不同发酵处理对蚕沙腐熟及养分的影响试验初报

岑忠用　罗奉奉　苏江　李观玲　梁燊

摘   要   以5龄蚕沙为材料，对不同的蚕沙含水量和发酵剂用量组合蚕沙发酵过程中有效养分变化等进行了比较。结果表明经过发酵处理有利于蚕沙的腐熟和养分释放，具体结果：1）含水量为55%和发酵剂用量为100 mL的组合以及含水量为55%和发酵剂用量为110 mL的组合蚕沙腐熟时间最短。2）含水量为50%和发酵剂用量为100 mL的处理速效氮和速效钾含量均高于其他处理，分别比对照的高106.56%和82.94%。3）含水量为60%和发酵剂用量为110 mL的处理有效磷含量最高，达到了3.45 mg·kg-1，比对照的增加了208.47%。4）含水量为45%和发酵剂用量为80 mL的处理蚕沙水溶性钙含量最高，达到了178.92 mg·kg-1，比对照的高35.08%。5）含水量为45%和发酵剂用量为100 mL的处理蚕沙有效铁含量最高，达到了6.98 mg·kg-1，比对照高183.86%。6）含水量为55%和发酵剂用量为110 mL的处理蚕沙有效铜的含量最高，达到了0.737 mg·kg-1。7）含水量为50%和发酵剂用量为110 mL的处理蚕沙有效锌和有效锰均高于其他处理，分别达到了0.166 mg·kg-1和5.67 mg·kg-1。

关键词    蚕沙;发酵;腐熟;养分;释放

中图分类号：S141.4    文献标志码：A    DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.19.016

近年来随着桑蚕产业的快速发展，大量的蚕沙不可避免地产生。很多地方的蚕农由于观念、认识和技术上的不足，对养蚕过程中产生的蚕沙缺乏有效处置和管理，蚕沙未经无害化处理、随意堆放的现象非常普遍，严重污染桑蚕生产环境，最终导致蚕病暴发，进而会造成不可估计的经济损失，打击蚕农栽桑养蚕的积极性[1-2]。因此，如何科学合理处置蚕沙，控制病原菌传播迫在眉睫。

将蚕沙发酵腐熟被认为是蚕沙无害化处理的有效途径之一，通过发酵可促進蚕沙所含的养分得到释放，促进植物的吸收利用[3]。前人对蚕沙发酵进行了一些研究。海洪等[4]研究表明，蚕沙堆肥技术主要包括开放式堆肥和发酵式堆肥，并认为含水量、温度、pH等因素影响蚕沙堆肥的效果。吕玉宪等[5]报道，蚕沙发酵中添加有效微生物能较好地消除臭味。杨琼等[6]研究发现，蚕沙堆肥发酵过程产生的高温可以使家蚕微孢子虫灭活，并认为高温加碱性条件对家蚕核型多角体病毒的灭活效果优于单纯的高温。石美宁等[7]报道，当蚕沙中有效菌数总量高于5 亿个/kg，对蚕沙堆沤盖膜处理能够在短时间内让蚕沙迅速升温发酵腐熟，同时能破坏家蚕常见的真菌分生孢子、微粒子孢子及病毒多角体等多种病原的活性。陈晓萍[8]报道，添加微生物菌剂可有效缩短发酵时间，并能减少堆肥过程的碳、氮损失。高云超等[9]研究发现蚕沙发酵过程中全N和全K含量与有效P和有效K含量逐渐升高。

综上所述，前人主要对蚕沙发酵方式、影响蚕沙发酵的因素及蚕沙发酵后有机质、全N、全P、全K等养分的变化进行了研究，而关于蚕沙发酵过程有效养分变化的研究还鲜有报道。本试验选取5龄蚕的蚕沙为材料，以含水量和发酵剂用量为因子，考察不同的发酵处理组合对蚕沙中速效N、P、K、Fe、Cu、Zn、Ca、Mn等有效养分释放的影响，为探索最佳的蚕沙堆肥发酵腐熟方法及蚕沙资源的无害化处理和充分利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验使用的蚕沙为5龄蚕蚕沙，由河池学院桑蚕基地提供;发酵剂购自山东君德生物科技有限公司，发酵剂内含芽孢杆菌、纳豆菌、放线菌、酵母菌、木霉菌等多种有益微生物及其各种分泌性胞外酶类，有效活菌数≥100亿/mL。

