紫莖澤蘭野外微生物堆肥及毒性評價(jià)

楊紅軍，杜如萬，吳葉寬，王劍，王勇，趙建，梁永江，張長華，袁玲*

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紫莖澤蘭野外微生物堆肥及毒性評價(jià)

楊紅軍1，杜如萬2，吳葉寬2，王劍2，王勇2，趙建3，梁永江3，張長華3，袁玲1*

(1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶400715；2.四川省涼山州煙草公司，四川 西昌615000；3.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義563000)

紫莖澤蘭是我國危害最嚴(yán)重的外侵植物，具有動(dòng)物、植物和微生物毒性，研究紫莖澤蘭野外就地堆肥技術(shù)，評估腐熟效果，可為有效防除與資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。在野外自然條件下，通過接種惡臭假單胞菌(Pseudomonasputitasp.)和熱解纖維梭菌(Clostridiumthermocellumsp.)，同時(shí)添加尿素和硫酸鈣以及覆蓋農(nóng)用薄膜研究紫莖澤蘭生物堆肥效果，并評價(jià)紫莖澤蘭發(fā)酵產(chǎn)物生物毒性。接種菌劑后，堆肥高溫期(50.0 ℃～64.5 ℃)持續(xù)時(shí)間達(dá)22 d，石油醚提取物從3.15 g/kg降低至0.37 g/kg，80 d可充分腐熟紫莖澤蘭。腐熟物料的pH、有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分和重金屬含量符合NY/525-2011國家標(biāo)準(zhǔn)，腐殖酸含量為8.42%。動(dòng)物毒性試驗(yàn)表明，浸提液對小鼠體重增長無顯著影響，心、肝、腎、肺等組織器官未見病理變化。用生物堆肥浸提液浸種，促進(jìn)小麥種子發(fā)芽率指數(shù)、活力指數(shù)和苗高，分別比無離子水浸種提高了8.65%、28.79%和23.69%；在添加紫莖澤蘭生物堆肥的土壤中，微生物碳氮和脫氫酶活性比不施肥和單施化肥顯著提高。生物堆肥可野外就地腐熟紫莖澤蘭，降解有毒物質(zhì)，提供有機(jī)肥源，實(shí)現(xiàn)紫莖澤蘭的經(jīng)濟(jì)、有效防除與資源化利用。

紫莖澤蘭；微生物堆肥；效果；毒性評價(jià)

紫莖澤蘭(Ageratinaadenophora)屬菊科多年生惡性毒草，原產(chǎn)于南美洲，是我國危害最嚴(yán)重的外侵植物[1]。在西南地區(qū)，紫莖澤蘭大規(guī)模入侵農(nóng)田、森林、草場，并迅速向我國東部和北方蔓延[2-4]，造成了巨大生態(tài)災(zāi)難和經(jīng)濟(jì)損失[5]。

紫莖澤蘭造紙纖維不夠長，做飼料有毒，做燃料熱值低[5]。但是，紫莖澤蘭分布廣，生長快，生物量大，富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和微量元素，是良好的有機(jī)肥源[6]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施用有機(jī)肥均衡供給植物營養(yǎng)，改良土壤，提高作物產(chǎn)量品質(zhì)[7]。研究表明[8]，紫莖澤蘭內(nèi)含單萜類、倍半萜類、三萜類、甾體類、黃酮類、苯丙素類及其衍生物等100多種化學(xué)物質(zhì)。其中，阿魏酸、鞣質(zhì)、克拉維醇、紫莖澤蘭內(nèi)脂、乙酸龍腦酯、芳樟醇、香豆素、傘形花酯、香草醛和澤蘭酮類含量較高，具有動(dòng)物、植物和微生物毒性。草食家畜誤食后輕者代謝異常，重者死亡[9]；施入土壤抑制作物生長，造成減產(chǎn)[10]；并降低土壤微生物活性和種群多樣性[11]。此外，紫莖澤蘭生命力強(qiáng)，根、莖和種子均可再生繁殖，故不能直接施入土壤[12-15]。野外就地堆肥既可經(jīng)濟(jì)、有效地防除紫莖澤蘭，又能生產(chǎn)有機(jī)肥。但紫莖澤蘭的毒物抑制微生物活動(dòng)，妨礙堆肥生物化學(xué)反應(yīng)，影響堆肥腐熟[16-17]。堆肥微生物活動(dòng)與通氣、溫度、水分、pH和C/N等密切相關(guān)[18-21]。野外堆肥處于自然狀態(tài)，不能人工控制上述影響因素[22-24]。因此，紫莖澤蘭野外就地堆肥的難度較大，需要深入研究。

