几乎所有的病原微生物 已被杀死，不会对周围环境和人体健康造成危害，堆肥已达稳定。因此，温度被认为是堆肥 稳定度评价最简便快捷的指标，当其趋于环境温度时，表明堆肥已达稳定。一般认为堆肥温 度在 50℃以上并维持 5~10 天，符合粪便无害化卫生标准。因此，快速达到温度并维持一定 时间是比较理想的状态。 颜色及气味 对于堆肥腐熟度的堆肥的表观特征也能作一些判断。从颜色上来看，堆肥过程中堆料 逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈黑褐色或黑色。从气味上来看，通常，堆肥原料具有令人不 快的气味，在运行良好的堆肥过程中，这种气味逐渐减弱并在堆肥结束后消失。成熟堆肥的 颜色呈褐色或黑色，并带有湿润的泥土气味。腐熟堆肥的表观特征为：堆肥后期温度自然降 低；不再吸引蚊蝇；不会有令人讨厌的臭味；由于真菌的生长堆肥出现白色或灰白色；堆肥 产品呈现疏松的团粒结构。 总的来说，物理学指标虽然简便、直观，但是难以定量表征堆肥过程中堆料成分的变化， 也就不易定量说明堆肥腐熟程度，缺乏可信度和可操作性。 2、化学评价指标 化学指标即过程中堆料的化学成分或性质的变化以评价堆肥腐熟度。这是一种比较常用 的简单易行的方法。 pH 值 许多研究者提出，pH 值可以作为评价准肥腐熟程度的一个指标：堆肥原料或发酵初期， pH 值为弱酸到中性，一般为 6.5-7.5，腐熟的堆肥一般呈弱碱性，pH 值在 8-9 左右，但 pH 值受堆肥原料的影响，只能作为堆肥腐熟的一个必要条件，而不是充分条件。 C/N 比的变化 碳源是微生物利用的能源，氮源是微生物的营养物质。在堆肥中有机质经过矿化、腐殖 化过程中，碳转化成二氧化碳和腐殖质物质，而氮则以氨气的形式散失，或变为硝酸盐和亚 硝酸盐、或是被生物体同化吸收。因此，碳和氮的变化是堆肥的基本特征之一。 固相 C/N：固相 C/N 是最常用于评价腐熟度的参数。最终堆肥产品 C/N 值在理论上趋 于微生物菌体的 C/N 比，提出 C/N 比由 30：1 降为 15~20：1 时，可以认为堆肥腐熟，达到 稳定的程度。但许多堆肥原料的 C/N 值较低，如污泥、城市垃圾、农用废弃物等，此时 C/N 就不适于作腐熟度参数，因此固相 C/N 比为 16 左右难以作为广义的腐熟度指标来使用。因

此采用T=(终点C/N)(初始C/N来评价堆肥的腐熟度，并提出当T值在0.5~O.7之间时堆 肥达到腐熟。T值适用于不同物料堆肥的腐熟度评价 3、生物学评价指标 经验证明，仅用化学分析方法评价堆肥腐熟度仍缺乏科学依据，须结合生物分析的方法 才可靠。推料中微生物的活性变化及堆肥对植物生长的影响常用以评价堆肥腐熟度，这些指 标主要有生物活性及种子发芽率等 种子发芽率 未腐熟的堆肥含有植物毒性物质，对植物的生长产生抑制作用，因此可用堆肥和堆肥混 合物中桔物的生长状况来评价堆肥腐熟度。考虑到堆肥腐熟度的实用意义，描物生长试哈应 是评价堆肥肉 度的最终和最具说服力的方法。许多植物种子在堆肥原料和未腐熟堆肥取 液中生长受到抑制，而在腐熟的堆肥中生长得到促进。用堆肥5 个月之久的堆 肥浸提液稀 10倍后，水革种子的发芽率也只有60%。因此不能单以发芽率作为评价堆肥腐熟度，以种 子发芽和根长度计算发芽指数G1。 GI(%= 堆肥浸提液的种子发芽率×种子根长×10 蒸馏水的种子发芽率×种子根长 从理论上说，GI50%就 以认为基本无毒性，当GI达到80%~85%时，这种堆肥就可以认为对植物没有毒性。