凹凸棒土添加對(duì)結(jié)球甘藍(lán)廢棄物堆肥腐殖化過(guò)程的影響

朱義娟，肖紅琳，劉洋廷，朱康文，楊志敏，楊紅軍，陳玉成*

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400716；2.重慶市生態(tài)環(huán)境農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716；3.重慶市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147；4.重慶交通大學(xué)智慧城市學(xué)院，重慶 400074）

蔬菜是我國(guó)居民的主要膳食材料之一，2021 年其播種面積高達(dá)2 198.6萬(wàn)hm2，僅次于糧食[1]；與此同時(shí)，我國(guó)每年蔬菜產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的廢物也達(dá)到其總產(chǎn)的40%～50%[2]，其中約60%未經(jīng)任何處理就被丟棄[3]，而蔬菜廢物中含有較高的水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和病原體，直接施于土壤會(huì)極大增加土壤和農(nóng)產(chǎn)品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[4-6]。目前通過(guò)好氧堆肥來(lái)降低蔬菜廢物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是具有良好應(yīng)用前景的資源化利用方式[7-8]。但由于蔬菜廢物含水率高、易腐爛、微生物活性小且木質(zhì)纖維素難以降解，使其堆肥腐熟效果較差[9]，因此為了促進(jìn)蔬菜廢物堆肥中有機(jī)質(zhì)分解，加快堆肥腐熟，常在堆肥中添加微生物菌劑、起爆劑、疏松劑等調(diào)理劑[7，10-11]。

好氧堆肥是一個(gè)有機(jī)物降解和腐殖化的微生物過(guò)程[12]，隨著堆肥的進(jìn)行，有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下逐漸轉(zhuǎn)化為腐殖類物質(zhì)，其中大分子的胡敏酸因具有難降解的芳香結(jié)構(gòu)而更為穩(wěn)定[13]。腐殖質(zhì)作為堆肥的重要副產(chǎn)品，是表征堆肥穩(wěn)定和腐熟的關(guān)鍵指標(biāo)[14]。腐殖質(zhì)不僅可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)、修復(fù)污染土壤，還有利于提高土壤肥力[15-16]，因此增強(qiáng)堆肥腐殖化程度對(duì)于提高堆肥產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。近年來(lái)，黏土礦物因分布廣泛、價(jià)格低廉，且具有較高的比表面積、孔隙度和優(yōu)異的吸附特性而作為添加劑應(yīng)用于堆肥[17-18]。添加黏土礦物是促進(jìn)堆肥腐殖化的有效方法，Wang 等[12]發(fā)現(xiàn)，麥飯石的加入在促進(jìn)有機(jī)碳和木質(zhì)素降解的同時(shí)顯著提高了堆肥的腐殖化程度。Meng等[19]指出在牛糞堆肥中添加伊/蒙黏土可以刺激堆肥中微生物的活性，從而促進(jìn)木質(zhì)纖維素的降解和腐殖質(zhì)化過(guò)程。Pan等[20]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)熱處理后的伊利石和蒙脫石有效調(diào)整了雞糞中腐殖質(zhì)的形成過(guò)程。目前已有研究表明，凹凸棒土的加入可以加速動(dòng)物糞便中有機(jī)質(zhì)的降解，促進(jìn)堆肥腐殖化[21-22]。然而，在蔬菜廢物堆肥中添加凹凸棒土的研究相對(duì)較少，且凹凸棒土對(duì)腐殖化過(guò)程的影響機(jī)制也尚不清楚。

因此，本文以結(jié)球甘藍(lán)廢棄物為堆肥主料，凹凸棒土為添加劑，探討不同添加量的凹凸棒土對(duì)堆肥基本理化性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)組分以及腐殖化的影響，并結(jié)合相關(guān)性分析和結(jié)構(gòu)方程模型，探究凹凸棒土影響腐殖化過(guò)程的途徑，從而為蔬菜廢物資源化和凹凸棒土在堆肥中的應(yīng)用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 堆肥材料

