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《現(xiàn)代畜牧獸醫(yī)雜志》2014年第七期

1動物尸體堆肥系統(tǒng)

動物尸體堆肥與其他有機廢棄物堆肥既有相似之處，也有所不同。任何動物尸體堆肥系統(tǒng)都應(yīng)避免地表和地下水污染、疾病傳播風(fēng)險、食腐動物和昆蟲危害和大氣環(huán)境污染。

1.1動物尸體堆肥方法國內(nèi)外的動物尸體堆肥方法主要靜態(tài)堆和條垛堆肥方法、倉式堆肥方法和密閉箱式堆肥方法。靜態(tài)堆和條垛堆肥通常在開放的硬地面上進行，主要用于大型動物尸體（成年牛或豬）堆肥。單個大型動物尸體可用靜態(tài)堆堆肥，如果死亡動物數(shù)量較多，則可在靜態(tài)堆的基礎(chǔ)上不斷增加動物尸體和碳源物質(zhì)從而使堆體延長，即形成條垛堆肥[5]。條垛堆肥是最簡單的動物尸體堆肥方法，要求有一定的寬度，而長度可隨死亡動物數(shù)量和場地大小變化。倉式堆肥方法的倉體通常建在混凝土或夯實土等硬地面上，周圍由經(jīng)防腐處理的木板、混凝土、塑料板、干草捆包或其他使堆體成型的材料筑成三面墻體結(jié)構(gòu)，前面開敞以便于鏟車機械化作業(yè)。密閉箱式堆肥的文獻報道不多，僅用于小型動物尸體（如雞和保育豬）處理[1，7]，在密閉箱體通常有保溫層，堆肥原料物質(zhì)和動物尸體放置其中直至裝滿為止。條垛和倉式堆肥是現(xiàn)場動物尸體堆肥的常用方法。在多雨氣候條件下，條垛和靜態(tài)倉式堆肥設(shè)施應(yīng)有防雨頂；在干燥氣候環(huán)境中，死亡動物堆肥多在露天進行，但需適當(dāng)加水以保持最佳發(fā)酵條件。

1.2動物尸體堆肥系統(tǒng)的供氧方式靜態(tài)堆和條垛堆肥通常采用自然通風(fēng)與翻堆相結(jié)合的供氧方式，在動物尸體堆肥的初始階段，外層空氣借助動物尸體周圍碳源物質(zhì)的大量空隙通過自然擴散進入堆體，堆體中氧氣分布不均勻，動物尸體周圍碳源物質(zhì)的外層氧氣含量高、堆體中心氧氣含量低。未翻動堆體中心的氧氣濃度很可能低于5%的最小值，但只要動物周圍經(jīng)切碎處理的碳源物質(zhì)中有足夠的空隙和氣體通透性，使碳源物質(zhì)的外層保持有氧狀態(tài)，就能對動物尸體降解釋放的氣體物質(zhì)進行過濾和生物降解。當(dāng)堆體完成初次高溫發(fā)酵，堆體溫度降低至45～48℃以下，則表明堆體氧氣不夠，這時可通過翻堆給堆體供氧，堆體將進入第二次高溫發(fā)酵期。自然通風(fēng)靜態(tài)堆和條垛堆肥方法的投資和運行成本低，但動物尸體的降解相對較慢。倉式堆肥多用被動通風(fēng)形式供氧，將多孔PVC管道水平放置于堆體基層（碳源物質(zhì)）中，水平管道的末端通過彎頭連接垂直向上的多孔PVC管，垂直管的末端敞開并伸出堆體之外，空氣借助自然通風(fēng)在PVC管道中流動，通過管道上的開孔給堆體供氧。Xu等[9]在長25m的死牛堆肥堆體中間隔均勻地放入17根多孔通風(fēng)管道并在堆體頂部設(shè)8個出風(fēng)口，以提高被動通風(fēng)效果。Akdeniz等在長2m×寬2m×高1.2m的死豬堆肥倉基層碳源物質(zhì)中水平放置3根多孔通風(fēng)管道，但伸出堆體的垂直管道無孔。箱式堆肥則采用機械強制通風(fēng)供氧，郭東坡等通過風(fēng)機和堆肥箱底部的多孔管道給箱內(nèi)堆肥物質(zhì)供氧，根據(jù)試驗結(jié)果建議死豬箱式堆肥的通風(fēng)率不大于100L/（m3•min）。

