摘要：文章以规模化养殖场鸡粪为原料，采用11FFG-102型立式高温好氧发酵罐，研究添加功能性菌剂（枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌）对堆肥理化特性和有效活菌数的影响。结果表明，添加菌剂组12 h内升温至50℃,24 h达65℃,高温期（>60℃)维持96 h以上；发酵7 d后，处理组有机质含量达38.2%，总养分（NPK）为12.8%，有效活菌数达2.1×108 CFU/g，较对照组提高45%。研究证实，功能性菌剂的添加可显著提高堆肥效率，优化产品品质。处理后的有机肥完全满足NY 884-2012生物有机肥的标准要求。

　　关键词：立式高温好氧发酵罐；鸡粪堆肥；芽孢杆菌；理化性质；有效活菌数

　　畜禽养殖业的快速发展带来了大量粪污处理问题。传统堆肥方式存在处理周期长、占地面积大与氮素损失严重等缺陷。立式高温好氧发酵罐凭借密闭性好、温度可控与处理效率高等优势，成为重要的规模化养殖场粪污处理设备，但其发酵效果受微生物活性影响。枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌是经典的高温好氧降解菌种，在有机物料降解和腐殖质形成过程中发挥着重要作用。研究表明，复合功能菌剂的添加可显著提升堆肥效率，但其在立式发酵设备中的应用效果仍有待深入研究。

　　1材料与方法

　　1.1试验材料

　　本研究采用11FFG-102型立式高温好氧发酵罐，设备总高8.44 m，罐体直径6 m，有效发酵容积102 m3，配备智能控制系统和温度自动调节装置[1]。发酵罐主体由上料系统、发酵仓、搅拌装置、通风系统和除臭装置组成，罐体采用304不锈钢内衬，配备55 mm厚聚氨酯保温层。试验原料为规模化养殖场鸡粪，初始含水率70%～80%，有机质含量42.5%，总氮2.1%，总磷3.2%，总钾2.8%。功能性菌剂由枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌2∶1∶1复配而成，菌剂活菌数≥2.0×109 CFU/g，具有高效分解有机质、耐高温及产酶能力强等特点。

　　1.2试验设计

　　试验设对照组和处理组，每组3个重复。处理组在进料时按鸡粪重量的0.2%添加功能性菌剂；对照组不添加菌剂。发酵周期为7 d，设备运行参数：主轴转速1 500 r/min，通风量2 900 m3/h，运行温度45～70℃。采用四分法，每24 h从罐体不同位置取样，样品量为500 g。发酵过程中的温度变化采用T（t）预测模型如式（1）。

　　T（t）=Tmax×（l-e（-kt））+T0（1）

　　式中：T（t）为t时刻温度；Tmax为最高温度；k为升温速率常数；T0为初始温度。取样点位按照罐体的上、中、下3层，每层设置4个采样点，保证样品具有代表性。

　　1.3测定指标与方法

　　温度采用PT100温度传感器，在罐体不同位置时监测；pH使用PHS-3C型pH计测定；含水率采用105℃烘干法测定；有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；总氮采用凯氏定氮法测定；总磷采用钼锑抗比色法测定；总钾采用火焰光度计法测定[2]。有效活菌数采用平板计数法测定，使用LB培养基，培养温度37℃,培养时间48 h。所有指标测定均遵循NY 525-2012《中华人民共和国农业行业标准有机肥料》相关规定，每个样品重复测定3次，取平均值。数据使用SPSS 22.0软件进行统计分析，采用单因素方差分析（one-way ANOVA），显著性水平设为P<0.05。

　　2结果与分析

　　2.1理化性质动态变化

　　处理组在投料后12 h内快速升温至50℃,24 h达65℃,高温期（>60℃)持续96 h以上；对照组升温较慢，需48 h才能达到60℃,高温维持时间约为72 h（见图1）。温度变化符合一级动力学方程。

　　ln（dT/dt）=k1t+C（2）

　　式中：k1为温度变化速率常数；t为时间；C为常数。

　　pH方面，初始均为7.2～7.5，处理组在发酵24 h后升至8.0～8.2并保持稳定；对照组波动较大。含水率方面，从初始的68%逐步下降，处理组7 d后降至30%，降解均匀；对照组含水率下降不均，最终为35%。有机质降解方面，处理组降解率达25%，最终含量为38.2%，显著高于对照组的32.5%（P<0.05）。研究表明，功能性菌剂的添加显著促进了有机物料的降解转化，提高了发酵效率（见表1）。

