不同發酵菌劑對煙用菜籽餅肥肥效的影響

舒榮波，尹力初，羅蘭芳，龔亞琴，張 蕾，易亞男

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

我國歷來就有在煙草上施用餅肥的習慣，但目前有兩種相對分歧的觀點：一種觀點認為，餅肥經堆制發酵充分腐熟后施用，在提高煙草品質方面超過等氮量的復合肥料[1]。另一種觀點認為，餅肥其養分不穩定、釋放速度慢，煙草需肥高峰期其養分供應不上，有機氮肥效滯后而導致煙葉煙堿含量過高、貪青晚熟[2]。可見，圍繞煙草施用餅肥爭論的焦點問題是餅肥的分解速率、養分的供應與煙草需肥規律的協調性問題。

近年來國內外對菜籽餅用作烤煙有機肥的發酵技術開展了相關研究，但主要考慮水分和發酵時間[3-4]的影響，對接種菌劑的影響考慮較少，而接種菌劑在餅肥堆制過程中起著關鍵作用[5]。為此，本研究通過比較接種3 種不同菌劑發酵下各餅肥的腐熟度、C/N 比及蛋白N 降解率的差異，同時采用“好氣培養間歇淋洗法”及“幼苗盆栽試驗”考察了相應餅肥短期內（35 d）在土壤中的有機N 礦化率和供肥效應，以期在煙用餅肥堆制過程中科學的選擇接種菌劑，為煙田合理施用餅肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在湖南農業大學資源環境學院中心實驗室及玻璃網室完成，供試菜籽餅在當地農戶購置，基本性狀為：全N 45.10 g/kg，全P 3.55 g/kg，全K 8.20 g/kg，無機N 4.28 g/kg，蛋白N 40.82 g/kg。盆栽指示作物為精選優質高粱種子，直播入盆栽土壤中，定苗5 株。供試菌劑有3 種，其中菌劑1 為山東日照愛田農業開發有限責任公司生產的“愛田1#菌劑”，菌劑2 為北京神農采禾生物科技有限公司生產的“神采肥料活性劑”，菌劑3 為河南寶融生物科技公司生產的“BM 煙草增香劑”。

1.2 不同菌劑對餅肥中心溫度、腐熟度及蛋白N 降解率的影響

堆制前把所有菜籽餅粕全部粉碎后混勻，均勻取樣10 kg，測定其水分及養分含量等指標。然后按廠家推薦用量分別添加各菌劑，同時做不添加菌劑處理（即自然發酵），其中菌劑1、2、3 的添加量分別為0.05%、0.05%與0.03%，按60%的含水量（以干物質重量為基數）加入水分后裝入大型塑料桶中發酵漚制，各處理堆制70 kg，每天10∶00 定時記錄餅肥堆體中心溫度及環境溫度。每3 d 翻堆一次，并補充水分以保持整個堆制過程含水量為60%。餅肥堆制時間為20 d，堆制結束后每桶準確稱量并均勻取樣5 kg 以上。所有樣品均測定水分含量、蛋白N、全N、礦質氮（NH4++NO3-）以及有機C 含量，并計算不同菌劑處理下餅肥的腐熟度及蛋白N 降解率，測定方法參照鮑士旦《土壤農化分析》[6]。其中腐熟度用胡敏酸E4/E6 值來衡量，其測定方法為：蒸餾水浸提樣品（蒸餾水與樣品的質量比為20∶1），過濾后取濾液分別在465 和665 nm 波長下用分光光度計測定吸光值，計算其比值即為E4/E6[7]。