1.3堆肥原料物質(zhì)動物尸體堆肥的碳源物質(zhì)主要是各種農(nóng)林廢棄物，許多林木副產(chǎn)物和農(nóng)作物廢棄物以及動物糞便等均可用于畜禽尸體堆肥，常用的物質(zhì)包括鋸末、木屑、碎玉米秸、大豆禾稈、大麥禾稈、谷殼、苜蓿干草、玉米青貯[1]、燕麥禾稈、樹葉、粉碎的棒子芯、廢紙、泥炭、軋棉垃圾、花生殼等[12]，由于林木和農(nóng)作物廢棄物等碳源物質(zhì)的空隙率高，容易導(dǎo)致堆體水分損失，且堆體的底部和頂部的熱量散失量大，因此水分含量高和C/N比低的畜禽糞便和畜禽養(yǎng)殖墊料也用于死亡動物尸體堆肥，豬糞或雞糞等動物糞便用于動物尸體堆肥不僅可以提供初始氮源，也有助于增加堆體中微生物數(shù)量[8]。

1.4堆制方法國外動物尸體堆肥的堆制，采用層層疊加的方式，先在底部鋪1或2種碳源物質(zhì)（最底層為植物碳源物質(zhì)），總厚度不少于0.3m；其上放置動物尸體，小型動物尸體可放置多層，兩層動物尸體之間鋪15～30cm的碳源物質(zhì)，直到堆肥倉裝滿或堆體達到1.8～2.0m高；最后頂部覆蓋有吸收性的有機物質(zhì)，頂層物質(zhì)厚度不少于0.6m。通常條垛或堆肥倉可放置2～3層死豬和死羊，死牛一般單層堆肥處理。Imbeah報道倉式死豬堆肥時，先在倉的底部鋪約30cm鋸末，其上放置動物尸體，動物尸體周圍鋸末厚30cm，以防止臭氣揮發(fā)，死豬堆肥時間為2～6個月，死亡仔豬堆肥2個月完成。Sivakumar等進行死雞堆肥研究時，在底層鋪15～20cm的籠養(yǎng)蛋雞糞或農(nóng)家肥，其上鋪稻草和高粱稈層，然后放置死雞，死雞層上先鋪雞糞（農(nóng)家肥）和稻草（高粱稈）層，最后加蓋15cm厚的雞糞，堆肥時間在62～128d不等。關(guān)于死牛堆肥處理，Stanford等在地面上鋪40cm的大麥稈，其上放置死牛，最后覆蓋運動場糞便直至2.0m高；Xu等則在死牛下部放兩層碳源物質(zhì)，即底部40cm大麥稈及其上60cm運動場牛糞層，放入死牛后再覆蓋100cm運動場牛糞，直至堆體2.0m高；Glan-ville等為防止?jié)B濾液進入堆體下面的土壤層，將死牛底部碳源物質(zhì)厚度增加到60cm，春季和冬季的死牛降解時間分別為4～6個月和8～10個月。當(dāng)使用多種碳源物質(zhì)進行動物尸體堆肥時，將不同物質(zhì)分層堆鋪，并不進行混合處理。國內(nèi)習(xí)佳林進行死雞堆肥和郭東坡等進行死豬堆肥研究中，將新鮮豬糞與碎玉米秸稈進行混合后，先在堆肥箱底部鋪40～50cm，其上放置死雞或死豬，最后覆蓋新鮮豬糞與玉米秸稈混合物，堆肥6周后的死豬降解率超過94%，作者待發(fā)表的研究資料中，在堆肥箱（1m高）放置兩層死豬，兩層死豬間隔20～30cm的新鮮豬糞與玉米秸稈混合物，也有不錯的死豬降解效果。

