紅花紫荊修剪枝葉人促分解的初步研究

黃清平，魏茂勝，朱祎珍，黃自安，王安嬌，宋 漳

(1.竹資源開發(fā)利用福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 三明 365004；2.三明學(xué)院 建筑工程學(xué)院，福建 三明365004；3.三明市園林管理處，福建 三明365000；4.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002)

紅花紫荊修剪枝葉人促分解的初步研究

黃清平1.2，魏茂勝3，朱祎珍3，黃自安3，王安嬌4，宋 漳4

(1.竹資源開發(fā)利用福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 三明 365004；2.三明學(xué)院 建筑工程學(xué)院，福建 三明365004；3.三明市園林管理處，福建 三明365000；4.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002)

紅花紫荊修剪枝葉在3種堆肥處理過程中堆料含水量相較于初始含水量變化不大，pH值總體上呈下降趨勢。堆肥過程中真菌個(gè)體總數(shù)隨堆肥進(jìn)程出現(xiàn)高低的變化，在4月和7月均出現(xiàn)增長高峰，碳酸氫銨和水處理10月又多出現(xiàn)了一個(gè)增長高峰。3種堆肥處理間的真菌數(shù)量差異明顯，各處理月份間真菌數(shù)量存在顯著性差異，以10月真菌個(gè)體數(shù)量最多。從供試紅花紫荊修剪枝葉的3種堆肥處理中共分離出13個(gè)真菌類群，其中小克銀漢霉屬Cunninghamella和刺座霉屬Volutella為優(yōu)勢真菌類群。真菌類群數(shù)量隨堆肥進(jìn)程整體上為增加趨勢。

紅花紫荊；枝葉；修剪；堆肥；真菌；含水量；pH

隨著城市綠化的快速發(fā)展，園林廢棄物如植物凋落物、樹木修剪枝葉、草坪修剪物等在園林養(yǎng)護(hù)中大量產(chǎn)生，如上海每年僅行道樹修剪至少產(chǎn)生10萬t的廢棄枝葉，一次“麥莎”臺風(fēng)（2005年）深圳就產(chǎn)生了近2000車的枝葉[1]，北京市園林綠化廢棄物年產(chǎn)量約236萬t[2]。對園林廢棄物的處理，傳統(tǒng)的做法主要是填埋或焚燒，但因樹木修剪的枝椏量多，占據(jù)空間大，給垃圾填埋場帶來具大壓力。焚燒的方法又會導(dǎo)致空氣污染，同時(shí)也造成資源的浪費(fèi)。隨著人們可持續(xù)發(fā)展意識的增強(qiáng)和對城市環(huán)境生態(tài)要求的提高，傳統(tǒng)簡單的處理方式已不能適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求，而無害化和資源化處理是其發(fā)展趨勢。面對園林綠化樹木修剪產(chǎn)生眾多的枝葉處置愈來愈難的現(xiàn)狀，如何妥善處理園林廢棄物，實(shí)現(xiàn)園林廢棄物的無害化和再資源化，堆肥處理被認(rèn)為是解決城市垃圾的一個(gè)值得重視的途徑[3]。堆肥是利用生物處理技術(shù)，使有機(jī)物在微生物作用下進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，最終形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，可用作肥料或改良土壤[4-5]，特別是好氧堆肥具有發(fā)酵時(shí)間短,臭氣少,發(fā)酵溫度均勻,無害化徹底等優(yōu)點(diǎn)[6-12]。微生物是堆肥發(fā)酵的推動(dòng)者，其數(shù)量對枝葉分解的影響很大[13]。為了提高堆肥效率縮短發(fā)酵時(shí)間，不少研究者采用添加菌劑的方法[8,14-15]。各種微生物對不同物質(zhì)的分解能力和分解速率不盡相同，不同溫度條件下堆肥過程中出現(xiàn)的微生物種群和數(shù)量也不同，因此堆肥處理是一個(gè)復(fù)雜的微生物混合種群生態(tài)系統(tǒng)的變化過程。好氧堆肥中有機(jī)底物的降解是細(xì)菌、放線菌和真菌等多種微生物共同作用的結(jié)果[16]。

