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不同發酵菌劑對樹葉堆腐的效果

發布時間:2019-06-15所屬分類:農業論文瀏覽:1

摘要:以南疆地區秋季落葉為試材,探究了加入不同比例的嗜熱側孢霉與微生物發酵菌劑對樹葉堆肥的發酵效果及其理化性質的影響,以期為開發以樹葉為主的低成本穩態有機復混基質提供技術支持。結果表明:添加嗜熱側孢霉可以提高堆體前期、后期的溫度,添加微生

  摘要:以南疆地區秋季落葉為試材,探究了加入不同比例的嗜熱側孢霉與微生物發酵菌劑對樹葉堆肥的發酵效果及其理化性質的影響,以期為開發以樹葉為主的低成本穩態有機復混基質提供技術支持。結果表明:添加嗜熱側孢霉可以提高堆體前期、后期的溫度,添加微生物菌劑可以提高堆體中期的溫度;堆腐結束后3個處理的總孔隙度、持水孔隙度、容重均適合作物栽培要求,氣水比(除對照外)偏小;3個處理的pH均符合國家有機肥發酵標準(NY525-2002),EC值也均在合理范圍內;添加嗜熱側孢霉的處理在堆體中心溫度、理化性質、種子發芽率和GI值等方面均優于對照和加入微生物菌劑的處理。

  關鍵詞:發酵菌劑;樹葉;堆腐;理化性質;發芽指數

北方園藝

  新疆南疆地區林木落葉資源豐富,但廣大城鄉視秋季落葉為廢棄物并進行燃燒,嚴重浪費了林木落葉資源。目前全國,尤其是新疆地區的蔬菜、林果類、花卉作物育苗均采用進口草炭,但草炭不可再生性成為制約草炭發展的最大瓶頸[1]。嗜熱側孢霉(Sporotrichumthermophile)與微生物菌劑均具有分解纖維素的特性,且最適生存溫度均在40~55℃[2]。

  近些年,基質環保型、食物有機化為廢棄物的利用帶來了新的發展機遇。將廢棄物二次發酵腐熟成為熱門[3]。王景晴[4]研究的供植物生長的腐殖質可以經由樹葉的落葉、枯枝堆肥發酵后獲得。曹云娥等[5]在玉米秸稈腐熟過程中添加有機肥(雞、牛糞等)使發酵體保持合適的碳氮比,在此基礎上加入生物菌劑(京圃園、EM菌劑)顯著提高了發酵的效率。

  李九龍等[6]研究發現,形成理化性質良好的基質的基礎是有機發酵基質與其它基質的復配。TIRADO[7]研究發現季節、堆體大小對有機堆積物后的物理性質和生物性能無影響,而堆體的氧濃度、表面積、總氮的損失率會受影響。但目前關于用以樹葉為主的有機基質來進行育苗、栽培的研究少有報告。該試驗以樹葉為材料,通過探究加入嗜熱側孢霉與微生物發酵菌劑對樹葉堆肥的發酵效果及其理化性質的影響,以期為開發以樹葉為主的低成本穩態有機復混基質提供技術支持。

  1材料與方法

  1.1試驗材料

  試驗所用樹葉來源于南疆各地區、城鄉,以新疆胡楊和園林綠化林木樹葉為主。試驗所需菌劑嗜熱側孢霉(簡稱嗜熱),購買于河南鶴壁市百惠生物科技有限公司;微生物菌劑(簡稱沃寶)購買于河南省沃寶生物科技有限公司。

  1.2試驗方法

  1.2.1試驗處理

  試驗于2017年5月21日至7月4日在塔里木大學園藝實驗站進行。將樹葉粉碎為0.3mm,通過加入牛糞、尿素來調節碳氮比來使發酵物更適宜堆肥發酵,含水量控制在60%左右,即緊握一把基質在手心,有水從指縫中浸出[8]。按照一層基質灑一層菌劑,再加適量的水的方法堆起樹葉基質。堆體整體形狀為直徑為1.2m的圓錐體,堆體高度0.7m,為促進發酵上覆塑料薄膜。試驗為重復3次的隨機區組設計。

