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不同发酵菌剂对树叶堆腐的效果

发布时间:2019-06-15 11:11所属分类:农业论文浏览:1

摘要:以南疆地区秋季落叶为试材,探究了加入不同比例的嗜热侧孢霉与微生物发酵菌剂对树叶堆肥的发酵效果及其理化性质的影响,以期为开发以树叶为主的低成本稳态有机复混基质提供技术支持。结果表明:添加嗜热侧孢霉可以提高堆体前期、后期的温度,添加微生

  摘要:以南疆地区秋季落叶为试材,探究了加入不同比例的嗜热侧孢霉与微生物发酵菌剂对树叶堆肥的发酵效果及其理化性质的影响,以期为开发以树叶为主的低成本稳态有机复混基质提供技术支持。结果表明:添加嗜热侧孢霉可以提高堆体前期、后期的温度,添加微生物菌剂可以提高堆体中期的温度;堆腐结束后3个处理的总孔隙度、持水孔隙度、容重均适合作物栽培要求,气水比(除对照外)偏小;3个处理的pH均符合国家有机肥发酵标准(NY525-2002),EC值也均在合理范围内;添加嗜热侧孢霉的处理在堆体中心温度、理化性质、种子发芽率和GI值等方面均优于对照和加入微生物菌剂的处理。

  关键词:发酵菌剂;树叶;堆腐;理化性质;发芽指数

北方园艺

  新疆南疆地区林木落叶资源丰富,但广大城乡视秋季落叶为废弃物并进行燃烧,严重浪费了林木落叶资源。目前全国,尤其是新疆地区的蔬菜、林果类、花卉作物育苗均采用进口草炭,但草炭不可再生性成为制约草炭发展的最大瓶颈[1]。嗜热侧孢霉(Sporotrichumthermophile)与微生物菌剂均具有分解纤维素的特性,且最适生存温度均在40~55℃[2]。

  近些年,基质环保型、食物有机化为废弃物的利用带来了新的发展机遇。将废弃物二次发酵腐熟成为热门[3]。王景晴[4]研究的供植物生长的腐殖质可以经由树叶的落叶、枯枝堆肥发酵后获得。曹云娥等[5]在玉米秸秆腐熟过程中添加有机肥(鸡、牛粪等)使发酵体保持合适的碳氮比,在此基础上加入生物菌剂(京圃园、EM菌剂)显著提高了发酵的效率。

  李九龙等[6]研究发现,形成理化性质良好的基质的基础是有机发酵基质与其它基质的复配。TIRADO[7]研究发现季节、堆体大小对有机堆积物后的物理性质和生物性能无影响,而堆体的氧浓度、表面积、总氮的损失率会受影响。但目前关于用以树叶为主的有机基质来进行育苗、栽培的研究少有报告。该试验以树叶为材料,通过探究加入嗜热侧孢霉与微生物发酵菌剂对树叶堆肥的发酵效果及其理化性质的影响,以期为开发以树叶为主的低成本稳态有机复混基质提供技术支持。

  1材料与方法

  1.1试验材料

  试验所用树叶来源于南疆各地区、城乡,以新疆胡杨和园林绿化林木树叶为主。试验所需菌剂嗜热侧孢霉(简称嗜热),购买于河南鹤壁市百惠生物科技有限公司;微生物菌剂(简称沃宝)购买于河南省沃宝生物科技有限公司。

  1.2试验方法

  1.2.1试验处理

  试验于2017年5月21日至7月4日在塔里木大学园艺实验站进行。将树叶粉碎为0.3mm,通过加入牛粪、尿素来调节碳氮比来使发酵物更适宜堆肥发酵,含水量控制在60%左右,即紧握一把基质在手心,有水从指缝中浸出[8]。按照一层基质洒一层菌剂,再加适量的水的方法堆起树叶基质。堆体整体形状为直径为1.2m的圆锥体,堆体高度0.7m,为促进发酵上覆塑料薄膜。试验为重复3次的随机区组设计。

