紫莖澤蘭堆制煙用有機肥料發(fā)酵技術(shù)研究

賀 彪，韓天華，劉其林，李升海，秦趙曦，和 勛

（云南省煙草公司麗江市公司，云南 古城 674100）

紫莖澤蘭是一種危害極大的入侵植物，是世界性的惡性有毒雜草，其繁殖速度快，競爭力極強，已對中國西南地區(qū)造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞和經(jīng)濟損失[1-2]，其治理難度大、成本高，且難以達(dá)到較好的效果。然而，紫莖澤蘭生物產(chǎn)量高，富含氮磷鉀及多種中微量元素和小分子有機營養(yǎng)物質(zhì)，其符合二級有機肥料標(biāo)準(zhǔn)[3]。化肥減施是實現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要舉措，其中有機肥替代化肥措施是第一選擇[4]。近年來，中國煙草行業(yè)也開始嘗試推行利用有機肥替代部分化肥以實現(xiàn)煙草減肥、增產(chǎn)、提質(zhì)和增效。雖然已有關(guān)于采用微生物菌劑腐熟紫莖澤蘭，并將其作有機肥利用的研究報道[5-9]，但其在烤煙生產(chǎn)上的科學(xué)施用必需考慮其自身的特點、發(fā)酵技術(shù)等因素，才能保證紫莖澤蘭的科學(xué)高效施用。為此，本研究利用不同菌劑對鮮紫莖澤蘭莖、葉進(jìn)行堆制自然發(fā)酵，篩選適合麗江氣候且可快速腐熟紫莖澤蘭的生物菌劑，并分析其發(fā)酵產(chǎn)品養(yǎng)分、重金屬含量，為進(jìn)一步提高其作為煙用有機肥原料的資源化利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為新鮮紫莖澤蘭、尿素、豬糞。3種發(fā)酵微生物菌劑包括菌劑A（脫毒復(fù)合腐熟劑）、菌劑B（巨微秸稈腐熟劑，含枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌和米曲霉）、菌劑C（微泰康秸稈腐熟劑，有效功能菌≥5億·g-1）。菌劑A、菌劑B、菌劑C分別由西南大學(xué)、河北巨微生物工程有限公司、金禾佳農(nóng)（北京）生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

堆制發(fā)酵試驗于2018年在麗江市華坪縣新莊鄉(xiāng)良馬村十四組（海拔2100 m）進(jìn)行。試驗共設(shè)4個處理，發(fā)酵原料、微生物制劑配比見表1。

表1 試驗各處理物料配比

1.3 試驗方法

用鍘草機將鮮紫莖澤蘭切至5 cm左右，用水浸泡，使其充分吸水，水分含量保持在60%左右。采取分層堆制方式，每層將混拌均勻的紫莖澤蘭碎料和廄肥按照20~30 cm的厚度撒施腐熟劑（用麥糠稀釋混合，便于撒施均勻）1次，碳氮比調(diào)節(jié)至25∶1~30∶1。重復(fù)以上步驟，逐層逐份將物料堆放至發(fā)酵床，完成后再用塑料膜覆蓋，防止降雨淋洗和水分散失。堆體為方錐形，規(guī)格為底寬2.0 m，上口寬1.7 m，垛高1.5 m。各處理肥料堆制時間為50 d，每隔2 d測定1次堆溫，試驗期間共翻堆4次，翻堆間隔時間12 d。翻堆時均勻徹底，將低層物料盡量翻入堆中上部，以便充分腐熟，同時補充水分保持恒定濕度。試驗期間試驗區(qū)氣象資料列于表2。

表2 試驗區(qū)氣象條件

1.4 測定項目與方法

1.4.1 堆溫調(diào)查

采用自動溫濕度記錄儀測定堆制過程中的堆溫和濕度變化，每臺記錄儀有4個探頭，使用時2個探頭插入堆肥正中間1/3、2/3處，2個探頭插入上方、下方距邊緣20 cm處。翻堆時，保持探頭位置始終不變。

1.4.2 發(fā)酵成品有機肥養(yǎng)分及基本特性測定

有機肥pH值及總養(yǎng)分、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量按NY525—2012的標(biāo)準(zhǔn)測定；肥料砷、鉛、鉻、汞、鎘含量按GB18877—2010和NY/T 1978—2010標(biāo)準(zhǔn)測定；大腸菌群按GB/T19524.1—2004標(biāo)準(zhǔn)測定；蛔蟲卵死亡率按GB/T 19524.2—2004方法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用軟件Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同腐熟劑對紫莖澤蘭發(fā)酵堆溫的影響

