不同城乡有机垃圾堆肥碳磷特征分析.pdf

2023年36 卷7 期Vol.36No.7引用格式：云鹏，马倩，黄明慧，颜雅欣，严正娟，王辛龙.不同城乡有机垃圾堆肥碳磷特征分析J.西南农业学报,2 0 2 3,36（7）：1455146 4.Yun P,Ma Q,Huang M H,Yan Y X,Yan Z J,Wang X L.Carbon and phosphorus characteristics of different urban and rural organic waste compostsJ.Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2023,36(7):1455-1464.D0I:10.16213/ki.scjas.2023.7.013.西南农业学报Southwest China Journal of Agricultural Sciences不同城乡有机垃圾堆肥碳磷特征分析1455云鹏,马马?倩,黄明慧,颜雅欣,严正娟，王辛龙（1.四川大学化学工程学院，成都6 10 0 6 5；2.北京市有机废弃物资源化工程技术研究中心/北京嘉博文生物科技有限公司，北京100015)摘要：【目的】为我国城乡有机垃圾的养分资源循环利用及其堆肥合理施用提供依据。【方法】选取餐厨垃圾（FW）、园林废弃物（G W）、鸡粪（ChM）和牛粪（CaM）为主要原料的4种堆肥，采用Hedley连续浸提磷分级、红外光谱分析和热重分析等方法，系统分析不同有机垃圾堆肥的碳磷特征。【结果】4种堆肥的磷素含量和组成，有机碳含量、组成和结构均存在明显差异。粪肥堆肥全磷和活性态磷的含量明显高于植物源有机垃圾堆肥（FW和GW），其中ChM堆肥水提取磷（H,O-P）含量最高，CaM堆肥NaHCO，提取磷（NaHCO3-P）含量最高。FW堆肥总有机碳高、但腐殖化系数低（胡敏酸碳/富里酸碳=0.0 9），水溶性有机碳、小分子有机酸和氨基酸等活性碳含量最高，芳构化程度较低、含有更多的羧酸和多糖结构，热稳定性最差。GW堆肥易氧化有机碳和腐殖酸碳含量最高，芳构化程度和热稳定性高。粪肥堆肥的腐殖酸碳含量低、水溶性碳含量较高，ChM堆肥游离氨基酸含量最高且有机酸种类丰富，CaM堆肥含有一定量的氨基酸和草酸，两种堆肥芳构化程度和热稳定性相近，且居于FW和GW之间。【结论】粪肥堆肥磷含量高、活性碳含量较高，可作为良好的磷源全部或部分替代化肥；餐厨垃圾堆肥磷素含量低，但高活性有机碳含量高，可以发挥以碳促磷作用，提高磷肥有效性；园林废弃物堆肥磷含量低，稳定态有机碳含量高，长期而言，可通过土壤改良提高土壤磷素有效性。通过不同碳磷特征堆肥间及其与化肥的合理配施，可实现碳磷协同和磷养分资源的高效循环利用。关键词：有机垃圾堆肥；磷组分；有机碳组成；热稳定性中图分类号：S141;S146(1.College of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China;2.Engineering Research Center for Recycling OrganicWaste/Beijing Goldenway Bio-tech Co.,Ltd.,Beijing 100015,China)Abstract:ObjectiveThe present paper aimed to provide a basis for the recycling of nutrient resources of organic solid waste in urban andrural areas of China and the rational application of compost.Method)The organic carbon(C)and phosphorus(P)characteristics of four or-ganic waste composts,i.e.,food waste(FW),garden waste(GW),chicken manure(（Ch M)a n d c a t t l e ma n u r e c o mp o s t s （Ca M),w e r esystematicaly analyzed by Hedley P sequentialfractionation