摘要
酱香型白酒糟属于低碳氮比的原料，堆肥过程中氮素损失相对较高，堆肥周期较长。本研究以酱香型白酒糟为主料，设置了 3 个处理，分别为对照组纯酒糟（PL）、添加 5‰的复合微生物菌剂（PLM）和添加 5% 的生物炭（PLB），探究外源添加剂对好氧堆肥过程中氨排放、氮素损失、堆肥周期、堆肥效率及腐熟度的影响。结果表明，与 PL 处理相比，PLM 和 PLB 处理提前 1 和 2 d 进入高温期（≥ 55℃），高温期持续时间分别为 12 和 13 d，较 PL 处理多 1 ～ 2 d；以 10 和 15℃为生物学零度，PLB 较 PL 处理可缩短堆肥周期 3.44 ～ 4.39 d。与 PL 处理相比，PLM 和 PLB 处理可以改善堆肥的腐熟度。其中 PLB 处理在堆肥过程中 pH 变化较小，从 12 d 开始一直维持在 7.13 ～ 7.29 之间，利于微生物生长；与 PL 处理相比，PLM 和 PLB 处理终点与初始碳氮比的比值分别提前 6 ～ 12 d 降到 0.7 以下，种子发芽指数达到 70% 以上，达到腐熟标准参数；堆肥结束时，PLM 和 PLB 处理铵态氮含量的增加比例较 PL 处理分别少 10.4 和 23.38 个百分点；硝态氮含量的降低比例较 PL 处理分别少 3.33 和 5.95 个百分点； 氨累积挥发量较对照分别减少 10.81% 和 14.52%；全氮损失率较 PL 处理分别降低 4.83 和 6.90 个百分点。结果表明，由氨挥发引起的氮损失与堆肥积温呈极显著正相关性，两种添加剂通过调节堆体有机碳及碳氮比，从而影响堆体温度和堆肥积温，进而加快了堆体腐熟进程，减小了氨挥发速率、氨累积挥发量和由氨挥发引起的氮损失。
Abstract
Maotai-flavor distiller’s grains are low carbon to nitrogen ratio raw materials，and the nitrogen loss during composting is relatively high and the composting cycle is long．In this study，Maotai-flavor distiller’s lees were used as the main material，and three treatments were set up，namely pure distiller’s lees（PL）as the control group，the addition of 5‰ compound microbial agent（PLM）and the addition of 5% biochar（PLB），to explore the effects of exogenous additives on ammonia emission，nitrogen loss，composting cycle，composting efficiency and decomposition degree during aerobic composting．The results showed that PLM and PLB treatments entered the high temperature period（≥ 55℃）1 and 2 days earlier than PL treatment，and the high temperature period lasted 12 and 13 days，respectively，which was 1-2 days longer than PL treatment．At biological zero temperatures of 10 and 15℃，PLB treatment shortened the composting cycle by 3.44- 4.39 days，compared with PL treatment．Compared with PL treatment，PLM and PLB treatments improved the compost maturity．The pH value of PLB treatment changed little during the composting process and remained between 7.13-7.29 from the 12th d，which was conducive to microbial growth．Compared with PL treatment，the ratio of the final to initial carbon to nitrogen ratio of PLM and PLB treatment decreased below 0.7 in 6-12 days earlier，and the seed germination index reached more than 70%，reaching the standard parameters of maturation．At the end of composting，the increase of ammonium nitrogen content in PLM and PLB treatments was 10.4 and 23.38 percentage points less than that in PL treatment．The reduction ratio of nitrate nitrogen content was 3.33 and 5.95 percentage points less than that of PL treatment．The cumulative volatilization of ammonia decreased by 10.81% and 14.52%，respectively．The total nitrogen loss rate was 4.83 and 6.90 percentage points lower than that of PL treatment．The results showed that the nitrogen loss caused by ammonia volatilization was significantly positively correlated with the accumulated temperature of compost．The two additives affected the temperature and accumulated temperature of compost by adjusting the organic carbon and carbon to nitrogen ratio in the pile， thus speeding up the process of heap decomposition and reducing the ammonia volatilization rate，accumulated volatilization amount of ammonia and nitrogen loss caused by ammonia volatilization.