蔬菜廢物取自結(jié)球甘藍(lán)（Brassica oleraceaL.var.capitataL.），取于重慶市某蔬菜基地；玉米秸稈購(gòu)于江蘇連云港蘇銳秸稈加工有限公司，凹凸棒土購(gòu)于河北泓耀礦產(chǎn)品加工有限公司（SiO2：53.6%，F(xiàn)e2O3：1.86%，Al2O3：14.33%，粒徑0.048 mm），微生物菌劑由西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室代為培養(yǎng)，以米糠為載體將功能性微生物按照比例復(fù)合配置（高溫纖維分解菌∶解淀粉芽孢桿菌∶除臭細(xì)菌=1∶1∶1），菌劑的有效活菌數(shù)≥1010CFU·g-1。因結(jié)球甘藍(lán)廢棄物含水率過(guò)高（＞90%），故采用晾曬脫水，使用前粉碎至2～3 cm，堆肥原料的基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 堆肥原料的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of composting materials

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將結(jié)球甘藍(lán)廢棄物與玉米秸稈按照比例3∶1（以干質(zhì)量計(jì)）均勻混合，混合后物料C/N比約為22；為保證較好的堆肥腐熟度[2，9]，按干物料總質(zhì)量的5%[23-24]添加微生物菌劑接種量，并用純水調(diào)節(jié)含水率為62%左右，充分混勻后進(jìn)行好氧堆肥，每個(gè)堆體總質(zhì)量為33 kg。以不添加凹凸棒土的處理作對(duì)照，記為CK；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%、5%、7.5%（以干質(zhì)量計(jì)）凹凸棒土的處理作試驗(yàn)組，記為T1、T2、T3，所有處理皆設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

堆肥裝置為110 L 的泡沫容器，長(zhǎng)×寬×高為615 mm×390 mm×460 mm，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。空氣從底部曝氣管泵入，經(jīng)孔徑為0.5 mm 的鐵網(wǎng)平均氣流，采用持續(xù)性通風(fēng)[25]，通風(fēng)量為0.1 L·kg-1·min-1。整個(gè)堆肥周期為45 d，每日8：00、14：00、20：00 記錄堆體和環(huán)境平均溫度。每周人工翻堆1次，在第1、4、7、14、21、30、45 天采集堆肥樣品，多點(diǎn)取樣混合后，采用四分法分取樣品500 g左右，并分為兩部分：一部分作為鮮樣，存放在4 ℃冰箱中，用于測(cè)定基本理化性質(zhì)；另一部分作為干樣，冷凍干燥后粉碎，用于測(cè)定有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)及其組分。

圖1 好氧堆肥裝置示意圖Figure 1 Schematic diagram of the aerobic fermentation reactor

1.3 樣品測(cè)定與方法

采用探針式電子溫度計(jì)對(duì)堆體進(jìn)行測(cè)溫。采用烘干法（105 ℃，8 h）測(cè)定含水率。鮮樣按照1∶10（m/V）的固液比用去離子水浸提，并在200 r·min-1條件下振蕩2 h，離心過(guò)濾后的濾液用電導(dǎo)率儀（Mettler Toledo，瑞士）和pH 計(jì)（Sartorius，德國(guó)）測(cè)定電導(dǎo)率（EC）和pH。取上述濾液10 mL 于墊有濾紙的9 cm 培養(yǎng)皿中，濾紙上均勻放置10 粒顆粒飽滿、均勻一致的小白菜（Brassica chinensisL.）種子，放入25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)72 h[26]，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率和測(cè)定根長(zhǎng)，得到種子發(fā)芽指數(shù)（GI）：

GI=（堆肥浸提液培養(yǎng)種子發(fā)芽數(shù)×發(fā)芽種子根長(zhǎng)）/（去離子水培養(yǎng)種子發(fā)芽數(shù)×發(fā)芽種子根長(zhǎng)）×100%

總氮（TN）測(cè)定采用凱氏定氮法，有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化法，除以系數(shù)1.724 得總有機(jī)碳（TOC）（C/N=TOC/TN）。溶解性有機(jī)碳用TOC 儀（TOC-L，日本島津）測(cè)定。SUVA254和SUVA280（水溶性有機(jī)碳在波長(zhǎng)254 nm 和280 nm 處的比紫外吸光度）的計(jì)算基于以下公式[27]，為了確保樣品之間的可比性，測(cè)定前將各樣品TOC濃度調(diào)整一致[28]。

式中：ABS254和ABS280是指水溶性有機(jī)碳在波長(zhǎng)254 nm和280 nm處的吸光度。

多酚采用福林-酚比色法測(cè)定。還原糖采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定。氨基酸采用茚三酮顯色法測(cè)定。腐殖質(zhì)含量及組分的測(cè)定采用國(guó)際腐殖酸協(xié)會(huì)（IHSS）的焦磷酸鈉+氫氧化鈉堿提取法[29]。腐殖化指數(shù)和聚合度計(jì)算公式如下[20]：