1.3 不同菌劑處理下的餅肥在土壤中的有機氮礦化能力研究

試驗采用好氣培養間歇淋洗法測定不同菌劑處理下的餅肥短期內（35 d）在土壤中的礦化能力。供試土壤取自瀏陽代表性煙田，風干磨細過1 mm篩。取土10 g，按10%的比例加入各餅肥混勻，另設添加未腐熟原材料及不添加餅肥處理，共計6 個處理，每處理5 次重復，裝到拔去針頭、底部事先放有濾紙并裝有2 cm 厚石英砂的50 mL 注射器內，上面再覆蓋2 cm 厚的石英砂，以免直接淋洗土壤時飛濺損失。裝好后，將注射器輕敲數次，使土壤與石英砂密接，每隔7 天用200 mL 左右蒸餾水淋洗土壤，濾液接在200 mL 塑料瓶中并準確記錄其體積，定量過濾后測定其礦質氮含量，淋洗結束后以中間扎有小孔的塑料膜封住管口，繼續進行培養。培養前淋洗一次并測出各餅肥的最初礦質氮含量，以最初礦質氮和每次淋洗回收的礦質氮含量來計算各餅肥在不同培養時期下的N 礦化速率及礦化總量。

1.4 不同菌劑處理下的餅肥對指示作物生長的影響

試驗利用幼苗法盆栽試驗測定不同菌劑處理下各餅肥的肥效。供試土壤取自瀏陽代表性煙田，風干磨細過10 目篩。在土壤中按2%的比例加入各種餅肥，另設添加未腐熟原材料及不添加餅肥處理，混勻后裝入250 mL 不透明塑料杯，每杯裝土150 g，每處理重復3 次。塑料杯放入高8 cm 的周轉箱內，每塑料杯在底部鉆有3 個直徑1 cm 的小孔，在裝土前墊入2 cm 厚的棉花用來吸水以保證植株水分的供應。本研究以高粱作為指示作物，出苗2 d 后間苗，每杯定苗6 株。植株生長到表現缺肥癥狀后收獲，剪取植株地上部分，烘干后計算單株重量。并以單株重量及長勢直觀反映各餅肥對植物生長的影響。

2 結果與分析

2.1 不同菌劑處理對餅肥堆制過程中堆體溫度的影響

堆體溫度的變化是餅肥堆制進程的直接宏觀反映，能反映出堆體內微生物活性的變化和有機物料的轉化速率[8]。接種發酵菌劑無疑能增加堆肥中微生物的總量，使微生物快速繁殖，活性增加，從而加速分解有機物，產生熱量，促進餅肥原料腐熟。試驗期間餅肥堆體中心溫度因添加菌劑的不同而各異（圖1）。由圖可知，自然發酵處理堆體中心溫度維持中等水平，且溫度變化相對緩和，接種“神采肥料活性劑”（菌劑2）發酵的餅肥大部分時間堆體中心溫度最低，而接種“愛田1#菌劑”（菌劑1）發酵的餅肥堆體中心溫度最高，接種菌劑“BM 煙草增香劑”（菌劑3）發酵的餅肥在堆制后升溫最快，而后維持相對較高的溫度。可見，接種“神采肥料活性劑”發酵堆制餅肥不如其他兩種菌劑以及自然發酵理想。

圖1 不同接種菌劑處理下各餅肥堆體中心溫度的變化

2.2 不同菌劑處理對餅肥腐熟度的影響

目前，人們對有機肥堆制的研究主要集中在其條件的控制[9-11]和工藝參數的選擇上[12-13]，而對腐解過程中胡敏酸E4/E6 值的變化研究不多。有機肥的漚制過程是在微生物的作用下進行的，確定堆制過程胡敏酸E4/E6 值的變化更能揭示堆腐過程的微生物活動。C/N 及E4/E6 值都是衡量餅肥腐解程度的指標[11]。為此，試驗對不同菌劑處理下各餅肥的胡敏酸E4/E6 值進行了測定和分析。研究結果表明，餅肥原始材料經堆制腐解后全N 含量、C/N 比、蛋白N 比例均降低，且不同菌劑處理下存在著明顯差異（表1）。添加菌劑堆制的餅肥，其腐熟度顯著高于自然發酵的餅肥，差異達到極顯著水平，而接種“神采肥料活性劑”堆制的餅肥C/N 及E4/E6 值都要顯著高于其他2 種菌劑處理，即腐熟度比其他兩種菌劑處理要低，以致蛋白N 降解率相應較低。特別是接種“BM 煙草增香劑”堆制的餅肥，其E4/E6 值顯著低于其他各處理，甚至達到極顯著水平。

