几种农林废弃物发酵基质与常用轻型基质的理化性质比较

2011-07-30朱晓婷董立军林夏珍刘胜龙

浙江林业科技 2011年2期

朱晓婷，董立军，林夏珍*，刘胜龙

（1. 浙江农林大学园林学院，浙江临安 311300；2. 浙江凤阳山国家级自然保护区管理处，浙江龙泉 323700）

1 试验材料与方法

1.1 农林废弃材料的特点和获得

1.1.1 山核桃壳浙江山核桃主产于浙皖交界天目山区，仅浙江临安年产超过7000 t，随之产生的山核桃壳废弃物多达30000 t[1]。这些废弃物随意堆放或倒入河流中，对土壤和河流周围的生态环境造成污染[2]。江胜德[3]已申请了关于利用山核桃壳生产无土栽培基质的专利，指出山核桃壳有机质含量高，而且可以增加基质的缓冲性，增强保肥能力，含有丰富的钾和适量的微量元素。将山核桃壳作为基质栽培植物，解决了废弃山核桃壳造成的长期污染问题。试验所用山核桃壳取自顺溪山核桃生产基地，山核桃壳单宁含量较高，直接栽培对植物造成伤害，但经过发酵可大幅度降低单宁含量，可作为轻型基质与其他基质混合，用于容器苗栽培。

1.1.2 锯末锯末保温效果好，但升温慢，质轻，具有良好的吸水性和通透性。曹涤环[4]研究表明，经发酵腐熟后的锯末，N、P、K营养全面，且质地疏松、干湿适中。但是锯末C/N比高，含氮约0.26%，不利于发酵，因此，在发酵阶段要加入一定量的氮源。试验所用锯末为杉木加工后的废弃物，购于临安市木材市场。

1.1.3 药渣唐懋华[5]等研究表明，中药渣基质容重、孔隙度、pH值适中，富含有机质及 N、P、K养分，能满足蔬菜苗期所需养分，缓冲性能好。试验所用药渣为各种中药渣的混合物，购于杭州天目山制药厂。由于提取各种中药成分后的混合弃物种类繁多，包括多种植物的根、茎、叶，甚至果实，经过晾晒后散发出很浓的香气，而这种香气很容易招惹飞虫，甚至滋生各种土壤生物，对植物生长极其不利。因此必须将其粉碎后，经过充分发酵腐熟，消除不利因素，给植物提供安全的土壤环境。

1.1.4 菇渣菇渣为培育香菇后的废弃材料，购于丽水龙泉市。中国年产食用菌约1×107t，占世界产量的70%以上[6]，大量的菇渣随意堆积或被烧掉，既污染环境，又造成资源浪费。基于以上情况，一些学者经过研究，发现菇渣经发酵以后，可以作为良好的栽培基质。李晓强[7～8]等研究了金针菇废渣的发酵处理；时连辉[9]等人的研究表明发酵过程中菇渣的持水孔隙度有所增加，发酵后期碳氮比（C/N）呈下降的趋势；方贯娜[10]等人以菇渣作为马铃薯微型薯扦插苗的栽培基质，证明菇渣是代替草炭和蛭石的理想基质。

1.1.5 枯枝落叶每年秋季，大量的枯枝落叶被焚烧或运到郊外填埋，这样都不利于资源的循环利用。枯枝落叶不仅取材方便，而且是乔木组分中养分含量最丰富的组成部分，含有很高的 N、P、K、Ca、Mg[11]。试验所用枯枝落叶主要为各种常绿树（桂花）和落叶树（枫香、黄山栾树、无患子、日本晚樱等）的自然凋落物和修剪弃枝，于11月从浙江农林大学校园内收集所得。

1.2 试验方法

1.2.1 各种废弃物的发酵处理及消毒

1.2.1.1 发酵处理首先将各种废弃物进行机械粉碎至7 ～ 10 mm颗粒状（锯末不进行粉碎处理），发酵及消毒处理均在浙江农林大学平山苗圃温室里进行。发酵湿度保持在75% ～ 85%，堆成山包状，盖上塑料布，四周用砖块压紧，进行发酵，依天气情况10 ～ 15 d翻堆一次。发酵时间2010年2－6月。

