不同菌劑及粒徑對(duì)馬占相思樹(shù)皮腐熟效果的影響

劉鵬祺 夏宇飛 羅健 渠心靜 戴生玉 袁軍

摘 ?要??以細(xì)顆粒（直徑<1 mm，T）和粗顆粒（直徑1～3 mm，C）馬占相思樹(shù)皮為材料，利用市售酵素菌（J）、有機(jī)肥發(fā)酵菌（Y）、金寶貝（B）3種菌劑進(jìn)行發(fā)酵，研究其發(fā)酵后樹(shù)皮的理化性質(zhì)及對(duì)‘揚(yáng)州圓白蘿卜生長(zhǎng)的影響，旨在為馬占相思樹(shù)皮資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，添加菌劑腐熟的馬占相思樹(shù)皮能促進(jìn)測(cè)試蘿卜的生長(zhǎng)，樹(shù)皮有效磷與速效鉀含量均以CJ最高，分別為57.60、775.50 mg/kg，且顯著高于其他處理。酵素菌處理的樹(shù)皮上生長(zhǎng)的‘揚(yáng)州圓白蘿卜株鮮重和株干重最高，其次為金寶貝、有機(jī)肥發(fā)酵菌，且其‘揚(yáng)州圓白蘿卜全磷與全鉀含量均最高，分別為3.95、45.20 g/kg。3種菌劑中以酵素菌處理的馬占相思樹(shù)皮腐熟效果最佳，適宜作為基質(zhì)使用。

關(guān)鍵詞 ?馬占相思樹(shù)皮;腐熟;蘿卜;菌劑;養(yǎng)分含量中圖分類號(hào)??S789.1??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼??A

EffectofDifferentMicrobial Inoculants and Particle Size on Compost ofAcaciamangium?Bark

LIU Pengqi¹， XIA Yufei¹， LUO Jian²， QU Xinjing¹， DAI Shengyu¹， YUAN Jun^1*

1.?Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees （Central South University of Forestry and Technology）， Ministry of Education， Changsha， Hunan 410004， China; 2. Chengmai Lexiang Seedling Management Co.，?Ltd.， Chengmai， Hainan?571900， China

Abstract ?Three kinds of commercial microbial inoculants including enzyme bacteria （J）， organic fermenting bacteria （Y）， gymboree （B） were employed to ferment fine-grained （diameter <1 mm， T） and coarse-grained （diameter 1–3 mm， C）Acacia mangiumbark to prepare substrates， and the physicochemical properties and the influence on the growth of white radish ‘Yangzhouyuan were investigated， in order to provide a scientific basis for utilization of the bark ofA. mangium . The results showed that the bark supplemented with the bacterial agent could promote the growth of radish. The content of available phosphorus and available potassium in the substrate was the highest， which was 57.60 and 775.50 mg/kg， respectively， and significantly higher than that of other treatments. Whole plant fresh and dry weight of white radish?‘Yangzhouyuan grown on the substrate treated with enzyme bacteria was the highest， followed by gymboree and organic fermenting bacteria. The content of total phosphorus and potassium in the white radish ‘Yangzhouyuan was the highest， which was 3.95 and 45.20 g/kg?correspondingly. The results suggest that the bark ofA. mangiumtreated with enzyme bacteria had the best effect， and was suitable to be used as a substrate.

Keywords ?bark ofAcacia mangium; decomposition; radish; bacterial agent; nutrient content

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.006

馬占相思（Acacia?mangium）屬含羞草科（Mimosaceae）金合歡屬（Acacia），原產(chǎn)澳大利亞昆士蘭沿海、巴布亞新幾內(nèi)亞南部以及印度尼西亞?wèn)|部^[1]，是熱帶地區(qū)生長(zhǎng)迅速、用途廣泛的強(qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種。其根系具有固氮根瘤，前期生長(zhǎng)迅速，能在較短時(shí)間內(nèi)明顯改善土壤的營(yíng)養(yǎng)條件，是華南丘陵退化荒坡常用的先鋒樹(shù)種^[2]。目前，我國(guó)相思類樹(shù)種的人工栽培面積已超過(guò)15.33萬(wàn)hm?，其中馬占相思為6.67萬(wàn)hm?，主要分布于廣東、廣西、海南、云南、福建等地^[3]。其木材主要用于制漿造紙，樹(shù)皮含有單寧，用于提取栲膠^[4]，目前已經(jīng)是國(guó)內(nèi)南方栲膠生產(chǎn)的主要原料，但提取栲膠后的馬占相思樹(shù)皮廢棄物的利用報(bào)道較少。一家中型栲膠廠每年排放的馬占相思樹(shù)皮廢棄物近1.000×10⁶kg，利用價(jià)值很不充分^[5]。因此研究馬占相思樹(shù)皮廢棄物的綜合利用很有必要。