但不同 植物对植物毒性的承受能力和适应性有差异，除草剂等残余或高盐度或某些特殊物质在初始 阶段分解没有正常进行，种子发芽实验可能是不可靠的，具有工作量大和测定时间长等不利 因素。 安全性评价 污泥、城市垃圾和畜食黄便中含有大量致病细菌、霉菌、及寄生虫和草种等，直接影响 堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥温度高于55℃，并保持3天以 上时，可杀死绝大多数致。沙门氏菌、肠道链球菌等常用作监测堆肥安全性的指标。不同国 家和地区的卫生标准略有差异 堆肥经 二高温达3天即可有效杀灭 部分病周 菌及虫卵。一般认为堆肥温度在50℃以上并维持5~10天，符合粪便无害化卫生标准。 三、实验方法与材料 堆肥的原料就其性质来说可以分为三大类：)基本材料：作物秸杆、落叶、杂草等， 含纤维素、半纤维素 木质素、果胶等较多 (2)促进分解的物质 如人畜粪尿、污泥 学氨肥等 :(③)吸收性强的物质：如泥炭、肥土、过磷酸钙或磷矿粉等磷肥、石灰或者草木 灰等吸收性强义有一定营养成分的物质，以保持和提高堆肥的肥效。 堆肥物料为鸡粪、锯末，基本性质见表1山。鸡粪取自于中国农业大学动物科技学院养 鸡场：锯末来自海淀区黑龙潭木器厂，锯末均来源于木材原料（非木材加工产品，不含甲醛）。 表11堆肥物料的性质 物料名称 TOC ( 全氮(%) C/N 含水率(%) 鸡类 28.15 2.05 13.73 46.5

8 此采用Ｔ=(终点Ｃ/Ｎ)/(初始Ｃ/Ｎ)来评价堆肥的腐熟度，并提出当Ｔ值在 0.5～0.7 之间时堆 肥达到腐熟。Ｔ值适用于不同物料堆肥的腐熟度评价。 3、生物学评价指标 经验证明，仅用化学分析方法评价堆肥腐熟度仍缺乏科学依据，须结合生物分析的方法 才可靠。堆料中微生物的活性变化及堆肥对植物生长的影响常用以评价堆肥腐熟度，这些指 标主要有生物活性及种子发芽率等。 种子发芽率 未腐熟的堆肥含有植物毒性物质，对植物的生长产生抑制作用，因此可用堆肥和堆肥混 合物中植物的生长状况来评价堆肥腐熟度。考虑到堆肥腐熟度的实用意义，植物生长试验应 是评价堆肥腐熟度的最终和最具说服力的方法。许多植物种子在堆肥原料和未腐熟堆肥萃取 液中生长受到抑制，而在腐熟的堆肥中生长得到促进。用堆肥 5 个月之久的堆肥浸提液稀释 10 倍后，水堇种子的发芽率也只有 60%。因此不能单以发芽率作为评价堆肥腐熟度，以种 子发芽和根长度计算发芽指数 GI。 从理论上说，GI<100%，就判断是有植物毒性。当水芹种子的发芽系数大于 50%时，表 示堆肥已腐熟，这是一个使用比较普遍的评价指标。该方法被意大利政府用作评价有机废物 和粪便堆肥腐熟度的标准。用发芽率指数来检测堆肥对植物有无毒性，如果 GI＞50%就可 以认为基本无毒性，当 GI 达到 80%～85%时，这种堆肥就可以认为对植物没有毒性。但不同 植物对植物毒性的承受能力和适应性有差异，除草剂等残余或高盐度或某些特殊物质在初始 阶段分解没有正常进行，种子发芽实验可能是不可靠的，具有工作量大和测定时间长等不利 因素。 安全性评价 污泥、城市垃圾和畜禽粪便中含有大量致病细菌、霉菌、及寄生虫和草种等，直接影响 堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥温度高于 55℃，并保持 3 天以 上时，可杀死绝大多数致。沙门氏菌、肠道链球菌等常用作监测堆肥安全性的指标。不同国 家和地区的卫生标准略有差异。