1 材料與方法

1.1 堆垛制作與取樣方法

試驗(yàn)場地設(shè)在福建省三明市園林管理局苗圃，試驗(yàn)材料選用南方具有代表性的園林樹種紅花紫荊修剪下來的新鮮枝葉，用Vermeer BC600xl粉碎機(jī)粉碎成大小約0.5～7 cm。堆垛每層堆放原料厚度20～30 cm，設(shè)計(jì)3種堆肥處理方式[堆垛每層噴灑0.1%碳酸氫銨、0.1%尿素、水（CK）]，初始含水量控制在60%左右，重復(fù)層次堆積，堆成高約1.5 m，底部直徑約2 m的圓錐形，然后用塑料布覆蓋堆體。定期測定含水量、pH和溫度，每隔30 d翻堆一次。每次翻堆前從堆體上、中、下部分別多點(diǎn)取樣。每個(gè)樣品約取1 kg，混合后立即裝入滅菌的塑料袋中帶回實(shí)驗(yàn)室測定。

1.2 真菌的分離和鑒定

采用稀釋分離法對枝葉分解過程中腐解真菌進(jìn)行分離、培養(yǎng)和鑒定，真菌分離培養(yǎng)基用孟加拉紅培養(yǎng)基。從采回的樣品中稱取10 g（鮮質(zhì)量）于大三角瓶中，加無菌蒸餾水200 mL，150 r·min-1震蕩30 min，用移液管吸取樣品1 mL移入培養(yǎng)皿中。將配好的孟加拉紅培養(yǎng)基冷卻至45～50℃后倒入培養(yǎng)皿中與菌液混勻，冷卻凝固后倒置于28±1℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待菌落長出后統(tǒng)計(jì)真菌菌落數(shù)量，并換算成每克干重所含真菌數(shù)量，同時(shí)進(jìn)行純化培養(yǎng)并鑒定真菌種類。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.3 含水量的測定

堆肥各階段水分含量采用烘干恒重法進(jìn)行。

1.4 pH值測定

稱取樣品10 g加100 mL蒸餾水，置入錐形瓶于震蕩器中震蕩30 min，用雷磁pH計(jì)測量其pH值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理真菌種類和數(shù)量的變化

紅花紫荊修剪枝葉的3種堆肥處理方式在堆肥過程中真菌個(gè)體總數(shù)隨堆肥進(jìn)程均出現(xiàn)高低的變化，3個(gè)處理在變化趨勢上基本一致，在4月和7月時(shí)均出現(xiàn)增長高峰，0.1%碳酸氫銨和水（CK）處理10月又有一個(gè)增長高峰，但0.1%尿素處理的真菌數(shù)有所降低（圖1，表1）。3種堆肥處理間的真菌數(shù)量有顯著性差異(F2,8=93.85)(P＜0.05)，對照組水(CK)的真菌數(shù)量最多，各處理月份間真菌數(shù)量存在顯著性差異(F2,8=2.73)(P＜0.05)，以10月真菌個(gè)體數(shù)量最多（表2）。真菌類群數(shù)量隨堆肥時(shí)間不同出現(xiàn)些許波動(dòng)，但整體上為平穩(wěn)增加的趨勢，從供試紅花紫荊修剪枝葉的3種堆肥處理中共分離出13個(gè)真菌類群，小克銀漢霉屬 Cunninghamella為優(yōu)勢真菌類群，相對于碳酸氫銨和水(CK)處理，尿素處理的優(yōu)勢真菌類群多了刺座霉屬Volutella。試驗(yàn)表明，隨著紅花紫荊修剪枝葉人工分解的進(jìn)程，分解真菌的數(shù)量和種類均有增長的趨勢，有利于加速廢棄枝葉的分解。

圖1 紅花紫荊修剪枝葉3中堆肥處理過程真菌數(shù)量時(shí)動(dòng)態(tài)

表1 紅花紫荊修剪枝葉3種堆肥處理真菌種類及數(shù)量的變化

表2 紅花紫荊修剪枝葉3種堆肥處理真菌個(gè)體數(shù)的差異性檢驗(yàn)

2.2 不同處理含水率和pH值的變化

試驗(yàn)結(jié)果顯示（表3），堆垛中紅花紫荊修剪枝葉的含水量隨堆肥時(shí)間出現(xiàn)小幅的起伏變化，但與初始含水量差異不大，一般可滿足微生物對水分的生長需求。在堆肥過程中3個(gè)處理堆料pH值隨堆肥時(shí)間進(jìn)程整體上呈下降趨勢，3個(gè)處理間存在極顯著性差異（F=20.2240，P＜0.01），水(CK)處理的pH值最高（平均7.64），碳酸氫銨處理次之（平均6.76）尿素處理的pH值最低（平均6.20）。