我国白酒糟按香型可分为浓香型、酱香型、清香型及其他香型，其中酱香型酒糟因独特的酿造工艺（高温制曲、多轮次发酵）呈现显著营养特性差异[1]。其粗蛋白质含量（18.3%～24.1%）及氨基酸均值均高于浓香型，残余淀粉达 14.3%～18.2%，但碳氮比（C/N）（8.99）低、酸性强（pH 4.60），导致传统堆肥中升温困难、氮损失严重[2-3]。集中丢弃期（8—9 月）的高温环境易引发腐败霉变，加之饲料化利用率仅 20%，亟需无害化与资源化处理[4-5]。鉴于沼渣二次污染风险，好氧堆肥成为其高氮有机肥转化的主要途径，可补充土壤有机质及矿物元素[6-7]。
堆肥过程中氮素损失是核心挑战，主要表现为氨（占总量 60%～80%）和氧化亚氮（增温潜势为二氧化碳的 265～298 倍）排放，与矿化、氨化及硝化反硝化过程密切相关[8-11]。酱香型酒糟高氮（全氮 3.5%～4.2%）、低 C/N 特性加剧氮素流失，需通过外源添加剂调控氮循环。现有保氮策略包括物理添加剂，如生物炭凭借多孔结构（比表面积 200～400m²/g） 吸附氨及有机氮，调节堆体 pH（提升 0.3～0.5），减少氨排放 14.5%～27%[12-13]；化学添加剂，如过磷酸钙通过固定 NH4 + 降低挥发，磷石膏可抑制硝化作用；生物添加剂，复合菌剂（如芽孢杆菌、放线菌）加速氮转化，抑制 42.3% 氨释放，提升 52.3% 硝态氮含量[14]，协同生物炭可使全氮损失降低 7.8～17.3 个百分点[15]；碳源调节，如添加秸秆（C/N 40～60）或木本泥炭可提升初始 C/N 至 25～30，促进微生物活性，缩短高温期启动时间 1～2 d[16-18]。
研究表明，生物炭在酱香型酒糟堆肥中兼具环境与工艺优势：其碱性（pH 8.5～10.2）可中和酒糟酸性，孔隙结构改善曝气与持水性（含水率提升5 %～8%），提高有机物质降解酶活性，同步减少氨 （55%）、氧化亚氮（20～30%）及甲烷排放[12，19-20]。然而，现有研究多聚焦污泥、畜禽粪便等物料，针对酱香型酒糟堆肥中腐熟度评价及氮素代谢的影响仍需深入，尤其是硝化抑制效应与添加剂配伍优化等关键问题[21-27]。未来需结合物料特异性，开发多类型添加剂协同调控技术，以实现氮素高效固持与堆肥品质提升的双重目标。
本研究拟通过分析（1）添加生物炭后酱香型白酒糟的堆肥积温变化、（2）理化指标的变化； （3）氮素转化及损失的变化、（4）生物炭对氨排放速率及累积挥发量的影响、（5）氨排放速率及累积挥发量与堆肥各项环境参数的相关性，从而揭示外源添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥腐熟度和氮损失的影响，为优化酱香型酒糟好氧堆肥工艺提供理论参考，实现将酱香型酒糟生产为高氮有机肥提供科学技术支撑。
1 材料与方法
1.1 供试材料
本试验所用的酱香型白酒糟由贵州茅台酒厂 （集团）循环经济产业投资开发有限公司提供。试验所用的生物炭购买于贵州金叶丰农业科技有限公司。试验所用菌剂为粉状的有机物料腐熟剂，由湖北启明生物工程有限公司提供，有机物料腐熟剂中有效菌种主要由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉组成，有效活菌数≥ 2.0 亿 /g。酒糟和生物炭的基本性状见表1。
表1供试材料的基本理化性质
1.2 试验设计