式中：CHA為胡敏酸含量，g·kg-1；TOC 為總有機(jī)碳含量，g·kg-1；CFA為富里酸含量，g·kg-1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019 統(tǒng)計(jì)整理數(shù)據(jù)，Origin 2021 制圖，使用SPSS 22.0 中的單因素方差分析（One-way ANOVA）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，采用Amos 24.0 構(gòu)建結(jié)構(gòu)方程模型，并用Powerpoint 2019繪制轉(zhuǎn)化關(guān)系圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 凹凸棒土對(duì)堆肥理化性質(zhì)的影響

各個(gè)處理都經(jīng)歷了升溫、高溫和降溫三個(gè)階段（圖2a），并在堆肥開(kāi)始后的第2～3 天進(jìn)入高溫期（＞50 ℃），CK、T1、T2 和T3 處理在高溫期分別持續(xù)了12、14、13 d 和15 d，最高溫度分別為63.7、62.8、63.7 ℃和64.5 ℃，均滿足標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生要求[30]。從第43天開(kāi)始，所有處理自然冷卻至室溫，直至堆肥結(jié)束。結(jié)果表明凹凸棒土的添加延長(zhǎng)了堆肥的高溫期。這可能是由于黏土礦物較高的比表面積和孔隙度提供了適宜的微生物環(huán)境，使微生物能夠持續(xù)地分解有機(jī)物，從而產(chǎn)生更多的熱量[31]。各處理處于高溫期時(shí)，物料水分迅速蒸發(fā)，堆體含水率下降幅度達(dá)到最大，后期各處理含水率緩慢下降到20%左右（圖2b）。隨著堆肥的進(jìn)行，C/N 值逐漸降低（圖2c），說(shuō)明各處理有機(jī)質(zhì)礦化的速度均快于氮損失的速度。堆肥結(jié)束時(shí)，各處理C/N值在13左右，差異不顯著。

圖2 堆肥過(guò)程中基本理化性質(zhì)的變化Figure 2 Changes of basic physicochemical properties during composting

堆肥初期，堆體pH 值呈現(xiàn)出酸性（圖2d），所有處理的pH值變化趨勢(shì)皆為先降低再升高。這可能是由于堆肥初期有機(jī)物分解出大量的小分子有機(jī)酸導(dǎo)致pH 值降低；而隨著有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和有機(jī)氮的氨化[32-33]，pH 值逐步升高至中性。堆肥結(jié)束時(shí)CK、T1、T2 和T3 處理的pH 值分別為6.92、6.81、7.12 和7.07，各處理間沒(méi)有顯著差異。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，EC 值先增加再減?。▓D2e）。這是因?yàn)楦邷仄诮Y(jié)球甘藍(lán)廢棄物在眾多微生物的作用下分解產(chǎn)生大量可溶性銨鹽、磷酸鹽等物質(zhì)[34]。隨后，微生物對(duì)分解出的鹽類物質(zhì)進(jìn)行利用，導(dǎo)致堆肥的EC值迅速下降，各處理堆肥結(jié)束時(shí)EC 值都小于4 mS·cm-1，均符合無(wú)公害堆肥處理標(biāo)準(zhǔn)[35]。通常，當(dāng)GI＞50%時(shí)，認(rèn)為堆肥樣品達(dá)到了無(wú)毒的要求，堆肥已經(jīng)基本腐熟；當(dāng)GI＞80%時(shí)，就認(rèn)為堆肥對(duì)植物完全沒(méi)有毒性[36]。各處理的GI 變化趨勢(shì)基本相同（圖2f），GI 值最終都達(dá)到50%以上，即CK（52.78%）、T1（51.59%）、T2（80.75%）、T3（94.84%），均滿足腐熟要求。由此可以看出，與CK、T1 處理相比，T2、T3 處理更能顯著促進(jìn)蔬菜廢棄物堆肥腐熟和穩(wěn)定化（P＜0.05）。

