白酒丢糟是白酒生产过程中产生的副产物，含有丰富的粗淀粉、粗蛋白、水溶性维生素、无机盐、生长因子等营养物质[1]。丢糟具有含水量高、易滋生微生物和蚊蝇、不耐储存的特点。每生产1 t白酒便会产生3 t丢糟，据估算，我国白酒丢糟的年产量已达到2 500万t以上[2]。目前，处理白酒丢糟的方式主要集中在直接饲喂动物、生产饲料和有机肥、培养食用菌、生产沼气和燃料棒、提取有效物质以及生产食醋等方面[3]。其中，利用丢糟生产有机肥具有处理量大、高效环保、操作简单、可与多种废弃物复配的特点，显示出了广阔的发展前景。本文总结了白酒丢糟作为堆肥原料的优缺点，综述了丢糟堆肥工艺的研究进展和丢糟有机肥的应用前景，旨在为丢糟的再利用和白酒企业绿色发展提供新的可行途径。
1 白酒丢糟作为堆肥原料的特点
堆肥是指在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程[4]。
比较丢糟与其他常见堆肥原料的理化成分及特性见表1。
表1 常见堆肥原料成分及特性
Table 1 Ingredients and characters of common compost raw material
续表
注：丢糟为单粮浓香型大曲酒丢糟；菌糠为海鲜菇菌糠；有机质、粗纤维、总氮、总磷、总钾为干物质含量。
1.1 丢糟作为堆肥原料的优点
丢糟的营养成分及特性表明，其适合于作为堆肥原料，丢糟有机质含量高、粗纤维含量相对较少、氮元素丰富的特点。此外，丢糟还具备一些其他的优点：①丢糟的安全性高。丢糟是酿酒生产的副产物，而酿酒生产所用原料和生产过程都严格遵照食品安全规定，因此丢糟的安全性较高。动物粪便普遍存在兽用抗生素残留和重金属离子超标等安全问题[11-12]，污泥等原料中则含有多环芳烃与苯并芘等难降解的化学物质，堆肥过程通常难以将这些物质彻底降解[13]。在注重食品安全和环境保护的今天，丢糟安全性高的特点使其作为有机肥原料具有独特的优势。②丢糟在堆肥过程中氮损较小。堆肥过程中氮素的损失一直是影响堆肥效果的重要因素。粪便类原料在堆肥过程的氮素损失甚至可达50%以上[14]，严重影响了有机肥的肥效。而郭夏丽等[15]研究表明，丢糟在堆肥结束时氮素损失较少，这可能与丢糟自身硝态氮含量较高、初始pH较低的理化特点有关。研究表明，在堆肥过程中添加柠檬酸、过磷酸钙等酸性物质可以有效的中和堆肥产生的氨（NH3），减少NH3挥发，降低氮素损失[16]。丢糟中含有较多的有机酸正好起到了这个作用，这为丢糟有机肥的肥效提供了保证。③利用丢糟生产的有机肥腐植酸含量较高。酒糟在酿酒过程中经过了长期发酵，发酵过程中部分有机质会转化为腐植酸或其前体物质，再加上堆肥过程的作用，利用丢糟生产的有机肥腐植酸含量可以达到32.31%[17-18]，而堆肥效果较好、腐植酸含量较高的畜禽粪便，其腐植酸含量通常也较难达到25%以上[19-20]。腐植酸具有加强土壤的供肥、保肥能力，增加土壤保水性和透气性，络合土壤中重金属离子减轻其毒效的能力[21]，因此，丢糟有机肥在土壤改良与修复方面还具备潜在的应用价值。
1.2 丢糟作为堆肥原料的缺点
丢糟作为堆肥原料虽然具有其优势，但是如果将丢糟作为唯一原料进行自然堆肥依然会导致堆肥效果不理想。原因在于：①丢糟透气性较差。丢糟颗粒细小、含水量高，导致其透气性较差，再加上出窖糟培中含有大量乳杆菌属微生物与有机酸[22]，如果不进行适当处理易造成局部厌氧发酵产酸，导致堆肥无法正常进行。②丢糟在堆肥过程中反硝化作用明显。丢糟的硝态氮含量可达11.0 g/kg，在堆肥高温期易产生反硝化作用。反硝化作用是丢糟堆肥过程中氮素损失的主要途径，导致的氮素损可占其堆肥过程中总氮损的85%以上[15]。③丢糟初始碳氮比（C/N）较低。一般认为，较低的C/N并不利于堆肥，C/N较低的原料营养过于丰富，导致堆肥升温期升温过程过于剧烈从而抑制微生物活动。此外，丰富的氮元素会让微生物无法及时转化和充分利用，导致氮元素以NH3、N2O、N2等形式逸散掉，增加氮损[23]，通常认为堆肥的最适C/N在25～35之间较为理想[24]。④丢糟磷含量较低。磷元素是植物合成核酸、磷脂、植素等物质的重要原料，缺磷会导致植株生长缓慢，植株矮小，分枝或分蘖减少[25]。虽然丢糟所含的磷含量可以满足堆肥微生物的生长需求，但是对于有机肥而言，磷含量较低显然是会影响肥效的。
2 白酒丢糟堆肥工艺研究进展
通过添加辅料从而弥补单一原料堆肥中的缺点是堆肥调控的重要手段。根据作用的不同可将堆肥添加剂分为微生物接种剂、营养调节剂、膨松剂、特定目的调节剂等[26]。不同添加剂对丢糟堆肥效果的影响见表2。
表2 不同添加剂对丢糟堆肥效果的影响
Table 2 Effect of different additives on distiller's grains composting