method,infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis.ResultThe obvious differences in the content and fraction of P and the content and composition of organic C among four composts were observed.The totaland labile P content of animal manure composts(ChM and CaM)were significantly higher than those of plant-derived organic waste compost(FW and GW),in which the highest content of water extracted P(H,O-P)and NaHCO,extracted P(NaHCO,-P)was observed in ChMand CaM composts,respectively.FW compost had high total organic C(TOC),but low humification index(humic C/fulvic C=0.09).Meanwhile,FW compost had the highest content of labile organic C（LO C),i.e.,d i s s o l v e d o r g a n i c C（D O C),l i g h t mo l e c u l a r o r g a n i cacids(LMOA)and amino acids(AA),the lower degree of aromatization with more carboxylic acids and polysaccharide structures,and thelowest thermal stability.GW compost had the highest content of readily oxidizable organic C(ROC)and humic substances C(HSC),and a收稿日期:2 0 2 2-0 7-2 1基金项目：国家重点研发计划项目（2 0 19YFC1906405）第一作者：云鹏（1998），男，硕士，主要从事磷资源高效利用方面研究。E-mail：y u n w u s h i 1998 g m a i l.c o m通讯作者：严正娟（198 5-），女，博士，副研究员，主要从事磷资源高效利用与新型肥料、废弃物资源化利用等研究。E-mail:文献标识码：ACarbon and phosphorus characteristics of differenturban and rural organic waste compostsYUN Peng,MA Qian?,HUANG Ming-hui,YAN Ya-xin,YAN Zheng-juan,WANG Xin-long文章编号：10 0 1-48 2 9(2 0 2 3）7-1455-101456high aromatized structure and thermal stability.Animal manure compost had the lowest HSC content and the medium DOC content.ChM com-post had the highest free AA content and rich LMOA species,while the CaM compost contained a certain amount of AA and oxalic acid.Twoanimal manure composts had a similar aromatization degree and thermal stability,which was between FW and GW.Conclusion Manurecomposts with high P content and labile organic C can be used as a good P source to completely