廢白土在雞糞堆肥製造的應用
Application of Clay Waste to Chicken Manure Composting

前言

如何處理動物生產過程所製造之廢棄物並且不會造成環境污染一直是許多畜牧場（豬或家禽）所面臨的主要問題。另外，處理畜牧廢棄物所花費的成本將是相當昂貴的而且會導致其價值性降低。所以如何發展出一種無臭味的新技術去生產動物廢棄物堆肥去解決以上的問題是急需的。

依據台灣農業生產年報（1997）報告指出台灣地區在1996年蛋雞生產總數為32,074千羽而肉雞者為78,461千羽總計共生產數為 120,535千羽(表一）。而蛋雞雞糞的每隻每天平均生產量為0.14kg/day 肉雞者為0.13kg/day則總計可得家禽新鮮糞便5,361,955 ton/year。另外，每年可由乳牛、豬及羊得到家畜糞便總計為7,543,863 ton/year。因此台灣地區一年禽畜糞便廢棄物總生產量為12,905,718 ton/year (Harada, 1995)。而生產這些禽畜糞便廢棄物的畜牧場經常是以日光乾燥處理所以常造成嚴重的空氣污染並影響居住的環境品質。另一方面，台灣地區每年亦生產不少的農業廢棄物如稻殼、甘蔗渣及生產菇類後所剩餘之太空包等其總量估計約為2,009,950 ton/year。這些農業廢棄物經常被用於配合禽畜糞便廢棄物以製得高品質的堆肥並且已有許多有關的報告被報導(Chiou et al., 1995; Lin et al., 1995., Chen et al., 1995)。若以35%的生產量計算則每年可得5,220,4832噸的禽畜堆肥 (Lin et al., 1995; Chen et al., 1995)。

在台灣由於習慣密集栽種農業及長期使用化學肥料使得大約60%的農地呈現酸性且有機物成分少於2%（Yang, 1994）。而台灣處於高溫高濕及高微生物作用的環境下，估計每一公畝農地每年約需200噸的有機碳之供應才足過其分解（Wang, 1989）。堆肥的應用在台灣及亞洲國家是很受歡迎因其可改善土壤的物理特性、提供植物營養成分、廢棄物的回歸及減少環境的污染。農產副產物及動物廢棄物在高溫下顯示出其可被快速的分解（Parr et al., 1994）。 而有一些物質被認為是適於作為堆肥製作的原料如農產副產物、農作物殘渣、動物廢棄物、菜市場廢棄物、已使用過的太空包及食品加工後的廢棄物等（Yang, 1994）。這些原料用作堆肥時，有時是個別處理，有時是混合處理。在堆肥處理過程中高溫菌及中溫菌會分解這些原料的纖維素及木質素（Thambirajah et al., 1995）。而整個堆肥化過程的進行是藉著耗氧微生物優勝及快速的繁殖以一種外源性熱生化的氧化作用加以完成（Viel et al., 1987; Yang, 1997）。這些原料的不均勻有機物質在經過一種適當的堆肥化過程後其包括生化氧化作用及熟成過程使得這些有機物因部份礦質化而形成一種穩定的最終產物（Golueke, 1977）。

依據美國黃豆協會指出1997年台灣地區黃豆油生產量為540000公噸。而在油脂工業經常使用1%的白土作為脫色及脫臭之用，因此總計大約每年將會有5000公噸的費白土產生。由於廢白土含有高的油脂且易發生氧化加上其有自燃性因此會造成油脂工業及公共安全上的危險。

在堆肥製造過程中易產生氨氣是造成空氣污染的主要原因。如何減少堆肥製造過程中氨氣的產生是非常重要且是非常熱門的研究主題。而廢白土還具有些微的脫臭功能或許有助於此目的的達成。因此，本研究的主要目的是要瞭解多少比率的廢白土能被用於雞糞堆肥中及廢白土對雞糞堆肥製造過程微生物作用和對植物生長的影響。