由圖1可知，3種微生物腐熟劑對紫莖澤蘭發(fā)酵堆溫變化趨勢基本一致。處理T1（CK）堆體在發(fā)酵30 d左右達(dá)到峰值42.5℃，隨后溫度逐漸下降，而添加發(fā)酵劑后，堆體溫度在發(fā)酵10 d達(dá)到峰值54.5℃左右，維持高溫12 d，隨后堆溫逐漸下降，表明使用3種腐熟劑可快速促進(jìn)堆溫升高，并維持一定時間的高溫，有利于促進(jìn)紫莖澤蘭的腐熟及殺滅雜菌。

圖1 不同腐熟劑下紫莖澤蘭發(fā)酵堆溫變化

2.2 不同腐熟劑對紫莖澤蘭發(fā)酵成品率及其特性的影響

由表3可知，經(jīng)脫毒復(fù)合腐熟劑（處理T2）、巨微秸稈腐熟劑（處理T3）和微泰康秸稈腐熟劑（處理T4）腐熟的紫莖澤蘭成品率分別為59.64%、54.68%、51.40%。從紫莖澤蘭發(fā)酵成品有機肥的特性看，不同處理發(fā)酵成品都呈堿性。發(fā)酵成品有機肥中糞大腸菌群數(shù)以處理T1（CK）最高，添加發(fā)酵菌的處理均較低。成品有機肥的蛔蟲卵死亡率以處理T1（CK）最低，處理T2、處理T3、處理T4較高，均超過95%，3種發(fā)酵菌對紫莖澤蘭的發(fā)酵效果均較好。

表3 不同腐熟劑對紫莖澤蘭發(fā)酵成品率及其特性的影響

2.3 不同腐熟劑對紫莖澤蘭發(fā)酵成品養(yǎng)分及重金屬的影響

由表4可知，以烘干基計，在相同腐熟劑條件下，不同處理成品有機肥中有機質(zhì)含量為處理T4＞處理T1（CK）＞處理T3＞處理T2，處理間差異達(dá)顯著水平；全氮含量以處理T3最高；全磷含量處理T2、處理T3、處理T4間差異不顯著，但顯著高于處理T1（CK）；全鉀和總養(yǎng)分含量均以處理T2、處理T4較高，顯著高于處理T3和處理T1（CK），其中處理T4分別較處理T1（CK）增加18.27%、18.09%。從成品有機肥中重金屬含量看，處理T3、處理T4的砷含量較高，分別達(dá)1.63 mg·kg-1、1.64 mg·kg-1；鉛含量以處理4最高，為0.55 mg·kg-1，處理T1最低，為0.19 mg·kg-1；鉻含量以處理T2、處理T4較高，分別為42.31 mg·kg-1、38.44 mg·kg-1；汞含量各處理間無顯著差異；鎘含量以處理3最高，為2.27 mg·kg-1，處理2最低，為1.66 mg·kg-1。綜合不同處理成品有機肥的養(yǎng)分和重金屬含量，表明脫毒復(fù)合腐熟劑、微泰康秸稈腐熟劑對紫莖澤蘭的腐熟效果最好。

表4 不同腐熟劑對紫莖澤蘭發(fā)酵成品養(yǎng)分及重金屬的影響

3 討論

溫度是判斷堆肥腐熟度的重要指標(biāo)之一，堆溫高低和持續(xù)時間對紫莖澤蘭腐熟快慢具有重要的影響。本研究中，對比各處理堆體的溫度變化，脫毒復(fù)合腐熟劑、巨微秸稈腐熟劑和微泰康秸稈腐熟劑均可明顯促進(jìn)紫莖澤蘭堆肥前期發(fā)酵溫度升高的速度，高溫（＞54.5℃）的持續(xù)時間約10 d，3種腐熟菌劑發(fā)酵成品有機肥中糞大腸菌群數(shù)低，蛔蟲卵死亡率較高，這可能與55℃以上高溫堆肥3 d即可有效殺死病原菌及蛔蟲卵有關(guān)[10]。按照NY/T798—2015《復(fù)合微生物肥料》[11]及商品有機肥料[12]、煙用有機肥標(biāo)準(zhǔn)體系[13]，Cr、As、Pb、Cd、Hg的限量 值分別為150 mg·kg-1、75 mg·kg-1、100 mg·kg-1、10 mg·kg-1、0.2 mg·kg-1，本研究中各處理成品有機肥中5種重金屬均未超標(biāo)，表明經(jīng)上述3種腐熟劑發(fā)酵的紫莖澤蘭有機肥可以安全農(nóng)用，但由于該有機肥屬堿性肥料，較適宜在酸性或中性植煙土壤上應(yīng)用。

4 結(jié)論

將腐熟菌劑脫毒復(fù)合腐熟劑、巨微秸稈腐熟劑和微泰康秸稈腐熟劑用于紫莖澤蘭腐熟時，其表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，可明顯提高紫莖澤蘭堆肥初期的發(fā)酵溫度，延長高溫持續(xù)時間，縮短堆肥發(fā)酵周期，促進(jìn)堆肥快速腐熟，成品率、養(yǎng)分顯著增加。