or partially replace chemical fertilizer.FWcompost has low P content but high LOC content,which can improve the availability of P fertilizer via promoting P by C.GW compost withlow P content and high stable organic C,in the long run,can improve soil fertility,which in turn can enhance soil P availability.Thus,ra-tional application of composts according to their C and P characteristics or combined application of dfferent composts or compost with chemi-cal fertilizers can realize the C and P synergy and the highly efficient recycling of P nutrient resources.Key words:Organic waste composts;Phosphorus fractions;Organic carbon composition;Thermal stability【研究意义】磷（P)是生命活动不可缺少的营养元素,磷肥是重要的农用三大肥料之一,对保障国家粮食安全至关重要。然而,由于磷肥的低效利用,导致磷矿资源浪费和短缺加剧、生态环境破环、农田土壤退化和面源污染等一系列问题1-5。提高磷肥利用效率和循环利用废弃物磷资源是当前应对磷矿资源危机，缓解生态环境问题的关键途径。我国每年产生大量有机垃圾,因其含有丰富的有机碳,同时包含一定磷养分资源，将其堆肥化处理后，进行循环利用,能够通过以碳促磷和废弃物磷养分的循环利用双重途径实现磷资源的高效利用和缓解环境问题6-8,是目前解决粮食安全资源环境系列问题关注的热点。因此,探明有机垃圾堆肥的碳磷特征,对提出合理的管理策略和开发新型肥料，实现磷资源高效利用和废弃物利用意义重大。【前人研究进展】堆肥原料是影响堆肥碳磷含量及其组成的关键因素。不同有机垃圾堆肥中碳磷含量及其组成可能存在较大差异，进而导致其施用土壤后对土壤碳磷素转化和磷养分有效性的影响不同。已有研究对有机垃圾或其堆肥产物中的磷素含量和形态进行了研究,通常粪肥中磷含量及其活性态磷组分较高，而秸秆中磷素含量相对较低3.9。同时,对于堆肥中有机碳的研究一直是关注的重点，大部分研究主要针对堆肥特定的物质进行表征，,如腐殖酸、水溶性有机碳等10-1。【本研究切人点】前人缺乏对堆肥中有机碳组成、结构和稳定性的综合研究,以及有机碳水分(%）原料MoistureMaterialcontent稻壳2.20Rice husks餐厨垃圾Food waste园林废弃物Garden waste鸡粪/秸秆Chicken manure and straw牛粪/秸秆Cattle manure and straw西南农业学报组成和磷素形态组成的协同性分析。【拟解决的关键问题)选取以餐厨垃圾、园林废弃物、鸡粪和牛粪为主要原料的4种堆肥为研究对象，运用多种技术手段解析堆肥中的碳磷含量及其组分，为磷资源高效利用和废弃物循环利用提供理论支撑。1材料与方法1.1典典型城乡混合有机垃圾堆肥采集2021年5月对4种典型的城乡混合有机垃圾好氧堆肥处理模式进行调研，并进行堆肥样品采集。4种堆肥分别为：餐厨垃圾堆肥（FW）,取自北京海淀,堆肥原料以餐厨垃圾为主,稻壳为辅助（餐厨垃圾：稻壳=2:1），将餐厨垃圾筛选和固液分离，固相部分和稻壳混合置于生化机，采用精准好氧技术，在8 0 下好氧发酵12 h；城市园林废弃物堆肥（G W）,取自北京海淀,以园林废弃物为原料，机械粉碎至粒径小于5mm，添加微生物菌剂并控制物料含水量至6 0%7 0%，进行30 d好氧发酵；鸡粪/秸秆堆肥（ChM）,取自湖北阳,以畜禽粪便（鸡粪为主)：菌棒骨渣：木瓜渣=3:3:1为原料,加入发酵菌种，进行35d控氧发酵；牛粪/秸秆堆肥（CaM）,取自湖北宜城,以畜禽粪便（牛粪为主）：秸秆=3:1为原料,加人发酵菌种,进行35d控氧发酵。