1.2 方法

本试验以蚕沙含水量和发酵剂用量为因子，蚕沙含水量参照石美宁等[7]的方法调节，发酵剂用量参照其产品使用说明，其中含水量设置4个水平即45%、50%、55%和60%，发酵剂用量分别为80 mL·m-3、90 mL·m-3、100 mL·m-3和110 mL·m-3。以不同的蚕沙含水量和发酵剂用量为组合进行发酵试验，以未经发酵处理的5龄蚕蚕沙为对照，试验设计见表1。蚕沙发酵试验均于100 L发酵桶内进行，每个发酵桶内装蚕沙量为50 kg。当蚕沙颜色呈黑褐色，无恶臭味，不吸引蚊蝇，具有森林腐殖土和潮湿泥土的气味，体积也较发酵初期下降，并且蚕沙表面均附有白色菌丝时，发酵结束[8]。发酵腐熟后将蚕沙晾晒干，之后置于干燥箱（65 ℃）烘干，取出并将其粉碎成粉状，装入封口袋中，并保存于密封缸中备用。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 速效氮的测定

参照杨小秋等[10]的方法。

1.3.2 有效磷的测定

参考鲁如坤编写的《土壤农业化学分析方法》中的碳酸氢钠法[11]。

1.3.3 速效钾、水溶性钙、有效铁、有效铜、有效锌、有效锰的测定

采用二乙基三胺五乙酸（Diethylene triamine pentacetate acid，DTPA）溶液浸提—原子吸收分光光度法测定[11]。

2 结果与分析

2.1 不同发酵处理对蚕沙发酵腐熟的影响

在蚕沙发酵处理的过程中，微生物的生存离不开水[12]，微生物的活动程度直接影响发酵腐熟的速度、有机质的分解以及发酵质量[8];而添加适当的外源微生物菌剂被认为是加快蚕沙发酵腐熟的重要手段。由表2可知，不同含水量和发酵剂用量组合处理对蚕沙发酵腐熟时间具有明显的影响，各处理的发酵腐熟时间均少于对照，说明经过调节含水量并添加发酵剂可以促进蚕沙腐熟的进程，其中处理11（含水量为55%和发酵剂用量为100 mL·m-3）与处理12（含水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3）发酵腐熟时间均为8 d，均比对照缩短了14 d。发酵腐熟时间最长的是处理1（含水量为45%和发酵剂用量为80 mL·m-3），其腐熟时间为16 d，比对照缩短了6 d。

2.2 不同发酵处理对蚕沙中速效氮含量的影响

由表3可知，不同含水量和发酵剂用量组合处理的蚕沙速效氮的含量明显不同，且各处理的速效氮含量均高于对照，说明经过发酵处理可以促进蚕沙有机物的分解和氮的释放，其中处理7（含水量为50%和发酵剂用量为100 mL·m-3）速效氮含量最高，比对照的高106.56%;处理12（含水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3）速效氮含量最低，但比对照的高11.06%。

2.3 不同发酵处理对蚕沙中有效磷含量的影响

由表4可知，不同含水量和发酵剂组合处理的蚕沙有效磷的含量均高于对照，其中处理16（含水量为60%和发酵剂用量为110 mL·m-3）有效磷含量最高，比对照的增加208.47%;处理13（含水量为60%和发酵剂用量为80 mL·m-3）有效磷的含量最低，但高于对照的89.96%。

2.4 不同发酵处理对蚕沙中速效钾含量的影响

表5表明，不同含水量和发酵剂组合处理的蚕沙速效钾含量都均比较接近，在22～25 mg·kg-1，但均高于对照，其中处理7（含水量为50%和发酵剂用量为100 mL·m-3）的速效钾含量最高，比对照的高82.94%;而处理13（含水量为60%和发酵剂用量为80 mL·m-3）的速效钾含量最低，但比对照的高63.26%。

2.5 不同发酵处理对蚕沙中水溶性钙含量的影响

由表6可以看出，不同含水量和发酵剂组合处理的蚕沙水溶性钙的含量明显不同，其中处理1（含水量为45%和发酵剂用量为80 mL·m-3）蚕沙水溶性钙含量最高，达到了178.92 mg·kg-1，比对照的高35.08%;而处理14（含水量为60%和发酵剂用量为90 mL·m-3）蚕沙水溶性钙的含量最低，只有160.08 mg·kg-1，但比对照的高20.86%。其他处理蚕沙水溶性钙含量也高于对照。

