樟子松樹皮腐熟理化性質(zhì)變化研究

李艷紅 林文霞 李昕 朱賓賓 李長嶺 李艷鳳

摘要?為了解樟子松樹皮腐熟后理化性質(zhì)的變化，將新鮮樹皮粉碎后進行了腐熟處理，并測定相關(guān)的理化指標。結(jié)果表明：樹皮腐熟后，容重降低了0.04 g/cm3，總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙、氣水比沒有明顯的變化（P<0.05）;但化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯變化，pH、電導(dǎo)率明顯降低，有機碳含量、全氮含量、堿解氮含量明顯增加，全磷含量增加0.09 g/kg，單寧含量由13.28%降至0.29%。通過樟子松樹皮理化性質(zhì)的研究，為今后作栽培基質(zhì)用提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞?樟子松樹皮;腐熟;理化性質(zhì)

中圖分類號?S?141.4文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）17-0158-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.040

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Study on the Change of Physical and Chemical Properties of Pinus sylvestris Barks after Fermentation

LI Yan?hong1， LIN Wen?xia2， LI Xin1 et al

（1.Hulunbuir Forestry Research Institution，Hulunbuir，Inner Mongolia 021008;2.Forestry and Grassland Bureau of Ewenki Autonomous Banner，Ewenki Autonomous Banner，Inner Mongolia021100）

Abstract?In order to understand the changes of physical and chemical properties of Pinus sylvestris bark after fermentation，the relevant physical and chemical indicators were determined after the fresh bark was broken and fermented.The results showed that bulk density decreased by 0.04 g/cm3，the total porosity，aeration porosity，water?holding porosity and gas?water ratio had no significant change （P<0.05）.However，it had dramatic changes in chemical properties，the pH and EC decreased significantly，the organic carbon，total nitrogen and alkaline hydrolysis nitrogen content increased significantly，the total phosphorus content increased by 0.09 g/kg，and the tannin content decreased from 13.28% to 0.29%.Through the study on the change of physical and chemical properties of Pinus sylvestris barks after fermentation，we canprovide technical support and theoretical basis for future cultivation substrate.

Key words?Pinus sylvestris barks;Fermentation;Physical and chemical properties

樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica Litv.）原產(chǎn)于我國大興安嶺和呼倫貝爾草原紅花爾基沙地，具有抗寒、抗旱和較速生等優(yōu)良特性[1-2]。樟子松材質(zhì)較強，紋理直，可供建筑、家具等用材。樟子松木材利用后產(chǎn)生了大量的樹皮廢棄物，如何有效地處理這些廢棄物是解決木材利用率和環(huán)保等方面的重要問題。新鮮松樹皮中含有較多的單寧、酚類、有機酸和松脂類物質(zhì)[3]，未經(jīng)處理，這些物質(zhì)會影響植物的正常生長[4]。目前，關(guān)于樹皮的腐熟及應(yīng)用，國內(nèi)外已有不少報道[5-6]，張沛健等[7]以桉樹皮為原料，通過添加不同氮源與菌劑，探究其對樹皮的腐熟效果;武亞敬等[8]利用田間堆制腐熟技術(shù)對松樹皮進行腐熟;柴艷芳等[9]通過添加EM菌劑、木醋液，探究松樹皮發(fā)酵的最佳方案。但是，關(guān)于樟子松樹皮腐熟后的理化性質(zhì)研究很少。該研究通過對樟子松新鮮樹皮進行腐熟處理，測定相關(guān)理化性質(zhì)，旨在通過腐熟改善樹皮的理化性質(zhì)，降解單寧等有害物質(zhì)，為制作更加優(yōu)良的有機基質(zhì)提供理論參考。

1?材料與方法

1.1?材料

樟子松樹皮原材料來自滿洲里市木材加工廠，金寶貝11型樹皮發(fā)酵助劑購自北京華夏康源科技有限公司。

1.2?試驗設(shè)計

樟子松樹皮腐熟試驗在鄂溫克旗南屯林場院內(nèi)試驗地上實施。運用粉碎機將樟子松樹皮粉碎，篩網(wǎng)孔徑選擇8 mm，根據(jù)金寶貝說明書的配比以及試驗?zāi)康模尤虢饘氊悩淦ぐl(fā)酵助劑，以畜禽糞便和尿素為氮源，按一定配比進行混合（樹皮400 kg+牛糞20 kg+尿素8 kg+石灰0.8 kg+金寶貝樹皮發(fā)酵助劑1 kg+2.5 kg玉米粉），堆成1.0～1.5 m高的大堆，做到保溫、保濕。在堆體的同一高度不同方向插入溫度計，每天觀測樟子松樹皮堆體溫度變化，溫度計插入深度約20 cm。經(jīng)過5～7 d發(fā)酵，發(fā)酵溫度達45～50 ℃，發(fā)酵物表面出現(xiàn)白色菌絲時（保持2 d以上）進行第一次翻堆，翻堆時補充水分，使樹皮含水量控制在60%左右。繼續(xù)進行發(fā)酵，使發(fā)酵溫度繼續(xù)上升，如此反復(fù)，直到溫度不再上升，發(fā)酵結(jié)束。