四川省涼山州屬亞熱帶印度洋季風(fēng)氣候，土壤深度風(fēng)化，土壤粘重，酸性強(qiáng)，通氣差，缺乏養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)，紫莖澤蘭的危害面積占幅員面積的13.41%[25]，腐熟紫莖澤蘭可豐富有機(jī)肥源，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為此，利用惡臭假單胞菌(Pseudomonasputitasp.)和熱解纖維梭菌(Clostridiumthermocellumsp.)組成的混合菌劑，研究了野外就地堆制紫莖澤蘭的技術(shù)，并評價(jià)了紫莖澤蘭有機(jī)肥對動(dòng)物、植物和土壤微生物的毒性。

1 材料與方法

1.1 供試材料

紫莖澤蘭：含水量81.45%，N、P2O5和K2O含量分別1.61%、0.45%和2.17%(干基)。

腐熟劑：由惡臭假單胞菌(Pseudomonasputitasp.，活菌數(shù)3.01×109cfu/g)和熱解纖維梭菌(Clostridiumthermocellumsp.，活菌數(shù)1.50×109cfu/g)組成。腐熟劑中的微生物經(jīng)專門篩選，惡臭假單胞菌能以苯、菲和芘為碳源和能源，最適生長溫度29.0 ℃，51.0 ℃停止生長；熱解纖維梭菌的最適生長溫度32.5 ℃，63.5 ℃停止生長。取10.00 g 菌劑，用100 mL無菌水震蕩提取(250 r/min)，4000 r/min離心15 min，取1.00 mL上清液于25 mL PDA液體培養(yǎng)基中，14 d對菲、芘的降解率分別為73.14%和66.32%(30 ℃、150 r/min搖瓶培養(yǎng)，菲、芘濃度均為100 mg/L)。另取部分上清液，經(jīng)超聲波破碎，其中的CMC-Na纖維酶活力為16.4 μg/(min·mL)。

堆肥輔助劑：尿素和硫酸鈣按2∶1混合。

供試動(dòng)物：清潔級昆明小鼠，飼養(yǎng)于重慶市中藥研究院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所。遵循毒理試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)程序飼養(yǎng)受試動(dòng)物[19]。

供試小麥(Triticumaestivum)：渝麥7號，為重慶市的主栽品種，購于重慶市北碚區(qū)種子公司。

供試土壤：位于四川省西昌市西溪鄉(xiāng)(東經(jīng)102.25°，北緯27.72°)，紅壤，成土母質(zhì)為第四紀(jì)紅色坡積物，質(zhì)地中壤，肥力中等，采集0～20 cm耕作層，揀除雜物，風(fēng)干后過1 mm篩備用。土壤pH 5.58、有機(jī)質(zhì)22.75 g/kg、全氮1.13 g/kg、全磷0.56 g/kg、全鉀10.83 g/kg，有效氮、磷、鉀依次為116.91 mg/kg、12.95 mg/kg和129.7 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 堆肥試驗(yàn) 于2015年9月分別在四川省涼山州會(huì)理和會(huì)東縣等地進(jìn)行。堆肥處理包括：(1)生物堆肥(用BC表示)：在收割紫莖澤蘭的附近選擇一塊平地，先將新鮮紫莖澤蘭鍘成5～10 cm的長條，再堆成長條狀(長×寬×高≈3.5～4.0 m×1.5～2.0 m×1.5～1.8 m)，每堆高20～30 cm時(shí)，撒少許腐熟劑和輔助劑，踩踏緊實(shí)，堆至規(guī)定高度后，覆蓋農(nóng)用塑料薄膜。每1000 kg紫莖澤蘭約需腐熟劑2.5 kg，堆肥輔助劑4 kg。(2)自然堆肥(對照，CK)：在堆制紫金澤蘭時(shí)，不加腐熟劑和輔助劑，但覆蓋農(nóng)用塑料薄膜，余同BC。試驗(yàn)重復(fù)4次，堆置80 d。

在堆肥過程中,分別用ZDR-11J自動(dòng)溫度記錄儀(杭州路格科技有限公司制造)監(jiān)測堆肥溫度。在堆制0，5，10，20，30，40，50，60 d分別取樣，置于索氏脂肪提取器內(nèi)，石油醚加熱(60 ℃)回流12 h，用殘余法計(jì)算石油醚提取物含量。在堆制第80天，用NY/525-2011方法測定物料水分、有機(jī)質(zhì)、N、P2O5、K2O、鉛、鉻、鎘、汞、砷含量，用GB/T 11957-2001方法測定腐殖酸含量。

