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摘 要： 摘要：以南疆地區(qū)秋季落葉為試材，探究了加入不同比例的嗜熱側(cè)孢霉與微生物發(fā)酵菌劑對樹葉堆肥的發(fā)酵效果及其理化性質(zhì)的影響，以期為開發(fā)以樹葉為主的低成本穩(wěn)態(tài)有機(jī)復(fù)混基質(zhì)提供技術(shù)支持。結(jié)果表明：添加嗜熱側(cè)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(qū)秋季落葉為試材，探究了加入不同比例的嗜熱側(cè)孢霉與微生物發(fā)酵菌劑對樹葉堆肥的發(fā)酵效果及其理化性質(zhì)的影響，以期為開發(fā)以樹葉為主的低成本穩(wěn)態(tài)有機(jī)復(fù)混基質(zhì)提供技術(shù)支持。結(jié)果表明：添加嗜熱側(cè)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(jié)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(jī)肥發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2002)，EC值也均在合理范圍內(nèi);添加嗜熱側(cè)孢霉的處理在堆體中心溫度、理化性質(zhì)、種子發(fā)芽率和GI值等方面均優(yōu)于對照和加入微生物菌劑的處理。
關(guān)鍵詞：發(fā)酵菌劑;樹葉;堆腐;理化性質(zhì);發(fā)芽指數(shù)
新疆南疆地區(qū)林木落葉資源豐富，但廣大城鄉(xiāng)視秋季落葉為廢棄物并進(jìn)行燃燒，嚴(yán)重浪費(fèi)了林木落葉資源。目前全國，尤其是新疆地區(qū)的蔬菜、林果類、花卉作物育苗均采用進(jìn)口草炭，但草炭不可再生性成為制約草炭發(fā)展的最大瓶頸[1]。嗜熱側(cè)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(zhì)環(huán)保型、食物有機(jī)化為廢棄物的利用帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。將廢棄物二次發(fā)酵腐熟成為熱門[3]。王景晴[4]研究的供植物生長的腐殖質(zhì)可以經(jīng)由樹葉的落葉、枯枝堆肥發(fā)酵后獲得。曹云娥等[5]在玉米秸稈腐熟過程中添加有機(jī)肥(雞、牛糞等)使發(fā)酵體保持合適的碳氮比，在此基礎(chǔ)上加入生物菌劑(京圃園、EM菌劑)顯著提高了發(fā)酵的效率。
李九龍等[6]研究發(fā)現(xiàn)，形成理化性質(zhì)良好的基質(zhì)的基礎(chǔ)是有機(jī)發(fā)酵基質(zhì)與其它基質(zhì)的復(fù)配。TIRADO[7]研究發(fā)現(xiàn)季節(jié)、堆體大小對有機(jī)堆積物后的物理性質(zhì)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(guān)于用以樹葉為主的有機(jī)基質(zhì)來進(jìn)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(cè)孢霉與微生物發(fā)酵菌劑對樹葉堆肥的發(fā)酵效果及其理化性質(zhì)的影響，以期為開發(fā)以樹葉為主的低成本穩(wěn)態(tài)有機(jī)復(fù)混基質(zhì)提供技術(shù)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(qū)、城鄉(xiāng)，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(cè)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(xué)園藝實驗站進(jìn)行。將樹葉粉碎為0.3mm，通過加入牛糞、尿素來調(diào)節(jié)碳氮比來使發(fā)酵物更適宜堆肥發(fā)酵，含水量控制在60%左右，即緊握一把基質(zhì)在手心，有水從指縫中浸出[8]。按照一層基質(zhì)灑一層菌劑，再加適量的水的方法堆起樹葉基質(zhì)。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(jìn)發(fā)酵上覆塑料薄膜。試驗為重復(fù)3次的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。
1.2.2堆肥發(fā)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理化性質(zhì)測定。發(fā)酵完成時發(fā)酵物堆體顏色表現(xiàn)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(zhì)物理性質(zhì)測定指標(biāo)及方法
容重與孔隙度的測定依據(jù)郭世榮[8]與連兆煌等[9]的方法：取容積為30cm的鋁盒，稱質(zhì)量(W0)，裝滿風(fēng)干的基質(zhì)，稱質(zhì)量(W1);然后浸泡水中24h，稱質(zhì)量(W2);鋁盒中的水分自然瀝干后再稱質(zhì)量(W3)。各指標(biāo)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(zhì)pH、EC值測定方法
取各個時間采集的樣品，風(fēng)干，取風(fēng)干后的基質(zhì)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(dǎo)率儀測定EC值(mS·cm-1)[8]。
1.3.4發(fā)芽指數(shù)(GI)將種子均勻的放在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，取風(fēng)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(fù)。在25℃暗培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h，統(tǒng)計發(fā)芽率并測量胚根長度，用公式計算種子的發(fā)芽指數(shù)[10](GI)：GI(%)=(處理的發(fā)芽率×處理的根長)/(對照的發(fā)芽率×對照的根長)×100。
