摘要：随着生态旅游需求与乡村振兴战略的双重驱动，生态旅游基地的粪污无害化技术已成为平衡资源循环与环境承载力的关键。本研究以新鲜猪粪与木屑为原料，对比自然发酵和分子膜发酵两种工艺在堆肥过程中的温度变化、有机质转化率及重金属钝化效果。结果表明，分子膜发酵在温度稳定性、有机质降解效率及重金属钝化能力方面均优于自然发酵。其高温期持续时间更长，有机质降解率高出 1 1 . 2 % ，对铜 ( C u) 和锌（Zn）的钝化率分别提高 12 . 5 % 和 8 . 4 % ，且处理后重金属浓度更接近德国严格限值。

关键词：生态旅游基地；畜禽粪污；无害化处理；自然发酵；分子膜发酵

随着全球生态旅游的蓬勃发展和我国乡村振兴战略的深入推进，融合农业、牧业与旅游业的生态旅游基地正成为绿色经济的重要载体[1]。生态旅游倡导“环境友好、资源节约、生态安全”的理念，要求旅游区域具备良好的生态承载能力与资源循环利用能力[2]。畜禽粪污作为生态旅游基地常见的农业副产物，其无害化处理和资源化利用已成为制约旅游基地绿色发展的关键环节。

目前，畜禽粪污的处理方式多以自然堆肥和工业化处理为主[3]。自然发酵工艺因成本低、操作简便被广泛应用于农业场景，但在粪污处理周期、臭味控制以及病原微生物灭活等方面存在局限性[4]，难以满足生态旅游场所对环境质量和游客体验的高要求；而常规工业化处理技术虽效率较高，但能耗大、占地多，且建设成本高，不易在空间有限、景观敏感的旅游区域推广。在此背景下，分子膜发酵技术作为一种新型静态好氧堆肥工艺，逐渐受到关注。该工艺通过覆盖特殊功能膜，结合低压供氧系统，理论上具备改善通气条件、抑制异味外逸、提升发酵环境稳定性的潜力，并可能更好地适应空间紧凑、环境敏感的旅游基地应用需求[5-6]。然而，目前该技术在生态旅游场景中的应用研究仍较少，尤其缺乏其与传统自然堆肥工艺在处理效能与环境适应性方面的系统对比分析。

基于此，本研究以生态旅游基地的粪污处理需求为出发点，选取新鲜猪粪与木屑为原料，设置自然发酵与分子膜发酵两种处理工艺，对比分析其在堆肥过程中的温度特性、有机质转化率及重金属钝化效果等方面的差异。旨在探索适配旅游场景、兼具高效性与生态性的粪污处理技术，为实现农业废弃物资源化利用、改善生态旅游环境质量提供理论依据与工程实践参考。

1 试验材料与方法

1.1 设备仪器与试剂

物料翻倒机、塑料薄膜、NCS 分子膜、发酵槽；温度计、TAS-986 型原子吸收分光光度计、AL 204型电子分析天平、EH 20B 型电热板；乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）、硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸；腐熟菌剂。

1.2 供试原料

新鲜猪粪由祁东县某规模养殖场提供，锯木屑购自某木材加工厂，先将新鲜猪粪加入 1 0 % 锯木屑均匀拌和，自然通风干燥，进行预处理7 d 备用。原料的理化性质见表1。

1.3 试验方法

试验采用自然堆肥发酵和分子膜发酵两种技术，经预处理的粪料，堆肥前将腐熟菌剂按每吨粪料添加量为 0 . 5 k g 的比例先用麸皮按1：5 稀释混匀后，再均匀撒入粪堆中，边撒边倒拌均匀。自然发酵粪料堆体上覆盖塑料薄膜，室内地面自然通风发酵，分子膜发酵粪料堆体上覆盖NCS 分子膜，安装微压送风系统。发酵期间料堆内温度达45℃以上翻倒一次。

试验场地：祁东县畜禽粪污集中处理中心某公司有机肥生产厂房内。试验时间：2024 年8 月 20 日开始，共计30 天。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 发酵期温度测定。每天定时检测发酵料堆内温度并记录。测定方法：在自然堆肥发酵温度测定时，将工业温度计插入距离顶部 5 0 c m 的堆体中心位置，确保测温的准确性和数据的可靠性；分子膜发酵则利用装置智能控温系统实时监测堆体内部多个关键点的温度变化，全面掌握温度动态。