　　2.2养分含量动态变化

　　发酵过程中，养分含量呈先降后升趋势（见表2）。处理组总氮含量从2.1%升至2.8%，总磷从3.2%升至4.5%，总钾从2.8%升至3.5%，总养分（NPK）总量达12.8%[3]。对照组最终NPK总量为10.2%，氮素损失率23.8%，显著高于处理组的15.3%（P<0.05）。这主要得益于立式发酵罐的密闭性和功能菌群的固氮作用。磷钾养分提升源于有机质降解浓缩效应。方差分析表明，处理组在氮磷钾3种养分的保持和转化方面均优于对照组（P<0.05），表明功能性菌剂添加有助于提高发酵产物养分含量，降低氮素损失。

　　2.3有效活菌数动态变化

　　有效活菌数的变化遵循Logistic生长模型。

　　dN/dt=rN（1-N/K）（3）

　　式中：N为菌群数量；r为生长速率；K为环境承载力。

　　处理组在发酵初期（0～24 h）有效活菌数快速增长，从2.0×106 CFU/g增至5.8×107 CFU/g；中期（24~96 h）进入稳定增长阶段，菌群数量持续上升；后期（96～168 h）趋于平稳，最终达到2.1×108 CFU/g。对照组菌群生长缓慢，168 h后仅达到1.45×108 CFU/g[4]。荧光定量PCR分析表明，处理组中枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的比例保持在2:1:1左右，表明3种功能菌株在发酵过程中保持良好的动态平衡。研究结果显示，功能性菌剂的添加显著提高了发酵过程中有益菌群的数量和活性（见图2）。

　　3结论

　　结果表明，在11FFG-102型立式高温好氧发酵罐中添加功能性菌剂（枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌，2:1:1）对鸡粪堆肥具有显著促进作用。其效果可用修正的Gompertz方程描述。

　　Y（t）=A×exp{-exp[μm×e×(λ-t）/A+1］}（4）

　　式中：Y（t）为t时刻的降解率；A为最大降解率；μm为最大降解速率；λ为迟滞期；e为自然对数。

　　处理组12 h升温至50℃,24 h达65℃,高温期维持96 h以上，较对照组升温速率提高20%[5]。发酵7 d后，处理组有机质含量达38.2%，总养分（NPK）达12.8%，有效活菌数达2.1×108 CFU/g，较对照组分别提高17.5%、25.3%和45%。产品各项指标均满足NY 884-2012生物有机肥的标准要求，且稳定性良好。研究证实，该工艺既实现了鸡粪的无害化处理，又达到了资源化利用的目标，为规模化养殖场粪污处理提供了可靠的技术方案。

　参考文献

　　［1］田宇,刘景莹,吴景贵.农林废弃物添加对基于S-90发酵罐资源化处理鸡粪品质和腐熟度的影响［J/OL］.吉林农业大学学报,1-12［2025-12-06］.

　　［2］刘敏茹,林镇荣,李家杰,等.规模化养鸡场鸡粪“两段式”好氧堆肥工艺研究［J］.广东化工,2024,51(6):57-60.

　　［3］黄慧珍,陈丽惠.高温好氧静态堆肥工艺在蛋鸡养殖废弃物处理上的运用［J］.长春师范大学学报,2023,42(4):126-128,150.

　　［4］吕腾腾,徐鹏飞,朱小玲,等.鸡粪罐式好氧堆肥过程对重金属有效性的影响［J］.齐鲁工业大学学报,2022,36(3):1-7.

　　［5］晏琛,曹雷鹏,刘玉环,等.利用新型高温好氧堆肥器提高鸡粪谷壳有机肥肥效［J］.环境工程学报,2021,15(3):1103-1111.