试验于 2023 年 3 月 7 日至 4 月 24 日在贵州省农业科学院土壤肥料研究所试验大棚开展，酱香型酒糟为发酵主料，参考鲍士旦[28]的含水量测定方法对酒糟进行含水量测定，并计算其干物质质量。试验共设 3 个处理，以不添加任何外源添加剂的纯酒糟堆肥为对照，用 PL 表示，在PL 的基础上添加干物质质量比为 5‰的复合微生物菌剂为 PLM 处理，在 PL 基础上添加体积比为 5% 的生物炭为 PLB 处理，每个处理设置 3 个重复。堆肥当天，按照各处理的设计，将堆肥物料进行人工翻堆混合，将物料含水率调节至 55%，混合均匀后放入堆肥箱（60.7 cm×60.5 cm× 82.5 cm） 进行好氧发酵，根据“ 时不等温、温不等时”的原则进行人工翻堆，好氧发酵周期为 48 d。
1.3 样品采集及测定
1.3.1 堆肥样品采集
在堆肥过程中升温期、高温期按照每 3 d 取样 1 次，进入降温期后每 6 d 取样 1 次进行取样检测，每个堆体采集表层（0～20 cm）、中层（30～40 cm）、深层（50～80 cm）样品各 300 g，混合均匀。将采集的样品分成两份：一份装入无菌塑料袋中于 4℃下保存，用于铵态氮、硝态氮等指标的测定；另一份自然风干，粉碎并过 0.15 mm 筛，用于 pH、全氮和总有机碳的测定。
1.3.2 气体采集时间及方法
利用现有的泡沫箱为密闭体制成气体采集箱，在堆肥过程中按照每 3 d 检测 1 次。将装有硼酸的三角瓶放置于堆肥箱内，气体采集箱密闭覆盖之上，采集气体 1 h，之后将三角瓶立即取出，并用橡胶塞进行密闭，送往实验室采用试剂法进行检测[29]。
1.3.3 测定指标及方法
（1）温度：采用温度计进行测定，测定时插入堆体中心处，测量 3 个位置，读取最高值，于每天 9：00 进行测定。
（2）堆肥积温：根据物候学净效积温是植物在某时段内生物学零度和有效温度上限之间温度的累积值[30]，将有效积温的概念引用到堆肥反应过程中，用以下公式计算有效积温：
式中，t 为堆肥积温，℃·h；ti 为 i 时间的堆肥温度，℃；t0 为堆肥反应的生物学零度，℃，对于本试验的原料，将 t0 设为 10 和 15℃分别计算；Δt 为 ti 持续的时间，h。
（3）堆肥有效周期缩短天数：
式中，ΔT 为堆肥有效周期缩短天数；t 对照为纯酒糟的对照堆肥积温，℃·h；t 处理为添加菌剂或者生物质炭处理的堆肥积温，tm 为堆体温度稳定时的最低堆肥积温，℃·h；T 结束为堆肥试验结束时间节点，d。
（4）堆体理化指标及养分指标检测：参照《有机肥料》（NY/T525—2021）和《土壤质量土壤硝态氮、亚硝态氮和铵态氮的测定氯化钾溶液浸提手工分析法》（GB/T42485—2023）标准检测样品 pH、铵态氮、硝态氮、全氮及总有机碳。
（5）氨排放检测：采用 250 mL 广口三角瓶放置 20 mL 2% 硼酸吸收液，吸收挥发出的氨，吸收时间为 1 h（图1）。在每个处理的堆体顶层放置 3 个三角瓶，三角瓶最大内径为 29 mm，采集完后立即用橡胶塞盖住瓶口，立刻拿回实验室用 0.05 mol·L-1 硫酸标准溶液滴定计数。硼酸吸收完氨后，拿回实验室，每个三角瓶滴入 3～5 滴甲基红-溴甲酚绿指示剂，若吸收有氨，滴入指示剂后，液体变蓝色或者绿色，用稀硫酸滴定后，终点颜色变为紫红色。
图1氨挥发测定示意图
（6）氨的挥发速率：
式中，F 为氨的挥发速率，mg·m-2·h-1；C 为标定过的硫酸浓度，mol·L-1；V 和 V0（空白）表示滴定消耗的硫酸体积，mL；M 表示氨的分子量，17.03 g·mol-1；L2 表示静态箱与堆体的接触面积，m2；T 为氨的吸收时间，min。