2.6 不同发酵处理对蚕沙中有效铁含量的影响

由表7可知，不同含水量和发酵剂组合处理的蚕沙有效铁含量均不同程度高于对照，其中处理3（含水量为45%和发酵剂用量为100 mL·m-3）蚕沙有效铁含量最高，达到了6.98 mg·kg-1，比对照高183.86%;而处理12（水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙有效铁的含量最低，只有3.20 mg·kg-1。

2.7 不同发酵处理对蚕沙中有效铜含量的影响

由表8可知，不同含水量和發酵剂组合处理的蚕沙有效铜的含量明显不同，其中处理12（含水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效铜的含量最高，达到了0.737 mg·kg-1;而处理9（含水量为55%和发酵剂用量为80 mL·m-3）蚕沙样品中有效铜的含量最低，只有0.131 mg·kg-1。

2.8 不同发酵处理对蚕沙中有效锌含量的影响

表9表明，不同含水量和发酵剂组合处理的蚕沙有效锌的含量明显不同，其中处理8（含水量为50%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效锌的含量最高，达到了0.166 mg·kg-1;而处理4（含水量为45%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效锌的含量最低，只有0.031 mg·kg-1。

2.9 不同发酵处理对蚕沙中有效锰含量的影响

表10表明，不同含水量和发酵剂组合处理的蚕沙有效锰的含量明显不同，其中处理8（含水量为50%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效锰的含量最高，达到了5.67 mg·kg-1;而处理15（含水量为45%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效锰的含量最低，只有1.71 mg·kg-1。

2.10 含水量和发酵剂对蚕沙发酵腐熟和养分变化影响的方差分析

利用SPSS22.0数据处理软件对含水量和发酵剂用量对蚕沙发酵腐熟和养分释放影响进行方差分析，见表11。含水量和发酵剂用量对腐熟时间影响的F值分别为20.636和133.364，P<0.01，均表现为差异极显著;含水量和发酵剂用量对养分释放的影响均无显著差异，即P>0.05。

以LSD法对不同含水量和发酵剂用量对蚕沙发酵腐熟时间影响进行多重比较，结果显示（见表12），含水量为55%的处理腐熟时间最短，且与其他处理的差异极显著，含水量为60%的处理腐熟时间与含水量为45%的处理差异显著，含水量为45%的处理腐熟时间最长;发酵剂用量为100 mL·m-3和发酵剂用量为110 mL·m-3的处理腐熟时间均为10.25 d，且与发酵剂用量为80 mL·m-3和发酵剂用量为90 mL·m-3的处理腐熟时间差异极显著，发酵剂用量为80 mL·m-3的处理腐熟时间最长，其腐熟时间为15 d，且与其他处理腐熟时间差异极显著。

3 结论与讨论

目前关于蚕沙发酵研究认为含水量、温度、pH等是影响蚕沙堆肥效果的主要因素，而添加适当的外源微生物菌剂被认为是加快蚕沙发酵腐熟的重要手段。本试验通过调节蚕沙的含水量并加入不同用量的发酵剂，研究不同的发酵处理组合对蚕沙发酵腐熟和有效养分变化的影响，结果如下。

1）经发酵处理的蚕沙发酵腐熟时间均少于对照，说明经过调节含水量并添加发酵剂可以促进蚕沙腐熟的进程，其中处理11（含水量为55%和发酵剂用量为100 mL·m-3）与处理12（含水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3）发酵腐熟时间均为8 d，分别比对照缩短了14 d。发酵腐熟时间最长的是处理1（含水量为45%和发酵剂用量为80 mL·m-3），其腐熟时间为16 d，比对照缩短了6 d。