1.2.2 生物毒性評價(jià) (1)動(dòng)物毒性：堆制80 d后，取BC處理的紫莖澤蘭物料，送重慶市中藥研究院按照毒理學(xué)鑒定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行動(dòng)物急性毒性試驗(yàn)[26]。試驗(yàn)動(dòng)物雌雄各半，稱體重后飼養(yǎng)于試驗(yàn)房間適應(yīng)3 d。然后，根據(jù)體重隨機(jī)將小鼠30只分為2組，試驗(yàn)組20只(堆肥浸提液灌胃，堆肥物料∶水=1∶1000)和對照組10只(蒸餾水灌胃)，給藥前禁食2 h。受試物劑量60 mL/kg，給藥容積30 mL/kg，每日2次，間隔6 h，連續(xù)14 d。

在試驗(yàn)期間，分別于1，2，3，7和14 d 對小鼠稱重；在試驗(yàn)結(jié)束后，對全部小鼠進(jìn)行大體解剖。

(2)植物毒性：分別取新鮮、CK和BC處理的紫莖澤蘭，晾干，粉碎，無離子水浸提(紫莖澤蘭∶水=1∶1000)。取健康、飽滿、一致的小麥種子，用0.5% H2O2消毒1 min，無菌水洗凈，均勻地置于墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中(?=15 cm，30粒/皿)。在25 ℃條件下，用紫莖澤蘭浸提液發(fā)芽，并培養(yǎng)幼苗至12 d，[(25±1) ℃，12 h光暗交替]，以無離子水處理為對照，重復(fù)4次。

每隔24 h統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽率，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[27]。發(fā)芽至12 d，測定苗高和胚根長度。有關(guān)計(jì)算公式如下：

發(fā)芽率=(種子的發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子的總數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt(Dt-發(fā)芽天數(shù)；Gt-第t天的發(fā)芽數(shù))

活力指數(shù)=Gi×S(S-苗高，Gi-發(fā)芽指數(shù))

(3)土壤微生物毒性：取1 kg 土壤置于塑料缽中，設(shè)置：對照(不施肥)、施用化肥(0.15 g 尿素、0.16 g 過磷酸鈣和0.19 g 氯化鉀)、施用有機(jī)肥(3 g 紫莖澤蘭有機(jī)肥，干基用量相當(dāng)于7500 kg/hm2，施氮量等于施用化肥處理)。肥土拌勻，加水至最大田間持水量的65%，25 ℃ 暗培養(yǎng)30 d，在培養(yǎng)期間，用稱重法保持土壤含水量為最大田間持水量的(65±2)%，每處理重復(fù)3次。培養(yǎng)結(jié)束后，用氯仿熏蒸，0.5 mol/L K2SO4提取土壤微生物碳氮，K2CrO7氧化法測碳和腚酚藍(lán)比色法測氮；用TTC法測定土壤脫氫酶活性[28]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中，堆肥溫度、石油醚提取物、水分、pH、有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分、重金屬等數(shù)據(jù)采用成組數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)；堆肥生物毒性評價(jià)的數(shù)據(jù)采用方差分析，LSD多重比較的顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥溫度和石油醚提取物的變化

由圖1可見,生物堆肥的溫度表現(xiàn)出明顯的升溫期、高溫期和降溫期。其中，升溫期共16 d；高溫期(50.0～64.5 ℃)持續(xù)21 d；然后，堆肥溫度逐漸降低至接近氣溫。在自然堆肥過程中,紫莖澤蘭物料無明顯的高溫期。成組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，生物堆肥的溫度高于氣溫的時(shí)間有34 d；在堆制第10～50天，平均溫度比自然堆肥高20.88 ℃；自然堆肥高于氣溫的時(shí)間有14 d，最高39 ℃。

在生物堆肥處理中，紫莖澤蘭的石油醚提取物持續(xù)大幅度降低(圖2)。其中，0～20 d 的降幅度最大，20 d 后緩慢降低至0.37 g/kg。在自然堆肥處理中,紫莖澤蘭的石油醚提取物緩慢小幅度降低。成組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，自然堆肥的石油醚提取物顯著高于生物堆肥。堆制到第80天，自然堆肥的石油醚提取物是生物堆肥的57.5倍。