  1.2.2堆肥发酵

  堆体测定时间是每天14:00与19:00。树叶堆体变化曲线同理论曲线相近,即先升后降并保持一定温度一段时间,在此时加水使圆锥堆体整体含水量为60%,可进行翻堆操作。于5月19、29日和6月11、20、29日分5次采取样品。以150g为取样标准进行理化性质测定。发酵完成时发酵物堆体颜色表现为黑褐色、无异味,树叶堆体同外界温度基本一致[8]。

  1.3项目测定

  1.3.1堆体温度

  在堆体中上部选定温度测量点,测定后记录。

  1.3.2树叶基质物理性质测定指标及方法

  容重与孔隙度的测定依据郭世荣[8]与连兆煌等[9]的方法:取容积为30cm的铝盒,称质量(W0),装满风干的基质,称质量(W1);然后浸泡水中24h,称质量(W2);铝盒中的水分自然沥干后再称质量(W3)。各指标按公式计算:容重(g·cm-3)=(W1-W0)/30;总孔隙度(%)=[(W2-W1)/30]×100;通气孔隙(%)=[(W2-W3)/30]×100;持水孔隙(%)=总孔隙度-通气孔隙;气水比=通气孔隙/持水孔隙。

  1.3.3树叶基质pH、EC值测定方法

  取各个时间采集的样品,风干,取风干后的基质20mL,加入去离子蒸馏水100mL,震荡20min,过滤并取滤液,用HI98129pH计测定pH;用DDS-320电导率仪测定EC值(mS·cm-1)[8]。

  1.3.4发芽指数(GI)将种子均匀的放在铺有滤纸的培养皿中,取风干后样品加入蒸馏水(土水体积比1∶10)浸提1h后,在室温条件下,振荡30min(362r·min-1)后,静置10min,过滤,取滤液5mL加入(对照为5mL蒸馏水)。每处理3次重复。在25℃暗培养箱中培养48h,统计发芽率并测量胚根长度,用公式计算种子的发芽指数[10](GI):GI(%)=(处理的发芽率×处理的根长)/(对照的发芽率×对照的根长)×100。

  1.4数据分析

  数据处理及分析采用Excel2000及DPSv7.05软件系统。

  2结果与分析

  2.1堆肥发酵过程中不同菌剂处理下堆体温度的变化

  测量一天中最高温14:00和开始降温的19:00的温度发现其呈现一定规律,外界温度的变化曲线与3个处理的变化曲线基本一致,发酵前2d堆体温度小于外界温度(堆外温度)。3个处理的温度曲线变化基本一致,且呈波浪形变化,变化范围均在40~60℃,适宜中高温菌生存,也符合2种菌剂的最佳生存温度。在14:00时,嗜热菌剂堆体最高温为54℃,对照温度(50℃)次之,处理III(49℃)为最低。但整个发酵过程中温度较前人试验结果温度偏低[8]。

  可能是由于当时5—8月的阴天较多,堆外温度低或菌剂的加入量不足等原因造成。发酵物堆体物质成黑褐色、无异味,符合要求。嗜热侧孢霉与微生物菌剂的最适宜生存温度均为40~55℃,在发酵过程中,堆体发酵高温连续时间上顺序为嗜热(18d)>对照(15d)>沃宝(10d)。

  2.2树叶基质腐熟过程中物理性质的变化

  3个处理的总孔隙度总体呈上升趋势。堆肥发酵进行了一段时间后,3个处理树叶的总孔隙度、容重、持水孔隙的变化趋势均呈上升状,除对照外的大小孔隙比呈减小趋势。整个发酵过程中,总孔隙度范围为65%~92%,持水孔隙范围为50%~75%,容重范围为0.25~0.40g·cm-3,气水比范围为0.15~0.70。除气水比偏小,树叶基质的容重、总孔隙度、持水孔隙大小均满足蔬菜育苗基质国标(NY/T2118-2012)要求[11]。