堆肥样品采用多点取样法，从堆体的不同位置采集样品，将样品均匀混合，确保其一致性，采集样品总量为3kg。堆肥原料的基本性质见表1。表1堆肥原料的基本性质Table 1 The properties of composting materials有机碳(g/kg)pHEC(mS/cm)6.611.1666.563.772.945.8224.726.3522.848.9536卷全磷(g/kg)全钾(g/kg)全氮(g/kg)OrganicTotal nitrogencarbon377.902.61444.700.69462.162.70329.991.90250.70Totalphosphorus2.030.36一一8.920.7128.909.3517.793.91Totalpotassium2.40一1.809.2011.307期1.2样品处理与测定方法将采集的堆肥样品，迅速带回室内，一部分风干过2 mm筛保存备用，一部分置于冰箱（-2 0）中备用。全磷采用浓硫酸一过氧化氢消煮钒钼黄比色法测定，有机磷含量采用灼烧法一钼蓝比色法测定,无机磷含量为全磷与有机磷含量的差值。堆肥磷分组采用修正的Hedley连续浸提磷分级方法9.12),依次采用去离子水（H,0-P）、0.5mo l/LNaHCO,（p H =8.5)溶液（NaHCO,-P)、0.1 m o l/LNaOH溶液(NaOH-P)和 1.0 mol/L HCl 溶液(HCl-P)浸提，总磷含量采用过硫酸铵氧化钼锑抗比色法测定，最后采用H,SO4-H,O,消煮-钼锑抗比色法测定残余态磷（Residual-P）。总有机碳含量采用重铬酸钾外加热容量法，易氧化有机碳采用高锰酸钾氧化紫外分光光度法13,水溶性有机碳采用去离子水浸提并通过总有机碳测定仪（VarioTOC,赛默飞测定。小分子有机酸与氨基酸含量：堆肥鲜样用去离子水振荡浸提后（堆肥：去离子水为1:10），采用高效液相色谱(LC-10AS,岛津)测定小分子有机酸,采用KCI浸提甲醛滴定法测定氨基酸含量。腐殖酸(HS)提取采用0.1 mol/L焦磷酸钠和0.1mol/L氢氧化钠混合浸提液，在室温下振荡浸提后，离心分离悬浮固体，浸提重复3次。采用0.5mol/L HCl将浸提液 pH调至 7.0,过 0.45 m滤膜,得到腐殖酸（HS），冷冻干燥后备用。通过6mol/L HCl 将腐殖酸(HS)溶液的 pH 调至1.0,并将其在4冰箱中静置12 h后,离心分离得到的沉淀物为胡敏酸（HA），上层清液为富里酸（FA）,分别冷冻干燥后备用141。腐殖酸碳（HSC）和胡敏酸碳（H A C)通过总有机碳测定仪（VarioTOC,赛默飞）测定其碳含量，而富里酸碳（FAC）含量采用差减法计算 FAC=HSCH A C。腐殖化参数计算方法为腐殖化率（Humification ratio，H R）=H SC/T O C 100%；腐殖化系数（Humification index，H I）=HAC/FAC。有机碳含量(g/kg)堆肥Organic carbon contentCompostTOCFW367.72GW262.89ChM281.41CaM242.24云鹏等：不同城乡有机垃圾堆肥碳磷特征分析表2 不同堆肥的有机碳组成Table 2 Organic carbon composition of different compostsROC115.98150.62145.33113.961457傅里叶变化红外吸收光谱（FTIR)分析：堆肥和水溶性有机质的红外光谱采用KBr压片法在傅里叶红外光谱仪上（FTT,珀金埃尔默)测定,扫描模式为40 0 0 40 0 cm-l。对谱线选取特征峰,并对相应的官能团进行半定量分析15热重(TG)分析：将堆肥样品置于热重分析仪（ST A 449F3，耐驰），在空气条件下，实验温度为室温至 8 0 0 ,升温速率为10 /min 16-17。1.3数据计算及处理采用Excel2019处理数据和Origin2021制作数据图。2结果与分析2.1不同有机垃圾堆肥有机碳特征2.1.1有机碳组成不同有机垃圾堆肥的有机碳组分间差异明显（表2）。4种堆肥以FW堆肥的总有机碳（TOC）含量最高，达36 7.7 2 g/kg，其余三者的总有机碳含量在2 42.2 4 2 8 1.41g/kg。易氧化有机碳(ROC)是容易被氧化剂如高锰酸钾分解的含碳化合物，是活性有机碳。