表3 紅花紫荊修剪枝葉3種堆肥處理含水率和pH的變化

3 小結(jié)與討論

紅花紫荊修剪枝葉的3種堆肥處理方式在堆肥過程中真菌個(gè)體總數(shù)隨堆肥時(shí)間均出現(xiàn)高低的變化，3個(gè)處理在變化趨勢上基本一致，在4月和7月時(shí)均出現(xiàn)增長高峰，3種堆肥處理間的真菌數(shù)量有顯著性差異，各處理月份間真菌數(shù)量存在顯著性差異，以10月真菌個(gè)體數(shù)量最多。真菌類群數(shù)量隨堆肥進(jìn)程整體上有增加的趨勢。從供試紅花紫荊修剪枝葉的3種堆肥處理中共分離出13個(gè)真菌類群，其中小克銀漢霉屬Cunninghamella為優(yōu)勢真菌類群，而尿素處理的優(yōu)勢真菌類群增加了一個(gè)刺座霉屬Volutella。

堆肥過程中維持適宜的水份是堆肥成功的重要條件，當(dāng)含水量下降到30%以下時(shí)，有機(jī)物降解過程會停止。堆肥過程中不同的原料具有不同的最適含水量上限，是由堆料的粒徑和結(jié)構(gòu)特性所決定的。堆料吸水后會膨脹軟化便于微生物分解，微生物隨水分在堆體中移動(dòng)和擴(kuò)散，使堆料分解腐熟均勻，溶解在水中的各種物質(zhì)可為微生物提供營養(yǎng)，為微生物的繁殖創(chuàng)造條件。本試驗(yàn)堆垛中紅花紫荊修剪枝葉的含水量隨堆肥時(shí)間出現(xiàn)小幅的起伏變化，但與初始含水量差異不大，一般可滿足微生物對水分的生長需求。

堆肥物料的pH值是影響微生物生長發(fā)育的重要因素之一。堆肥發(fā)酵過程中會產(chǎn)生有機(jī)酸，pH值有所降低，但隨堆肥時(shí)間增長，有機(jī)酸會進(jìn)一步被分解為CO2和H2O，pH值重新上升，以堆肥結(jié)束時(shí)pH值7～8為好。微生物在高溫階段最大分解能力的pH值是7.5～8.5，pH值的升高是有機(jī)物質(zhì)在微生物作用下分解及產(chǎn)氨的結(jié)果，堆肥后期pH值降低是由于NH3的揮發(fā)，大量銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化以及微生物活動(dòng)產(chǎn)生大量H+和有機(jī)酸造成的[17-19]。在堆肥過程中紅花紫荊修剪枝葉3個(gè)處理堆料pH值隨堆肥時(shí)間的推移總體上呈下降趨勢，3個(gè)處理間存在極顯著性差異，水(CK)處理的pH值最高（平均7.64），碳酸氫銨處理次之（平均6.76），尿素處理的pH值最低（平均6.20）。對木本植物來說，其枝葉的木質(zhì)纖維成分居多，中性偏酸環(huán)境，比較適宜纖維素分解真菌和木質(zhì)素分解真菌的生長和繁殖，添加碳酸氫銨和尿素的處理會影響堆料的酸堿度和碳氮比，可能更有利于分解真菌的繁衍和對木質(zhì)纖維的分解。

［1］ 呂子文，方海蘭，黃彩娣．美國園林廢棄物的處置及對我國的啟示［J］．中國園林，2007（8）：90－94．

［2］楊純．北京建成首家園林廢棄物處理場［N］．科技日報(bào)，2008-07-15(3)．

［3］ 韓懷芬，金漫彤，遲春娟，等．適合我國國情的城市生活垃圾處理方法［J］．環(huán)境污染與防治，2000（6）：40－41．

［4］ 張繼南，賈翠娟．城市垃圾處理技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展［J］．廣西輕工業(yè)，2007(6)：73－75．

［5］ WESTERMAN P W， BICUDO J R．Managementconsiderationsfororganicwasteuseinagriculture［J］．BioresourceTechnology，2005，96：215–221．

