不同原料配比對(duì)尾菜氣流膜堆肥效率和品質(zhì)的影響

張嘉偉，王 蓓，王東升，張西凱，劉紅軍①，李 榮，沈其榮

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 江蘇省有機(jī)固體廢棄物協(xié)同創(chuàng)新中心/ 教育部資源節(jié)約型肥料工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210095；2.南京市蔬菜科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

尾菜是指蔬菜收獲后剝?nèi)サ那o稈、菜根和菜葉等[1]，其產(chǎn)生量在我國每年高達(dá)3億多t，2021年江蘇省蔬菜播種面積為123.3萬hm2，蔬菜產(chǎn)量為5 728.1萬t，尾菜產(chǎn)量約為4 400萬t，其中番茄、辣椒和茄子需求量較大，在蔬菜種植面積中占有很大比重。2020年南京市蔬菜種植面積為134.9萬hm2，蔬菜產(chǎn)量為279.74萬t，尾菜產(chǎn)量約為230萬t，尾菜產(chǎn)量巨大[2]。尾菜含水率為80%～90%，其無害和資源化處理存在較大困難[3]，尾菜若未及時(shí)有效處理，極易腐爛產(chǎn)生臭氣和腐水，對(duì)空氣、地下水和土壤造成多種污染[4-5]。尾菜攜帶的各類病菌經(jīng)多種途徑傳播，可能影響其他蔬菜品質(zhì)及產(chǎn)量[6-7]。

堆肥是一種有效的固體有機(jī)廢棄物資源化利用途徑[8]，目前我國堆肥的方式主要包括條垛式發(fā)酵、槽式發(fā)酵、堆肥反應(yīng)器發(fā)酵和氣流膜發(fā)酵。條垛式發(fā)酵、槽式發(fā)酵和堆肥反應(yīng)器發(fā)酵堆肥分別存在臭味大、固定資產(chǎn)投入高和堆肥成本高等缺點(diǎn)[9-10]。氣流膜發(fā)酵能夠克服上述堆肥工藝的缺點(diǎn)，氣流膜使用的高性能膜材料具有分子過濾微孔結(jié)構(gòu)，可以有效控制異味、消滅細(xì)菌，同時(shí)膜內(nèi)空氣分子和水蒸汽分子可以正常通過，外界水分子則無法進(jìn)入，膜內(nèi)部形成可使生物菌在短時(shí)間內(nèi)將廢棄物轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)堆肥所需要的發(fā)酵條件，具有場(chǎng)地需求小、堆肥成本低和場(chǎng)地?zé)o臭氣等優(yōu)點(diǎn)[11]。另外，氣流膜發(fā)酵能夠通過分子膜有效減少發(fā)酵過程中氨揮發(fā)，從而提高堆肥品質(zhì)[12-13]。研究發(fā)現(xiàn)，采用氣流膜發(fā)酵可以有效縮短堆肥周期，減少肥料中營養(yǎng)成分的流失，使得廢棄物資源化利用更加高效[14]。目前氣流膜堆肥研究針對(duì)的對(duì)象主要是污泥和畜禽糞便等，以植物源廢棄物為原料的研究較少。有研究利用豬糞和秸稈作為原料進(jìn)行氣流膜堆肥，以相同原料但不覆蓋膜的堆體作為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)氣流膜堆肥高溫期的持續(xù)時(shí)間更長，有機(jī)質(zhì)降解更徹底，相比對(duì)照組，膜外的氨氣排放量減少18.87%[15-16]；利用氣流膜發(fā)酵方式進(jìn)行雞糞堆肥，堆體溫度可達(dá)到70 ℃，可有效減少異味揮發(fā)[17]。利用畜禽糞便與秸稈廢棄物進(jìn)行好氧堆肥，碳氮比達(dá)15的處理也能腐熟完畢[18]。