隨著工廠化育苗的發(fā)展及泥炭資源的匱乏，有機(jī)廢棄物做育苗基質(zhì)已成為研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，研究和開(kāi)發(fā)新型環(huán)保的輕型基質(zhì)越來(lái)越受到人們的重視，有機(jī)廢棄物的利用成為未來(lái)基質(zhì)選料的一個(gè)主要發(fā)展方向^[6]。目前對(duì)于有機(jī)固體廢棄物最有效的處理途徑是高溫好氧腐熟^[7]，添加菌劑是促進(jìn)發(fā)酵腐熟過(guò)程的一項(xiàng)重要措施。目前，市面上現(xiàn)有的發(fā)酵菌有酵素菌、金寶貝、EM菌、有機(jī)肥菌劑等。張沛健等^[8]在基于桉樹(shù)皮的有機(jī)基質(zhì)腐熟處理研究中發(fā)現(xiàn)，酵素菌處理對(duì)桉樹(shù)皮的腐熟效果最佳。本研究在不同粒徑的馬占相思樹(shù)皮中加入不同微生物菌劑（酵素菌、有機(jī)肥發(fā)酵菌、金寶貝）的發(fā)酵腐熟進(jìn)程及其對(duì)‘揚(yáng)州圓白蘿卜生長(zhǎng)的影響，從而篩選適宜馬占相思樹(shù)皮發(fā)酵的粒徑及發(fā)酵菌劑。本研究符合現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)的要求，為馬占相思樹(shù)皮廢棄物的資源化利用提供了理論依據(jù)。

1??材料與方法

1.1材料

實(shí)驗(yàn)于2017年4月在湖南省長(zhǎng)沙市中南林業(yè)科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行（28°08?N，112°59?E）。馬占相思樹(shù)皮于2017年4月在海南省澄邁縣火山口鎮(zhèn)紙漿加工廠購(gòu)回。酵素菌（J）的主要成分為酵素菌，有機(jī)肥發(fā)酵菌（Y）的主要成分為益生菌，金寶貝（B）的主要成分為益生菌和微生態(tài)制劑，這些菌劑均購(gòu)自北京華夏康源科技有限公司。蘿卜種子品種為‘揚(yáng)州圓白蘿卜（Raphanus sativus），購(gòu)自楊研種業(yè)科技有限公司。馬占相思樹(shù)皮氮（N）含量為（12.93±0.21） g/kg，磷（P）含量為（0.63±0.01） g/kg，鉀（K）含量為（2.95±0.06） g/kg。

1.2方法

1.2.1 ?樹(shù)皮腐熟實(shí)驗(yàn)??（1）馬占相思樹(shù)皮處理。實(shí)驗(yàn)采用析因分析法。樹(shù)皮用粉碎機(jī)粉碎過(guò)篩，分為0～1 mm的細(xì)顆粒（T）和1～3 mm的粗顆粒（C）2種顆粒大小備用;將3種菌劑分別與粗顆粒、細(xì)顆粒樹(shù)皮混合，不加菌劑的2種顆粒作為對(duì)照（L），共8個(gè)處理，分別以CJ、CY、CB、CL、TJ、TY、TB、TL標(biāo)示，每個(gè)處理重復(fù)3次，分別置入容積為30 L的發(fā)酵罐內(nèi)，加水至樹(shù)皮含水量為60%。放置室外進(jìn)行腐熟，每隔7 d對(duì)樹(shù)皮進(jìn)行翻動(dòng)。