圖1 堆肥過程中堆肥溫度的變化Fig.1 Changes of temperature in composts

圖2 堆肥過程中石油醚提取物的變化Fig.2 Changes of petroleum ether extracts in composts

2.2 堆肥的外觀變化與質(zhì)量

隨堆肥時(shí)間的延長，生物堆制的紫莖澤蘭逐漸由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚?、黑褐色、黑?體積縮小。在堆制到第80天時(shí),紫莖澤蘭呈黑褐色和黑色，質(zhì)地松軟，臭味消失，完全腐熟。但是，在自然堆肥處理中，紫莖澤蘭呈灰色或灰褐色，絕大多數(shù)形態(tài)完好，質(zhì)地堅(jiān)硬，難于折斷，仍有紫莖澤蘭特有的惡臭氣味，腐熟不佳。

表1可見，自然堆肥的水分、有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分依次為58.47%、41.42%和5.07%，均未達(dá)到NY/525-2011國家標(biāo)準(zhǔn)。生物堆肥的水分、有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分依次為73.28%、55.32%和6.18%；鉛、鎘、砷、汞、鉻含量分別是13.25、0.61、3.54、0.26和18.14 mg/kg；除水分含量之外，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。生物堆肥的有機(jī)質(zhì)、N、P2O5、K2O含量顯著高于自然堆肥，腐殖酸含量高達(dá)8.42%。

表1 紫莖澤蘭的水分、有機(jī)質(zhì)、pH、氮、磷、鉀、腐殖酸及重金屬含量Table 1 Water,organic matter,pH,nitrogen,phosphorus,potassium,humic acids and heavy metals in A.adenophora

表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。數(shù)據(jù)后有不同字母者表示差異顯著(LSD法檢驗(yàn)，P<0.05)。下同。
Data are mean±SD.Different letters indicate significant difference atP<0.05 by LSD test.The same below.

2.3 紫莖澤蘭堆肥的動(dòng)物毒性

用生物堆制的紫莖澤蘭灌胃給藥，在第1，2，3，7和14天，試驗(yàn)組和對照組的小鼠體重增長無顯著差異。在試驗(yàn)期間，對照組(蒸餾水灌胃給藥)的小鼠體重從21.33 g增加至24.32 g，試驗(yàn)組的小鼠體重從21.85 g增加至24.57 g(表2)，供試動(dòng)物的外觀和行為均無異常。此外，在試驗(yàn)結(jié)束后，對全部小鼠進(jìn)行了大體解剖，其心、肝、腎、腸等組織器官未出現(xiàn)體積、顏色、質(zhì)地等改變。

表2 腐熟紫莖澤蘭提取液對供試小鼠體重的影響Table 2 Influence of water extraction from A.adenophora on the weight of test mice g

2.4 紫莖澤蘭堆肥小麥種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

表3可見，用生物堆肥浸提液浸種，顯著提高小麥種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，促進(jìn)幼苗生長，分別比無離子水浸種提高8.65%(發(fā)芽指數(shù))、28.79%(活力指數(shù))、23.69%(苗高)和27.41%(最大根長)。相反，新鮮和自然堆制的紫莖澤蘭則抑制種子發(fā)芽和幼苗生長，前者的抑制作用大于后者。

表3 紫莖澤蘭提取液對小麥種子發(fā)芽的影響Table 3 Effect of water extraction from A.adenophora on seed germination and seedling growth of wheat

2.5 紫莖澤蘭堆肥對土壤微生物碳、氮和脫氫酶活性的影響

土壤微生物碳、氮和脫氫酶活性均以紫莖澤蘭生物堆肥處理最高，化肥次之，不施肥最低(表4)。在添加紫莖澤蘭堆肥的土壤中，微生物碳、氮和脫氫酶活性分別比對照提高1.97，1.07和1.85倍，比施用化肥增加97.30%、30.05%和84.33%。

表4 施用紫莖澤蘭堆肥對土壤微生物碳、氮和脫氫酶活性的影響Table 4 Fertilization of A.adenophora compost on microbial carbon,nitrogen and dehydrogenase activity