微生物活動(dòng)會(huì)影響堆肥時(shí)間和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量[19]。水分是微生物生存和代謝不可或缺的物質(zhì)，不同堆肥物料的最優(yōu)含水率存在差異，但一般在50%～60%之間[20]。堆肥物料的營養(yǎng)物質(zhì)平衡主要是指碳氮比平衡，通常認(rèn)為最佳碳氮比為25～35[21]。有研究表明，低碳氮比可以提高溫度，使高溫期提前，縮短堆肥進(jìn)程[22]。此外，影響堆肥效率的因素還有pH值、顆粒度、孔隙度和氧氣濃度等[23]。目前有關(guān)于低碳氮比堆肥效果的研究大部分都說明腐熟不夠徹底，鮮見對(duì)氣流膜技術(shù)下尾菜堆肥最適碳氮比的研究。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，尾菜的碳氮比較低且含水率較高，為克服碳氮比較低的不利堆肥因素，筆者以辣椒、番茄和茄子等根、莖、葉尾菜為主要原料，采用氣流膜技術(shù)進(jìn)行尾菜好氧發(fā)酵。為了實(shí)現(xiàn)不同碳氮比和相同含水量的配置，根據(jù)就近尋找輔料原則，選取試驗(yàn)點(diǎn)附近的金針菇渣、玉米稈和松木屑等輔料配伍不同碳氮比的堆肥體系，旨在探究在工廠化氣流膜發(fā)酵方式下碳氮比對(duì)尾菜好氧堆肥效率及品質(zhì)的影響，并通過番茄田間試驗(yàn)比較不同尾菜原料配比腐熟有機(jī)肥對(duì)番茄產(chǎn)量的影響，篩選出最優(yōu)原料配比。

1 材料與方法

1.1 堆肥試驗(yàn)

1.1.1試驗(yàn)材料

新鮮尾菜(番茄、辣椒和茄子)、輔料(金針菇渣、玉米秸稈和松木屑)由江蘇省南京市蔬菜花卉科學(xué)研究所提供，其基本理化性質(zhì)見表1。

表1 堆肥原料基本理化性質(zhì)

1.1.2堆肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)

堆肥試驗(yàn)采用氣流膜好氧堆肥方式進(jìn)行，為了探究氣流膜技術(shù)下碳氮比對(duì)于尾菜好氧堆肥的影響，使用金針菇渣、玉米秸稈和松木屑輔料調(diào)節(jié)碳氮比和含水量，配制3種不同原料配比，分別記為處理A、B和C(表2)，其碳氮比分別約為15∶1、20∶1和25∶1。將各原料粉碎后，按照表2混合并攪拌均勻后進(jìn)行堆肥，堆體基料長寬2 m以上，調(diào)節(jié)處理初始含水率為65%～70%，鮮重400～800 kg，每個(gè)處理分成3個(gè)區(qū)域采樣，作為3個(gè)重復(fù)，堆肥使用氣流膜覆蓋技術(shù)。

表2 不同處理原料干重占比

1.1.3堆肥管理及樣品采集

1.1.3.1堆肥管理

堆肥于2021年1月—2021年2月在江蘇省南京市蔬菜花卉科學(xué)研究所某氣流膜堆肥車間進(jìn)行。發(fā)酵基料按條垛式堆放于發(fā)酵棚內(nèi)后，在條垛外覆蓋戈?duì)柲ぃ捎米冾l調(diào)節(jié)功率為5.5 kW的工作機(jī)組，曝氣頻率根據(jù)溫度自行調(diào)節(jié)。在堆肥腐熟過程中通過機(jī)器通入氣體，使堆體始終處于氧氣充足狀態(tài)，因此堆肥過程中不翻堆。堆肥腐熟程度一般通過發(fā)芽指數(shù)來判斷，當(dāng)發(fā)芽指數(shù)大于50%即可判定腐熟基本完畢，當(dāng)發(fā)芽指數(shù)大于80%即可判定完全腐熟[24]。

1.1.3.2堆體溫度測(cè)定

于每天9時(shí)和15時(shí)使用3組水銀溫度計(jì)對(duì)堆體中部同一高度(50 cm)的位置隨機(jī)測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，取3組數(shù)據(jù)的平均值作為堆體的實(shí)際溫度。