（7）氨累积挥发量：通过日通量计算得出堆肥过程中每天氨挥发量的总和，本试验检测时间间隔为 2 d，求出前后两次检测值的算术均值，作为间隔时间的日通量。
（8）氮素损失率[30]：
式中，N0 为初始样品的全氮质量分数，%；Nend 为堆肥结束时样品的全氮质量分数，%；H0 为初始样品的干物质质量分数，%；Hend 为堆肥结束时样品的干物质质量分数，%。
（9）发芽指数：参照《有机肥料》（NY/T525— 2021）附录 F 中种子发芽指数（GI）的测试方法进行测定，当 GI ≥ 70% 时，可认为堆肥腐熟[31]。
T 值：终点 C/N 与初始 C/N 的比值，可以作为堆肥腐熟度的评价标准，T 值为 0.7 可作为堆肥稳定性的参考标准[32]。
1.4 数据处理与统计
试验数据采用 Excel 2019 进行处理，利用 SPSS 16.0 和 Origin 8.0 进行方差分析、相关分析、图形制作等，以 LSD 法进行显著性检验（P<0.05）。测定结果均以平均值 ± 标准差的形式表示。
2 结果与分析
2.1 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥过程中腐熟度的影响
2.1.1 堆肥温度的变化
如图2a所示，以环境温度为对照，各处理堆肥温度均表现出先升高后降低，再逐渐平稳并接近环境温度的变化趋势，48 d 堆肥结束，均经历了完整的升温期、高温期、降温期和腐熟期。各处理的高温（≥ 55℃）持续时间分别为 11、12 和 13 d，均达到了《农产品加工废弃物肥料化利用》 （GB/T42546—2023）的标准要求。PLM 和 PLB 处理均比 PL 处理提前 1 d 达到 50℃以上，进入升温期。PLB 处理在第 3 d 达到 58℃，首先进入≥ 55℃ 的高温期，比 PLM 和 PL 处理分别提前 1 和 2 d 进入高温期。3 个处理同时在第 17 d 进入降温期 （＜ 50℃），一些难降解的有机物在嗜温性微生物的作用下继续分解，直至物质降解完成，进入温度稳定期。从≥ 55℃高温持续时间上看，PLB 处理最长（13 d），其次是 PLM 处理，分别比对照 PL 处理多 2 和 1 d；从≥ 40℃的中高温天数看，PLB 处理最短（14 d），分别比 PLM 和 PL 处理少 4 和 5 d，说明 PLB 处理提前结束有机物质的分解进入稳定期。
2.1.2 pH 的变化
pH 是影响堆体微生物种群及活性、氮素转化和氨排放的关键因子，也是评价堆肥腐殖化的重要指标。堆肥过程中，各处理堆体 pH 变化趋势基本一致，呈“先升高-再降低-又升高”的变化趋势 （图2b）。堆肥初期物料的 pH 较低，随着堆体温度快速上升，有机氮矿化，氨挥发加速，此时各个处理堆体 pH 也随之升高，各个处理均在第 12 d 达到最高值；之后略有回落又逐渐上升，直至堆肥结束。堆肥结束时，PLB 处理的 pH 最高（7.29），其次是 PLM 处理，均略高于 PL 处理。
2.1.3 种子发芽指数的变化
GI 是检验有机肥有无毒害的重要指标，同样是反映堆肥反应是否完成的评价标准。由图2c可知，堆肥初期（0～6 d），由于物料未腐熟，各处理 GI 值较低，均低于 40%；堆肥高温期（6～18 d），随着堆肥底物的腐殖化、有机物质的分解，有害物质逐步降解，各个处理的 GI 快速升高，PLB 处理首先达到有机肥料产品标准（GI ≥ 70%），GI 值为 73.72%；堆肥腐熟期（18～36 d），PLM 和 PL 处理均达到腐熟标准（GI ≥ 70%）。从 GI 看，PLB 和 PLM 处理分别在 18 和 24 d 达到腐熟标准，比 PL 处理（36 d）提前进入堆肥稳定期，有效地缩短了堆肥周期。