1.4.2 重金属铜、锌测定。发酵前后分别采集 2 组发酵粪料样品各 ，进行烘干备用。测定方法：采用硝酸-氢氟酸-高氯酸消解、火焰原子吸收光光谱法测定，取冻干试样 0 . 2 ～0 . 5 g 放入 150 ml 聚四氟乙烯坩埚中，用纯蒸馏水润湿后，加入3 ml 盐酸，放在电热板上低温（80℃＼～100℃）加热，待蒸发至约剩2 ml 时取下稍冷，加入5 ml 硝酸、2 ml 氢氟酸、2 ml 高氯酸，加盖后放在电热板上180℃＼～200℃加热至冒浓厚白烟时，见坩埚壁上棕色有机物消失后，开盖驱赶高氯酸白烟，继续蒸至内容物呈粘稠状后停止加热，取下稍冷，用纯蒸馏水冲冼坩埚盖壁，加入1 ml 硝酸溶液温热溶解残渣，然后将溶液转移至 5 0 m l 容量瓶中，冷却后定容待测。

1.4.3 有机质降解率计算。

（公式1）

式中： 为堆肥物料初始有机质含量，通过 105℃烘干法+550℃灼烧法（GB/T 28741-2012）测定；Ct 为两种发酵工艺对应的终末有机质含量，每处理组需至少 3 次重复样本测量，取均值计算；D 为有机质降解率。

1.4.4 钝化效率计算。为评价发酵工艺对重金属的钝化效果，采用以下公式计算钝化率：

（公式2）

式中： 为发酵前初始浓度，Ct 为发酵后终末浓度，PE 为钝化率。

2 结果与分析

2.1 不同发酵工艺堆肥过程中的温度变化

为了探索适用于生态旅游基地的高效、低污染、景观友好型畜禽粪污处理工艺，本研究以新鲜猪粪与木屑为原料，对比了自然发酵和分子膜发酵两种工艺的堆肥效果。实验结果显示，在为期30 天的堆肥过程中，两种发酵工艺均经历了升温期、高温期（ ）、中温期（40℃-50 ℃）和降温期。分子膜发酵在第4 天即达到 51.9℃，高温期持续约 16 天，期间温度多次达到60℃以上，最高温度约为67℃，且降温速率较缓；自然堆积发酵在第 9 天达到50℃以上，高温期仅持续约 9 天，最高温度约为56℃，第 21 天开始降到40℃及以下。分子膜发酵凭借特制功能膜和微压送风系统，能精准控制氧气供应，减少热量散失，维持稳定高温，更有效地灭活病原体和分解有机物，其表层膜的物理阻隔作用还可减少氨气挥发，避免二次臭味污染，高度契合生态旅游基地对环境质量和游客体验的严苛要求。

2.2 不同发酵工艺对猪粪有机质降解率的影响

本研究通过测定自然堆积发酵和分子膜发酵处理前后的猪粪有机质含量，旨在评估两种发酵工艺对有机质降解的效果。结果表明，堆肥前猪粪初始有机质含量为 6 0 . 3 % ，经 30 天发酵，分子膜发酵的猪粪有机质降解率高达 6 0 . 0 % ，显著高于自然堆积发酵的 4 8 . 8 % ，提升了 1 1 . 2 % 。这归因于分子膜发酵高温期持续时间长且温度稳定，为微生物提供了更优质的代谢环境，增强了其对有机质的分解能力，使分子膜发酵在猪粪资源化利用方面展现出显著优势，能实现更高的资源转化效率，有力地支撑了生态旅游基地的畜禽粪污处理需求。

2.3 不同发酵工艺对猪粪中Cu、Zn 的钝化效果

为了评估不同发酵工艺对猪粪中Cu、Zn 的钝化效果，本研究对比了自然发酵和分子膜发酵两种工艺。表3 的实验结果显示，两种工艺均可实现对猪粪中重金属 Cu 和 Zn 的钝化处理，但分子膜发酵的钝化效率明显更优。其对 Cu 的钝化率为 5 8 . 2 % ，比自然发酵的 4 5 . 7 % 高出 1 2 . 5 % ： ；对 Zn 的钝化率为 5 0 . 5 % ，高于自然发酵的 4 2 . 1 % 。这可能与分子膜发酵高温持续时间长、微生物代谢活性高、物料腐熟更充分有关。尽管两种工艺处理后的浓度均低于中国腐熟堆肥重金属限值，但分子膜发酵后的 Cu、Zn 浓度更接近德国严格限值，更有效地降低了重金属的生物有效性，提高了最终产品的安全性与可施用性，对保障生态环境安全、防止土壤二次污染具有重要意义，在生态旅游基地的粪污无害化和资源化利用中提供了更可靠的技术路径。