1.1.3.3樣品采集

建堆后每天測(cè)量溫度，根據(jù)溫度判斷堆肥所處時(shí)期，然后選擇時(shí)間點(diǎn)采集樣品，于1、3、5、9、13、17、23 d采集樣品(設(shè)定建堆當(dāng)天為第1天)，在堆體選擇上、中、下各4個(gè)點(diǎn)位采集樣品并且混合均勻，將采集的樣品分為3個(gè)部分，分別于-80、-4 ℃和常溫下自然風(fēng)干粉碎待用。

1.1.4全碳、全氮、全鉀含量和碳氮比測(cè)定

將風(fēng)干、磨碎的樣品經(jīng)過0.15 mm孔徑篩過濾后，采用重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法測(cè)定全碳含量，采用半微量開氏法測(cè)定全氮含量[25]，碳氮比為全碳和全氮含量的比值。

1.1.5微生物數(shù)量測(cè)定

將采集好的3個(gè)不同原料配比處理的鮮樣放入250 mL三角瓶中，與去離子水以體積比1∶10混合，并于30 ℃、170 r·min-1條件下振蕩30 min，將搖好的懸液用無菌水梯度稀釋，獲得10-1、10-2、10-3、10-4和10-5這5個(gè)稀釋梯度。尖孢鐮刀菌選擇10-1和10-2稀釋液100 μL涂布于K2培養(yǎng)基，涂布后將平板放至28 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)4 d后計(jì)數(shù)；茄科勞爾氏菌選擇10-1和10-2稀釋液100 μL涂布于SMSA培養(yǎng)基，涂布后將平板放至30 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)2 d后計(jì)數(shù)；假單胞菌選擇10-4和10-5稀釋液100 μL涂布于假單胞菌培養(yǎng)基，涂布后將平板放至30 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)2 d后計(jì)數(shù)；放線菌選擇10-4和10-5稀釋液100 μL涂布于高氏一號(hào)培養(yǎng)基，涂布后將平板放至28 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)2 d后計(jì)數(shù)。

1.2 發(fā)芽指數(shù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過提取堆肥過程中不同時(shí)期樣品的浸提液，浸泡種子進(jìn)行恒溫培養(yǎng)，測(cè)定種子發(fā)芽率以及發(fā)芽根長，評(píng)估3個(gè)處理堆肥過程中毒性程度以及腐熟情況。具體步驟如下：將3個(gè)原料配比的堆肥風(fēng)干樣品磨碎過0.85 mm孔徑篩后，與去離子水以體積比1∶10混合于50 mL離心管中，置于水平搖床以170 r·min-1振蕩30 min，靜置30 min后過濾。用移液槍取10 mL不同處理濾液，加入鋪有濾紙的9 cm培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)均勻放置10顆獨(dú)行菜種子，空白對(duì)照為去離子水[26]。培養(yǎng)皿放置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng)2 d，測(cè)定發(fā)芽種子數(shù)以及根長。每個(gè)樣品設(shè)3次重復(fù)，發(fā)芽指數(shù)計(jì)算公式如下：發(fā)芽指數(shù)=樣品發(fā)芽率×樣品根長×100%/(對(duì)照發(fā)芽率×對(duì)照根長)。

1.3 田間試驗(yàn)

1.3.1田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為評(píng)估不同原料配比尾菜有機(jī)肥料化后還田對(duì)番茄產(chǎn)量的影響，在南京市蔬菜科學(xué)研究所橫溪基地的設(shè)施大棚內(nèi)開展田間試驗(yàn)。供試作物為白果豐強(qiáng)番茄，于2021年3月開始種植，6月收獲。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)6個(gè)處理(每個(gè)處理3個(gè)重復(fù))，在番茄設(shè)施大棚內(nèi)共設(shè)置18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)8 m2，每個(gè)小區(qū)種植30棵苗，施肥方式主要為基肥和追肥，在施肥前根據(jù)番茄生長期所需養(yǎng)分總量制定施肥計(jì)劃，基肥施用堆制的有機(jī)肥，追肥采用化肥，分別在花期和結(jié)果期追肥2～3次，追肥時(shí)將剩余養(yǎng)分分批次補(bǔ)齊。