（2）樹(shù)皮含水量和pH的測(cè)定。每隔7?d從各堆體中心處取樣50?g放入烘箱，隨后用60?℃烘72?h至恒重，測(cè)定其含水量;2017年7月21日，將樹(shù)皮與水以1∶5的比例混合成樣品溶液，用梅特勒-托利多實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測(cè)定其pH^[9]。

1.2.2 ?生物測(cè)試實(shí)驗(yàn)??（1）盆栽處理。2017年8月14日，分別取發(fā)酵好的8種樹(shù)皮1?kg同珍珠巖按照3∶1的比例混合作為8個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)5次，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，將處理好的樹(shù)皮裝入15 cm×20 cm的花盆。取催芽后的白蘿卜種子播種于花盆中，每個(gè)處理8粒，播種后澆透水，外覆一層塑料薄膜，放置于溫度為28?℃、光照強(qiáng)度為1200?lx、相對(duì)濕度為80%、面積為12 m²的人工氣候室中。7?d后去掉塑料薄膜，選取長(zhǎng)勢(shì)較好的3株進(jìn)行育苗，樹(shù)皮表面覆蓋保濕棉保水，定期澆水。2017年9月20日，每處理施加50 mL濃度為1%的尿素1次。

（2）白蘿卜SPAD值以及鮮重、干重的測(cè)定。2017年10月23日，取白蘿卜固定葉片的固定部位，用SPAD 502 plus分別測(cè)定各處理葉片的SPAD值。2017年10月31日，采收白蘿卜，測(cè)定每處理3株白蘿卜的株鮮重，后置于60?℃烘箱中烘干至恒重后測(cè)定株干重，將其粉碎備用。

（3）樹(shù)皮元素含量的測(cè)定。采收時(shí)，輕輕抖動(dòng)花盆，將花盆內(nèi)樹(shù)皮全部倒出，抖落根系周圍樹(shù)皮，將其混勻，用四分法取約500 g新鮮樹(shù)皮。用0.01?mol/L CaCl₂浸提硝態(tài)氮，土液比為1∶5，搖床200?r/min，震蕩15?min;用2?mol/L?KCl浸提銨態(tài)氮，土液比為1∶10，搖床200?r/min，振蕩30 min^[10]。然后將新鮮樹(shù)皮風(fēng)干，細(xì)顆粒樹(shù)皮過(guò)1?mm篩，因?yàn)榧?xì)顆粒粒徑小，要防止樹(shù)皮結(jié)塊。用0.03 mol/L NH₄F+0.025 mol/L HCl浸提有效磷，土液比為1∶10，搖床200?r/min，振蕩30?min;用1?mol/L NH₄Ac浸提速效鉀，土液比為1∶10，搖床200?r/min，振蕩30?min^[9]。樹(shù)皮浸提液用0.45 μm的濾膜過(guò)濾，保存于白色塑料瓶待測(cè)。樹(shù)皮銨態(tài)氮和硝態(tài)氮以及樹(shù)皮有效磷用全自動(dòng)間斷式化學(xué)分析儀（Smatchem200，Westco Sciebtific Instruments，Italy）^[11]參照儀器使用指導(dǎo)書測(cè)定;樹(shù)皮速效鉀用火焰光度計(jì)測(cè)定。

（4）白蘿卜元素含量的測(cè)定。分別稱取0.2500?g的植物樣品，用濃硫酸-雙氧水法消化制備待測(cè)液，用于測(cè)定植物全磷、全鉀、全氮含量^[9]。植物全氮、全磷用全自動(dòng)間斷式化學(xué)分析儀（Smatchem200，Westco Sciebtific Instruments，Italy）^[11]參照儀器使用指導(dǎo)書測(cè)定;植物全鉀用火焰光度計(jì)測(cè)定。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理，采用SPSS 24.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）以及差異顯著性檢驗(yàn)（Duncan法）。