4种堆肥的易氧化有机碳含量表现为GWC h M FW C a M,G W 堆肥最高为150.6 2 g/kg。易氧化有机碳占总有机碳的比例（ROC/TOC）以FW堆肥最低（31.54%），GW堆肥最高（57.2 2%），2 种粪肥在50%左右。水溶性有机碳(DOC)是活性最高的有机碳组分,极容易矿化。4种堆肥水溶性有机碳含量及其占总有机磷碳的比例均差异明显,表现为 FWChMCaMGW,其中FW堆肥的水溶性有机碳含量以及DOC/T0C分别为41.16 g/kg和11.2%，明显高于其他3种堆肥。堆肥腐殖质类物质是堆肥品质最核心的指标，也是影响堆肥农田效果的重要因素。腐殖酸碳(HSC)是堆肥最重要的有机碳成分,其对土壤生态、结构、养分有效性和植物生长都有重要影响18-2 1。如表3所示,4种堆肥的腐殖酸碳含量表现为GWFWCaMChM。腐殖化率（HR）以GW最高,达ROC/TOC(%)DOC/TOC(%)DOC41.165.5216.217.9431.5457.2251.6447.1011.202.105.773.311458堆肥CompostFWGWChMCaM到47.57%,其他3种堆肥在2 0%30%。腐殖酸碳根据其组分在酸碱溶液中溶解性的不同可分胡敏酸碳（HAC)和富里酸碳（FAC）,H A C溶于酸不溶于碱,是腐殖酸碳中的分子量大、稳定性高的物质,且含有多种功能基,如羧基、酚羟基等，也是对土壤修复最有利的物质2 2】,FAC 则既溶于酸也溶于碱，是腐殖酸碳中分子量较小、活性较大和氧化程度较高的组分,易被微生物降解。4种堆肥的胡敏酸碳含量以GW堆肥最高（33.6 9g/kg）,FW 堆肥最低（7.0 8 g/k g）,2 种粪肥堆肥的胡敏酸含量接近；富里酸碳含量为GWFWCaMChM。腐殖化系数（H I)也以GW堆肥最高（0.37）,而FW仅为0.0 9,2种堆肥的HI位于二者之间。4种堆肥的活性有机组成小分子有机酸和氨基酸含量差异明显,FW、C h M 堆肥的小分子有机酸和氨基酸含量明显高于GW、Ca M 堆肥（表4）。FW和ChM堆肥中具有丰富的小分子有机酸，总含量分别为6 1.16 和2.11g/kg，差异较大；同时,FW和ChM堆肥的中氨基酸分别为11.2 4和15.44g/kg。G W和CaM 堆肥中仅低含量的草酸和氨基酸被检测到。2.1.2有机碳结构特征傅里叶红外光谱(FTIR)广泛用于堆肥有机碳官能团的分析。本研究中,堆肥有机碳红外谱图中主要的特征吸收峰有：2 9 2 0和2 8 50 cm-（脂族C-H伸缩），17 2 0 cm-1（羧酸和羰基C=O伸缩）,16 2 0 cm-（芳环骨架C=C,H键缔合C=0和酰胺键0=C-H等叠加）,130 0 140 0堆肥草酸CompostOxalic acidFW0.36GW0.04ChM0.07CaM0.03注：一表示未检出。Note:-means not being detected.西南农业学报表3不同堆肥的腐殖酸及其组分含量和腐殖化参数Table 3 Contents of humic substances in composts and humification parameters腐殖酸组分(g/kg)Humic sunstance contentHSCHAC88.807.08125.0533.6962.7812.2068.7216.56表4不同堆肥的小分子有机酸及氨基酸含量Table 4 Contents of light-molecular-weight acid and amino acid in different composts苹果酸Malic acidMalonic acid一1.17一一0.200.18一一36卷腐殖化率(%)腐殖化系数HRHIFAC81.7291.3650.5852.16cm-（醇或羧酸类的O-H弯曲和酚类的C-O伸缩）,12 50 cm-（羧酸C-0伸缩）和10 30 cm=（多糖C-0 伸缩)15-16,18 ,4种堆肥本身的红外光谱具有相似形状（图1-a),说明它们具有相似的官能团类型,特征峰处吸收强度存在不同程度的差异（图1-a和表5）。FW堆肥在2 92 0、2 8 50、17 2 0 和12 50 cm-处的峰强度强于其它3种堆肥,说明其含有更丰富的脂类C-H及羰基和羧基的C=O结构,进而说明其存在较高含量的小分子有机酸和脂肪酸物质。