供試化肥為市售農(nóng)業(yè)用肥料，由安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn)，成分為尿素(含N 460 g·kg-1)、過磷酸鈣(含P2O5130 g·kg-1)和硫酸鉀(含K2O 540 g·kg-1)。不同原料配比堆肥腐熟養(yǎng)分含量見表3。

表3 不同原料配比堆肥腐熟后氮、磷、鉀含量

各處理設(shè)置如下：處理1(CK)，不施肥；處理2(CF)，施用化肥，其中尿素、過磷酸鈣(P2O5)和硫酸鉀(K2O)的施用量分別為每小區(qū)210、830和220 g；處理3(RM)，施用尾菜原料6.8 kg，剩余的養(yǎng)分用化肥補(bǔ)齊，使其總養(yǎng)分與處理2相等；處理4(AA)，施用A原料配比的腐熟肥料6.8 kg，剩余的養(yǎng)分用化肥補(bǔ)齊，使其總養(yǎng)分與處理2相等；處理5(AB)，施用B原料配比的腐熟肥料6.8 kg，剩余的養(yǎng)分用化肥補(bǔ)齊，使其總養(yǎng)分與處理2相等；處理6(AC)：施用C原料配比的腐熟肥料6.8 kg，剩余的養(yǎng)分用化肥補(bǔ)齊，使其總養(yǎng)分與處理2相等。

1.3.2番茄產(chǎn)量測(cè)定

施用供試肥料后在收獲季測(cè)定各處理番茄果實(shí)產(chǎn)量。通過電子秤稱取每個(gè)小區(qū)全生育期的果實(shí)重量，每個(gè)處理各設(shè)置3個(gè)重復(fù)，將3個(gè)重復(fù)小區(qū)的產(chǎn)量結(jié)果加和后再求平均數(shù)，得到每個(gè)處理的番茄果實(shí)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，使用最小顯著差異法(least significant difference，LSD)檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同原料配比堆肥過程中溫度變化

不同原料配比對(duì)堆肥過程中堆體溫度的影響如圖1所示。從圖1可知，各堆體溫度均在升溫期快速升高，然后到達(dá)高溫期并維持一段時(shí)間，再緩慢降溫。處理A升溫較處理B、C快，并且處理A最高溫度最高，為61 ℃，堆肥后期處理A的溫度也普遍高于處理B、C，說明處理A能使高溫期提前，并且提高高溫期的堆肥溫度。

處理A、B、C的碳氮比分別為15∶1、20∶1和25∶1，具體原料配比見表2。

2.2 不同原料配比堆肥過程中碳氮比變化

不同原料配比對(duì)堆肥過程中碳氮比的影響如圖2所示。隨著堆肥的進(jìn)行，3組處理的堆體碳氮比均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在17 d后趨于穩(wěn)定。在堆肥初期，處理A碳氮比下降最快，處理C下降最慢，這是因?yàn)樵谏郎仉A段，處理A的微生物分解代謝更加活躍，消耗的有機(jī)質(zhì)遠(yuǎn)大于散失的氮元素，導(dǎo)致堆體碳氮比下降；而處理C的木質(zhì)素難以利用，阻礙了微生物增殖，含碳有機(jī)物分解緩慢，導(dǎo)致碳氮比下降趨勢(shì)較緩。當(dāng)堆肥腐熟時(shí)，微生物分解運(yùn)動(dòng)基本停止，碳氮比逐漸穩(wěn)定。處理A、B、C的初始碳氮比分別為15.34、20.41和25.17，堆肥結(jié)束時(shí)分別為11.18、16.24和19.62，分別下降27.12%、23.17%和22.06%。表明處理A的碳氮比更適宜微生物分解代謝，碳源利用率高進(jìn)而提高堆肥效率。各處理碳氮比的不同源于材料的差別，只靠尾菜并不足以調(diào)節(jié)碳氮比來滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，故加入輔料松木屑進(jìn)行調(diào)節(jié)，松木屑自身較難被降解利用。因此，筆者綜合判斷原料配比是影響微生物的主要因素。