  1.2.2堆肥發酵

  堆體測定時間是每天14:00與19:00。樹葉堆體變化曲線同理論曲線相近,即先升后降并保持一定溫度一段時間,在此時加水使圓錐堆體整體含水量為60%,可進行翻堆操作。于5月19、29日和6月11、20、29日分5次采取樣品。以150g為取樣標準進行理化性質測定。發酵完成時發酵物堆體顏色表現為黑褐色、無異味,樹葉堆體同外界溫度基本一致[8]。

  1.3項目測定

  1.3.1堆體溫度

  在堆體中上部選定溫度測量點,測定后記錄。

  1.3.2樹葉基質物理性質測定指標及方法

  容重與孔隙度的測定依據郭世榮[8]與連兆煌等[9]的方法:取容積為30cm的鋁盒,稱質量(W0),裝滿風干的基質,稱質量(W1);然后浸泡水中24h,稱質量(W2);鋁盒中的水分自然瀝干后再稱質量(W3)。各指標按公式計算:容重(g·cm-3)=(W1-W0)/30;總孔隙度(%)=[(W2-W1)/30]×100;通氣孔隙(%)=[(W2-W3)/30]×100;持水孔隙(%)=總孔隙度-通氣孔隙;氣水比=通氣孔隙/持水孔隙。

  1.3.3樹葉基質pH、EC值測定方法

  取各個時間采集的樣品,風干,取風干后的基質20mL,加入去離子蒸餾水100mL,震蕩20min,過濾并取濾液,用HI98129pH計測定pH;用DDS-320電導率儀測定EC值(mS·cm-1)[8]。

  1.3.4發芽指數(GI)將種子均勻的放在鋪有濾紙的培養皿中,取風干后樣品加入蒸餾水(土水體積比1∶10)浸提1h后,在室溫條件下,振蕩30min(362r·min-1)后,靜置10min,過濾,取濾液5mL加入(對照為5mL蒸餾水)。每處理3次重復。在25℃暗培養箱中培養48h,統計發芽率并測量胚根長度,用公式計算種子的發芽指數[10](GI):GI(%)=(處理的發芽率×處理的根長)/(對照的發芽率×對照的根長)×100。

  1.4數據分析

  數據處理及分析采用Excel2000及DPSv7.05軟件系統。

  2結果與分析

  2.1堆肥發酵過程中不同菌劑處理下堆體溫度的變化

  測量一天中最高溫14:00和開始降溫的19:00的溫度發現其呈現一定規律,外界溫度的變化曲線與3個處理的變化曲線基本一致,發酵前2d堆體溫度小于外界溫度(堆外溫度)。3個處理的溫度曲線變化基本一致,且呈波浪形變化,變化范圍均在40~60℃,適宜中高溫菌生存,也符合2種菌劑的最佳生存溫度。在14:00時,嗜熱菌劑堆體最高溫為54℃,對照溫度(50℃)次之,處理III(49℃)為最低。但整個發酵過程中溫度較前人試驗結果溫度偏低[8]。

  可能是由于當時5—8月的陰天較多,堆外溫度低或菌劑的加入量不足等原因造成。發酵物堆體物質成黑褐色、無異味,符合要求。嗜熱側孢霉與微生物菌劑的最適宜生存溫度均為40~55℃,在發酵過程中,堆體發酵高溫連續時間上順序為嗜熱(18d)>對照(15d)>沃寶(10d)。

  2.2樹葉基質腐熟過程中物理性質的變化

  3個處理的總孔隙度總體呈上升趨勢。堆肥發酵進行了一段時間后,3個處理樹葉的總孔隙度、容重、持水孔隙的變化趨勢均呈上升狀,除對照外的大小孔隙比呈減小趨勢。整個發酵過程中,總孔隙度范圍為65%~92%,持水孔隙范圍為50%~75%,容重范圍為0.25~0.40g·cm-3,氣水比范圍為0.15~0.70。除氣水比偏小,樹葉基質的容重、總孔隙度、持水孔隙大小均滿足蔬菜育苗基質國標(NY/T2118-2012)要求[11]。