2 9 2 0 和2 8 50cm-处的吸收峰面积与16 2 0 cm-处的吸收峰面积比值可指示堆肥本身、腐殖质等有机碳的脂肪性和芳香性的强弱，比值越小表明芳香性越强、芳构化程度越高15。FW堆肥（2 92 0+2 8 50)/16 2 0 比值为3.38,明显高于其它3种堆肥（0.2 0），表明FW的脂肪性更强,芳构化程度较低。GW堆肥以16 2 0cm-处的相对强度最高，达到7 8.33%，且（2 92 0+2850)/1620比值最低为0.10，表明其具有较强的芳构化程度和芳香性。此外，2 种粪肥的（2 9 2 0+2850）/16 2 0 比值也很低。4种堆肥的水溶性有机碳红外光谱结果见图1-b。在2 92 0、12 50 cm-处,FW堆肥的水溶性有机碳有明显吸收峰,CaM堆肥的水溶性有机碳仅有微弱峰,而GW和ChM堆肥没有出现相应的峰,表明FW堆肥的水溶性有机碳含有较高的脂肪酸结构,CaM堆肥水溶性有机碳含有少量脂肪酸结构。在150 0(g/kg)丙二酸乳酸Lactic acidacetic acid33.492.37一一0.760.39一24.1547.5722.3128.37乙酸柠檬酸Citric acidSuccinic acid Propionic acid9.8412.24一一0.350.16一一0.090.370.240.32琥珀酸丙酸1.70一一氨基酸Amino acid11.241.2315.442.457期云鹏等：不同城乡有机垃圾堆肥碳磷特征分析1459CHCHOHCHC=CCHOHM4M3M2M1C-CM4M3M2M140003500300002500200015001000500波数(cm-l)Wavenumbera.堆肥本身a.Different composts图1不同堆肥和水溶性有机碳的傅里叶红外吸收光谱Fig.1Fourier transform infrared(FTIR)absorption spectra of different composts and their DOC表5不同堆肥及其水溶性有机碳的红外光谱主要吸收峰的相对强度Table 5Relative intensities of the main absorption peaks of the infrared spectra of different composts and their DOC组分堆肥ComponentComposts堆肥本身FWCompostsGWChMCaM水溶性有机碳FWDOCGWChMCaM1300cm-区域内，142 0 cm-处不同堆肥的峰强度差异明显,表现为 GWCaMChMFW。此外，FW堆肥在10 30 cm处的峰最强，表明FW堆肥中可能还存在较多多糖物质。表明,FW堆肥和CaM堆肥水溶性有机碳可能存在脂肪酸或羧酸结构物质，而CW堆肥和ChM堆肥的水溶性有机碳可能含有丰富的酚类化合物。2.1.3有机碳稳定性分析示,4种堆肥的TG曲线具有相同变化趋势，随着温度升高样品质量逐渐降低，在30 7 50 范围内的质量损失为7 2.13%8 5.2 3%。DTG曲线显示4种堆肥具有相同的变化趋势以及近似的极值点和拐点。在30 0 350 的峰主要与简单结构的有机碳有关,4种堆肥出峰顺序依次为GWFWChMCaM,其中GW的峰位置在330.33处，说明GW堆肥中简单结构的有机物热稳定性最好。在367.78处的峰可能与羟基脱除有关,4种堆肥中仅有FW堆肥出现了此峰,这与FW堆肥中含有较4000350030002920285033.966.957.420.358.580.414.340.5311.750.000.000.000.270.000.310.07热重分析(TG)结果显0250020001500波数(cml)Wavenumberb.水溶性有机碳b.DOC17201620(%）12.2912.100.0078.330.0044.760.0045.660.0063.350.2642.240.0080.270.1552.81丰富的羧酸结构有关17,2 3。O有机碳的热稳定性指堆肥在受热条件下，有机碳抵抗分解的能力。有机碳的热稳定性和化学稳定性、生物稳定性之间存在一定关系2 4。研究表明，在2 0 0 550 范围内的质量损失主要是有机物的燃烧分解,其值与堆肥有机质含量有着良好的相关性16.2 4,这与本研究结果一致（图2)。