  2.3树叶基质腐熟过程中化学性质的变化

  在发酵过程中,3个处理的树叶基质堆体的pH在7.4~8.2变化,均呈现出先下降后上升的趋势。有机肥行业标准(NY525-2002)中规定的发酵后pH适宜范围为5.5~8.0,嗜热侧孢霉处理符合标准,沃宝菌剂高于标准0.09,对照高出0.14。处理II的pH变化最小,仅为0.05。EC值是基质水溶液的离子总浓度的指标[12],是植物正常生长的保证。发酵过程中嗜热处理与沃宝菌剂处理的堆体变化趋势基本一致,最后一次翻堆后,对照的EC值剧烈下降,3个处理的EC值均符合蔬菜育苗基质国标(NY/T2118-2012)要求。

  2.4堆肥腐熟过程中不同处理下基质浸提液对发芽指数的影响

  种子发芽指数综合反映了堆肥对植物毒性的作用,被认为是最敏感、最可靠的堆肥腐熟度评价指标[13]。3个处理的发芽指数大小顺序均为黄瓜>西葫芦>番茄,但对照和加入沃宝菌剂后,黄瓜与西葫芦的处理无显著性差异,二者均与番茄有差异,而加入嗜热菌剂后,三者均存在显著性差异。

  初步说明,当用不同发酵菌剂处理的树叶基质滤液培养供试样品种子时,对于瓜类的作用效果要好于茄果类。对于茄果类作物番茄来说,其发芽率大小顺序为蒸馏水>对照>沃宝>嗜热,对于瓜类作物黄瓜、西葫芦,其发芽率与蒸馏水处理的发芽率无明显差异,且添加嗜热侧孢霉处理后,其发芽率稍高于微生物菌剂处理与对照。

  3结论与讨论

  试验表明,通过往堆肥发酵的树叶中加入菌剂,可以在一定程度上改变所堆物的理化性质,并有助于堆体的升温。这与冯海萍等[14]研究中添加适量的菌剂可促进有机废弃物腐熟进程的结论相符合。对于树叶堆体发酵的过程,该试验由于发酵体直接堆在土壤表面,影响了白天升温。在以后的研究中,应当在硬质路面上进行发酵,或采用电加热的方式来提高堆体温度。

  3个处理下的树叶基质的总孔隙度等物理性状总体符合作物生长要求,但加入菌剂的处理中气水比偏小;基质的pH呈上升趋势,但以嗜热处理的树叶堆体发酵前后pH变化幅度最小;堆肥和发酵能够降低树叶基质的EC值,其中对照组的降幅最大,但3个处理的EC值均在理想范围内;加入菌剂处理的气水比偏小。总的来说,嗜热处理为最佳处理。今后,可适当添加其它有机和无机基质(如珍珠岩)来提高树叶基质的通气能力,从而形成具有良好理化性能的复混基质。

  朱凤香等[15]的研究指出,仅测定理化性质无法对腐熟程度进行全面的综合评价。故该试验采用西葫芦、番茄和黄瓜进行发芽试验来验证发酵基质是否达到可用。试验发现,当加入不同菌剂处理的树叶基质滤液后,对黄瓜和西葫芦的发芽有一定的促进作用,番茄种子的发芽会受到抑制。由此推断,树叶基质可能对瓜类作物的生长发育有促进作用,对茄果类作物有抑制作用。这与李九龙等[6]研究的玉米芯发酵后堆体滤液不影响其发芽指数的结果不符,应进一步通过育苗试验来验证。

  参考文献

  [1]崔秀敏,王秀峰.黄瓜穴盘育苗基质特性及育苗效果的研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2001(2):124-128.

  [2]许燕,陈如凯,张木清.嗜热侧孢霉生物学特性及其液体发酵研究[J].福建农林大学学报(自然科学版),2008(1):99-104.

  [3]孙振钧,孙永明.我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展[J].中国农业科技导报,2006(1):6-13.

  [4]王景晴.落叶废弃物的利用探讨[J].农产品加工,2011(12):73-74.

  [5]曹云娥,雍海燕,张振兴.不同微生物发酵菌剂对农业有机废料发酵效果研究[J].北方园艺,2012(1):144-147.

  [6]李九龙,张丽沙,唐慧东,等.发酵菌剂对玉米芯与菇渣混合物堆肥发酵的影响[J].新疆农业科学,2014,51(7):1263-1268.

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