2）经发酵处理的蚕沙速效氮、速效钾、水溶性钙、有效磷、有效铁、有效锌、有效铜、有效锰等有效养分均明显高于对照，说明添加微生物发酵菌剂可促进蚕沙有机物的分解和养分的释放，从而提高有效养分的含量，研究结果与陈晓萍[8]、高云超等[9]基本相似。其中：①处理7（含水量为50%和发酵剂用量为100 mL·m-3）速效氮含量最高，比对照的高106.56%;②处理16（含水量为60%和发酵剂用量为110 mL·m-3）有效磷含量最高，达到了3.45 mg·kg-1，比对照的增加了208.47%;③处理7（含水量为50%和发酵剂用量为100 mL·m-3）的速效钾含量最高，达到了24.99 mg·kg-1，比对照的高82.94%;④处理1（含水量为45%和发酵剂用量为80 mL·m-3）蚕沙水溶性钙含量最高，达到了178.92 mg·kg-1，比对照的高35.08%;⑤处理3（含水量为45%和发酵剂用量为100 mL·m-3）蚕沙有效铁含量最高，达到了6.98 mg·kg-1，比对照高183.86%;⑥处理12（含水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效铜的含量最高，达到了0.737 mg·kg-1;⑦处理8（含水量为50%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效锌的含量最高，达到了0.166 mg·kg-1;⑧处理8（含水量为50%和发酵剂用量为110 mL·m-3）蚕沙样品中有效锰的含量最高，达到了5.67 mg·kg-1。

3）当蚕沙含水量为45%时，发酵剂用量为80 mL·m-3的处理速效氮、有效磷、速效钾、水溶性钙、有效铜、有效锌和有效锰的含量均高于其他处理;发酵剂用量为100 mL·m-3的处理有效铁含量高于其他处理。

4）当蚕沙含水量为50%时，发酵剂用量为100 mL·m-3的处理速效氮、速效钾和有效铁含量均高于其他处理;发酵剂用量为110 mL·m-3的处理水溶性钙、有效锌和有效锰的含量均高于其他处理;发酵剂用量为90 mL·m-3的处理有效磷和有效铜高于其他处理。

5）当蚕沙含水量为55%时，发酵剂用量为90 mL·m-3的处理有效铁含量最高，发酵剂用量为100 mL·m-3的处理速效氮、水溶性钙和有效锌高于其他处理;发酵剂用量为110 mL·m-3的处理有效磷、速效钾、有效铜和有效锰的含量均高于其他处理。

6）当蚕沙含水量为60%时，发酵剂用量为90 mL·m-3的处理速效氮含量最高;发酵剂用量为100 mL·m-3的处理有效铁和有效铜含量高于其他处理;发酵剂用量为110 mL·m-3的处理速效钾、有效磷、水溶性钙、有效锌和有效锰的含量高于其他处理。

综上所述，当蚕沙含水量不同时，由于微生物的活动能力不同，因而需要添加的发酵剂用量也不相同，从而对蚕沙发酵腐熟和有效养分的释放能力也不相同，在蚕沙发酵中可根据实际调节含水量并添加适当的发酵剂。当蚕沙含水量较低时，只需添加少量的发酵剂即可较好地促进蚕沙发酵腐熟和有效养分的释放;当蚕沙含水量增加时，适当增加发酵剂用量可较好地促进蚕沙发酵腐熟和有效养分的释放。

7）方差分析和多重比较结果显示，蚕沙含水量和发酵剂用量对腐熟时间的影响均表现为差异极显著，即P<0.01，但蚕沙含水量和发酵剂用量对养分释放的影响均无显著差异，即P>0.05。含水量为55%的处理平均腐熟时间最短，且与其他处理的差异极显著，含水量为45%的处理腐熟时间最长;发酵剂用量为100 mL·m-3和发酵剂用量为110 mL·m-3的处理平均腐熟时间均为10.25 d，且与发酵剂用量为80 mL·m-3和发酵剂用量为90 mL·m-3的处理腐熟时间差异极显著，发酵剂用量为80 mL·m-3的处理腐熟时间最长，其平均腐熟时间为15 d，且与其他处理腐熟时间差异极显著。

综合比较，含水量为55%和发酵剂用量为100 mL·m-3的组合以及含水量为55%和发酵剂用量为110 mL·m-3的组合蚕沙腐熟时间均为8 d，腐熟时间最短。考虑到发酵成本投入、及时快速处理大量产生的蚕沙，减少其对环境造成的污染，笔者认为将蚕沙含水量调至55%，并按100 mL·m-3添加发酵剂有利于加速蚕沙的发酵腐熟。

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（責任编辑：敬廷桃）