根据Som等16-17 的研究,将质量损失分为4 个阶段:WL1(25 125)主要是由于脱水产生的质量损失；WL2(200375）通常认为与碳水化合物的燃烧和结构简单的有机物质（如植物纤维素）有关；WL3（40 0 550)则与更复杂的有机物质（如芳香结构物质)有关；WL4(650750）可能是碳酸盐等物质的热分解。将WL3与WL22个阶段的比值（WL3/WL2)定义为Rrc,其大小用来判断堆肥稳定性16。如表6所示，4种堆肥均在WL2阶段质量损失最大，尤其是FW堆肥在此阶段的质量损失达44.11%，分别为GW、Ch M 和CaM堆肥的1.8 2、1.55和1.48 倍，1000500142012501.976.772.000.0020.490.001.930.006.512.5455.940.0018.450.0037.590.24103025.9611.9025.7647.5415.861.561.018.84(2920+2850)/16203.380.100.200.110.100.000.000.011460(%)(%)表明堆肥中易降解、简单结构有机碳含量高,尤其是FW堆肥。此外,4种堆肥在WL4阶段的质量损失差异较大,以GW堆肥损失最高,表明GW堆肥含有更多大分子结构、热稳定性良好的有机碳。4种堆肥Rrc表现为 GWChMCaMFW,进一步说明,GW堆肥难降解有机碳含量高、热稳定良好,FW堆肥易降解有机碳含量高、热稳定差，而两种粪肥堆肥介于FW和GW堆肥两者之间。2.2不同有机垃圾堆肥磷素特征不同有机垃圾堆肥全磷含量存在较大差异，FW、G W、C h M 堆肥和CaM堆肥中全磷含量分别为2.62、3.0 1、8.44和5.0 8 g/kg（图3-a)。总体而言，动物源堆肥（ChM堆肥和CaM堆肥）全磷含量高于Table 6Mass loss of major endothermic/exothermic reactions in air-thermogravimetric analysis堆肥WL1Compost(25 150)FW5.39GW10.19ChM8.22CaM7.53注:RTc=WL3/WL2。Note:Rrc=WL3/WL2.西南农业学报10017.43%7574.71502500100200300400500600700800900温度()Temperature100T8.72%806079.5440200100200300400500600700800温度()Temperature图2 不同堆肥的DTG和TGA曲线（空气气氛）Fig.2 DTG and TGA curves of different composts(air atmosphere)表6 空气热重分析中主要吸热/放热反应的质量损失WL2(200 375)44.1124.2128.5229.7736卷a.FWb.GWF0.0100F0.180(%）一望634.3363.90%367.78319.46310.2911.38%F-0.260F0.34013.90%-0.4-0.5c.ChM0.045.29%-0.1640.39C-0.218.12%-0.3-0.4M0.041.11%-0.1747.8382.43200100200300400500600700800温度()Temperature100-8.05%80(%)一79.41604020-0100200300 400 500 600 700 800植物源堆肥（FW堆肥和GW堆肥）全磷含量,其中以鸡粪为主要原料的ChM堆肥全磷含量最高。FW、G W、Ch M 堆肥和CaM4种堆肥磷素均以无机磷为主，分别为2.0 2、2.40、6.6 4和4.14g/kg，占全磷含量的7 7.10%8 1.50%（图3-b）。采用Hedley连续浸提磷分级方法，获得4种堆肥中不同磷组分含量（图4-a)以及其占回收总磷的比例（图4-b）,4种堆肥均以HCl-P占总磷比例最高（38.98%6 4.7 6%），这部分磷是与钙结合形成的稳定矿物，为高稳定态磷，难以被植物吸收利用和随水流失9.12.2 5,其次为活性态磷（H,0-P和NaH-CO,-P）,中稳定态磷（NaOH-P）和残余态磷（Residual-P）占比相对较低。不同堆肥磷素形态分布存在(%干物质）WL3WL4(400550)(650 750)15.371.7114.1311.9114.965.2513.957.89-0.222.09%330.33Cd.CaMF0.0(5。