3 討論

堆肥是微生物主導(dǎo)下的生物化學(xué)過程，有機(jī)物料在堆制過程中發(fā)生礦質(zhì)化和腐殖化。工廠化處理紫莖澤蘭生產(chǎn)有機(jī)肥需要運(yùn)輸、固定投資和運(yùn)行成本，虧損嚴(yán)重。在自然堆制紫莖澤蘭的過程中，升溫緩慢，無明顯高溫期，說明紫莖澤蘭的毒物抑制微生物活動(dòng)，妨礙堆肥生物化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致腐熟效果欠佳，難于有效殺滅根、莖和種子等繁殖器官，不能施入土壤。相反，在生物堆肥處理中，腐熟劑中的銅綠假單胞菌能分解苯、菲和芘等，這些芳香族毒物易溶于石油醚，故石油醚提取物持續(xù)大幅度降低，有益于微生物活動(dòng)，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化腐熟。就普通堆肥而言，一般3～4 d進(jìn)入高溫期[29]，而紫莖澤蘭生物堆肥需要16 d，間接證明紫莖澤蘭具有微生物毒性，惡臭假單胞菌具有分解這些毒物的作用，添加腐熟劑很有必要。

溫度、水分、pH、物料等與微生物活動(dòng)和堆肥質(zhì)量密切相關(guān)[30]。在生物堆肥處理中,接種熱解纖維梭菌增加了礦化微生物數(shù)量；添加尿素降低紫莖澤蘭的碳氮比,滿足微生物的氮素營養(yǎng)需要；硫酸鈣與有機(jī)質(zhì)分解釋放的CO2和NH3分別生成硫酸銨和碳酸鈣，可減少氨的揮發(fā)損失，有益于提高堆肥質(zhì)量；蓋膜可保持物料溫度相對平穩(wěn)，防止降雨積水，減小環(huán)境條件的不良影響。因此，生物堆肥有益于微生物活動(dòng)，促進(jìn)堆肥發(fā)酵。此外，堆肥溫度提高是有機(jī)質(zhì)礦化釋放熱量并逐漸積累的結(jié)果，也是微生物活躍的表現(xiàn)。紫莖澤蘭生物堆肥的高溫期(≥50 ℃)持續(xù)21 d，最高溫度64.5 ℃，類似張建峰等[31]、張旭等[32]和黨秋玲等[33]對普通堆肥的研究結(jié)果。在堆肥的高溫階段,有機(jī)質(zhì)迅速礦化并脫水；降溫期主要進(jìn)行腐殖化作用,二者均是堆肥發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥的關(guān)鍵時(shí)期[34]。在生物堆肥的處理中，較長時(shí)間的高溫期不僅有益于有機(jī)質(zhì)礦化和物料脫水，而且還能有效殺滅紫莖澤蘭的各種繁殖器官；降溫后進(jìn)行腐殖化反應(yīng)，形成腐殖質(zhì)，改善堆肥質(zhì)量。故在紫莖澤蘭堆肥結(jié)束后，有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、腐殖酸含量顯著高于自然堆肥，并呈黑褐色和松軟狀態(tài),腐熟良好，堆肥質(zhì)量達(dá)到國家NY/525-2011標(biāo)準(zhǔn)(水分例外)，腐殖質(zhì)含量高達(dá)8.42%。相反，在自然堆肥的處理中,紫莖澤蘭碳氮比高，微生物毒物質(zhì)分解緩慢，氣溫和降雨直接影響物料的溫度和含水量，均不利于微生物活動(dòng)，故無明顯的高溫期，腐熟不佳。

紫莖澤蘭具有動(dòng)物毒性，給畜牧業(yè)造成巨大危害[35-36]。在動(dòng)物急性毒性試驗(yàn)中，小鼠一日內(nèi)灌胃給予腐熟紫莖澤蘭浸提液60 mL/kg，達(dá)到該動(dòng)物的最大給藥量。飼養(yǎng)14 d的結(jié)果表明，供試動(dòng)物的外觀、行為、體重均無異常，心、肝、腎、肺、腸等臟器的體積、顏色、質(zhì)地等也未出現(xiàn)病理變化，說明生物堆制的紫莖澤蘭對動(dòng)物安全無害。此外，新鮮紫莖澤蘭的浸提液抑制小麥種子發(fā)芽，地上部和根系生長，與前人研究類似[37]。自然堆制紫莖澤蘭80 d，其浸提液仍有抑制作用，尚未消除化感作用；相反，經(jīng)生物堆制之后，紫莖澤蘭浸提液促進(jìn)小麥種子發(fā)芽和幼苗生長，說明生物堆肥有效降解了化感物質(zhì)，與王亞麒等[38]和焦玉潔等[10]的研究結(jié)果相似。生物堆肥的腐殖酸含量高達(dá)8.42%(干基)，這可能是促進(jìn)小麥種子發(fā)芽和幼苗生長的重要原因之一。值得注意的是，在添加紫莖澤蘭生物堆肥的土壤中，微生物碳氮含量提高，說明其數(shù)量增加。土壤脫氫酶僅存于活細(xì)胞內(nèi)，通過催化電子和質(zhì)子轉(zhuǎn)移而氧化有機(jī)質(zhì)，是土壤微生物新陳代謝的重要標(biāo)志之一[39]。與不施肥和單施化肥相比，紫莖澤蘭有機(jī)肥提高土壤脫氫酶活性，意味著土壤微生物活性增強(qiáng)。