［6］ 席北斗，劉鴻亮，孟偉，等．高效復(fù)合微生物菌群在垃圾堆肥中的應(yīng)用［J］．環(huán)境科學(xué)，2001（5）：122－125．

［7］ 周少奇．有機(jī)垃圾好氧堆肥法的生化反應(yīng)機(jī)理［J］．環(huán)境保護(hù)，1999（3）：30－32．

［8］ 顧希賢，許月蓉．垃圾堆肥微生物接種實(shí)驗(yàn)［J］．應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，1995，1（3）：274－278．

［9］ JAKOBSEN S T．Aerobic decomposition of organic wastes 2．Value of compost as a fertilizer［J］．Resources，Conservation and Recycling，1995（13）：57－71．

［10］ BRABER K，NOVEM B V．Anaerobic digestion of municipal solid waste：a modern waste disposal option on the verge of breakthrough［J］．Biomass and Bioenergy，1995，9（1/2/3/4/5）：365－376．

［11］ MATA ALVAREZ J．Biological household waste treatment in Europe： second alborg international conference［J］．Resources，Conservation and Recycling，1996，17：67－73

［12］ GARCIA C，HERNANDEZ T，COSTA F．The influence of composting on the fertilizing value of an aerobic sewage sludge［J］．Plant and Soil，1991，136：269–272 ．

［13］ 徐曾符．沼氣工藝學(xué)［M］．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981：28－33．

［14］ 席北斗，劉鴻亮，黃國和，等．復(fù)合微生物菌劑強(qiáng)化堆肥技術(shù)研究［J］．環(huán)境污染與防治，2003，25（5）：262－264．

［15］ 耿冬梅，宣世偉．高溫好氧菌群用于接種垃圾堆肥的實(shí)驗(yàn)研究［J］．上海環(huán)境科學(xué)，2003，22（10）：699－701．

［16］黃得揚(yáng)，陸文靜，王洪濤．有機(jī)固體廢物堆肥化處理的微生物學(xué)機(jī)理研究［J］．環(huán)境污染治理技術(shù)與備，2004，5（1）：12－18．

［17］ BISHOP P L， GODFREY C．Nitrpgen transformations during sludge composting［J］．Biocycle，1983，24：34－39

［18］ EKLIND Y，KIRCHMANN H．Composting and storage of organic household waste with different litter amendments，Ⅱ：nitrogen turnover and losses［J］．Bioresource Technology，2000，74：125－133．

［19］ JERISJS，REGANRW．Controllingenvironmentalparametersforoptimumcomposting［J］．CompostScience，1973，14（3）：16－22..

(責(zé)任編輯：朱聯(lián)九）

Preliminary Study on Artificial Promotion Compost to Branch Leaves of Pruning of Bauhinia blakeana

HUANG Qing-ping1.2,WEI Mao-sheng3,ZHU Yi-zhen3,HUANG Zi-an3，WANG An-jiao4，SONG Zhang4
(1.Key Laboratory of Bamboo Resources Development&Utilization(Sanming University),Fujian Province University，Sanming 365004，China；2.Architectural and Civil Engineering School of Sanming University，Sanming 365004，China；3.Garden Administration of Sanming City，Sanming 365000，China；4.Forestry College of Fujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002,China)

During three composting treatment process of branch leaves of pruning of Bauhinia blakeana,the moisture changed little comparing with initial moisture contents.The pH of experimental groups,in general,tended to decrease.The genera isolated from samples changed obviously with season.The fungal quantity increased obviously in April and July,and had peaks of the individual number in October treated by ammonium bicarbonate and water.The fungal quantity varied significantly between different treatment group,and existed significant differences in different month,while the individual number of fungi was the highest in October.13 fungal genera were isolated and identified from samples of branch leaves from garden tree pruning.Among them,Cunninghamella and Volutella were the predominant fungal genera.The numbers of fungal genera had an increasing tendency with time.

Bauhinia blakeana；branch leaves;tree pruning；compost；fungus；moisture content；pH

O142.9

A

1673-4343（2017）04-0020-05

10．14098 ／j．cn35－1288 ／z．2017．04．004

2017-05-11

福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2014J01076）

黃清平，男，福建霞浦人，教授級高工。主要研究方向：城市園林綠地規(guī)劃建設(shè)和園林植物引種馴化。通訊作者：宋漳，男，福建政和人，教授，博士。主要研究方向：森林病理學(xué)及有害生物防控。