微生物菌劑對茭白秸稈堆肥過程的影響

徐四新，諸海燾，余廷園，蔡樹美

（上海市農業科學院生態環境保護研究所，上海201403）

作物秸稈是一種農業廢棄物，如果處置不當，可能會成為環境的污染源。堆肥是處理這種廢棄物的有效途徑之一，但秸稈主要由木質素、纖維素、半纖維素等組成，傳統的堆肥時間較長，不利于養分的保存和利用。研究表明，合理地接種外源微生物有利于縮短發酵時間，降低有機物料中的難分解物質，從而提高堆肥的質量［1-4］。本試驗通過接種微生物菌劑，研究茭白秸稈在堆肥過程中的主要參數變化，探討微生物菌劑對茭白秸稈堆肥過程的影響，為提高茭白秸稈有機肥質量提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與方法

試驗材料采用上海青浦生產的茭白秸稈和普通廢菌菇渣，其中茭白秸稈先進行粉碎；微生物菌劑采用上海練科有機肥廠生產的含有枯草芽胞桿菌、酵母菌和黑曲霉等微生物的復合粉狀菌劑，活菌總數＞1.0×10 cfu/g。試驗設加菌劑和不加菌劑（CK）2個處理，接種菌劑處理的堆肥每噸物料添加1 kg微生物菌劑。

試驗在上海練科有機肥廠進行，將茭白秸稈和菌菇渣按4∶1均勻混合，堆成底寬約1.2 m、高約0.9 m、長約20 m的肥堆。每2—3 d翻堆1次。一周后，按多點混合法取肥料樣品，每隔7 d取一次肥料樣品。

1.2 試驗參數及測定方法

堆體溫度用水銀溫度計插入堆體中心測定，堆肥5 d后每天早晚測量堆體溫度，取其算術平均值描述堆肥過程中的溫度變化，同時記錄環境的溫度；肥料水分用烘干法測定，pH采用pH計測定，測定方法按NY 525—2012標準進行。

肥料電導率（EC）測定：稱取肥料樣品10 g，加去離子水50 mL，振蕩30 min，靜置30 min后用電導儀測定。

發芽率測定：稱取5.00 g堆肥干樣于60℃100 mL的溫水中浸提3 h后紗布過濾，吸取5 mL濾液于鋪有兩張濾紙的培養皿上。在濾紙上均勻擺放50粒青菜種子（蒸餾水發芽試驗的發芽率為95.68%），3次重復，放在25℃的培養箱里培養36 h后記錄發芽率。

2 結果與分析

2.1 菌劑處理對堆肥溫度的影響

好氧堆肥過程中溫度變化主要有3個階段，分別為升溫階段、高溫階段和后熟降溫階段。其中高溫階段是堆肥的關鍵階段，大部分有機物在此過程中氧化分解，堆肥物料中幾乎所有的致病微生物在此過程中被殺死而達到穩定化［5］。由圖1可見，茭白秸稈堆肥5—7 d后，溫度迅速上升；10 d后接種菌劑處理的堆溫開始超過對照；大約14 d后2個處理均到達高溫階段，此后2個處理的堆溫變化趨勢基本一致，菌劑處理的堆溫達到63.3℃，比對照高8.5℃以上；大約30 d后到達后熟降溫階段，菌劑處理的堆溫比對照高11.5℃左右?？偟膩砜?，接種微生物菌劑可以明顯提高堆肥的溫度，加速茭白秸稈腐熟的進程。

圖1 茭白秸稈堆肥溫度變化曲線Fig.1 The temperature curve of Zizania latifolia straw composting

2.2 菌劑處理對堆肥含水量的影響

堆肥原料水分多少及堆肥過程中水分調控，直接影響堆體結構、通氣孔隙及堆肥中微生物代謝等，進而決定了好氧堆肥反應速度快慢、堆肥腐熟程度和堆肥產品質量，是堆肥中最重要的控制條件［6］。由圖2可見，隨著堆肥的進程，堆體的含水量均呈下降趨勢。接種菌劑處理和對照的變化趨勢基本一致，無明顯差異。

圖2 茭白秸稈堆肥含水量變化曲線Fig.2 Themoisture content curve of Zizania latifolia straw com posting

2.3 菌劑處理對堆肥pH的影響

堆肥初期堆體的pH較高，且在相當長的時間內基本保持穩定，這是由于含氮有機物在微生物的作用下生成銨態氮所致；堆肥后期由于硝化作用生成硝態氮以及微生物代謝產生酸而導致pH急劇下降［7］。本次堆肥試驗21 d后開始測定堆體的pH。由圖3可見，堆肥21 d后，堆體的pH快速下降，接種菌劑處理和對照的變化趨勢基本一致，無明顯差異。

2.4 菌劑處理對堆肥電導率（EC）值的影響

電導率（EC）值反映了浸提液中可溶性鹽的含量，主要是由有機酸鹽類和無機鹽等組成［8-9］。由圖4可見，堆體的EC值先緩慢下降，再逐漸上升，最后緩慢下降并達到平衡。接種菌劑處理和對照相比，堆體EC值變化的趨勢基本一致，但接種菌劑處理的變化幅度大于對照，這可能由于菌劑處理增加了有機物質的分解速度，短時內產生了較多的有機酸鹽和無機鹽等物質，從而增加了堆體EC值變化的幅度。

圖3 茭白秸稈堆肥pH變化曲線Fig.3 The pH curve of Zizania latifolia straw com posting

圖4 茭白秸稈堆肥EC值變化曲線Fig.4 The EC curve of Zizania latifolia straw com posting

2.5 菌劑處理堆肥對發芽率的影響

堆肥的有機物降解過程中產生許多種類的中間產物，未腐熟堆肥中富含低分子量的有機酸、多酚等植物生長抑制物質。這些物質隨著堆肥的進程逐漸轉化消失。通過植物種子發芽試驗，能快速地測定植物生長抑制物質的降解情況［10］。由圖5可見，在堆肥開始后，產生的抑制物質較多，青菜種子的發芽率只有6%—7%；隨著抑制物質逐步減少，發芽率逐漸增加，在堆肥后2—3周內，接種菌劑處理的堆肥中間抑制產物增加較快，抑制作用明顯，發芽率低于對照。堆肥后期，隨著堆肥發酵過程的完成，2個處理的發芽率基本一致，均在94%以上。

圖5 茭白秸稈堆肥發芽率變化曲線Fig.5 The germ ination rate curve of Zizania latifolia straw composting

3 結論與討論

堆肥材料中的主要物質是較難降解的纖維素，接種菌劑可使堆體中微生物的總數增加，迅速形成優勢菌群，加快堆肥的發酵速度［11］。本試驗表明，接種菌劑可以明顯提高茭白秸稈堆肥的溫度；由于接種菌劑增加了有機物質的分解速度，短時間內產生了較多的有機酸鹽和無機鹽等物質，從而增大了堆體EC值的變化幅度；在堆肥前期，由于菌劑處理的堆肥中間抑制產物增加較快，抑制作用明顯，青菜種子的發芽率低于對照，堆肥后期2個處理的發芽率無明顯差異?？偟膩砜?，接種菌劑可明顯提高茭白秸稈堆肥的溫度，加快茭白秸稈中有機物質的分解速度，加速茭白秸稈腐熟的進程，有利于堆肥質量的提高。

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