消化残渣来自上海松江某餐厨垃圾厌氧消化厂，经离心脱水后得到BR产物；CPBM来自松江某餐厨垃圾堆肥点生化机处理7 d后得到的发酵产物；辅料菌菇渣为食用菌菇废弃物。堆肥体系初始物料的基本性质如表1所示。

在堆肥中试中，BR和CPBM均为5 t，与菌菇渣以1∶1的比例混合。中试在上海青浦某堆肥厂露天进行，采用条垛式堆肥技术，堆体宽度、高度分别为2.5、1.0 m。

每3 d进行1次翻堆，翻堆前取样。取样规则为：分别在堆体的上中下不同位置取样并充分混合，每次共取样500 g，样品如不能及时检测均放置在1~2 ℃冰箱冷藏区内进行保存；堆肥时间共计52 d。堆肥现场如图1所示。

使用水银温度计插入堆体内部，于每日固定时间测量堆体温度；采用差重法^[14] 测定堆体含水率；pH和有机质含量分别采用pH计(pHS-25型，上海精密科学仪器有限公司)和马弗炉(HR-F-1000，洛阳华熔窑炉有限公司)进行测定，具体步骤参照文献[15]；采用建磷酸钠浸提法检测腐殖酸含量，具体步骤参照文献[16]；采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测腐殖质氮含量，具体步骤参照文献[17]；以种子发芽指数(GI)测定采用萝卜种子发芽实验法^[18]；重金属含量采用原子吸收光谱仪测定，及具体步骤参照文献[19]。

对堆肥进程产生影响的因素包括堆肥温度、堆体含水率等^[20]。堆肥温度变化可以分为4个阶段：升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段^[21]；堆体含水率会随着堆肥时间的增加而不断降低。堆体温度是堆肥化反应进程的直观表现^[22]，由图2(a)中可以看出，BR和CPBM两堆体体系温度变化趋势基本相同，都呈现先上升后下降的趋势。CPBM体系最高温度上升至60 ℃以上，出现在堆肥20 d，之后温度呈现下降趋势，且在50 d以后逐渐稳定在45 ℃左右。BR堆肥体系最高温度达到70 ℃以上，明显高于CPBM堆肥体系，且最高温度出现时间相对较晚，在40 d左右，这可能是因为BR体系初始含水率较高故导致系统最高温度出现时间较慢的现象。此外，与CPBM相比，BR堆肥体系高温维持时间较长，这可能因为BR体系中含有多样性的功能性嗜热细菌，使其更长高温成为可能^[23]，腐殖化过程生物反应强度和持续时间均大于CPBM。总体来看，两堆肥体系超过50 ℃的高温期均维持在10 d以上，达到了腐熟及无害化要求^[24]。

水分可以溶解堆肥物料中营养物质等，以利于微生物的代谢，而且水分蒸发散热对堆体温度具有一定的调节作用，其含量是影响好氧堆肥效果的关键因素之一^[25]。BR与CPBM初始含水率分别为60.45%和17.80%，经菌菇渣调节后，初始堆肥体系含水率分别为57.16%和33.64%。如图2(b)所示，经50 d堆肥后，由于堆体温度升高及微生物的代谢作用，含水率整体呈现下降趋势。尤其是初始含水率较高的BR体系，与初始值相比，含水率下降了14.12%。相关性分析结果表明，两种原料的含水率与堆肥时间的相关性显著(P<0.05)，均为负相关，即随着堆肥时间的增加，含水率在不断减少。

pH不仅是影响堆肥过程中微生物生产繁殖的主要因素，同时也是反映堆肥进程和衡量堆肥腐熟质量的重要参数。适宜的pH能有效提高微生物活性，充分发挥其降解有机质能力并加快堆肥进程^[26]。如图3(a)所示，BR堆肥体系中pH随堆肥时间的增加先稳定在6.5左右而后上升至8.4左右；CPBM堆肥体系则先上升至8.4，又逐步稳定在7.5~8.5。将pH变化图与温度变化图对比可以看出，pH呈现“跃迁”的时间节点与初次出现较高温度的时间节点一致。随着堆肥进行，高温阶段到来，生物代谢活动异常剧烈，堆体中蛋白质的脱氨基释放了大量的NH₃使得pH上升，堆体达到了微碱性的环境^{[24, 27]}，导致pH由6.55跃迁至8.37。在BR体系中，由于含有的蛋白质类物质较低，前期pH变化不明显；30 d后，堆体温度达到60 ℃以上，生物反应剧烈，随着菌菇渣和微生物菌体的分解，体系中氨含量逐渐增加，导致pH的升高。

如图3(b)所示，两体系中有机质含量呈现缓慢下降趋势，相比于初始含量，BR体系有机质下降了2.72%，CPBM体系有机质下降了8.78%。由此可见，初始垃圾中含有大量的有机物，但其中多数组分不稳定而极易腐败分解，堆肥处理正是将其稳定化的生物转化过程。从有机物含量变化的角度来看，CPBM体系堆肥过程要优于BR体系，表现为堆肥进程较快，这与堆肥原料有机质含量有一定关系。统计分析结果表明，两种原料的有机质含量均与堆肥时间的相关性显著(P<0.05)，呈现负相关。