4 結(jié)論

生物堆肥能野外就地腐熟紫莖澤蘭，降解對動(dòng)物、植物和土壤微生物有毒的化學(xué)物質(zhì)，促進(jìn)小麥種子發(fā)芽和幼苗生長，有機(jī)肥符合國家NY/525-2011標(biāo)準(zhǔn)(含水量例外)。因此，生物堆肥處理紫莖澤蘭可提供有機(jī)肥源，實(shí)現(xiàn)紫莖澤蘭的經(jīng)濟(jì)、有效防除與資源化利用。

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Microbial composting and detoxification ofAgeratinaadenophora

YANG Hong-Jun1,DU Ru-Wan2,WU Ye-Kuan2,WAN Jian2,WANG Yong2,ZHAO Jiang3,LIANG Yong-Jiang3,ZHANG Chang-Hua3,YUAN Ling1*

1.CollegeofResourceandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China；2.LiangshanTobaccoCompanyofSichuanProvince,Xichang615000,China；3.ZunyiTobaccoCompanyofGuizhouProvince,Zunyi563000,China

Ageratinaadenophora,the most harmful invasive plant in China,is toxic to animals,plants,and microbes.This paper describes work to develop a technique for compostingA.adenophorainsituand evaluation of the decomposition effect to provide information on the effective elimination and resource utilization of this harmful plant.This study investigated the composting ofAgeratinaadenophorausing incubation with Pseudomonas putita,Clostridium thermocellum,addition of urea and CaSO4,and covering the stack with plastic film.Biological toxicity was evaluated at the end of bio-composting.The high temperature period (50.0-64.5 ℃) lasted for 22 days and detection of toxin in petroleum ether extracts decreased from 3.15 g/kg to 0.37 g/kg.After 80 days of bio-composting,andA.adenophoraplant material was well decomposed.The compost contained 8.42% humic acids.The pH,organic matter and heavy metal concentrations of the compost matched the NY/525-2011 state standard.No effects on growth in wheat were detected following gavage ofA.adenophoracompost extract (ACE) with a large amount of water.Similarly,no pathologic changes in the main organs (heart,liver,kidney and lungs,mice) were detected either.Wheat seed germination,seedling vigor index and seedling height were increased by 8.65%,28.79% and 23.69%,respectively compared with control (water soaked) seeds,when seeds were soaked seeds with ACE.In an incubation experiment,addition of bio-compost into soil increased microbial biomass carbon and nitrogen,and dehydrogenase activity compared with with untreated soil used as a control or soil which had

a chemical fertilizer treatment.This indicates that ACE promoted microbial growth,reproduction,and activity of soil.In summary,bio-composting successfully decomposed and detoxifiedA.adenophoraherbage,and was able to produce organic fertilizer for agriculture,thereby effectively and economically eliminating and utilizing this invasive plant.

Ageratinaadenophora；microbial compost；effect；toxicity evaluation

10.11686/cyxb2016308 http://cyxb.lzu.edu.cn

楊紅軍,杜如萬,吳葉寬,王劍,王勇,趙建,梁永江,張長華,袁玲.紫莖澤蘭野外微生物堆肥及毒性評價(jià).草業(yè)學(xué)報(bào),2017,26(6):131-138.

YANG Hong-Jun,DU Ru-Wan,WU Ye-Kuan,WAN Jian,WANG Yong,ZHAO Jiang,LIANG Yong-Jiang,ZHANG Chang-Hua,YUAN Ling.Microbial composting and detoxification ofAgeratinaadenophora.Acta Prataculturae Sinica,2017,26(6):131-138.

2016-08-18；改回日期：2016-11-04

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2013CB127405)，四川省煙草公司涼山州公司科技項(xiàng)目(2015)和貴州省煙草公司遵義市公司科技項(xiàng)目(2011-05)資助。

楊紅軍(1978-)，男，陜西洛南人，講師，博士。E-mail:meilirensheng@swu.edu.cn

*通信作者Corresponding author.E-mail:lingyuanh@aliyun.com