材料與方法

1. 堆肥試驗
   本試驗是由中興大學畜產學系所設計及完成。1000公斤的雞糞購自學校附近的蛋雞場，另外從飼料加工廠購入400公斤的稻殼粉。而從福壽飼料油脂公司取得大約400公斤的廢白土。這些製造雞糞堆肥的原料外觀如照片一所示。
   稻殼粉及雞糞以1：4的比例加以混和並調整水分為60%。本試驗分為五組其分別為空白組（只有雞糞）、對照組（雞糞與稻殼粉的混合物）、10%廢白土添加組（依雞糞與稻殼粉混合物的重量計算）、20%廢白土添加組 及30%廢白土添加組。這些混合物將被堆積於堆肥舍中90天做堆肥發酵及熟成。每天以溫度計測定堆肥的溫度其測定深度為離表面15公分處。而酸鹼值之測定則以樣品加五倍的蒸鎦水後以震盪器震盪2分鐘後再以酸鹼測定儀測之。水分測定則取樣品以105℃乾燥24 hr.後測之。而堆肥臭味測定則以人為方式行之。最後，五組產品再送至國立中興大學農學院農場作植物生長試驗。
   堆肥之各種原料及所製成的五組堆肥則送至本校的植病學系及土環學系作肥力分析及微生物分離及鑑定。

2. 微生物族群的測定
   取10公克的樣品加90 ml 的無菌蒸餾水以製得堆肥懸浮物，再連續稀釋( 10-2 10-3 10-4 -黴菌；10-4 10-5 10-6 -放射菌；10-5 10-6 10-7 -細菌) 並接種至peptone-dextrose agar (PDRA)培養黴菌；接種至Chitin agar (CA) 以培養放射菌及接種至Nutrient agar(NA)以培養細菌。其分別培養24℃，7-10天以計算黴菌；培養30℃，3天以計算放射菌及培養30℃，3天以計算細菌。 菌數單位為CFU/g 。

3. 植物生長試驗
   植物生長試驗是在國立中興大學實驗農場的溫室中進行。本試驗所用的植物為中國介蘭菜，一週大的菜苗是由實驗農場所準備。每株植物的距離為25公分。堆肥與土壤的混合比率為3%。試驗進行分為六組是為農場對照組-使用農場堆肥、空白組-新鮮雞糞、對照組-0%廢白土之雞糞堆肥、10%添加組-10%廢白土之雞糞堆肥、20%添加組-20%廢白土之雞糞堆肥及30%添加組-30%廢白土之雞糞堆肥。每一組重複兩次。在試驗過程中，並分別在第0、1、2、4及7週測植物的生長狀況，其測定方式則測量由莖的底部至頂部的葉片之總高度，以公分為單位。

結果與討論

1. 堆肥試驗
   雞糞添加不同量的廢白土在堆肥化過程中第一週的外觀如照片二、三、四及五。 而表二是雞糞添加不同量的廢白土（0、10、20、30%）在堆肥化過程中溫度的變化情形。由表二中資料顯示出所有處理各組的第一高溫皆出現於堆肥化過程中的第三天或第四天並分別為64、63、65及68℃。 而第二高溫則出現於堆肥化過程中的第十四天並分別為54、50、52及52℃。四週後，各組的溫度皆維持在29-34℃。本試驗的結果與Young (1994) and Chung (1995)之報告所提其第一次高溫為50-60℃ 在經翻堆混合後其第二次高溫之溫度為60-70℃然後會降至30-40℃並維持至堆肥化結束的結論相吻合。而Harada(1995)的報告亦指出堆肥化過程中其溫度可高達65-70℃並維持好幾天而此溫度可殺死病原菌、蒼蠅的蟲卵及野草的種子。
   雞糞添加不同量的廢白土在堆肥化過程中其酸鹼值之測定結果如表三。對照組的產品，不論在堆肥化過程或最終產物皆有最高的酸鹼值。而添加10%廢白土之雞糞堆肥則在堆肥化過程中有較高的酸鹼值但其最終產物的酸鹼值則為最低。在堆肥化的初期，添加20%及30%廢白土之雞糞堆肥汁酸鹼值分別為7.40及7.20皆顯著地低於對照組及添加10%廢白土組。所有處理的最終產物之酸鹼值為7.54至8.21，而此結果與Chiou (1994)之報告中所提動物性糞便堆肥是屬於鹼性肥料的結論相符合。
   所有處理各組之水分在堆肥化過程的變化如表四所示。各組樣品的水分皆隨著堆肥化時間的增加而減少。在堆肥化結束時，各組產品的水分為38.3至39.2%之間。而適合包裝的最終堆肥產物之水分為低於40%（Wun, 1998）。
   廢白土還具有輕微的脫臭作用但帶有酸敗味。因此，廢白土可被用來作為雞糞堆肥化之脫臭用。由表五的結果可證實添加20%的廢白土即可有效改善其臭味問題。而當添加30%廢白土於雞糞時在堆肥化過程的第一天可聞到較濃的酸敗味但沒有聞到阿摩利亞的臭味。而所有處理的產品在堆肥化過程的第三週以後即沒有臭味被聞到（表五）。
   所有作為雞糞堆肥之原料的肥力分析如表六。雞糞的氮、磷及鉀顯著高於廢白土與稻殼粉。而雞糞堆肥的肥力隨著廢白土添加量的增加而降低。雞糞堆肥則發現含有相當高的磷成分。