表1 不同菌劑處理對各餅肥蛋白N 降解率及腐熟度的影響

2.3 不同菌劑處理對餅肥在土壤中礦化率的影響

由于施入土壤中的肥料要經過一系列的礦質化后，才能轉化為作物可吸收的養分，因此需弄清餅肥帶入土壤的總體養分和礦化出來的部分以及其礦化率，本研究通過室內模擬餅肥在土壤中的自然礦化過程，監測各個時期礦質氮含量，并通過前后比較得出其礦化率（圖2）。

圖2 不同菌劑對各餅肥短期內在土壤中的礦化率的影響

研究表明，經堆制腐熟的餅肥，短期內（35 d）在土壤中的有機N 礦化率均顯著高于原始材料，而接種菌劑1 和3 堆制的餅肥，其礦化率又高于自然發酵的餅肥，且不同處理餅肥的有機N 礦化率存在明顯差異。其中添加“愛田1#菌劑”、“神采肥料活性劑”、“BM 煙草增香劑”發酵制得的餅肥短期內（35 d）在土壤中的有機N 礦化率分別為33.3%、26.1%、31.4%。研究認為，煙草生長的前中期需要吸收大量的N 素，而成熟期吸收較少，相反若煙株生長后期土壤中仍有較多的氮素供應，則易造成煙葉中煙堿含量過高，煙葉無法適時落黃等[14]。因此，筆者認為，可在植煙土壤中施用接種“愛田1#菌劑”或“BM 煙草增香劑”發酵堆制的餅肥，以解決上述矛盾。

2.4 不同菌劑處理對餅肥肥效的影響

通過幼苗盆栽試驗研究發現，接種菌劑1 和3發酵制得的各種餅肥的肥效都要顯著高于原始材料、自然發酵及CK（不施肥）處理。添加了接種菌劑1、2、3 發酵而制得的餅肥處理，盆栽指示作物（高粱）地上部分的生物量（烘干重）分別為1 230、972、1 260 g/盆。與CK 處理相比，無論是施用原始材料、自然發酵或經接種不同菌劑堆制而得的餅肥，都能顯著促進指示作物（高粱）的生長（圖3）。對比各菌劑處理可知，接種“神采肥料活性劑”（菌劑2）制得的餅肥肥效最低，接種“BM 煙草增香劑”（菌劑3）發酵堆制的餅肥對指示作物生長的促進作用最為明顯。

圖3 不同菌劑處理下各餅肥對指示作物生長的影響

3 小結與討論

現有研究資料表明，有機物料進入土壤后雖因種類不同腐解動態各異，但總的規律基本一致，一般是前期分解緩慢，肥效滯后[12]，未經腐熟的餅肥亦是如此，這與烤煙需肥規律存在一定的矛盾。本研究結果表明，堆制過程中各添加菌劑處理對餅肥的腐熟度及蛋白N 降解率存在顯著影響，且接種“愛田1#菌劑”或“BM 煙草增香劑”發酵的餅肥腐熟度及蛋白N 降解率較高。與原始材料相比，接種菌劑發酵堆制的餅肥短期內（35 d）在土壤中的有機N 礦化率和肥效明顯提高，但接種“神采肥料活性劑”制得的餅肥相對較低。為此，在煙用餅肥的堆制過程中可適當添加“愛田1#菌劑”或“BM 煙草增香劑”，以便在煙田施用后有利于有機N 的快速釋放，適時適量供氮，更加吻合煙草需肥規律。

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