2.1.4 有机碳、碳氮比和 T 值的变化
堆肥过程中，有机物质的分解和 C/N 的变化是评价堆肥反应是否完成的重要指标。随着堆肥过程中有机物质的不断分解，物料总有机碳逐渐降低 （图2 d），各个处理在 0～15 d 下降的最快，之后下降的速率变缓。其中 PLB 处理下降的最快，说明添加生物炭可以加速有机物的分解，引起碳挥发，从而使有机碳含量降低的较快，堆肥结束时，由于生物炭本身的有机碳为惰性碳，使得堆肥结束时的有机碳含量略高于 PL 处理，为 35.31%。PLM 处理整个堆肥过程中的有机碳含量略低于 PL 处理，堆肥结束时，两个处理的有机碳含量基本一致，分别为 34.66% 和 34.54%。堆肥过程中，各处理 C/N 均呈下降趋势，PL、PLM 和 PLB 处理分别由堆肥起始的 8.99、8.98 和 9.31 下降到堆肥结束时的 5.39、 5.37 和 5.70（图2 e），均达到腐熟的标准。从 T 值来看（图2 f），PLB 处理在第 18 d 首先达到 0.7 以下，之后稳定在 0.7 以下，较 PLM 和 PL 处理均提前进入堆肥稳定期。
图2酱香型白酒糟堆肥过程中各处理基本腐熟度指标的变化
注：T 值为终点与初始碳氮比的比值。
2.2 添加剂对好氧堆肥积温及周期的影响
从表2中可以看出，以 10℃作为生物学零度， PLB 处理堆肥积温显著低于 PL 处理，堆肥周期可以缩短 3.44 d，PLM 与 PL 处理堆肥积温差异不显著，堆肥周期比 PL 处理缩短 0.26 d；以 15℃作为生物学零度，PLB 处理堆肥积温显著低于 PL 处理，堆肥周期可以缩短 4.39 d，PLM 与 PL 处理堆肥积温差异不显著，堆肥周期比 PL 处理缩短 0.32 d，因此添加生物炭可显著缩短堆肥的周期，添加菌剂与对照差异不明显。
表2生物炭对酱香型白酒糟堆肥积温及周期的影响
注：同列不同小写字母代表处理间差异显著（P<0.05）。
2.3 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥过程中氮素转化及氮损失的影响
2.3.1 堆肥过程中全氮、铵态氮和硝态氮的变化
酱香型白酒糟堆肥过程中，全氮质量分数随着发酵过程的进行呈现出起伏变化（图3a）。发酵结束时，由于物料浓缩使得各处理全氮含量较初始物料提高 7.83%～12.99%，其中 PLM 处理全氮含量提高的最多，其次为 PL 处理，PLB 处理全氮含量提升最少。
各处理堆肥过程中铵态氮含量呈现“升高-降低-平稳”的趋势（图3 b）。PLB 和 PLM 处理第 3 d 开始快速增长，较 PL 处理提前 3 d。各处理均在第 12 d 达到最高值，PL、PLM 和 PLB 处理分别为 4.30、4.51 和 4.75 g·kg-1，PLM 和 PLB 处理较 PL 处理高 4.88% 和 10.47%。从 15 d 开始，逐渐降低，到 30 d 左右逐渐平稳略有回升，铵态氮的含量随翻堆通氧情况略有起伏，堆肥结束时，PL、PLM 和 PLB 处理的铵态氮含量分别为 3.27、3.21 和 3.61 g·kg-1，均低于 4.0 g·kg-1，达到腐熟。堆肥结束时，PLM 和 PLB 处理铵态氮含量的增加比例较 PL 分别少 10.4 和 23.38 个百分点。
