不同接種劑對紅花非藥用部位堆肥過程的影響研究

于佳悅 許洪波 張 娛

近年來，隨著中藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中藥廢棄物的排放量也在迅速增加。 紅花是菊科植物紅花（Carthamus tinctorius L.）的干燥花，摘除花朵后莖稈等非藥用部位通常采用堆放、焚燒等處置手段，缺乏有效利用。 堆肥是利用微生物降解有機(jī)質(zhì)的一種非常環(huán)保的方式， 通過堆肥可以將紅花非藥用部位轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，減少對環(huán)境的污染。同時(shí)堆肥產(chǎn)物是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥， 這一能量循環(huán)過程具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本研究以3 種接種劑為堆肥發(fā)酵菌劑， 研究其對紅花非藥用部位堆肥過程的影響， 同時(shí)考察不添加接種劑的自然發(fā)酵狀態(tài)， 以此來尋求一種能實(shí)現(xiàn)高效堆肥的接種劑， 為紅花非藥用部位的資源化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1材料 紅花非藥用部位：紅花地上莖稈去掉紅花后的部分；EM 菌劑（山東君德生物科技有限公司）； 生物菌肥發(fā)酵劑（溯源農(nóng)業(yè)公司）；Rw 酵素劑（鶴壁市人元生物技術(shù)發(fā)展有限公司）。

1.2儀器與設(shè)備 分析天平 〔梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司〕；pH 計(jì)〔梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司〕；高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；數(shù)顯水浴恒溫振蕩器（金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠）；KSW 型馬弗爐（北京科偉永興儀器有限公司）；烘箱（北京科偉永興儀器有限公司）。

1.3方法

1.3.1堆肥基質(zhì)的準(zhǔn)備 將紅花非藥用部位粉碎處理（長度小于0.5 cm），取4 等份，每份12.5 kg，選擇4 個(gè)一定體積和厚度的泡沫箱（內(nèi)徑： 長×寬×高=36 cm×24 cm×20 cm)，厚度約為3 cm，編號(hào)。1 號(hào)：空白對照， 不加接種劑；2 號(hào)：EM 菌劑50 mL；3 號(hào)：生物菌肥發(fā)酵劑；4 號(hào)：Rw 酵素劑50 g。 加水使含水率在60%左右，翻拌均勻后蓋上蓋子，箱體側(cè)面中部各鉆兩個(gè)直徑約5 mm 的圓孔通風(fēng)。 當(dāng)堆體溫度上升到50 ℃開始翻堆， 每隔3 d 翻堆1 次。 堆肥周期30 d。

1.3.2含水率的變化 依照GB 7833-1987 測定含水率。 準(zhǔn)備好潔凈的坩堝，標(biāo)號(hào)，每次測定含水率前分別稱量坩堝自身的質(zhì)量并記錄數(shù)據(jù)為m0，每次取樣1±0.05 g 放置于坩堝中， 記錄所取樣品的質(zhì)量為m1。 稱好的樣品放入烘箱內(nèi)，保持溫度100 ℃烘6 h，取出坩堝放入干燥器中冷卻20 min， 稱量并記錄為m2，計(jì)算含水率。

1.3.3pH 值、 電導(dǎo)率和TDS 的變化 事先準(zhǔn)備好離心管（50 mL、10 mL）、100 mL 錐形瓶（每個(gè)容器編號(hào)）。取樣2±0.05 g，無損失倒入錐形瓶中，用量筒量取純水20 mL 加入錐形瓶中塞緊蓋子。 錐形瓶放入搖床，搖床時(shí)間設(shè)置2 小時(shí)，震蕩頻率設(shè)置為200 rpm。待搖床停止后， 將混合均勻的樣品液無損失轉(zhuǎn)入50 mL 離心管中， 對稱放入離心機(jī)中， 離心轉(zhuǎn)速為5 000 rpm， 時(shí)間20 min， 離心結(jié)束取上清液，用7 mm 的濾紙過濾至小離心管中（10 mL）,測定各樣品的pH 值、電導(dǎo)率和TDS 值。

1.3.4浸提液對油麥菜種子發(fā)芽的影響 參考Emino 等的方法，每隔6 天按1.3.3 的方法取堆肥浸提液4 mL，測定油麥菜種子的發(fā)芽指數(shù)。

1.3.5堆肥指標(biāo)檢測 將腐熟堆肥送至陜西佰瑞斯生物科技有限公司檢測全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀含量和重金屬鉛、鎘、鉻、汞、砷含量。