處理A、B、C的碳氮比分別為15∶1、20∶1和25∶1，具體原料配比見表2。

2.3 不同原料配比堆肥時(shí)間對(duì)發(fā)芽指數(shù)(GI)影響

不同原料配比對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響如圖3所示。隨著堆肥的進(jìn)行，3個(gè)處理的發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)增長趨勢(shì)。處理A的種子發(fā)芽指數(shù)始終高于處理B、C。在堆肥前5 d，3個(gè)處理的發(fā)芽指數(shù)增長趨勢(shì)基本相同，均在50%～60%之間；堆肥9 d時(shí)，處理A的增長趨勢(shì)快于處理B、C；堆肥結(jié)束時(shí)，各處理種子發(fā)芽指數(shù)均在80%左右。處理A、B和C的發(fā)芽指數(shù)均在23 d時(shí)達(dá)最高，分別為88.69%、82.92%和80.21%，表明處理A的堆體浸提液最適宜黃瓜種子生長，堆體腐熟效果最好。

處理A、B、C的碳氮比分別為15∶1、20∶1和25∶1，具體原料配比見表2。

2.4 堆肥過程中典型可培養(yǎng)微生物數(shù)量變化

由圖4可知，尖孢鐮刀菌數(shù)量在堆肥前期(1～9 d)呈下降趨勢(shì)，且各處理樣品中尖孢鐮刀菌的數(shù)量均在9 d時(shí)達(dá)到最低值，下降至堆肥1 d時(shí)的20%～30%；9～23 d時(shí)，各處理中該病原菌數(shù)量顯現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)。堆肥9 d時(shí)，處理A中該病原菌數(shù)量為23×103CFU·g-1，而處理C為29.5×103CFU·g-1，是處理A的1.25倍。從總體上看，處理C中尖孢鐮刀菌數(shù)量最多，處理A最少。

處理A、B、C的碳氮比分別為15∶1、20∶1和25∶1，具體原料配比見表2。

茄科勞爾氏菌數(shù)量在堆肥前期(1～9 d)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；堆肥9 d時(shí)，各處理中該菌數(shù)量都幾乎下降至1 d時(shí)的10%；9～23 d時(shí)，均保持在20×103～50×103CFU·g-1。堆肥9 d時(shí)，處理A中茄科勞爾氏菌數(shù)量為31×103CFU·g-1，而處理C為35.75×103CFU·g-1。至堆肥結(jié)束時(shí)，各處理中茄科勞爾氏菌數(shù)量均低于25×103CFU·g-1。

假單胞菌數(shù)量在堆肥初期(1～5 d)呈上升趨勢(shì)，各處理均在5 d時(shí)達(dá)到最高值，高于1×106CFU·g-1，隨后呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)；堆肥后期(9～17 d)，處理C中假單胞菌數(shù)量高于處理A和B；至堆肥結(jié)束時(shí)，各處理中假單胞菌數(shù)量差異不大。

放線菌數(shù)量在堆肥前期呈上升趨勢(shì)，從9 d時(shí)開始明顯下降，而后保持在2.5×105CFU·g-1以內(nèi)(13～23 d)。堆肥9 d時(shí)，各處理中放線菌數(shù)量都達(dá)到最高值，處理C中該菌數(shù)量幾乎是1 d時(shí)的1.5倍。堆肥結(jié)束時(shí)，處理C中放線菌數(shù)量最多，處理A最少。

