劍麻麻渣腐熟劑篩選及其腐熟效應(yīng)研究

覃旭 黃顯雅 楊祥燕 吳密 金剛 彭欣怡 覃劍峰 崔明勇 劉明 陳濤

摘 要：為提高劍麻麻渣肥料化利用效率，該文開展劍麻麻渣腐熟劑篩選及腐熟效應(yīng)研究。通過室內(nèi)對比試驗，研究了7種腐熟劑對劍麻麻渣腐熟程度、溫度、pH值及種子發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，添加適宜的腐熟劑可有效提高麻渣堆肥溫度，加快麻渣腐熟進程。其中，添加南寧威德爾生物科技有限公司微生物菌劑的麻渣在發(fā)酵14 d腐爛，比T0（純麻渣未處理）提前7 d達到腐熟效果，21 d達到完全腐熟，腐熟液pH 為7.90，種子發(fā)芽率為92.22%，發(fā)芽指數(shù)為134.66%，比T0提高47.62%，為最佳劍麻麻渣腐熟劑。

關(guān)鍵詞：劍麻麻渣 腐熟劑 發(fā)芽指數(shù) pH 堆肥

中圖分類號：S563.8 ? ? 文獻標(biāo)識碼： A

劍麻 （ Agave sisalana Perr. ex Engelm. ） 屬龍舌蘭科（Agavaceae）龍舌蘭屬（Agave L.）植物，是一種極具熱帶特色的多年生單子葉纖維作物。其葉纖維作為當(dāng)今世界用量最大、范圍最廣的一種硬質(zhì)纖維，廣泛用于國防、漁業(yè)、航海、石油、工礦等重要領(lǐng)域[1]。劍麻原產(chǎn)于墨西哥，主要分布于非洲、拉丁美洲和亞洲等地區(qū)。我國是劍麻生產(chǎn)大國之一，據(jù)國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)墾局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年我國劍麻種植面積1.87萬hm2，纖維產(chǎn)量7.23萬t，總產(chǎn)值6.48億元。

麻渣是劍麻鮮葉片經(jīng)過生物脫膠提取纖維后的副產(chǎn)品。劍麻葉片只有3%～5%可用于纖維生產(chǎn)，其余的95%～97%均為副產(chǎn)物，即麻渣[2，3]。劍麻麻渣不僅產(chǎn)量豐富，還蘊含豐富的礦質(zhì)營養(yǎng)，含氮1.57%，磷0.39%，鉀2.88%，鈣3.86%，是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥[4]。目前我國劍麻麻渣肥料化利用還停留在直接還田覆蓋階段，大部分直接施于劍麻大行間。前人研究表明，麻渣還田可明顯促進劍麻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[5]，但直接還田存在發(fā)酵周期長、堆肥效率低等缺點[6]，此外新鮮麻渣未經(jīng)腐熟處理直接排放還會產(chǎn)生濃烈臭味，造成環(huán)境污染，麻渣中的蟲卵和病原菌直接進入土壤，會導(dǎo)致病蟲害風(fēng)險加重。因此開展劍麻麻渣腐熟還田研究，提高劍麻麻渣肥料化利用效率已成為亟待解決的產(chǎn)業(yè)問題。

秸稈腐熟劑是一種含有多種微生物菌群的有機物料，主要有真菌、細菌和放線菌，接種適宜腐熟菌能加速秸稈腐熟[7，8]。前人研究發(fā)現(xiàn)，在水稻[9，10]、小麥[11，12]、玉米[13]等作物秸稈還田時，配施不同種類腐熟劑有利于有益微生物繁殖，加快秸稈腐熟速率，改善土壤理化性質(zhì)，減少化肥使用，增強作物抗病抗旱能力，降低秸稈腐熟對作物產(chǎn)生的不良影響，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[14-17]。目前，關(guān)于劍麻麻渣腐熟劑及其效應(yīng)研究的報道較少。本試驗通過探究不同腐熟劑對劍麻麻渣腐熟效果的影響，確定最佳腐熟處理，為劍麻麻渣還田技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)，也為提高麻渣肥料化利用，減少環(huán)境污染提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試腐熟劑 腐熟劑1（君德有機物料腐熟劑，山東君德生物科技有限公司）、腐熟劑2（君德有機物料發(fā)酵劑，山東君德生物科技有限公司）、腐熟劑3（綠隴·酵能有機物料腐熟劑，山東綠隴生物科技有限公司）、腐熟劑4（有機肥發(fā)酵劑，山東綠隴生物科技有限公司）、腐熟劑5（南華千牧秸稈發(fā)酵劑，河南南華千牧生物科技有限公司）、腐熟劑6（溢多利復(fù)合酶制劑I，廣東溢多利生物科技股份有限公司）、腐熟劑7（微生物菌劑，南寧威德爾生物科技有限公司）。

