木屑在高原無土基質(zhì)化發(fā)酵腐熟技術(shù)中的應(yīng)用研究

達(dá)娃普尺

(西藏日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，西藏自治區(qū)馬鈴薯工程中心，西藏 日喀則 857000)

西藏薯類脫毒中心是目前西藏唯一一所馬鈴薯脫毒種薯生產(chǎn)以及相關(guān)課題研究的單位，具備脫毒馬鈴薯試管苗擴(kuò)繁、微型薯生產(chǎn)以及原種生產(chǎn)的能力及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。隨著微型薯生產(chǎn)量逐年增加，生產(chǎn)基質(zhì)材料出現(xiàn)很多問題。目前西藏地區(qū)生產(chǎn)脫毒馬鈴薯微型薯所用基質(zhì)為蛭石，主要購(gòu)買于青海、甘肅等地，不僅生產(chǎn)、運(yùn)輸成本高，而且對(duì)生產(chǎn)地環(huán)境造成一定程度污染，因此，國(guó)家已經(jīng)不建議蛭石的生產(chǎn)應(yīng)用。由于高成本以及購(gòu)買難度增加，西藏地區(qū)種薯生產(chǎn)單位無法做到一年一換的標(biāo)準(zhǔn)要求，脫毒種薯土傳病逐年增加，極大地影響種薯的產(chǎn)量和質(zhì)量，嚴(yán)重制約了脫毒馬鈴薯的推廣應(yīng)用。因此，開發(fā)新的栽培基質(zhì)對(duì)馬鈴薯的推廣具有重要意義。木屑作為一種有機(jī)質(zhì)廢料，來源廣泛，價(jià)格低廉，具有較好的保水性和生理酸性，通透性良好，無論與其他基質(zhì)混配還是單獨(dú)作為基質(zhì)均表現(xiàn)出良好的栽培特性[1]。但是新鮮木屑材質(zhì)堅(jiān)硬、且含有有害物質(zhì)，需要利用生物技術(shù)對(duì)木屑進(jìn)行發(fā)酵腐熟。根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)材料顯示，腐熟后的木屑具有有機(jī)含量高，纖維素含量降低，有利于營(yíng)養(yǎng)元素的釋放，起到了釋放與保持養(yǎng)分的作用[2]。為了在西藏實(shí)現(xiàn)木屑基質(zhì)化的應(yīng)用，本文采用不同的發(fā)酵菌劑和不同濃度的發(fā)酵劑梯度試驗(yàn)來對(duì)木屑進(jìn)行生物發(fā)酵研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)置在西藏日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所日光智能溫室，溫室采光良好，夏季晚上溫度不低于15 ℃，白天溫度不低于30 ℃。

1.2 試驗(yàn)材料

參試木屑購(gòu)買于西藏日喀則東郊木材加工廠，主要成分為松樹、楊樹木屑，含水量約10%；參試發(fā)酵劑：EM菌購(gòu)買于河南微博生物科技有限公司、酵素菌速腐劑購(gòu)買于淮安大華生物科技有限公司、貝佳有機(jī)肥發(fā)酵劑購(gòu)買于山東貝佳生物科技有限公司；pH調(diào)節(jié)劑：木醋為日本生產(chǎn)；氮源：尿素。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。D 1、D 2、D 3、D 4、D 5分別代表尿素及酵素菌不同濃度梯度處理；T 1、T 2、T 3分別代表EM菌、貝佳、酵素菌3個(gè)不同菌劑處理。具體配比見表1。

表1 試驗(yàn)配比

每個(gè)處理用新鮮木屑25 kg，加入木醋液500倍液，噴灑清水使木屑含水量達(dá)到70%左右。將每個(gè)處理用編織袋盛放，放置在智能溫室大棚，覆蓋塑料薄膜，每天定時(shí)掀開進(jìn)行空氣流通，且定時(shí)翻動(dòng)木屑使受熱均勻。當(dāng)木屑顏色呈深褐色，有發(fā)酵香味，質(zhì)地松軟，含水量大概60%時(shí)結(jié)束發(fā)酵。