山核桃壳处理：边加水边搅拌，然后加入酵素肥5 kg，生物发酵剂1 kg使其混合均匀。

锯末处理：加水、加入尿素3 ～ 7 kg/m3（调节C/N）[12]，加入酵素肥10 kg和1.5 kg生物发酵剂，搅拌均匀。

枯枝落叶处理：粉粹机粉碎至7 mm粒状，然后加水和1 kg生物发酵剂，搅拌均匀。

菇渣处理：加水、加入尿素3 ～ 7 kg/m3（调节C/N）和1 kg生物发酵剂，搅拌均匀。

1.2.1.2 发酵后的消毒处理消毒处理采用化学消毒，结合太阳能消毒。6－7月，试验用500倍的甲基托布津液喷洒发酵后的基质，边喷边翻动，使药剂和基质混合均匀，然后覆盖塑料布24 h，揭开晾晒一周后，利用江南夏季温室内高温（可达50℃），将基质平铺于温室水泥地上，密闭温室，经过太阳曝晒，达到进一步消毒的效果。

1.2.2 容器苗基质配方消毒后的各种轻型基质按照不同配比配成各种混合栽培基质。基质配方如（表1）所示，其中1 ～ 8号为试验组处理，9号为日常生产容器苗基质配方，作对照处理。

表1 容器苗基质配方Table 1 Formula of container seedling substrates

1.2.3 测定方法

1.2.3.1 密度与孔隙度测定参照连兆煌[13]和高新昊[14]的方法测定基质密度与孔隙度，稍加改动。取体积为200 cm3塑料杯，质量为W0；取自然风干基质加满塑料杯，质量为W1；然后将装满基质的塑料杯浸泡水中24 h，质量为W2；塑料杯水分自由沥干后质量为W3。测定重复3次。按以下公式计算：

1.2.3.2 pH值和EC值测定称取粉末状基质5 g放入100 mL三角瓶中，加蒸馏水50 mL，轻轻摇动1 min，混合均匀，然后静置30 min。过滤于广口瓶中，取浸提液进行测定。pH值和EC值用上海菁华科技仪器有限公司生产的pH计和DDS-307电导率仪进行测定。重复3次测定。

1.2.3.3 其他指标测定全氮用 H2SO4-H2O2消煮，用半微量开氏法测定；全钾用 H2SO4-H2O2消煮，用火焰光度计法；全磷用H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法；速效钾用CH3COOH浸提，用火焰光度计法。

1.2.4 数据分析方法用SPSS软件进行数据分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同基质配方物理性质比较

表2 不同基质配方的物理性质比较Table 2 Physical properties of different substrates

对于容器育苗基质而言，基质的物理性状是容器苗好坏的决定性因素。主要表现在密度、总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙等方面。密度过大，透气透水性差，密度过小，植株易倒伏，不利于根系固定。总孔隙度是通气孔隙和持水孔隙的总和，两者之间要有合适的比例，才有利于通气和保水。从表2可知，9号基质密度最小，1 ～ 8号与9号间差异均显著，即8个试验处理配方密度均高于对照组；8号密度最大，达到0.52 g/cm3，与1 ～ 7号间差异显著；2、3号之间，1、4、6号之间差异不显著；试验组和对照组总孔隙度均在60%以上，最高为3号和2号，分别为79.14%和79.02%，且1 ～ 8号试验组与对照组9号差异显著，2、3号之间，4、5、6之间差异不显著。通气孔隙7号基质最大，为26.48%，4号基质最小，为14.85%，且各试验组与对照相比，均有显著差异，各试验组之间除1、4号之间差异不显著，其余各组均差异显著；持水孔隙试验组在63.82% ～ 82.03%，均明显大于对照组（54.97%），差异极显著（1%水平），除4、8号之间差异不显著，其余各组间差异极显著（1%水平）。大小空隙比即通气孔隙和持水孔隙比试验组在0.26 ～ 0.53，均小于对照组（0.65），差异极显著（1%水平）；试验组中6、7号大小空隙比最大，分别为0.53和0.52，与其余各试验组差异极显著（1%水平）。