硝态氮含量在堆肥过程中呈“降低-升高-降低-平稳”的趋势（图3 c），在堆肥初期（0～6 d）变化不大，进入高温期硝态氮含量缓慢下降， PL 和 PLM 处理在 12 d 左右达到最低值，PLB 处理在 15 d 左右降到最低。降温期（15 d 以后），各处理硝态氮含量开始迅速上升，在 18 d 左右达到峰值。堆肥结束时，PLM 和 PLB 处理硝态氮含量的降低比例较 PL 处理分别少 3.33 和 5.95 个百分点。
图3酱香型白酒糟堆肥过程中各处理全氮、铵态氮和硝态氮的变化
2.3.2 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥过程中氮损失的影响
从全氮损失上看（表3），添加菌剂和生物炭均可以降低酱香型白酒糟好氧堆肥过程中的全氮损失，其中 PLB 和 PLM 处理全氮损失率分别为 10.63% 和 13.61%，较 PL 处理分别降低 7.81 和 4.83 个百分点，均显著降低全氮的损失率。
表3生物炭对酱香型白酒糟好氧堆肥氮损失率的影响
注：同行不同小写字母代表处理间差异显著（P<0.05）。
2.4 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥过程中氨挥发的影响
2.4.1 氨挥发速率的变化
从图4a可以看出，堆肥过程中氨挥发速率呈先快速增加，再慢慢降低至平稳；堆肥升温期和高温期，随着堆体温度的升高，堆体内的有机氮组分迅速分解为铵态氮，堆体内的氨挥发速率快速增加，PL、PLM 和 PLB 处理均在第 9 d 达到峰值，挥发速率分别为 29.48、29.08 及 28.00 mg·m-2·h-1； 之后随着温度的逐渐降低，氨的挥发速率逐渐下降，到第 18 d 之后逐渐趋于平稳，这与温度的结果相吻合。堆置 30 d 后，与 PL 相比，PLM 和 PLB 处理氨挥发速率分别降低 20% 和 55%，说明添加菌剂和生物炭可以加速有机氮组分的分解，提前结束堆肥进程，且生物炭的效果最好。堆置 48 d 后，各处理的氨挥发速率趋于一致，均达到稳定化状态。
2.4.2 氨累积挥发量的变化
从图4b中可以看出，堆肥过程中，不同时期的氨的累积挥发量不同，升温期 PL、PLM 和 PLB 处理氨累积排放量占比分别为 16.57%、15.12% 和 11.40%； 高温期占比分别为 69.97%、72.51% 和 79.65%；降温期及腐熟期占比分别为 13.46%、 12.37% 和 8.95%。各处理的氨累积挥发量均集中在高温期，其中 PLB 处理高温期的占比最高，其次是 PLM 处理。PLM 与 PLB 处理较 PL 处理氨累积挥发量分别减少了 10.81%、14.52%，说明添加菌剂和生物炭可以有效降低氨挥发，其中添加生物炭的处理效果最理想。
2.5 酱香型白酒糟好氧堆肥过程中氨挥发与不同理化因子间的相关性分析
2.5.1 堆肥氮素损失率与氨累积挥发量及堆肥积温的相关性分析
在进行添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥氮素转化及损失的影响分析时，发现 PLM 与 PLB 处理较 PL 处理减少了氨累积挥发量与氮素损失率。为进一步分析氮素损失率与氨累积挥发以及堆肥积温的关系，进行了相关性分析（表4），结果表明，氮素损失率与氨累积挥发量呈极显著正相关关系，与生物学零度 10℃堆肥积温与生物学零度 15℃堆肥积温呈显著正相关关系。在本试验条件下，由氨挥发引起的酱香型白酒糟好氧堆肥氮素损失受到堆肥积温的显著影响。
图4酱香型白酒糟堆肥过程中各处理氨挥发的动态变化