%)率取件书望-0.145.69%693.05-0.218.68%-0.3-0.4305.49温度()Temperature0.3RG0.350.580.520.477期云鹏等：不同城乡有机垃圾堆肥碳磷特征分析14619876543210978765-4-3-2101FWa.采用Hedley磷分组方法测定的不同堆肥各组分中磷的含量a.Contents of P at different composts measured by Hedley sequential图4采用Hedley磷分组方法测定的不同堆肥各组分中磷含量及其占总磷比例Fig.4 Contents and proportion of P at different fractions in different animal manures measured by Hedley sequential P extraction method较大差异。与FW和GW堆肥相比,粪肥堆肥中活性态磷的占比更高，尤其是牛粪堆肥活性态磷的占比达40%;2 种粪肥堆肥相比，ChM堆肥活性态磷以H,0-P为主（占总磷的17.8 5%），而CaM堆肥则以NaHCO3-P为主（占总磷的31.8 7%）。FW、G W、ChM和CaM堆肥中的中稳定态磷占总磷的比例分别为18.19%、12.39%、7.50%和16.12%，其中ChM堆肥最低。采用H4SO4-H,O,消煮提取的残余态磷（Residual-P)是最稳定的磷素形态,相对其它堆肥,GW堆肥中Residual-P占比较高。3 讨 论3.1不同有机垃圾堆肥有机碳磷特征及影响因素不同有机垃圾堆肥的总有机碳含量及其组分差异与堆肥原料、堆制条件和处理方式有关。本研究中堆肥总有机碳含量趋势与其堆肥原料的总有机碳PoPoPiPi100-80-60-40-20-0-FWCWa.不同堆肥的有机磷、无机磷组成a.The contribution to total P of Po and Piin different composts图3不同堆肥的无机磷和有机磷含量及其占全磷的比例Fig.3Contents of inorganic and organic P,and the proportion in total P of different compostsH,O-PNaHCO,-PGWChMPextraction methodChMCaMCaMFWb.不同堆肥的有机磷、无机磷占总磷比例a.Proportion of Po and Pi in total Pin different compostsNaOH-PHCI-P100（%）上业806040200b.Proportion of different P fractions in total P in different composts含量规律一致；此外，FW堆肥的总有机碳含量最高,也与其发酵时间短、碳素损失较少有关。研究表明,高锰酸钾对氨基酸和有机酸的氧化比较缓慢,不氧化纤维素，但可氧化芳香结构的有机碳,且高锰酸钾氧化的有机碳含量与木质素含量呈正相关2 7。因此，GW堆肥原料为富含木质素的园林废弃物2 8,堆肥含有较多芳香结构的有机碳，导致其热稳定性好且易氧化有机碳含量高；而FW堆肥原料为富含纤维素的秸秆和稻壳2 8，堆肥芳构化程度较低且有机酸、氨基酸含量高导致易氧化有机碳含量偏低。活性有机碳组分方面,FW堆肥的水溶性有机碳、小分子有机酸和氨基酸活性有机碳组分含量最高,应该与餐厨垃圾中含有大量的脂肪酸和甘油三酸酯等油脂有关2 9；ChM堆肥的小分子有机酸和氨基酸含量次之,可能与鸡饲料结构和鸡粪蛋白质含量较高有关。与此同时,堆肥原料组成、堆肥技GWResidual-PFWGWb.不同堆肥中磷素组分占总磷比例ChMChMCaM工CaM1462术和堆肥时间是影响堆肥中腐殖酸碳含量及其组成（胡敏酸碳和富里酸碳)差异的主要因素19,30 1。堆肥过程中,前期富里酸等结构简单的含碳有机物被微生物降解,后期微生物利用难降解的木质素等作为碳源2 2,腐殖化生成稳定的胡敏酸类物质。FW堆肥堆制时间较短,腐殖化程度较低,所以含有更多小分子的富里酸碳，胡敏酸类物质含量低，腐殖化系数最低。添加了菌剂的GW堆肥胡敏酸碳、富里酸碳含量最高,腐殖化参数都更高。而ChM堆肥和CaM堆肥原料和堆制条件类似,所以腐殖化参数各项值接近。与有机碳类似,堆肥中磷含量及其组分含量受到原料来源、动物种类及饲料构成和处理方式等多种因素影响9