2??結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)樹(shù)皮理化性質(zhì)的影響

2.1.1 ?不同處理樹(shù)皮水分含量變化情況??由圖1和圖2可知，腐熟過(guò)程中含水量均呈先上升后下降的趨勢(shì)。在14～21 d，各處理含水量達(dá)到最大值，以CJ含水量上升最快，上升了35.52%。14～21 d后，各處理含水量均呈下降趨勢(shì)，至49 d各處理含水量均低于初始含水量，且均小于50%。粗顆粒樹(shù)皮中含水量普遍高于細(xì)顆粒。

2.1.2 ?不同處理對(duì)樹(shù)皮pH的影響??由圖3可以看出，各個(gè)處理的樹(shù)皮pH差異不顯著，均小于6.00。pH的大小順序?yàn)椋篊Y>CL>TJ>CB>?CJ>TB>TL>TY，其中，CY的pH是TY的1.15倍。除TJ外，細(xì)顆粒處理的樹(shù)皮pH普遍低于粗顆粒。

不同小寫字母表示差異顯著（p<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference （p<0.05）.

2.1.3 ?不同處理對(duì)樹(shù)皮有效元素含量的影響??從表1可以看出，酵素菌的添加對(duì)馬占相思樹(shù)皮的腐熟有顯著影響。3種菌劑處理的樹(shù)皮中，銨態(tài)氮含量以CY最高，CB次之，TB最低，CY是TB的108.59倍，且粗顆粒樹(shù)皮中銨態(tài)氮含量顯著高于細(xì)顆粒;硝態(tài)氮含量以TB最高，CJ次之，TY最低，TB是TY的36.98倍;有效磷含量以CJ最高，TJ次之，TB最低，且CJ是TB的27.43倍;速效鉀含量以CJ最高，且顯著高于其他處理（p<0.05）。

2.2不同樹(shù)皮條件下白蘿卜幼苗的形態(tài)、SPAD值和元素含量

2.2.1 ?不同處理對(duì)白蘿卜幼苗的形態(tài)指標(biāo)的影響??不同樹(shù)皮處理?xiàng)l件下蘿卜的形態(tài)見(jiàn)圖4。各處理‘揚(yáng)州圓白蘿卜鮮重和干重測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。不同菌劑處理的粗顆粒和細(xì)顆粒樹(shù)皮效果差異極顯著（p<0.01）。相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，各處理鮮重和干重呈顯著性相關(guān)。白蘿卜鮮重值和干重值大小順序?yàn)椋篢J>CJ>TB>TY>TL>CB>CL>CY。細(xì)顆粒樹(shù)皮中的白蘿卜鮮重值和干重值普遍大于粗顆粒。粗顆粒樹(shù)皮中CJ鮮重值和干重值最大，鮮重為CL的8.14倍，干重為CL的4.33倍，其次為CB、CY。細(xì)顆粒樹(shù)皮中TJ鮮重值和干重值最大，鮮重為TL的7.57倍，干重為TL的4.71倍，其次為TB、TY。在各處理中，白蘿卜的鮮重值和干重值均以TJ最大，鮮重為CJ的2.94倍，干重為CJ的2.97倍。

2.2.2 ?不同處理對(duì)白蘿卜幼苗SPAD值的影響??植物葉片SPAD值反映了植物葉綠素含量的相對(duì)大小，已成為一種用于評(píng)價(jià)植被長(zhǎng)勢(shì)的有效手段^[12-14]。由圖5可知，SPAD值的大小順序?yàn)椋篊B>CL>TY>TB>TJ>TL>CY>CJ。其中CB的SPAD值最高，為48.15，CJ最低，為25.52，CB為CJ的1.89倍。細(xì)顆粒樹(shù)皮中不同處理的‘揚(yáng)州圓白蘿卜葉片SPAD值差異不顯著（p>0.05）。

不同小寫字母表示差異顯著（p<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference （p<0.05）.