注：同一时期不同小写字母代表处理间差异显著（P<0.05）。
表4氮素损失率与氨累积挥发量以及堆肥积温相关性分析
注：** 表示在 0.01 水平（双侧）上显著相关，* 表示在 0.05 水平 （双侧）上显著相关。
2.5.2 酱香型白酒糟好氧堆肥过程中氨挥发与不同理化因子间的相关性分析
为探讨堆肥过程中氨挥发的主要影响因子，将氨挥发速率、堆体温度、全氮、铵态氮、硝态氮、pH 及总有机碳等一系列指标进行相关性分析（表5），结果表明，氨挥发速率与堆体温度、总有机碳、T 值及 C/N 呈极显著正相关关系，与 GI 呈极显著负相关关系，与全氮、铵态氮、pH 不相关。长期的堆体高温会加速氨挥发，从而导致氮的损失；氨累积挥发量的增加导致堆肥物质不稳定，T 值稳定需要更长的时间完成；有机碳与 C/N 加大氨累积挥发量，可能是因为微生物分解有机物质需要氮的参与。氨挥发速率大，GI 越低，可能是因为氨过快的挥发导致堆体腐熟变慢导致，这与 T 值的变化相反。在本试验条件下，添加剂通过调节堆体有机碳及 C/N，从而影响堆体温度，进而减小了氨挥发速率，加快堆体腐熟进程，减少氨累积挥发量和堆体氮损失。
表5氨挥发速率与各影响因子相关分析
续表
注：** 表示在 0.01 水平（双侧）上显著相关，* 表示在 0.05 水平（双侧）上显著相关。
3 讨论
3.1 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥腐熟度的影响
温度是生物质好氧堆肥过程的关键指标，生物炭因其多孔结构可改善物料曝气与持水性能，促进微生物活性，加速堆体升温[31-33]。本试验在酱香型白酒糟堆肥中添加 5‰菌剂和 5% 生物炭，使高温期（≥ 55℃）提前 1～2 d 并延长 1～2 d，显著提升堆肥效率。酒糟初始 pH 仅 4.60，堆肥后 PL、PLM、PLB 处理分别升至 7.08、7.24、7.29，菌剂与生物炭通过加速有机物降解和氮矿化有效改善酸性环境[34-35]，促进微生物代谢。
目前对堆肥腐熟度通常考虑用物理、化学和生物学等多个参数共同来评价，其中除了温度和 pH 等基本指标外，研究最多的为 C/N 和 GI 等。腐熟度评价中，传统 C/N<20 或 T 值 <0.6 为腐熟标准[36-37]，但酒糟初始 C/N 仅 8.99，结合 T 值 （≤ 0.7）与 GI（≥ 70%）判定腐熟，考虑原料本身的差异支持 T 值适用性。堆肥产物通常应用于作物生产，因此堆肥产物的植物毒性是评价其腐熟度最具说服力的方法[38]，Zucconi 等[39] 通过研究，提出了 GI 作为评价堆肥腐熟度的生物学指标，并在国内外得到广泛应用[40-42]，我国目前对有机肥料产品的限制标准是 GI ≥ 70%[《有机肥料》（NY/T525—2021）]，本研究中添加生物炭和微生物菌剂均比对照提前达到 GI ≥ 70%，显示其缩短堆肥周期的潜力。但有研究发现，对于低 C/N 的物料，本身高含量的 NH4 + 抑制种子发芽和根的生长[43]，因此，GI 作为评价指标具有局限性，已有研究表明，种子发芽率和相对种子根长对猪粪堆肥腐熟度的评价效果优于 GI[44]。但目前对酱香型白酒糟堆肥腐熟度评价指标的研究未见报道，用 GI 作为评价酱香型白酒糟堆肥腐熟度的指标时还需要进一步研究。