1.4數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)處理及分析采用Excel2000及DPSv7.05軟件系統(tǒng)。
2結(jié)果與分析
2.1堆肥發(fā)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(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)一定規(guī)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(fā)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(fā)酵過程中溫度較前人試驗結(jié)果溫度偏低[8]。
可能是由于當(dāng)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(fā)酵物堆體物質(zhì)成黑褐色、無異味，符合要求。嗜熱側(cè)孢霉與微生物菌劑的最適宜生存溫度均為40～55℃，在發(fā)酵過程中，堆體發(fā)酵高溫連續(xù)時間上順序為嗜熱(18d)>對照(15d)>沃寶(10d)。
2.2樹葉基質(zhì)腐熟過程中物理性質(zhì)的變化
3個處理的總孔隙度總體呈上升趨勢。堆肥發(fā)酵進(jìn)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(fā)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(zhì)的容重、總孔隙度、持水孔隙大小均滿足蔬菜育苗基質(zhì)國標(biāo)(NY/T2118-2012)要求[11]。
2.3樹葉基質(zhì)腐熟過程中化學(xué)性質(zhì)的變化
在發(fā)酵過程中，3個處理的樹葉基質(zhì)堆體的pH在7.4～8.2變化，均呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢。有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2002)中規(guī)定的發(fā)酵后pH適宜范圍為5.5～8.0，嗜熱側(cè)孢霉處理符合標(biāo)準(zhǔn)，沃寶菌劑高于標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)水溶液的離子總濃度的指標(biāo)[12]，是植物正常生長的保證。發(fā)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(zhì)國標(biāo)(NY/T2118-2012)要求。
2.4堆肥腐熟過程中不同處理下基質(zhì)浸提液對發(fā)芽指數(shù)的影響
種子發(fā)芽指數(shù)綜合反映了堆肥對植物毒性的作用，被認(rèn)為是最敏感、最可靠的堆肥腐熟度評價指標(biāo)[13]。3個處理的發(fā)芽指數(shù)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(dāng)用不同發(fā)酵菌劑處理的樹葉基質(zhì)濾液培養(yǎng)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(fā)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(fā)芽率與蒸餾水處理的發(fā)芽率無明顯差異，且添加嗜熱側(cè)孢霉處理后，其發(fā)芽率稍高于微生物菌劑處理與對照。
3結(jié)論與討論
試驗表明，通過往堆肥發(fā)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(zhì)，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(jìn)有機(jī)廢棄物腐熟進(jìn)程的結(jié)論相符合。對于樹葉堆體發(fā)酵的過程，該試驗由于發(fā)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(yīng)當(dāng)在硬質(zhì)路面上進(jìn)行發(fā)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(zhì)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(zhì)的pH呈上升趨勢，但以嗜熱處理的樹葉堆體發(fā)酵前后pH變化幅度最小;堆肥和發(fā)酵能夠降低樹葉基質(zhì)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(nèi);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(dāng)添加其它有機(jī)和無機(jī)基質(zhì)(如珍珠巖)來提高樹葉基質(zhì)的通氣能力，從而形成具有良好理化性能的復(fù)混基質(zhì)。
朱鳳香等[15]的研究指出，僅測定理化性質(zhì)無法對腐熟程度進(jìn)行全面的綜合評價。故該試驗采用西葫蘆、番茄和黃瓜進(jìn)行發(fā)芽試驗來驗證發(fā)酵基質(zhì)是否達(dá)到可用。試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入不同菌劑處理的樹葉基質(zhì)濾液后，對黃瓜和西葫蘆的發(fā)芽有一定的促進(jìn)作用，番茄種子的發(fā)芽會受到抑制。由此推斷，樹葉基質(zhì)可能對瓜類作物的生長發(fā)育有促進(jìn)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(fā)酵后堆體濾液不影響其發(fā)芽指數(shù)的結(jié)果不符，應(yīng)進(jìn)一步通過育苗試驗來驗證。
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