2.2 不同基质配方化学性质比较

从表3可知，对照组9号pH值较试验组偏酸性，1 ～ 8号pH值为6.28 ～ 7.15，适合植物栽培，且试验组与对照组相比差异显著，1、2、3、4、6、7号间无显著差异，5号（pH = 7.15）与其他各试验组差异显著。1、2、3、4组基质配方EC值过高，栽培时要淋洗，以降低EC值，以免出现烧苗现象。试验组EC值与对照组比较，差异极显著（1%水平），明显高于对照组。1 ～ 8号试验组全N含量与对照组（10.177 g/kg）差异显著，且试验组均有较高的含N量，其中以4号最高，达20.700 g/kg，其次为1号，达19.002 g/kg。1 ～ 8号全P含量明显高于对照组，差异极显著（1%水平），1号含P量最高，为5.554 g/kg，明显高于其他试验组（1%水平），3、4号间，6、7号间无显著差异。试验组基质配方1、2、3、4、5、8号全K含量与9号比较，差异极显著，6、7号与对照组差异不显著。速效K含量1 ～ 8号基质配方均明显高于对照组，除6、7号间差异不显著外，其余各组间差异均极显著（1%水平）。4号基质配方最高（16500 mg/kg），其次为2号（16000 mg/kg），而对照组9号仅含速效K 130 mg/kg。

表3 不同基质配方化学性质Table 3 Chemical properties of different substrates

3 讨论

山核桃壳、锯末、枯枝落叶、菇渣、药渣等农林工废弃材料经过机械粉碎，进一步发酵腐熟和消毒处理，混合成各种轻型栽培基质。一方面测其理化性质，为容器苗栽培作理论依据，另一方面就其理化性质，将不利于植物生长的基质因素事先加以改良，然后再栽培，以免植物受害。试验结果表明，这些废弃材料经发酵腐熟后，具有良好的理化性质，基本适合植物栽培。一般基质密度在0.1 ～ 0.8 g/cm3[15]，试验中各种基质配方密度（0.34～ 0.52 g/cm）均在此范围。大小孔隙比可以反应出基质中水、气之间的状况。通常其数值应在1:1.5 ～ 1:4（0.25 ～0.67）为宜[16]，试验组大小孔隙比（0.26 ～ 0.52）均在此范围内。综合各项物理性质指标，试验组基质符合植物栽培所需的土壤环境。pH值影响基质中微生物活动，也关系到植物对于养分的吸收能力。一般认为基质的pH应为微酸性或中性[17]，试验基质pH值均适合植物生长范围。EC值（基质电导率值）过低则营养缺乏，而过高时则造成盐渍伤害，一般基质电导率值变化范围较宽（0.75 ～ 3.5 ms/cm）[15]，试验组中除1、2、3、4号需要淋洗外，其余几组可直接用于植物栽培。与日常基质（泥炭和珍珠岩）相比，含有较高的全N（12.643 ～ 19.002 g/kg）、全P（2.082 ～ 6.194 g/kg）、全K（5.151 ～ 12.612 g/ kg）和速效K（4200 ～ 16500g/kg），既能满足植物对这些大量元素的吸收利用，而且大大减少化肥和有机肥的用量，节约资源，降低成本。

关于几种废弃材料发酵后作为栽培基质，与日常基质（泥炭和珍珠岩）在大叶桂樱、浙江樟、刨花楠等乡土树种容器苗栽培效果的差异比较还在进一步研究之中。

[1]姜著英，宣贵达，李林林. 山核桃蒲壳化学成分定性鉴定及总生物碱提取工艺研究[J]. 浙江大学学报（理学版），2009，36（4）：442－449.

[2]王国平，过婉珍. 山核桃蒲壳污染综合治理及其效应[J]. 现代农业科技，2006（12）：72－73.

[3]江胜德. 利用山核桃壳生产的无土栽培基质及其生产方法[P]. CN200310121097.3，2003-10-12.

[4]曹涤环. 锯末、木炭作基质[J]. 园林，2005（10）：39.

[5]唐懋华，成维东. 中药渣基质对蔬菜育苗及产量的影响[J]. 江苏农业科技，2005（4）：81－82.

[6]马海林，马丙尧，刘方春，等. 菇渣用作育苗基质基础材料的研究进展[J]. 山东林业科技，2010（3）：111－113.

[7]李晓强，卜崇兴，郭世荣.菇渣复合基质栽培对蔬菜幼苗生长的影响[J]. 沈阳农业大学学报，2006，37（3）：517－520.

[8]李晓强. 有机基质菇渣在现代化大型温室蔬菜无土栽培中的应用研究[D]. 南京：南京农业大学，2006.

[9]时连辉. 几种农业废弃物堆腐基质理化特性及在园林覆盖和栽培上的应用[D]. 泰安：山东农业大学，2008.

[10]方贯娜，庞淑敏，杨永霞. 菇渣作基质生产脱毒微型薯试验研究[J]. 内蒙古农业科技，2005（6）：44－45.

[11]姜秀婉. 沈阳市枯枝落叶处理技术的探讨[J]. 中国城市经济，2010（6）：191.