1.1.2 供試麻渣

新鮮麻渣采自廣西扶綏縣山圩農(nóng)場有限公司，稍微晾干后用于試驗。麻渣理化性質(zhì)為pH 8.38、有機質(zhì)21.30%、總氮0.42g/100g、磷（P2O5）0.14%和鉀（KCl）0.522%。含水率為52.83%。

1.1.3 小白菜種子

品種為金蔬脆甜四季小白菜。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)8個處理，每處理12次重復(fù)。T0：純麻渣;T1：麻渣+腐熟劑1;T2：麻渣+腐熟劑2;T3：麻渣+腐熟劑3;T4：麻渣+腐熟劑4;T5：麻渣+腐熟劑5;T6：麻渣+腐熟劑6;T7：麻渣+腐熟劑7。麻渣漚制所用的容器為一次性方形透明塑料盒（容積為1000 mL，長17 cm、寬11.5 cm、高6.7 cm），每盒裝麻渣130 g，與腐熟劑拌勻，在室溫下發(fā)酵，腐熟劑用量為商品推薦用量。每7d取樣一次，每處理每次取3盒，共取樣4次，取樣時每盒加入自來水500 mL，浸泡24 h后用雙層紗布過濾得到麻渣發(fā)酵液。

1.3 測定項目與方法

以種子發(fā)芽指數(shù)作為堆肥腐熟度的指標(biāo)。采樣時記錄各處理麻渣顏色、氣味和軟硬度，測定pH和溫度。

發(fā)芽指數(shù)測定方法：吸取不同處理麻渣發(fā)酵液2 mL于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿內(nèi)放入20 粒飽滿的小白菜種子，室溫下放置48 h，測量種子發(fā)芽數(shù)和根長，計算種子發(fā)芽指數(shù)（GI）。每個試樣重復(fù)3 次，以清水為對照[18]。

種子發(fā)芽指數(shù)（ GI） 的計算方法為：

各處理種子發(fā)芽率（%）×種子根長（mm）

GI（%） = ×100

對照種子發(fā)芽率（%）×對照種子根長（mm）

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)分析，采用SPSS18.0進行方差分析與差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對劍麻渣腐熟程度的影響

每次取樣觀察劍麻麻渣堆肥顏色、氣味和軟硬度變化，結(jié)果見表1。各處理在顏色變化上區(qū)別不大，腐熟前期基本呈褐色，腐熟后期變?yōu)楹诤稚?。其中，T7顏色變化最快，在添加腐熟劑第7 d變?yōu)楹诤稚?，T6變化最慢，在第21 d達到黑褐色，其余處理均在第14 d。在氣味方面，添加不同腐熟劑各階段呈現(xiàn)出的氣味不盡相同，主要為霉味、氨味和泥味三種，說明堆肥氣味受添加劑種類和劑量的影響較大。在軟硬度方面，T2、T7處理在第14 d腐爛，比其他處理更快達到腐爛狀態(tài)，且更易拉扯斷。

2.2 不同處理劍麻渣堆肥溫度變化

溫度變化可以反映堆肥的腐熟度和腐熟效果。由圖1可知，在劍麻渣堆肥腐熟過程中存在溫度變化，且差異顯著。腐熟前期，各處理均出現(xiàn)短暫的溫度下降期，第3 d后溫度迅速上升，于第7 d進入腐熟高峰期，平均溫度維持在30℃以上，其中，T7溫度最高，為30.93℃，其次是T2和T5，分別為30.87℃和30.83℃。第14 d腐熟到達最高峰，添加腐熟劑的7個處理溫度均高于T0（純麻渣未處理），其中T5溫度最高，為32.00℃。14 d后溫度開始下降，21～28 d溫度趨于平緩，整個腐熟過程基本結(jié)束。

2.3 不同處理劍麻渣堆肥pH變化

腐熟的堆肥一般呈弱堿性，故能作為堆肥腐熟度的一項參考指標(biāo)。pH值在7.5～8.5時，可以作為初步判斷堆肥已達到腐熟要求之一[19，20]。

劍麻渣堆肥過程中pH 值的動態(tài)變化如圖2所示。在室內(nèi)條件下，除T6外，各處理pH變化整體呈先降后升的趨勢，最終達到弱堿性（7.19～8.46）。其中， T2和T7處理pH在第14 d即開始上升，其他處理均在21 d后，相對于其他處理提前了7 d，可見添加腐熟劑的T2和T7處理可以加快劍麻渣腐熟進程。從pH值變化效果來看，T7處理增幅最大，28d后值最高，達8.46。