堆肥经过 55℃以上高温达 3 天即可有效杀灭绝大部分病原 菌及虫卵。一般认为堆肥温度在 50℃以上并维持 5~10 天，符合粪便无害化卫生标准。 三、实验方法与材料 堆肥的原料就其性质来说可以分为三大类：(1)基本材料：作物秸杆、落叶、杂草等， 含纤维素、半纤维素、木质素、果胶等较多。 (2)促进分解的物质：如人畜粪尿、污泥、化 学氮肥等。(3)吸收性强的物质：如泥炭、肥土、过磷酸钙或磷矿粉等磷肥、石灰或者草木 灰等吸收性强又有一定营养成分的物质，以保持和提高堆肥的肥效。 堆肥物料为鸡粪、锯末，基本性质见表 1.1。鸡粪取自于中国农业大学动物科技学院养 鸡场；锯末来自海淀区黑龙潭木器厂，锯末均来源于木材原料（非木材加工产品，不含甲醛）。 表 1.1 堆肥物料的性质 物料名称 TOC（%） 全氮（%） C/N 含水率（%） 鸡粪 28.15 2．05 13.73 46．5 (%) 100   = 蒸馏水的种子发芽率 种子根长 堆肥浸提液的种子发芽率 种子根长 GI

5265 0.29 181s5 7.9 堆肥试验均采用室外露天堆肥法，实行翻堆通气。 四、实验步骤 (一)堆肥配料及堆制 式验设计：采用鸡粪+锯末为堆肥原料，设计两个堆体：两个堆体均高1m,堆体直稻 约为1.2m,呈垛形：均调节CN为28，水分60%，其中一个接种堆肥微生物，另一个堆 体作为空白不接种：模拟传统堆肥，堆肥时间控制在1个月左右。两个试验设计配比如下表。 比较两种堆肥方式下接种剂的作用效果。两个设计中每个堆体的物料加上水分共计500kg: 这样能保证堆体的大小，受外界的干扰较小 表1.2堆肥物料的配比 堆肥物料成 千重比 湿重比 分 鸡卷4麦利 鸡陆=1142 鸡粪：麦秸=1：529：6.64 鸡类+锯 鸡类：锯末=1.5」 鸡：锯末：水=2.6：1：2.18 (二)监测温度及取样 1、温度的测定 全班分为5组，每6人一组，每组负责监测5天数据，温度测定取粪堆四周与中心处为 测温点，测点深度约40cm,取5点温度的平均值作为粪堆温度。每天测定堆肥温度2次 (上午9：00，下午16：00)，同时测定环境温度填入下表1.3. 表1.3堆肥温度的监测结果 、时间 2 6 温度 加菌 对照 环境 、时间 10 12 14 15 18 温度 对照 环墙 时何 19 20 21 2 23 24 25 26 22 温 加菌 对照 环境 时间 36 品度

9 锯末 52.65 0．29 181.55 7．9 堆肥试验均采用室外露天堆肥法，实行翻堆通气。 四、实验步骤 （一）堆肥配料及堆制 试验设计：采用鸡粪+锯末为堆肥原料，设计两个堆体；两个堆体均高 1m，堆体直径 约为 1.２m，呈垛形；均调节 C/N 为 28，水分 60%，其中一个接种堆肥微生物，另一个堆 体作为空白不接种；模拟传统堆肥，堆肥时间控制在 1 个月左右。两个试验设计配比如下表。 比较两种堆肥方式下接种剂的作用效果。两个设计中每个堆体的物料加上水分共计 500kg。 这样能保证堆体的大小，受外界的干扰较小。 表 1.2 堆肥物料的配比 堆肥物料成 分 干重比 湿重比 鸡粪+麦秸 鸡粪：麦秸=1：1.42 鸡粪：麦秸=1：5.29：6.64 鸡粪+锯末 鸡粪：锯末=1．5﹕1 鸡粪：锯末：水=2．6﹕1﹕2．18 （二）监测温度及取样 Ⅰ、温度的测定 全班分为 5 组，每 6 人一组，每组负责监测 5 天数据，温度测定取粪堆四周与中心处为 测温点，测点深度约４０ｃｍ，取５点温度的平均值作为粪堆温度。