堆肥过程中pH值、水分含量、温度、养分组成等都会发生巨大变化，这会导致堆体微生物群落经历巨大变化。堆肥过程中微生物多样性会逐步降低，放线菌从前期较低的丰度开始逐步占据优势，在堆肥腐熟期成为优势微生物，这是因为后者能利用木质纤维素等难降解物质，并且适应高温和碱性环境[34-35]。因此，通过在堆肥起始阶段接种具有降解能力的微生物，能够加速堆肥启动，缩短堆肥到达高温期（高于50 ℃）的时间。接种微生物中的嗜温菌还有利于促进堆肥高温期物质的降解和维持高温期时间。堆肥过程中高温可以起到杀灭虫卵和杂草种子，消灭有害微生物的作用[36]，此外高温期的延长更利于堆肥过程中难降解物质（如粗纤维、抗生素等）的降解，提高堆肥腐殖化程度，缩短整体堆肥所需时间[37]。接种菌剂也能提高有机肥的硝态氮、铵态氮含量、降低氮素损失，促进粗纤维降解，使发芽指数、腐殖化指数等也显著提高，这可能与添加的氨化细菌和粗纤维降解菌对堆肥过程的促进作用有关[38]。LI C N等[39]研究表明，通过接种菌剂，可使猪粪堆肥过程中纤维素酶、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶等关键酶的酶活均有不同程度提升，堆肥结束时硝态氮、铵态氮含量大幅提升。
初始C/N、pH值、水分含量等都会影响堆肥效果，利用多种不同性质的物料复配或者是使用调理剂调节原料初始条件，可以使堆肥条件达到较佳的状态。王国兴等[40]研究表明，增加通风量可以减少堆肥过程中的反硝化作用，使反硝化功能基因nirK的数量大大减少，减少硝态氮和总氮损失。部分堆肥原料如食用菌菌渣等本身便含有丰富的微生物与酶类，这些微生物与酶类往往会在堆肥过程中对物质降解和腐熟过程起到积极的促进作用[41]。WANG S P等[32]在丢糟堆肥中利用氧化钙调节初始pH值。结果表明，当利用丢糟进行堆肥时，初始pH值为5.0效果最好，这与通常认为的堆肥初始pH值应该为中性或弱碱性存在较大的差别，显示了丢糟作为堆肥原料的特殊性[42]。此外，通过添加其他调理剂如膨润土、生物炭、过磷酸钙等物质，或是多种废弃物进行共同堆肥来提高堆肥效果，也都在好氧堆肥中得到了广泛应用。
3 丢糟有机肥的应用效果及发展前景
根据2014年国土资源部发布的《中国耕地质量等级调查与评定》显示，将中国耕地划分为15个等级（1级最高15级最低），我国耕地的平均等级为9.8，总体质量偏低[43]。我国耕地存在化肥施用量较大而有机肥施用不足的情况，导致了我国耕地面临土壤板结、养分失衡、有机质含量下降等问题[44]。农业部印发的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》指出我国应该控制化肥用量，扩大有机肥使用量，改善耕地状况。
白酒丢糟有机肥在施用过程中表现出了良好的肥效和土壤改良效果。黄亚东等[45]利用白酒丢糟与麦秆制备有机肥，连续栽种高粱三年。实验结果表明，在连续施用丢糟有机肥三年后，供试土壤的有机质、全氮、全磷及全钾含量平均增加了34.2%、35.9%、23.7%和30.8%，pH值平均下降了10.8%，高粱产量达到了5 656.6 kg/hm2。HUANG R等[46]通过研究施用啤酒糟和白酒糟有机肥对茶叶幼苗的影响，表明丢糟有机肥对茶叶幼苗株高、鲜质量均有显著促进作用，其中白酒糟效果优于啤酒糟。在施用白酒丢糟有机肥后土壤酶活发生了显著变化，多种重要的酶活均随有机肥施用量的增加而提升；并且土壤中微生物的数量与种群丰度也发生了显著性变化，细菌数量增加了5.37倍（其中多为枯草芽孢杆菌），而层出镰孢菌的数量则下降了39.2%。枯草芽孢杆菌可以定植于植物根部，抑制致病菌、诱导植物产生系统抗性、增加植物对养分吸收的能力；而镰孢菌属则是一类导致包括我国在内的全世界多种农作物产生枯萎病的主要致病菌[47-48]。此外，丢糟有机肥在大头菜、烟草、水稻、白菜、莴笋、豆角等作物的栽培中都取的了良好的效果，显示了其可施用范围广，肥效优良的特点。
4 结论与展望
目前针对白酒丢糟生产有机肥的研究还处在起步阶段，许多相关研究还不完善，未来可从以下几个方面进一步加强研究：①深入认识丢糟堆肥过程中物质转化与微生物群落变化之间的联系；②针对丢糟的特性，研发适用于丢糟的专用堆肥发酵剂；③结合蚯蚓堆肥、蝇蛆堆肥等技术，生产高附加值产品，提高经济效益；④开发专用堆肥反应器及其堆肥工艺，提高堆肥的机械化程度和生产效率；⑤针对特定作物和土壤，开发出专用的丢糟生物有机肥；⑥与酒厂其它废弃物共同堆肥，施用于酿酒专用粮，实现绿色循环。利用丢糟生产有机肥具有广阔的发展前景，为丢糟的资源化利用提供了重要途径，相关的白酒行业应对此予以重视，以实现白酒产业的绿色发展。
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