2.5 不同原料配比腐熟物料對(duì)田間番茄產(chǎn)量的影響

不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響見表4。施用A原料配比肥料的處理最高產(chǎn)量為2 230.21 kg·(667 m2)-1。對(duì)比CK增產(chǎn)899.72 kg·(667 m2)-1，增產(chǎn)率為67.62%；對(duì)比尾菜原料處理增產(chǎn)788.5 kg·(667 m2)-1，增產(chǎn)率為59.26%；對(duì)比化肥處理增產(chǎn)327.67 kg·(667 m2)-1，增產(chǎn)率為20.06%。

表4 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

施用B原料配比肥料處理的堆肥產(chǎn)量為2 028.95 kg·(667 m2)-1。對(duì)比CK增產(chǎn)698.46 kg·(667 m2)-1，增產(chǎn)率為52.49%；對(duì)比尾菜原料處理增產(chǎn)587.24 kg·(667 m2)-1，增產(chǎn)率為40.73%；對(duì)比化肥處理增產(chǎn)171.41 kg·(667 m2)-1，增產(chǎn)率為9.22%。

施用C原料配比的處理堆肥對(duì)番茄的增產(chǎn)效果僅好于CK和尾菜原料處理，不如施用化肥效果好，更不如施用A和B原料配比肥料。由此可見，施用A和B原料配比堆肥對(duì)番茄的增產(chǎn)效果要優(yōu)于化肥及其他處理，其中施用A原料配比堆肥的增產(chǎn)效果最佳。

CK為不施肥處理；RM為施用尾菜原料處理；CF為施用化肥處理；AA為施用A處理堆肥；AB為施用B處理堆肥；AC為施用C處理堆肥。處理A、B、C原料配比見表2。

3 討論

該研究采用氣流膜方式開發(fā)尾菜高效堆肥工藝，探究了不同原料配比對(duì)尾菜好氧堆肥效率和品質(zhì)的影響。堆肥過程中溫度的變化反映了微生物活性的變化，能很好地反映堆肥進(jìn)程[27-28]。試驗(yàn)各處理溫度均呈現(xiàn)先上升后下降最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诙逊是捌?，嗜溫性微生物分解有機(jī)物釋放熱量，使堆體溫度上升；隨著堆肥進(jìn)行，嗜熱性微生物逐漸取代前者，半纖維素、纖維素等復(fù)雜的有機(jī)物逐漸被分解，堆體溫度繼續(xù)上升，當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃以上時(shí)，微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)堆體產(chǎn)熱下降，溫度下降，形成腐殖質(zhì)；在高溫段末期，微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物再次取得優(yōu)勢(shì)，腐殖質(zhì)不斷增多且趨于穩(wěn)定化，堆肥達(dá)到腐熟時(shí)，溫度趨于穩(wěn)定[29]。試驗(yàn)各處理最高溫度大多為50～60 ℃，符合高溫階段溫度要求，有利于微生物降解有機(jī)質(zhì)。其中A原料配比處理在堆肥第1天即進(jìn)入高溫階段，堆體升溫速度最快，最高溫度最高，這表明微生物在短時(shí)間內(nèi)迅速增殖，消耗大量碳源，尾菜源廢棄物堆肥效率最高。處理B和C原料配比中含有大量松木屑，而松木屑中的大量木質(zhì)素難以被微生物分解利用，進(jìn)而影響微生物的代謝活動(dòng)。另外，由于處理A原料配比輔料只添加了金針菇渣，其較大的內(nèi)部面積、疏松多孔的結(jié)構(gòu)以及豐富的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)也可能是該原料配比效果最優(yōu)的原因[30]。此外，氣流膜發(fā)酵技術(shù)可以防止養(yǎng)分流失，克服了低碳氮比的弊端。已有研究表明，低碳氮比情況下好氧堆肥升溫快，可有效縮短腐熟過程、提高效率。