Riffaldi 等[45]提出铵态氮降低与硝态氮升高可作为腐熟指标，但缺乏普适阈值；Zucconi 等[46]则建议铵态氮 <4 g·kg-1 为腐熟标准。本试验中，堆肥 18 d 时所有处理铵态氮均 <4 g·kg-1，但添加生物炭和菌剂的处理因高温抑制硝化作用，铵态氮含量高于对照。堆肥结束时铵态氮反高于初始值，可能与酒糟高氮特性相关，故单一铵态氮指标评价酒糟腐熟度需谨慎。
3.2 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥积温及堆肥周期的影响
陈同斌等[32]提出了堆肥“积温”概念，并指出可以将堆肥所需的积温作为一个特定工艺的腐熟度。本研究发现，添加菌剂和生物炭的处理在 48 d 堆肥结束时的堆肥积温均低于对照，缩短堆肥周期，这与王海候等[30]研究生物炭缩短伊乐藻堆肥发酵周期一致。堆肥稳定化过程的积温指标是在一定前提条件下计算求得的一个经验参数，堆肥原料的性质、堆肥工艺、微生物种群、生物学零度、外界环境等均可能影响积温的稳定性[32]。因此在其他条件一致的情况，以堆肥积温来评价腐熟程度时需明确知道堆肥稳定化的时间节点，从缩短堆肥周期的概念上理解，堆肥过程中添加剂缩短堆肥周期意味着堆肥物料提前结束生物反应过程，提前降温，也就是堆肥积温有可能会低。本试验表明，添加生物炭和菌剂均可以提高堆肥效率，缩短堆肥周期，所以堆肥稳定化时的积温较低。
3.3 添加剂对酱香型白酒糟好氧堆肥过程中氨挥发及氮素损失的影响
好氧堆肥是一种利用微生物将有机废物转化为植物可利用的养分资源技术，在堆肥过程中的高温、高 pH 及局部厌氧等均会导致氮素损失的问题。氮素损失主要以氨和氧化亚氮的形式逸出体系，造成堆肥产物肥效降低及环境污染等问题[47-48]。大量研究表明，外源添加剂可以从含氮物质转化和气体吸附等多维度减少氮素损失。生物炭通过吸附有机氮、铵态氮及氨降低挥发[49]，本试验中生物炭使氨累积挥发量降低 14.52%，与 Wang 等[13]的结论（生物炭减氮 27%）一致；微生物菌剂则通过促进氮转化抑制氨释放，本试验菌剂处理氨挥发速率降低 20%，与刘艳婷等[15]的结论（菌剂减氮 17.3%）及许馨月等[14]的结论（菌剂减氨 42.3%） 一致。
物理、化学及微生物菌剂等外源添加剂，具有良好的保氮效果和应用潜力。外源添加剂通过对堆体环境及微生物生命活动的调控减少堆肥过程中的氮损失，物理、化学、生物添加剂均被广泛应用于好氧堆肥的氮素保留研究中，可分别减少堆肥过程中 38.5%、51.3% 和 33% 的氨[50]。相对于单独添加一种类型添加剂，多种添加剂联合施用调控堆肥过程的研究也被广泛研究，耦合添加可以明显增强保氮效果，但添加剂类型及添加比例对氮素固持效果具有显著影响，应进一步了解添加剂对堆肥氮素转化代谢过程的影响机制，针对不同的堆肥底物掌握最佳的添加剂类型和配伍，有针对性地调控不同堆肥底物的氮素循环[26-27]。
4 结论
在酱香型白酒糟好氧堆肥中添加 5% 的生物炭和 5‰的复合微生物菌剂，一是可使高温期 （≥ 55℃）天数延长 1～2 d，分别以 10 和 15℃为生物学零度，添加 5% 的生物炭较对照缩短堆肥周期 3.44～4.39 d，促进堆肥腐熟；二是分别可以降低 14.52% 和 10.81% 的氨累积挥发量，全氮损失分别降低了 6.90 和 4.83 个百分点，减少氮损失和污染气体排放；三是堆肥 48 d 后，各个处理的铵态氮和硝态氮含量基本趋于稳定，GI 均高于 70%，T 值 <0.7，达到有机肥料的腐熟标准，且可以将 T 值接近或小于 0.7 作为评价酒糟腐熟度的参数之一； 四是在酱香型白酒糟好氧堆肥中添加复合微生物菌剂和生物炭较对照分别提前 6～12 d 达到腐熟标准。