2.2 凹凸棒土對(duì)堆肥有機(jī)質(zhì)組分的影響

研究發(fā)現(xiàn)（圖3a），T2、T3 處理有機(jī)質(zhì)含量的初始水平顯著低于CK、T1處理（P＜0.05），這是因?yàn)榘纪拱敉磷鳛橐环N黏土礦物，有機(jī)質(zhì)含量可以忽略不計(jì)，當(dāng)其用量增加到一定程度時(shí)會(huì)對(duì)堆體產(chǎn)生稀釋作用[37]。隨著堆肥的進(jìn)行，有機(jī)物逐漸被微生物分解和礦化，含量減少。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，有機(jī)質(zhì)含量以T1（611.84 g·kg-1）為最高，其次為CK（602.14 g·kg-1）、T2（533.98 g·kg-1）、T3（513.92 g·kg-1）。CK、T1、T2、T3有機(jī)質(zhì)降解率分別為：7.41%、6.23%、9.08%、14.33%。這一結(jié)果表明T2、T3 處理與CK、T1 處理相比更能顯著促進(jìn)有機(jī)物的降解（P＜0.05），且其降解程度隨著凹凸棒土添加量的增加而提高，這與Wang 等[12]研究黏土礦物麥飯石對(duì)豬糞堆肥質(zhì)量的改善中得到的結(jié)果一致。一方面，凹凸棒土的添加增加了堆肥基質(zhì)的孔隙度，能夠?yàn)槲⑸锓纸庥袡C(jī)物提供充足的氧氣[38]。另一方面，凹凸棒土還能提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)微生物新陳代謝，從而提高有機(jī)質(zhì)的降解率[39-40]。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，各處理DOC 含量都呈上升趨勢(shì)（圖3b）。堆肥結(jié)束時(shí)，CK、T1、T2、T3的DOC 含量分別為76.38、76.30、68.45、62.99 g·kg-1，表明了在堆肥中添加凹凸棒土能夠有效抑制有機(jī)物的礦化，并且隨著其添加量的增加，抑制效果也更加明顯。相似的是，Zhang等[22]發(fā)現(xiàn)礦物和生物炭的加入能夠在促進(jìn)腐殖化的同時(shí)有效抑制有機(jī)物礦化。

圖3 堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)、水溶性有機(jī)碳、腐殖質(zhì)組分及前驅(qū)體含量的變化Figure 3 Changes of organic matter，dissolve organic carbon，humus components and precursor content during composting

在堆肥的過(guò)程中，有機(jī)物經(jīng)微生物分解后會(huì)產(chǎn)生還原糖、多糖、氨基酸、羧基、多酚等小分子有機(jī)組分，其中多酚（PP）、氨基酸（AA）和還原糖（RS）是木質(zhì)素/酚蛋白理論和美拉德反應(yīng)中影響腐殖質(zhì)生成的關(guān)鍵前體[41-42]。RS 含量在堆肥前期迅速下降（圖3c），前7 d T2 和T3 處理的RS 消耗速率分別為58.43% 和59.24%，皆顯著高于CK（47.25%）（P＜0.05），這說(shuō)明與CK 相比，T2和T3處理更能促使微生物在高溫期迅速消耗RS，同時(shí)還可能會(huì)促進(jìn)其通過(guò)美拉德反應(yīng)生成腐殖質(zhì)。直至堆肥結(jié)束，CK、T1、T2、T3的RS 含量分別為23.65、23.76、17.28、13.85 mg·g-1，即T3 處理能更好地利用RS。由圖3d 和圖3e 可知，氨基酸（AA）含量和多酚（PP）含量皆呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，這與微生物活動(dòng)引起的AA 和PP 形成與利用之間的微觀動(dòng)態(tài)平衡有關(guān)[43]。一方面，腐殖化過(guò)程需要消耗前體物；另一方面，一些活性高且分子量小的不穩(wěn)定腐殖質(zhì)又會(huì)礦化形成前體物[44]。堆肥結(jié)束時(shí)，CK、T1、T2 和T3 處理的AA 濃度為101.75、101.46、74.56 μmol·g-1和90.94 μmol·g-1，與初始狀態(tài)相比分別下降了21.48%、23.87%、38.08%和27.00%，這一結(jié)果證實(shí)了T2 處理組能更好地利用AA。上述結(jié)果證明了在堆肥中添加凹凸棒土能夠增強(qiáng)對(duì)RS和AA的利用，并且可能會(huì)促進(jìn)其聚合形成腐殖質(zhì)。堆肥進(jìn)入高溫期后PP含量快速升高，這可能與結(jié)球甘藍(lán)廢棄物的分解有關(guān)，因?yàn)槎喾宇愂侵参锎紊x產(chǎn)物的主要類別，在植物組織中廣泛且大量存在[45]；發(fā)酵結(jié)束時(shí)CK、T1、T2 和T3 處理的PP 含量分別為0.60、0.67、0.56 mg·g-1和0.49 mg·g-1，各處理間沒(méi)有顯著差異。