1.4 測(cè)定內(nèi)容及方法

木屑發(fā)酵過程中溫度的變化，木屑容重，通氣孔隙度，持水孔隙度，pH值，EC值。木屑物理化性質(zhì)的測(cè)定：木屑溫度每天15:00用溫度計(jì)測(cè)量；木屑容重、通氣孔隙度及持水孔隙度參照《土壤農(nóng)化分析》的分析方法測(cè)定；木屑pH值使用酸度計(jì)測(cè)量；EC值采用電導(dǎo)儀測(cè)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

采用Excel軟件和SPPS 17.0軟件分析，采用鄧肯式新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木屑發(fā)酵過程中溫度變化分析

從圖1可以看出，相對(duì)于其他處理，T 1的溫度均處于較高的狀態(tài)，說明在發(fā)酵過程中放熱較高，發(fā)酵菌活力較強(qiáng)，其在發(fā)酵的第3天達(dá)到40 ℃，并在40 ℃持續(xù)3 d，說明此時(shí)已達(dá)到發(fā)酵最高溫度。經(jīng)翻動(dòng)和加水處理后，在35 ℃以上持續(xù)了近20 d，隨后溫度逐漸下降，當(dāng)再一次加水翻動(dòng)后，溫度又有了上升的趨勢(shì)，經(jīng)過第2次上升之后，溫度逐漸下降，并趨于穩(wěn)定。直到發(fā)酵70 d后，溫度保持穩(wěn)定，發(fā)酵基本完成。D 5處理的發(fā)酵溫度比T 1略低，比其他處理的發(fā)酵溫度略高，最高溫度在37.6 ℃左右，并在35 ℃以上持續(xù)5 d左右，隨后根據(jù)加水翻動(dòng)溫度又一次有了提高，之后溫度逐漸下降，到70 d左右溫度趨于穩(wěn)定。而其他處理下，木屑發(fā)酵的整個(gè)過程也出現(xiàn)2個(gè)高溫點(diǎn)，但都低于T 1和D 5的處理。因此，從溫度變化的角度分析，T 1處理的EM菌發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，在現(xiàn)有的條件下可能使木屑發(fā)酵的更加充分，而D 5處理下，相對(duì)于其他處理發(fā)酵完成較好。

2.2 木屑發(fā)酵過程中pH值變化分析

從圖2可以看出，每個(gè)處理pH值在木屑發(fā)酵過程中有低到高再到低的過程，分析原因?yàn)槟拘荚诎l(fā)酵過程中分解尿素產(chǎn)生大量的氨氣造成pH值的上升，最后發(fā)酵近完成時(shí)尿素分解完畢，氨氣揮發(fā)殆盡木屑的pH值趨于穩(wěn)定。在T 1處理下，pH值變化值最大，從發(fā)酵過程中的7.0降到發(fā)酵完成后的6.7，木屑成弱酸性性；在D 5處理下，pH值由7.1降到發(fā)酵完成后的6.9；T 2處理下，pH值由7.0降到發(fā)酵完成后的6.9，木屑成弱酸性。因此，從pH值發(fā)生變化情況來看，T 1、D 5、T 2處理下腐熟木屑均較適合發(fā)酵條件，其中T 1處理下pH最符合基質(zhì)條件。

2.3 木屑發(fā)酵過程中EC值變化分析

EC值反映了基質(zhì)中可溶性鹽分含量的多少，而木屑中鹽分含量高時(shí)對(duì)作物生長(zhǎng)不利。一般情況下，EC值在500～1 300 us/cm范圍內(nèi)，符合栽培基質(zhì)所需要的電導(dǎo)率要求[3]。從圖3可以看出，D 1、D 2處理下的EC值均小于可適用最小值(500 us/cm)，T 3處理下發(fā)酵完成后的EC值也小于可適用最小值(500 us/cm)，而其余處理的木屑EC值均在500～1 300 us/cm范圍內(nèi)，表明D 3、D 4、D 5、T 1、T 2處理下發(fā)酵的木屑均可用來當(dāng)做基質(zhì)。