  2.3樹葉基質腐熟過程中化學性質的變化

  在發酵過程中,3個處理的樹葉基質堆體的pH在7.4~8.2變化,均呈現出先下降后上升的趨勢。有機肥行業標準(NY525-2002)中規定的發酵后pH適宜范圍為5.5~8.0,嗜熱側孢霉處理符合標準,沃寶菌劑高于標準0.09,對照高出0.14。處理II的pH變化最小,僅為0.05。EC值是基質水溶液的離子總濃度的指標[12],是植物正常生長的保證。發酵過程中嗜熱處理與沃寶菌劑處理的堆體變化趨勢基本一致,最后一次翻堆后,對照的EC值劇烈下降,3個處理的EC值均符合蔬菜育苗基質國標(NY/T2118-2012)要求。

  2.4堆肥腐熟過程中不同處理下基質浸提液對發芽指數的影響

  種子發芽指數綜合反映了堆肥對植物毒性的作用,被認為是最敏感、最可靠的堆肥腐熟度評價指標[13]。3個處理的發芽指數大小順序均為黃瓜>西葫蘆>番茄,但對照和加入沃寶菌劑后,黃瓜與西葫蘆的處理無顯著性差異,二者均與番茄有差異,而加入嗜熱菌劑后,三者均存在顯著性差異。

  初步說明,當用不同發酵菌劑處理的樹葉基質濾液培養供試樣品種子時,對于瓜類的作用效果要好于茄果類。對于茄果類作物番茄來說,其發芽率大小順序為蒸餾水>對照>沃寶>嗜熱,對于瓜類作物黃瓜、西葫蘆,其發芽率與蒸餾水處理的發芽率無明顯差異,且添加嗜熱側孢霉處理后,其發芽率稍高于微生物菌劑處理與對照。

  3結論與討論

  試驗表明,通過往堆肥發酵的樹葉中加入菌劑,可以在一定程度上改變所堆物的理化性質,并有助于堆體的升溫。這與馮海萍等[14]研究中添加適量的菌劑可促進有機廢棄物腐熟進程的結論相符合。對于樹葉堆體發酵的過程,該試驗由于發酵體直接堆在土壤表面,影響了白天升溫。在以后的研究中,應當在硬質路面上進行發酵,或采用電加熱的方式來提高堆體溫度。

  3個處理下的樹葉基質的總孔隙度等物理性狀總體符合作物生長要求,但加入菌劑的處理中氣水比偏小;基質的pH呈上升趨勢,但以嗜熱處理的樹葉堆體發酵前后pH變化幅度最小;堆肥和發酵能夠降低樹葉基質的EC值,其中對照組的降幅最大,但3個處理的EC值均在理想范圍內;加入菌劑處理的氣水比偏小。總的來說,嗜熱處理為最佳處理。今后,可適當添加其它有機和無機基質(如珍珠巖)來提高樹葉基質的通氣能力,從而形成具有良好理化性能的復混基質。

  朱鳳香等[15]的研究指出,僅測定理化性質無法對腐熟程度進行全面的綜合評價。故該試驗采用西葫蘆、番茄和黃瓜進行發芽試驗來驗證發酵基質是否達到可用。試驗發現,當加入不同菌劑處理的樹葉基質濾液后,對黃瓜和西葫蘆的發芽有一定的促進作用,番茄種子的發芽會受到抑制。由此推斷,樹葉基質可能對瓜類作物的生長發育有促進作用,對茄果類作物有抑制作用。這與李九龍等[6]研究的玉米芯發酵后堆體濾液不影響其發芽指數的結果不符,應進一步通過育苗試驗來驗證。

  參考文獻

  [1]崔秀敏,王秀峰.黃瓜穴盤育苗基質特性及育苗效果的研究[J].山東農業大學學報(自然科學版),2001(2):124-128.

  [2]許燕,陳如凱,張木清.嗜熱側孢霉生物學特性及其液體發酵研究[J].福建農林大學學報(自然科學版),2008(1):99-104.

  [3]孫振鈞,孫永明.我國農業廢棄物資源化與農村生物質能源利用的現狀與發展[J].中國農業科技導報,2006(1):6-13.

  [4]王景晴.落葉廢棄物的利用探討[J].農產品加工,2011(12):73-74.

  [5]曹云娥,雍海燕,張振興.不同微生物發酵菌劑對農業有機廢料發酵效果研究[J].北方園藝,2012(1):144-147.

  [6]李九龍,張麗沙,唐慧東,等.發酵菌劑對玉米芯與菇渣混合物堆肥發酵的影響[J].新疆農業科學,2014,51(7):1263-1268.

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