1.3?方法

發(fā)酵結(jié)束后，隨機取樣拿回實驗室進行理化性質(zhì)測定，測定指標包括容重、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙、氣水比、pH、電導(dǎo)率、有機碳、全氮、堿解氮、全磷、單寧含量。測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[10]常規(guī)分析方法，其中pH采用Sarorius PB-10酸度計測定，電導(dǎo)率采用雷磁 DDS-307電導(dǎo)率測定儀測定，有機碳含量測定采用重鉻酸鉀外加熱法，全氮含量測定采用半微量凱氏定氮法，堿解氮含量測定采用堿解擴散法，全磷含量測定采用NaOH 熔融—鉬銻抗比色法;單寧含量測定參照《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》[11]，利用比色法測定。

1.4?統(tǒng)計分析?運用SPSS、Excel軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?樟子松樹皮腐熟過程中溫度變化

由圖1可知，第2天堆體溫度就上升到50.6 ℃，第8天翻堆，溫度略有下降，隨后又上升到42 ℃左右，第15天溫度開始下降至33 ℃左右，第21天翻堆后，溫度上升幅度不明顯，并保持在25 ℃左右，溫度不再上升，腐熟過程結(jié)束。溫度變化反映了樹皮腐熟過程中微生物活性的變化，經(jīng)歷了升溫、高溫、降溫，當溫度趨近于環(huán)境溫度時，表明樹皮的分解接近完全，腐熟可被認為已達穩(wěn)定[12-14]。

2.2?樟子松樹皮腐熟過程中物理性質(zhì)變化

由表1可知，樟

子松樹皮發(fā)酵后，容重降低了0.04 g/cm3，差異顯著（P<0.05），總孔隙度、通氣孔隙、氣水比略增加，但差異不顯著（P≥0.05），持水孔隙降低1.63百分點，差異不顯著（P≥0.05）。

2.3?樟子松樹皮腐熟過程中化學(xué)性質(zhì)變化?由表2可知，腐熟處理后的樟子松樹皮化學(xué)性質(zhì)變化很大，pH、電導(dǎo)率明顯降低（P<0.05），有機碳含量、全氮含量、堿解氮含量明顯增加（P<0.05），全磷含量增加0.09 g/kg，但差異不顯著（P≥0.05）。樟子松樹皮發(fā)酵后，樹皮的單寧含量由13.28%降至0.29%，差異顯著（P<0.05）。說明在樟子松樹皮腐熟過程中，微生物發(fā)生了復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)。

3?結(jié)論與討論

樟子松樹皮腐熟過程中，微生物發(fā)生了從分解水溶性有機物開始，逐漸降解難分解有機物（如纖維素和木質(zhì)素），并轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的生物化學(xué)過程。發(fā)酵過程的不同階段，堆體中的微生物數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)也不斷發(fā)生變化[15-16]。樹皮在發(fā)酵過程中，可能受微生物作用，大粒徑樹皮顆粒被降解，小粒徑樹皮顆粒受菌絲的黏結(jié)作用而團聚在一起，使得容重降低0.04 g/cm3，孔隙度沒有明顯變化。但是，樟子松樹皮腐熟后的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化，pH、電導(dǎo)率明顯降低（P<0.05），pH的變化可能與添加的尿素、牛糞有關(guān)，賀海升等[17]研究發(fā)現(xiàn)用尿素作氮源發(fā)酵針葉樹皮土，pH明顯降低[18]。EC反映基質(zhì)可溶性鹽分的多少，隨著腐熟的進行，可溶性鹽分被微生物利用和流失，導(dǎo)致 EC 下降。顧劍等[19]對樟子松樹皮的有效成分進行了研究，發(fā)現(xiàn)樟子松樹皮含有多糖、苷類、黃酮、有機酸、鞣質(zhì)等成分，這些成分可能被微生物分解并發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳水化合物，導(dǎo)致有機碳、全磷含量的增加。全氮、堿解氮含量較腐熟前增加，說明含氮物質(zhì)在微生物作用下發(fā)生降解，釋放氨氣，并產(chǎn)生銨鹽[20-21]，從而增加了氮含量，由于添加的尿素、牛糞含有較多氮素，促進了全氮、堿解氮含量的增加。通過腐熟，新鮮松樹皮中的單寧等有害物質(zhì)得到降解，單寧含量從13.28%降至0.29%。綜上所述，樟子松樹皮經(jīng)過腐熟后，有害物質(zhì)得到降解，并產(chǎn)生了植物生長所需的C、N、P等化學(xué)元素，但是樟子松樹皮腐熟只是用作栽培基質(zhì)的前處理工作，作為一種單一基質(zhì)其理化性質(zhì)不能完全滿足育苗要求。需要和其他基質(zhì)混配，形成理化性質(zhì)適合育苗要求的理想基質(zhì)，才能應(yīng)用于苗木、花卉、蔬菜等基質(zhì)栽培。今后可以根據(jù)植物的生長習(xí)性合理調(diào)配育苗基質(zhì)，為樟子松樹皮廢物利用及開發(fā)提供理論支持。

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