2.4 木屑發(fā)酵過程中物理性質(zhì)變化

由表2可以看出，隨著發(fā)酵的完成，各處理的容重、總孔隙度，通氣孔隙度和持水孔隙度都有所變化，但處理間無顯著差異。其中容重、總孔隙度，通氣孔隙度都比發(fā)酵前有了不同程度的增大，容重增大幅度最大的是D 5、T 3處理的腐熟木屑，其次D 4處理的腐熟木屑，再次D 1、T 1兩個(gè)處理的腐熟木屑，分別增大了0.015 g/cm3、0.07 g/cm3和0.003 g/cm3；總孔隙度增大幅度最大的是D 5處理后的腐熟木屑，其次是T 3處理后腐熟木屑，再次是D 4、T 1處理后腐熟木屑，分別增大了6.7%、4.2%、4%和3.9%；通氣孔氣度增大幅度最大是T 1處理后腐熟木屑，其次是D 3處理后腐熟木屑，再次是D 5處理后腐熟木屑，分別增大8.9%、7.8%和5.4%。而部分處理下，持水孔隙度有所下降，下降幅度在1.1%～5.5%之間，下降幅度不大。由于持水孔隙度有所下降，因此，水氣比也有所減少，減少幅度在0.6～1.8之間，但腐熟木屑的水氣比均在1.5～4的正常范圍內(nèi)[4]。綜合分析，經(jīng)過發(fā)酵腐熟后木屑物理性質(zhì)都有所改善，有利于苗木生長(zhǎng)。根據(jù)馬鈴薯微型薯無土基質(zhì)栽培技術(shù)要求[5-6]，T 1、D 5處理后腐熟的木屑容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度和水氣比較適合微型薯生產(chǎn)。

表2 木屑發(fā)酵前和腐熟后物理性質(zhì)

3 討 論

通過利用不同發(fā)酵劑，以及同一種發(fā)酵劑不同濃度梯度條件下，在木屑發(fā)酵過程中，T 1處理的溫度達(dá)到最高，在發(fā)酵后的3 d達(dá)到40 ℃并在最高點(diǎn)持續(xù)3 d，說明EM菌活力較強(qiáng)，對(duì)木屑發(fā)酵起到助推作用。

發(fā)酵過程中木屑的pH值都有低到高再到低的變化，分析原因?yàn)榘l(fā)酵劑在發(fā)酵過程中分解尿素產(chǎn)生大量的氨氣造成pH值的上升，發(fā)酵近完成時(shí)，尿素分解完成，氨氣揮發(fā)殆盡，木屑的pH值趨于穩(wěn)定。在本試驗(yàn)中，T 1處理下pH值達(dá)到6.7；D 5處理下pH值達(dá)到6.9，較適合基質(zhì)栽培環(huán)境。

木屑發(fā)酵過程中，D 3、D 4、D 5、T 1、T 2處理下的EC值均在500～1 300 us/cm范圍內(nèi)，說明木屑發(fā)酵腐熟后，其可溶性鹽分含量適中，木屑基質(zhì)物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，適合當(dāng)無土基質(zhì)材料。

木屑發(fā)酵后，其物理性質(zhì)有所改善，分析原因?yàn)槟拘及l(fā)酵后其物理組成成分發(fā)生改變，導(dǎo)致木屑容重、總孔隙度、通氣孔隙度都有所增大；而部分處理下，持水孔隙度有所下降。說明，木屑發(fā)酵有利于木屑基質(zhì)物理性質(zhì)的變化。其中T 1、D 5處理后腐熟的木屑容重分別為0.126 g/cm3、0.138 g/cm3、總孔隙度分別為85.3%、88.1%、通氣孔隙度分別為23.9%、20.4%、持水孔隙度分別為61.4%、67.7%和水氣比分別為2.6、3.4，較適合微型薯生產(chǎn)。

4 結(jié) 論

綜上所述，采用酵素菌、EM菌、貝佳等不同的發(fā)酵劑以及不同濃度梯度酵素菌加入木屑進(jìn)行生物發(fā)酵。結(jié)果表明，在木醋液添加量相同的情況下，添加EM菌發(fā)酵劑的T 1處理腐熟效果最佳，其次是300 g酵素菌和500 g尿素的D 5處理腐熟效果較好。本研究為高原地區(qū)木屑基質(zhì)化和有機(jī)肥料發(fā)酵腐熟提供科學(xué)依據(jù)。