碳氮比是最常用的堆肥腐熟度評(píng)價(jià)方法之一[31]。而且碳氮比是影響堆肥腐熟的主要原因之一，不同處理的原材料設(shè)置存在差異，但是主要影響因素還是碳氮比。隨著堆肥的進(jìn)行，碳、氮元素不斷被利用，氮含量以氨氣的形式散失的部分要遠(yuǎn)小于微生物生長代謝利用的有機(jī)碳，因此在整個(gè)堆肥過程中碳氮比不斷下降。有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)堆肥腐熟最終碳氮比小于16時(shí)，則可認(rèn)為已達(dá)腐熟[32]。該研究設(shè)置的3組處理中，只有處理A的最終碳氮比低于16。與試驗(yàn)初始相比，處理A、B、C的最終碳氮比分別下降27.12%、23.17%和22.06%，可以認(rèn)為，處理A原料配比的堆肥效果最好，腐熟更加徹底。

該試驗(yàn)選取的獨(dú)行菜種子具有生長快、發(fā)芽明顯和方便試驗(yàn)測(cè)定觀察等優(yōu)點(diǎn)，隨著堆肥的進(jìn)行，3組處理種子發(fā)芽指數(shù)變化趨勢(shì)一致，均呈先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。這是由于在堆肥過程中，微生物不斷分解有機(jī)酸有毒小分子，排放氨氣等有害氣體，使得堆肥毒性下降[33]。當(dāng)堆肥達(dá)到腐熟時(shí)，微生物分解代謝運(yùn)動(dòng)不再進(jìn)行，種子發(fā)芽指數(shù)趨于穩(wěn)定。有學(xué)者指出，許多植物種子在堆肥原料和未腐熟堆肥萃取液中生長受到抑制，而在腐熟的堆肥中生長得到促進(jìn)，一般發(fā)芽指數(shù)大于50%即可認(rèn)為有機(jī)肥腐熟[34]。處理A的種子發(fā)芽指數(shù)均高于處理B和C，這表明處理A原料配比的堆肥浸提液最適宜黃瓜種子生長，堆肥效果最好。

有研究表明，尖孢鐮刀菌在60 ℃環(huán)境下10 min后，分生孢子萌發(fā)即受影響，80 ℃環(huán)境下10 min以上菌絲死亡[35]。尖孢鐮刀菌的分生孢子處于低于5 ℃或者高于45 ℃的環(huán)境中，就會(huì)失去萌發(fā)能力[36-37]。研究表明，溫度的升高會(huì)抑制茄科勞爾氏菌在土壤中的存活能力，隨著堆肥的進(jìn)行，茄科勞爾氏菌整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這與已有研究結(jié)果一致[38]。該研究中假單胞菌數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。相關(guān)研究表明，堆肥過程中細(xì)菌群主要負(fù)責(zé)堆肥物料的分解并產(chǎn)生高溫[39]。筆者試驗(yàn)中處理A的4種可培養(yǎng)微生物數(shù)量均為最少，說明處理A的原料配比能有效升高溫度，改善肥料理化性質(zhì)，進(jìn)而抑制病原菌生長。

田間試驗(yàn)結(jié)果表明，尾菜經(jīng)過高溫腐熟后的堆肥比其直接施入田間的效果好，因?yàn)楦邷馗炜梢杂行⑺啦≡图纳x的卵，降低田間作物的發(fā)病率。其次，腐熟后的肥料理化性質(zhì)發(fā)生改變，各營養(yǎng)元素更加適合作物吸收利用，能有效促進(jìn)作物的生長發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，在等養(yǎng)分條件下，以有機(jī)肥替代部分化肥施用時(shí)，相較只施化肥的處理，玉米的產(chǎn)量有顯著提升，并且當(dāng)有機(jī)肥替代率為16%時(shí)，促生效果要好于有機(jī)肥替代率為8%的處理[40]。

4 結(jié)論

(1)氣流膜發(fā)酵工藝可以應(yīng)用于高效好氧尾菜堆肥。

(2)相比添加松木屑和玉米稈，尾菜配伍金針菇渣可顯著提高尾菜堆肥的溫度和發(fā)芽指數(shù)。

(3)相比添加松木屑和玉米稈，尾菜配伍金針菇渣堆肥對(duì)提高番茄產(chǎn)量效果最好。