2.3 凹凸棒土對(duì)堆肥腐殖化的影響

2.3.1 腐殖質(zhì)組分含量的變化

隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，各處理腐殖質(zhì)（HS）含量呈下降趨勢(shì)（圖3f），這主要是由于初始狀態(tài)時(shí)腐殖質(zhì)中有較高含量的富里酸，而富里酸屬于腐殖質(zhì)的簡(jiǎn)單活性成分，更容易被微生物消耗或轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜的腐殖質(zhì)成分（即胡敏酸）[15]。這與Chen等[46]研究Fenton類工藝對(duì)堆肥腐殖化影響中的結(jié)果一致，同時(shí)也證明了結(jié)球甘藍(lán)廢棄物中腐殖質(zhì)的性質(zhì)是不穩(wěn)定的。發(fā)酵結(jié)束時(shí)CK、T1、T2、T3的HS含量降幅分別為33.75%、32.31%、29.33%、32.81%，各處理間差異不顯著。FA 含量在前14 d迅速下降（圖3g），與HS變化趨勢(shì)一致，隨后保持勻速下降，直至堆肥結(jié)束。CK、T1、T2和T3處理的FA由184.60、177.35、177.35 g·kg-1和168.27 g·kg-1下降至110.98、101.24、93.50 g·kg-1和88.04 g·kg-1，降幅分別為39.88%、42.92%、47.28%和47.68%。各處理的HA含量在堆肥進(jìn)入降溫期后才開(kāi)始緩慢升高（圖3h），這說(shuō)明高溫期分解成的小分子有機(jī)物更偏向于在腐熟階段合成HA。堆肥結(jié)束時(shí)，CK、T1、T2 和T3 處理的HA 由17.85、13.50、13.73 g·kg-1和12.64 g·kg-1上升至33.75、31.02、32.38 g·kg-1和33.18 g·kg-1，增幅分別為89.08%、129.78%、135.83%和162.50%，各處理的HA含量均極顯著高于CK（P＜0.01）。由此可以說(shuō)明，在堆肥中添加凹凸棒土對(duì)小分子FA 的降解和大分子HA的合成具有積極效應(yīng)，并且其影響程度隨著凹凸棒土添加量的提高而增大。

2.3.2 腐殖化程度指標(biāo)的變化

SUVA254和SUVA280值越大，DOM 芳香族化合物的含量和腐殖化程度越高[47]。隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，SUVA254和SUVA280值逐漸提高（表2）。堆肥結(jié)束時(shí)CK、T1、T2、T3 處理的SUVA254和SUVA280值分別為1.73、1.65、1.80、1.78 和1.47、1.40、1.52、1.49，差異不顯著。聚合度和腐殖化指數(shù)是表征腐殖化程度的兩個(gè)重要指標(biāo)[48]。在堆肥過(guò)程中，各組的DP 和HI 均有所增加。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，T2 和T3 處理的DP 和HI 值比CK 提高了10.22%、8.28%和9.11%、15.22%。這說(shuō)明與CK 和T1 處理相比，T2 和T3 處理腐殖質(zhì)的腐殖化程度更高，腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。同時(shí)，上述幾個(gè)腐殖化程度指標(biāo)也解釋了在T2 和T3 處理中，可能有更多的FA 轉(zhuǎn)化為HA。這也許是由于黏土礦物凹凸棒土具有較高的比表面積和孔隙度，為微生物提供了適宜的環(huán)境，進(jìn)一步促進(jìn)大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)[17，49]。隨后，這些小分子中間物被聚合成分子量更高的分子，從而促進(jìn)了腐殖質(zhì)化[50]。綜上所述，凹凸棒土的加入雖沒(méi)能促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成，但明顯促進(jìn)了HA 的合成，并提升了腐殖質(zhì)的芳香度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

表2 堆肥過(guò)程中腐殖化程度指標(biāo)的變化Table 2 Changes of humification index during composting