1.3.6盆栽種植空心菜 將堆肥產(chǎn)品與市售有機(jī)肥產(chǎn)品——史丹利復(fù)合肥添加到盆土中種植空心菜，每盆均添加20 g。 收獲后檢測空心菜的全氮全磷全鉀含量。

1.4數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Excel 2007 軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1含水率的變化 堆肥中適宜的水分含量是堆肥的關(guān)鍵因素， 大量研究結(jié)果表明堆肥合適的水分含量一般控制在60%～80%為佳。這時(shí)堆肥中的微生物能進(jìn)行正常的新陳代謝。如圖1 所示，在整個(gè)堆肥周期4 個(gè)處理的含水率都在60%～70%，屬于堆肥合適的含水率范圍。

圖1 含水率的變化

2.2pH 值、 電導(dǎo)率和TDS 的變化 pH 的變化見圖2。 微生物降解活動(dòng)需要微酸性或中性環(huán)境條件。在堆肥初期，pH 有一個(gè)顯著的升高， 之后4 個(gè)處理的pH 值都在8 左右，趨于平穩(wěn)，是好氧微生物適宜的范圍。

圖2 pH 的變化

如圖3 所示， 在堆肥初始階段4 個(gè)處理的電導(dǎo)率都呈上升趨勢，隨后下降，之后趨于平穩(wěn)。 電導(dǎo)率的變化可以間接反應(yīng)微生物量的變化， 電導(dǎo)率初期升高，微生物新陳代謝可以利用的導(dǎo)電的離子增多，微生物開始大量繁殖，符合堆肥的規(guī)律。TDS 的變化與電導(dǎo)率的變化趨勢接近， 也間接驗(yàn)證了堆肥周期微生物變化的規(guī)律。

圖3 電導(dǎo)率的變化

圖4 TDS 的變化

2.3油麥菜種子發(fā)芽指數(shù) 通常認(rèn)為，種子發(fā)芽指數(shù)大于等于80%時(shí)， 堆肥達(dá)到腐熟， 此時(shí)的堆肥對種子沒有毒性。 第24 d， 4 個(gè)處理的發(fā)芽率都達(dá)到了80%， 發(fā)芽指數(shù)最高的是2 號(hào)， 第18 d 就達(dá)到87%。 添加接種劑對堆肥的腐熟進(jìn)程有促進(jìn)作用，2 號(hào)接種劑對紅花非藥用部位的堆肥腐熟作用更明顯。

圖5 發(fā)芽指數(shù)的變化

2.5堆肥產(chǎn)品檢測 基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 將EM 菌劑處理組堆肥產(chǎn)品送陜西佰瑞斯生物科技有限公司進(jìn)行檢測，結(jié)果如下：全氮40.4 g/kg,全磷3.65 g/kg,全鉀17.25 g/kg，堿解氮1 454.32 mg/kg,有效磷742.71 mg/kg,速效鉀12.2 g/kg, 緩效鉀1.28 g/kg。 重金屬含量：鉛7.34 mg/kg， 鎘0.33 mg/kg， 鉻36.23 mg/kg， 汞0.016 mg/kg，砷0.37 mg/kg。 各項(xiàng)指標(biāo)與有機(jī)肥料新標(biāo)準(zhǔn)NY/T525-2021 對比， 總養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%， 高出標(biāo)準(zhǔn)50%。 重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（低于標(biāo)準(zhǔn)限額幾十倍至上百倍）。 堆肥品質(zhì)非常安全。

2.6盆栽種植空心菜氮磷鉀含量 添加堆肥種植空心菜全氮、 全磷、 全鉀含量分別為42.23 g/kg、5.76 g/kg、62.38 g/kg， 添加史丹利復(fù)合肥空心菜全氮、 全磷、 全鉀含量分別為34.18 g/kg、2.54 g/kg、40.54 g/kg。 與市售史丹利有機(jī)肥對比，施用堆肥的處理地上根莖部分全氮、全磷、全鉀含量比史丹利有機(jī)肥處理組分別高出23.6%、126.8%、53.9%。

3 結(jié)論

幾種接種劑對紅花非藥用部位堆肥過程都有促進(jìn)作用，都可以作為紅花非藥用部位的堆肥菌劑。其中EM 菌劑處理能顯著縮短堆肥周期，在18 d 時(shí)油麥菜種子的發(fā)芽率就達(dá)到了87%，堆肥實(shí)現(xiàn)腐熟。堆肥產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 種植空心菜的表現(xiàn)也優(yōu)于市售有機(jī)肥產(chǎn)品。