2.2.3 ?不同樹(shù)皮處理對(duì)白蘿卜幼苗元素含量的影響??由表3可知，粗顆粒中，CJ全磷與全鉀含量最高，分別為3.95、42.63 g/kg，全氮含量較低，僅高于CL。但從白蘿卜所含有的元素總量來(lái)看，CJ的總氮含量最高，為49.32 mg。細(xì)顆粒中，TJ全磷與全鉀含量最高，分別為2.98、45.20 g/kg，全氮含量相對(duì)

較低，僅高于TL，但總氮含量最高，為112.44 mg。菌劑Y、B的全磷、全鉀元素含量都較為接近，差異不顯著。粗顆粒和細(xì)顆粒間差異不顯著。

3??討論

目前馬占相思生產(chǎn)紙漿片和栲膠后的樹(shù)皮利用一直以來(lái)困擾著生產(chǎn)商，對(duì)其進(jìn)行基質(zhì)化利用是具有前景的一種方式。本研究利用不同菌劑對(duì)馬占相思樹(shù)皮進(jìn)行腐熟，使其得到基質(zhì)化利用，從而緩解樹(shù)皮廢棄物泛濫的問(wèn)題，為馬占相思樹(shù)皮腐熟利用提供技術(shù)依據(jù)。本研究結(jié)果表明，添加菌劑對(duì)馬占相思樹(shù)皮的腐熟有一定的促進(jìn)作用，不同的菌劑對(duì)樹(shù)皮的腐熟效果不同。水分是腐熟過(guò)程中重要的影響因素^[15]，研究中樹(shù)皮含水量呈先上升后下降的趨勢(shì)，造成這種現(xiàn)象的主要原因是微生物生長(zhǎng)消耗的水分小于有機(jī)物分解產(chǎn)生的水分，含水量后呈下降趨勢(shì)是因?yàn)榉杨l次過(guò)多，造成水分散失，這與董存明^[16]堆肥試驗(yàn)中水分變化的研究結(jié)果一致。pH為5.0～7.0適宜作物生長(zhǎng)，pH過(guò)高或過(guò)低都不利于作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，因此pH是一個(gè)重要參數(shù)^[17]。本研究中各樹(shù)皮的pH均在5.0～6.0，適合白蘿卜生長(zhǎng)。在不同處理對(duì)樹(shù)皮有效元素影響的研究中，樹(shù)皮銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量較低，分析可能是因?yàn)轳R占相思樹(shù)皮為木制物料，盡管木制物料中的蛋白質(zhì)含量很高，但由于嚴(yán)密的木質(zhì)素和纖維素對(duì)其中氮源的包裹，導(dǎo)致其蛋白質(zhì)的分解率并不高^[18]，從而銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量較低。不同粒徑對(duì)馬占相思樹(shù)皮腐熟效果的影響有所差異，其中細(xì)顆粒處理的樹(shù)皮腐熟效果更明顯，所栽培的蘿卜生長(zhǎng)量及全磷、全鉀含量普遍較高，長(zhǎng)勢(shì)較好，可能是由于小粒徑腐熟更容易促進(jìn)樹(shù)皮分解，從而有利于元素的釋放^[19]。植物葉片中葉綠素含量的多少直接關(guān)系著植物的生長(zhǎng)和發(fā)育^[20]。酵素菌處理的白蘿卜SPAD值顯著低于其他處理，可能因?yàn)榻退鼐幚淼陌滋}卜長(zhǎng)勢(shì)較好，對(duì)氮、磷、鉀元素消耗較大，導(dǎo)致養(yǎng)分供應(yīng)相對(duì)不足^[21-22]。樹(shù)皮中有效磷和速效鉀含量最高的均為酵素菌處理的樹(shù)皮，且顯著高于其他處理，同時(shí)酵素菌處理的樹(shù)皮中白蘿卜株鮮干重最高，長(zhǎng)勢(shì)最好，說(shuō)明酵素菌處理的腐熟樹(shù)皮更適合白蘿卜生長(zhǎng)。根據(jù)白蘿卜全氮、全磷、全鉀元素的測(cè)定結(jié)果，酵素菌處理的樹(shù)皮上生長(zhǎng)的白蘿卜全磷、全鉀的含量顯著高于其他處理，而全氮含量相對(duì)較低，但植株總氮含量最高，其原因可能是氮、磷、鉀元素供應(yīng)比例不均衡，酵素菌處理的白蘿卜生長(zhǎng)發(fā)育迅速而產(chǎn)生了稀釋作用^[23]。