1)腐殖化指数。腐殖酸主要由胡敏酸(humic acid, HA)和富里酸(fulvic acid, FA)组成，随着堆肥时间延长，二者的含量发生变化，表现为HA含量增加、FA含量下降。腐殖化程度可以用腐殖化指数(HI=HA/FA)来表示，是决定堆肥质量及腐熟度的重要因素之一^[28-29]。如图4所示，CPBM体系HI呈现先下降后上升的趋势，总体变化幅度不大，稳定在0.1~0.3之间；而BR体系的HI变化幅度相对较大，呈现上下波动，总体为上升趋势，这与堆肥的一般规律相同。两种体系腐殖化指数与堆肥时间没有显著相关性，这可能是由于在实验开始阶段，两种原料的HI已经达到较高数值，后续变化也与实验环境不断变化有一定关系。在沼渣的数据分析中，HI与有机质含量相关性显著(P<0.05)，呈现负相关性，这说明在堆肥过程中随着有机质的不断减少，BR体系的HI呈现上升趋势。

2)种子发芽指数与种子发芽率。种子发芽指数用来评价堆肥产品的腐熟度。一般认为，种子发芽指数(Germination Index, GI)大于50%即表示堆肥产品已达到腐熟。除此之外，也可用GI来检测堆肥对植物有无毒性，如果GI>50%，认为基本无毒性；当GI达到80%~85%，这种堆肥就可以认为对植物没有毒性^[29]。根据图5(a)可以看出，CPBM体系在10 d之后种子发芽率呈现明显下降趋势，这可能是由于堆肥过程中盐分积累和C/N失衡。随着堆肥时间增加，发芽率在40 d之后呈现快速上升趋势，最终达到80%以上，相应GI也超过45%(图5(b))。相比之下，BR体系种子发芽率稳定在60%~85%。在0~30 d的堆肥时间内，两种堆料的种子发芽指数均呈现先下降后上升的趋势，这是由于堆肥过程中产生较多铵盐和有机酸、醛类物质，这些物质对种子发芽产生抑制作用^[30]。40 d之后随着温度的降低，铵盐和有机物浓度降低，种子发芽指数逐渐升高。

检测两种堆肥成品的养分及有害物质，将所测数据结果与《有机肥料(NY 525-2012)》^[18]标准对比分析，如表2所示。最终得到的堆肥产物均为灰褐色，呈粒装和粉状，无恶臭，无机械杂质。

土壤有机质、氮和磷是土壤肥力的重要保障^[31]。CPBM最终堆肥成品的磷、钾指标均小于沼渣堆肥成品，总氮则高于BR体系，总养分则低于BR体系。尽管氮含量在堆肥过程中由于生物反应大量损失，有机氮不断生成NH₃挥发^[32]，最终得到的总养分含量仍然满足有机肥标准。CPBM体系的含油量和含盐量分别为BR体系的21.1倍、2.5倍，这也是CPBM体系种子发芽指数偏低的原因之一。蛔虫卵死亡率均为100%，粪大肠菌群数每克不超过5个，这说明高温的杀菌效果显著。BR体系成品堆肥含水率高于标准，主要由于原始含水率较高。因此，可以通过调节BR体系初始含水率、添加辅料和增加堆肥时间以满足有机肥料对于含水率、有机质的要求，其余参数均达到标准要求。

在土壤中施用有机肥料并产生最终稳定的产品，该产品可用于改善和维持土壤质量和肥力^[33-34]，对于受污染的土壤进行土壤修复具有重要意义，是最具成本效益的土壤修复方法之一^[35]。与商品有机肥进行对比发现，商品有机肥的全磷、全钾含量平均值为3.37%、1.79%，分别是BR体系堆肥产品的0.93和1.12倍、CPBM体系的1.53倍和1.52倍。两堆肥体系pH均在5.5~8.5，总体呈微碱性，与商品肥相差不大，重金属含量均未超标^[36]。由此可知，餐厨垃圾资源化衍生品经深度腐熟后，可改良土壤性能。

1)以CPBM及BR作为原料进行好氧堆肥，在不添加菌剂的情况下，其腐殖化指数均达到0.1~0.4，CPBM体系的种子发芽指数增加了184.7%，BR体系的种子发芽指数则减少了28.3%，最终GI均大于40%；相比于初始含量，BR体系有机质下降了2.72%，CPBM体系有机质下降了8.78%。

2)将pH变化图与温度变化图进行对比，pH呈现“跃迁”的时间节点与初次出现较高温度的时间节点一致，且含水率较高的BR升温至最高点比CPBM晚了16 d，稳定化过程时间较长。

3)餐厨垃圾及其衍生物得到的最终堆肥产品，在使用辅料调节其初始含水率在50%左右的条件下，经过50 d左右的堆肥可以达到《有机肥料(NY 525-2012)》标准要求进入农田使用，对土壤具有一定的改良作用。