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根据全球通用的奶牛养殖行业标准,奶牛每次采食后要剩余总重量3%~5%的混合日粮(TMR)作为剩料,说明奶牛已经充分采食。并且奶牛场日常会产生大量的牛粪,根据生产实际情况计算,一座2500头规模的标准化奶牛场,每日产生共计80t的粪尿和剩料,这些废弃物如不及时处理,将会造成严重的环境污染和土地、地下水污染。使用废弃TMR和牛粪进行好氧发酵不仅可以控制环境污染问题,而且可以低成本生产高质量的肥料。为此,本研究以干湿分离后的奶牛粪与废弃TMR为原料,探索了三个影响因素:搅拌频率(每1d一次?每9d一次),混合原料的含水率(55%~63%)和C-N比(20?28)对发芽指数(GI)和发酵时间(D)的影响。本研究首先采用单因素试验筛选出影响牛粪与TMR混合堆肥的三种因素的适宜范围,然后在适宜范围内取值进行响应面试验设计,研究三种因素之间的交互影响,并且通过拟合数学模型获得最佳参数,目的在于提供高效实用的发酵方案,缩短发酵的时间,降低肥料的生产成本。结果表明,以TMR和牛粪为原料进行好氧堆肥发酵具有可行性,三种影响因素对TMR与牛粪混合发酵具有显著影响,主要研究结果如下:1、不同搅拌频率对堆肥高温持续时间有显著影响。当搅拌频率为每7d一次和每9d一次时,不满足《粪便无害化卫生要求》(GB7959-2012)中好氧堆肥的温度至少要≥50℃持续10d的规定,而搅拌频率为每1d一次,每3d一次和每5d一次的高温持续时间满足要求。由此可知,搅拌频率的适宜范围是每1d一次~每5d一次。2、不同含水率条件下,堆肥高温持续时间同样具有显著差异。当含水率为63%时,堆体从未达到50℃或更高,说明堆体没有开始进行有效的发酵反应;含水率为61%时,堆体维持50℃以上的时间只有8d,不满足规定。而55%、57%和59%三个处理的温度均满足腐熟的要求。因此,含水率的适宜范围是55%~59%。3、不同C-N比也对堆肥高温持续时间有影响。当C-N比为28时,堆体从未达到50℃或更高;当C-N比为20、22、24和26时,堆体最高温均超过了50℃。其中C-N比为20的处理达到50℃以上的时间只有7d,不满足规定。所以,C-N比的适宜范围是22~26。4、通过以上单因素的结果,建立种子发芽指数(GI)和发酵时间(D)与三个影响因素之间的数学模型,采用响应面分析法研究各因素之间的相互作用。参数优化的目的是为了缩短发酵时间,提高肥料质量,使GI最大化和D最小化。建立GI和D的双重目标函数的数学模型,并将D在优化方程中的重要性设置为最大值,GI为第二重要。由此得出的优化参数为搅拌频率每3.5d一次,含水率57.7%,C-N比23,在此条件下,此时的GI为117%和D为18.3d,能有效缩短发酵时间和提升产品品质。验证试验表明,此结果具有可靠性。