2動物尸體堆肥過程中微生物殺滅情況

動物尸體及其堆肥所用動物糞便中均含有大量的病原微生物，無害化是動物尸體堆肥的重要評價指標。Senne等給雞接種高致病性禽流感病毒（HPAI）和減蛋綜合征腺病毒5d后，取雞的肺、氣管和氣囊；以及脾、盲腸淋巴樣組織和法氏囊進行堆肥處理，10d后HPAI完全滅活，20個樣本中只有1例檢測到腺病毒，20d后全部樣品均無病毒檢出。Xu等在死牛堆肥堆體中埋入大腸埃希氏菌（E.coliO157:H7）、空腸彎桿菌和新城疫病毒（NDV），發(fā)現(xiàn)堆肥7d后，E.coliO157:H7和NDV均未檢出，空腸彎桿菌的活菌數(shù)顯著降低。作者的內(nèi)部研究資料表明，將感染新城疫的雞尸體進行堆肥處理，堆肥2d后死雞腦、肺臟和腿骨中均無病毒檢出。Glanville等將裝有與禽流感病毒結(jié)構(gòu)相似的雞新城疫病毒和與口蹄疫病毒結(jié)構(gòu)相似的禽腦脊髓炎病毒的密封小瓶放入死牛堆肥中，監(jiān)測病毒的滅活情況，結(jié)果表明，溫度的季節(jié)性變化對堆肥起始階段的病毒存活有顯著影響，密閉小瓶中的新城疫病毒在夏季存活不到7d、在春冬季節(jié)存活2～28d，密閉小瓶中的禽腦脊髓炎病毒在夏季存活7～12d、而春冬季節(jié)存活14～49d。堆肥過程中的持續(xù)高溫使其對堆體中的病原微生物具有很好殺滅作用，除此之外，堆肥過程中微生物拮抗作用（包括產(chǎn)生抗生素和直接寄生作用）、產(chǎn)生有機酸和氨以及養(yǎng)分競爭等均可使病原微生物滅活，堆肥是公認的養(yǎng)殖廢棄物無害化處理技術(shù)。

3動物尸體堆肥過程中降解狀態(tài)判定

溫度不僅是動物尸體堆肥成功與否的標志，也是動物尸體降解過程判斷的常用指標，Sivakumar27等根據(jù)堆體溫度判斷死雞堆肥過程，當(dāng)堆體溫度在翻堆后再次下降至40℃以下，表明有機物降解完成，堆肥過程結(jié)束。但堆體中心溫度降低并不一定預(yù)示降解已完成，如果堆體水分散失量大，使尸體干燥，微生物活動降低，動物分解停止，也可能出現(xiàn)溫度下降現(xiàn)象，另外通風(fēng)過量和覆蓋物質(zhì)貯熱不佳也可使堆體溫度降低。干物質(zhì)的降解程度可能受軟組織與骨骼比以及堆體中包含降解組織的相關(guān)物質(zhì)有關(guān)，難以對動物尸體整體堆肥的降解率進行準確評價。Xu等研究表明堆體中牛尸體周圍的牛特異性DNA是一個可靠的組織降解指標，Akdeniz等表明在死豬尸體堆肥過程中獲取的氣體樣品中的某種揮發(fā)性化合物（VOCs）是動物組織降解的可靠生物指標。

4結(jié)語

畜禽養(yǎng)殖廢棄物尤其是尸體對周圍大氣、土壤、地表水和地下水具有很大的威脅，堆肥具有環(huán)境友好、經(jīng)濟實用、有效、操作簡單等特點而受到不少國家的青睞，由于動物尸體堆肥過程中朊病毒和芽孢菌殺滅的相關(guān)研究信息缺乏，尚未被歐盟列為動物尸體處理法定方法，動物尸體堆肥的生物安全性有待進一步研究。

作者：陶秀萍董紅敏單位：農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點實驗室中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所