2. 微生物種類及數量上的變化
   雞糞堆肥中微生物的種類及數量顯著地受到堆肥時間及其成分的影響。由表七及照片六可知道雞糞及廢白土的優勢微生物是細菌其總菌數分別為2.47x109及1.67x108 但稻殼粉則為放射菌其菌數為4.10x107 。再堆肥化進行的開始，可發現添加20及30%廢白土之雞糞其黴菌數較多（表八及照片七）。堆肥化進行一週後則可發現大量黴菌生長在添加20及30%廢白土之雞糞表面上（照片四及五）。這結果顯示出添加20%以上的廢白土有助於堆肥化過程中空氣的輸送及黴菌的生長。而在堆肥化過程中的第二個月及第三個月則可發現優勢菌的生長主要為細菌及放射菌（表九及十）。 相同的結果可被發現於圖一。圖一所顯示為不同廢白土添加量之雞糞中微生物在堆肥化三個月過程中其生長的變化。而Mucor spp. 、Aspergillus spp及Pencillium 等是本試驗中雞糞堆肥的黴菌優勢菌。Harada (1995)的報告指出有許多不同的菌種參與堆肥化且菌群數量的變化在堆肥化過程中是連續性的。在堆肥過程之早期，中溫菌是優勢菌。當溫度超過40℃時則高溫的細菌、黴菌及放射菌則取代而成為優勢菌。最後當溫度降下時，則中溫的細菌及黴菌又出現了。
   在本試驗中的放射菌並沒有去鑑定。但推測這些放射菌可能在堆肥化過程中其應具有除臭的作用，而這需更多的研究工作加以證實。

3. 植物生長試驗
   植物生長試驗是在溫室中進行，並以中國介蘭菜為種植植物，分別種在含有商業性有機肥及不同添加廢白土堆肥之混合土壤中。而其在試驗期間第0、2及7的生長情形如照片十、十一、十二、十三、十四及十五所示。由表十一的資料顯示中國介蘭菜之生長率速以添加30%廢白土堆肥組比其他各組皆快。而在本試驗中亦發現有添加廢白土的各組其中國介蘭菜之生長率速皆比空白組（只有雞糞）及對照組（添加0%廢白土之雞糞堆肥）所種植者快。這些結果顯示出廢白土的利用有助於土壤中空氣的流通性並有助於植物的生長。

結 論

廢白土實際上可應用於雞糞堆肥化過程中藉著其具有脫臭之功用以改進堆肥製作過程中臭味產生及臭味所造成的空氣污染。當雞糞中添加20%以上的廢白土則可發現其有助於堆肥化期間微生物的生長及當堆肥製成施灑於土壤後，由於其有助於土壤中空氣流通使得植物生長亦較佳。而依據本研究之結果則添加30%廢白土於雞糞中以製得雞糞堆肥是可行的。因此， 1997年台灣地區所生產的廢白土皆可被完全利用且可增加雞糞堆肥的產量。

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