3 小结与讨论

3.1 分子膜发酵显著提升高温期持续性与温控稳定性

实验结果表明，分子膜发酵工艺相比传统自然发酵工艺，能够更快速地提升温度，并有效地稳定维持在高温区间。分子膜发酵的高温持续期可达到16 天，显著长于自然发酵的9 天，且最高温度可提升至67℃。这一高温区间为病原微生物的灭活和有机质的降解提供了理想的环境条件。其优越的温控稳定性得益于功能膜材料对热量与湿度的有效保持以及微压送风系统对氧气供应的精细调控，这些特性共同提升了堆肥过程中的热稳定性。尤其对于生态旅游基地而言，这一优势尤为重要，因为它能够在较短时间内实现高效的无害化处理，减少粪污积累风险，保障生态环境和游客的健康安全。

3.2 有机质降解效率显著提升，资源转化潜力更大

在有机质降解方面，分子膜发酵工艺的表现明显优于自然发酵。实验数据显示，分子膜发酵的有机质降解率达到了 6 0 . 0 % ，显著高于自然发酵的 4 8 . 8 % 。这一结果表明，分子膜发酵技术能够更高效地促进有机物的腐熟与分解，提升其资源转化效果。高效的有机质转化不仅有效减少了处理后残渣的量，还提升了最终产品作为有机肥的施用价值。这一特点对于实现畜禽粪污的资源化利用，进而满足农业循环利用及生态旅游基地景观绿化的有机肥需求具有重要意义。

3.3 重金属钝化能力增强，安全性与环境友好性提升

本研究还发现，分子膜发酵工艺在重金属钝化方面具有显著优势。实验结果显示，分子膜发酵对铜 Π（ C u） ）和锌（ （ Z n） 的钝化率分别达到了 5 8 . 2 % 和 50 . 5 % ，相比传统自然发酵工艺分别提高了12.5%和8 . 4 % 。更为重要的是，处理后的重金属浓度趋近于德国有机肥的严格标准，表明分子膜发酵不仅有效降低了重金属的生物有效性，还显著提高了最终产品的安全性和可施用性。这一发现对于保障生态环境安全、减少土壤二次污染及确保农业生产和生态系统的可持续性具有重要的现实意义。

3.4 技术适配性强，契合生态旅游基地运营特征

分子膜发酵工艺不仅在技术上具有优势，其良好的适配性使其能够契合生态旅游基地的运营需求。该技术设备结构简洁、堆放方式灵活，且具有较强的封闭性，能够有效减少臭味的外泄和视觉污染，从而避免对游客体验产生不良影响。更为关键的是，该技术占地面积小、能耗低，能够在景区内灵活布局，满足旅游高峰期的集中处理需求。由此，分子膜发酵技术有助于提升生态旅游基地的整体环境感知度，增强游客的满意度，具有较大的推广潜力和实用价值。

3.5 学术贡献与应用价值

本研究首次针对生态旅游基地场景，系统地引入并验证了分子膜发酵技术在高温发酵、资源转化及重金属钝化等方面的多维优势，提出了一种兼顾环保效益与场景适配性的畜禽粪污处理路径。研究成果不仅为生态环境治理提供了新的技术思路，也为生态旅游基地提供了切实可行的有机废弃物管理解决方案，具有较高的学术价值和应用前景。此外，研究还为未来在其他农业或旅游区域推广该技术提供了宝贵经验，具有广泛的应用推广意义。

参考文献：

[1]戴子涵. 乡村振兴战略下乡村生态文明建设与乡村生态旅游融合发展研究[J]. 山西农经，2023，（08）：123-125.

[2]韦荣锋.乡村振兴背景下发展乡村生态旅游的行动策略[J].湖南行政学院学报，2020，（01）：113-122.

[3] 冯俊 英， 梁发 炯. 岑溪 市畜禽粪 污无害化 处理和资 源化利 用技术探 讨[J]. 南方 农业，2023，17（04）：217-219.

[4]姚治榛.畜禽粪污资源化利用模式的区域适宜性评价研究[D].中国农业科学院，2020.

[5] 周园园， 朱培淼， 陈颖， 等. 农业废弃物高分子膜静态堆肥发酵技术规程[J]. 长江蔬菜，2023，（17）：36-38.

[6]林曙光.NCS 智能分子膜发酵系统在青岛生态循环农牧业基地的绿色实践[J].中国环保产业，2025，（02）：41-44.

（1982.04，女，湖南衡阳，副教授，硕士研究生，研究方向：高职教育和生态旅游）

【基金项目】2021 年度衡阳市指导性计划项目（生态旅游基地畜禽养殖粪污无害化处理技术研