2.4 腐殖質(zhì)組分與前驅(qū)體、理化性質(zhì)之間的關(guān)系

以上腐殖質(zhì)組分和腐殖化程度的變化證實(shí)了添加凹凸棒土可以促進(jìn)結(jié)球甘藍(lán)廢棄物堆肥的腐殖化，然而其促進(jìn)作用機(jī)制還不夠明確。因此，通過(guò)相關(guān)性分析和結(jié)構(gòu)方程模型探究了堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)組分與腐殖質(zhì)前驅(qū)體、理化性質(zhì)之間的關(guān)系，研究了凹凸棒土影響結(jié)球甘藍(lán)廢棄物堆肥腐殖質(zhì)形成過(guò)程可能的途徑（圖4）。凹凸棒土的加入改變了DOC 與腐殖質(zhì)組分、前驅(qū)體之間的關(guān)系及其顯著性，不添加凹凸棒土?xí)r，DOC 與HS、FA、AA、RS、PP 呈正相關(guān)，與HA呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)性皆不顯著。而凹凸棒土的引入使DOC 與HA 呈正相關(guān)，與HS、FA、AA、RS、PP 呈負(fù)相關(guān)，并且增加了它們之間的相關(guān)性。這一結(jié)果表明凹凸棒土可以通過(guò)影響DOC 來(lái)促進(jìn)HA 的形成，同時(shí)還可能促進(jìn)前驅(qū)體、FA向HA轉(zhuǎn)化。其他理化指標(biāo)與腐殖質(zhì)組分、前驅(qū)體之間的關(guān)系相似，唯一不同的是相關(guān)性程度。在各處理的堆肥過(guò)程中，AA、RS 和PP 與HA 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明以上前驅(qū)體起促進(jìn)腐殖化過(guò)程的作用，這可能是由于其合成到HA 結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致的濃度降低[51]。同時(shí)，與CK 相比，T1、T2 處理促進(jìn)了前驅(qū)體與腐殖質(zhì)組分的關(guān)系，并且其影響程度隨著添加量的提高而增大。

圖4 堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)組分與前驅(qū)體、理化性質(zhì)之間的關(guān)系Figure 4 Relationship between humus components and precursors，physicochemical properties during composting

研究表明，pH、OM、NH+4-N 等環(huán)境因素會(huì)影響堆肥的腐殖化過(guò)程[16，20]。根據(jù)以上相關(guān)性分析結(jié)果可以得出pH、OM、TN、C/N 為各處理顯著影響腐殖質(zhì)組分的環(huán)境因素（P＜0.05）。因此選取pH、C/N作為環(huán)境因素，前體RS、AA、PP 作為驅(qū)動(dòng)因子，擬合結(jié)構(gòu)方程模型。在SEM 中，正相關(guān)表示兩個(gè)因素之間的相互促進(jìn)，負(fù)相關(guān)表示兩者之間的利用或形成關(guān)系[29]。由SEM 圖可知，不添加凹凸棒土?xí)r，僅有pH 顯著影響HA的形成（P＜0.001），而凹凸棒土的加入不僅使顯著影響HA形成的路徑增多，還促使了FA向HA轉(zhuǎn)化（P＜0.05）。與CK 處理相比，T2、T3 處理促進(jìn)了環(huán)境因素對(duì)前驅(qū)體的影響，同時(shí)促進(jìn)了前驅(qū)體合成HA。由圖4可知，T2處理能更好地利用AA，T3處理能更好地利用RS，進(jìn)一步證實(shí)了其分別優(yōu)先選擇AA 和RS 合成HA。綜上所述，在結(jié)球甘藍(lán)廢棄物堆肥中添加凹凸棒土可以顯著活躍前驅(qū)體，促進(jìn)AA、RS、FA 向HA 轉(zhuǎn)化，從而提高腐殖質(zhì)的芳香性和腐殖化程度。

3 結(jié)論

（1）凹凸棒土的添加可以延長(zhǎng)堆肥的高溫期，添加量為5%和7.5%時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)和有機(jī)質(zhì)降解率顯著高于CK，更能夠促進(jìn)堆肥腐熟和穩(wěn)定化。

（2）凹凸棒土的添加雖沒(méi)能促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成，但對(duì)小分子富里酸的降解和大分子胡敏酸的合成具有積極效應(yīng)，使腐殖質(zhì)的芳香度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得以提升。

（3）凹凸棒土不僅可以通過(guò)影響水溶性有機(jī)碳來(lái)促進(jìn)胡敏酸的形成，還會(huì)顯著活躍前驅(qū)體，同時(shí)促進(jìn)氨基酸、還原糖、富里酸向胡敏酸轉(zhuǎn)化，從而提高堆肥腐殖化程度。