2.4 不同處理劍麻渣堆肥種子發(fā)芽指數(shù)變化

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）是通過測試堆肥浸提液的生物毒性來評價堆肥腐熟程度的指標(biāo)，目前被廣泛接受和應(yīng)用。各處理種子發(fā)芽率及根長變化見表2、表3，發(fā)芽指數(shù)變化見圖3。由表2、表3可見，T7處理加入腐熟劑7 d后獲取的堆肥浸提液生物毒性已基本消失，種子發(fā)芽率高達94.44%，與清水處理持平，根長也相當(dāng)，對植物生長失去抑制作用。由圖3可以看出，隨著腐解進行，8個處理的GI 值均呈明顯增加后下降的趨勢。腐熟第7 d，除T6處理外，各堆肥的GI 值均大于50%，達到基本腐熟以上，其中，T5和T7處理的GI 值分別為84.83%和99.50%，達到完全腐熟。發(fā)芽指數(shù)于21 d達到最高峰，除T2、T6處理外，各堆肥的GI 值均大于80%，達到完全腐熟，T3、T4、T5和T7處理的GI 值均高于T0（純麻渣未處理），T7增幅顯著高于其它處理，GI值為134.66%，比T0提高47.62%。

3 討論與結(jié)論

堆肥呈褐色是腐熟的標(biāo)志之一[21]。本試驗中，不同處理麻渣堆肥腐熟后最終均變?yōu)楹诤稚?，符合我國現(xiàn)行有機肥標(biāo)準(zhǔn)的要求[22]。添加不同腐熟劑，麻渣的氣味和軟化程度出現(xiàn)較為明顯的變化，說明堆肥氣味和軟化程度受添加劑種類和劑量的影響較大。從麻渣的腐熟表觀特征來看， T2、T7比其他處理更快達到腐爛狀態(tài)，且更易拉扯斷。

溫度變化是反映腐熟度和腐熟效果的常用指標(biāo)，堆肥中的有機物質(zhì)被微生物氧化分解越快，釋熱越多，堆肥溫度就越高[19]。從溫度指標(biāo)來看，各處理在第7～14 d進入腐熟高峰期，平均溫度為31.68℃，第14 d腐熟到達最高峰，添加腐熟劑的7個處理溫度均高于T0（純麻渣未處理），腐熟后期第28 d溫度逐漸降低至平緩，平均溫度為27.18℃，說明可降解的有機質(zhì)分解接近完全，麻渣腐熟基本完成。此次室內(nèi)試驗，由于堆肥所用容器存在較大熱傳導(dǎo)，加上堆肥體積較少，堆肥內(nèi)部溫度上升不高，但其變化趨勢仍可以反映整體腐熟過程的進度。

pH是反映堆肥腐殖化進程及判斷堆肥是否腐熟的基本指標(biāo)[23]。中性或弱堿性是微生物最適宜生存環(huán)境，有利于微生物的生長繁殖及代謝[24]。前人研究表明，在堆肥發(fā)酵初期，微生物在適宜條件下大量繁殖代謝，其活動產(chǎn)生的有機酸會導(dǎo)致pH值降低，隨著堆肥的繼續(xù)進行，溫度升高，一部分有機酸揮發(fā)，同時含氮有機物質(zhì)分解產(chǎn)生大量的NH4+-N及NH3，使pH又開始回升，最后穩(wěn)定在微堿性水平[25，26]。本研究中也有類似發(fā)現(xiàn)，各處理pH值歷經(jīng)28 d腐解均表現(xiàn)為不同程度的先降后升趨勢，由初始的6.75～8.42 升至7.19～8.46的微堿性水平，其中T7處理增幅最大，值最高，腐熟效果最好。該規(guī)律與譚施[3]、翟修彩[27]等的結(jié)論一致。

作為生物指標(biāo)，GI 值可反映發(fā)酵堆肥的植物毒性，被認為是最精確有效的堆肥腐熟評價指標(biāo)。一般情況下，GI值大于50%可認為堆肥對種子基本無毒性，堆肥基本腐熟;GI 大于80%，可認為堆肥完全腐熟[19，28]。在本研究中，加入腐熟劑發(fā)酵后的第21 d，除T2、T6處理外，各堆肥的GI 值均大于80%，均達到“對植物種子無毒害，可促進堆肥腐熟”的標(biāo)準(zhǔn)， T7增幅顯著高于其它處理，GI值為134.66%，比T0（原麻渣未處理）提高47.62%。

綜上所述，添加適宜的腐熟劑可加快麻渣腐熟進程，綜合各項指標(biāo)，南寧威德爾生物科技有限公司的微生物菌劑對麻渣的腐熟效果最好，在21 d達到完全腐熟，腐熟液pH為7.90，發(fā)芽指數(shù)為134.66%，比對照提高47.62%，為最佳劍麻渣腐熟劑，可作為麻渣還田腐熟劑的首選試驗材料。影響麻渣腐熟的因素除了溫度、pH，還有麻渣本身的含水量、碳氮比以及田間環(huán)境等等，本研究篩選出的腐熟劑對劍麻麻渣堆肥養(yǎng)分含量的影響以及在田間的應(yīng)用技術(shù)和腐熟效果還需進一步研究。

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