每天测定堆肥温度 2 次 （上午 9：00，下午 16：00），同时测定环境温度填入下表 1.3。 表 1.3 堆肥温度的监测结果 时间 温度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 加菌 对照 环境 时间 温度 10 11 12 13 14 15 16 17 18 加菌 对照 环境 时间 温度 19 20 21 22 23 24 25 26 27 加菌 对照 环境 时间 温度 28 29 30 31 32 33 34 35 36

对照 环境 Ⅱ、取样 肥当天及第3天各采样1次，以后每周定点采样，取粪堆四周及中心处为采样点， 采样深度3 40 cm,各点采样量为100g,每个样品做3个重复，作上标记，装入 封口袋中，放入冰箱冷藏保存。 (三)室内检测堆肥的化学生物指标 I、测定pH值，电导率。新鲜堆肥样品：取5g鲜样加入50l蒸馏水，充分振荡，浸 提1h后用pH计和电导计测定pH值，电导率。填入表5中。 Ⅱ、种子发芽率的测定。方法为：取5g鲜样加入50ml蒸馏水，充分振满1h，,过滤 吸取5ml滤液，加到铺有2张滤纸的9cm培养皿内。每个培养皿点播10粒饱满的大麦种子， 30℃下培养，第24h和48测发芽率。每个处理重复3次，对照为蒸馏水。填入表1.4.1、 1.4.2中。 表1.41发芽率的测定结果 发芽率 表1.4.2发芽种子的根长的测定结果 根长123 4 66 7 89 10 空白 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 样品6 样品7 样品8 样品9 样品10 Ⅲ、堆肥水分的测定 测定原理 堆肥样品中的吸湿水在1O5士2℃的烘箱中可被烘干，从而可求出堆肥失水重量占 烘干后土重的百分数。在此温度下，自由水和吸湿水都被烘干，然而堆肥有机质不能被分解

10 加菌 对照 环境 Ⅱ、取样 堆肥当天及第 3 天各采样 1 次，以后每周定点采样，取粪堆四周及中心处为采样点， 采样深度３０～４０ｃｍ，各点采样量为１００ｇ，每个样品做 3 个重复，作上标记，装入 封口袋中，放入冰箱冷藏保存。 （三）室内检测堆肥的化学生物指标 Ⅰ、测定 pH 值，电导率。新鲜堆肥样品：取 5g 鲜样加入 50ml 蒸馏水，充分振荡，浸 提 1ｈ后用 pH 计和电导计测定 pH 值，电导率。填入表 5 中。 Ⅱ、种子发芽率的测定。方法为：取 5g 鲜样加入 50ml 蒸馏水，充分振荡 1ｈ，过滤。 吸取 5ml 滤液，加到铺有 2 张滤纸的 9cm 培养皿内。每个培养皿点播 10 粒饱满的大麦种子， 30℃下培养，第 24h 和 48h 测发芽率。每个处理重复 3 次，对照为蒸馏水。填入表 1.4.1、 1.4.2 中。 表 1.4.1 发芽率的测定结果 样品号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 发芽率 表 1.4.2 发芽种子的根长的测定结果 根长 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 空白 样品 1 样品 2 样品 3 样品 4 样品 5 样品 6 样品 7 样品 8 样品 9 样品 10 Ⅲ、堆肥水分的测定 测定原理 风干堆肥样品中的吸湿水在 105±2℃的烘箱中可被烘干，从而可求出堆肥失水重量占 烘干后土重的百分数。在此温度下，自由水和吸湿水都被烘干，然而堆肥有机质不能被分解