木屑在高原无土基质化发酵腐熟技术中的应用研究

2020-09-18达娃普尺

耕作与栽培 2020年3期

达娃普尺

(西藏日喀则市农业科学研究所，西藏自治区马铃薯工程中心，西藏日喀则 857000)

西藏薯类脱毒中心是目前西藏唯一一所马铃薯脱毒种薯生产以及相关课题研究的单位，具备脱毒马铃薯试管苗扩繁、微型薯生产以及原种生产的能力及相应的技术规程。随着微型薯生产量逐年增加，生产基质材料出现很多问题。目前西藏地区生产脱毒马铃薯微型薯所用基质为蛭石，主要购买于青海、甘肃等地，不仅生产、运输成本高，而且对生产地环境造成一定程度污染，因此，国家已经不建议蛭石的生产应用。由于高成本以及购买难度增加，西藏地区种薯生产单位无法做到一年一换的标准要求，脱毒种薯土传病逐年增加，极大地影响种薯的产量和质量，严重制约了脱毒马铃薯的推广应用。因此，开发新的栽培基质对马铃薯的推广具有重要意义。木屑作为一种有机质废料，来源广泛，价格低廉，具有较好的保水性和生理酸性，通透性良好，无论与其他基质混配还是单独作为基质均表现出良好的栽培特性[1]。但是新鲜木屑材质坚硬、且含有有害物质，需要利用生物技术对木屑进行发酵腐熟。根据国内相关材料显示，腐熟后的木屑具有有机含量高，纤维素含量降低，有利于营养元素的释放，起到了释放与保持养分的作用[2]。为了在西藏实现木屑基质化的应用，本文采用不同的发酵菌剂和不同浓度的发酵剂梯度试验来对木屑进行生物发酵研究。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设置在西藏日喀则市农业科学研究所日光智能温室，温室采光良好，夏季晚上温度不低于15 ℃，白天温度不低于30 ℃。

1.2 试验材料

参试木屑购买于西藏日喀则东郊木材加工厂，主要成分为松树、杨树木屑，含水量约10%；参试发酵剂：EM菌购买于河南微博生物科技有限公司、酵素菌速腐剂购买于淮安大华生物科技有限公司、贝佳有机肥发酵剂购买于山东贝佳生物科技有限公司；pH调节剂：木醋为日本生产；氮源：尿素。

1.3 试验设计

试验设8个处理，每个处理3次重复，随机区组试验设计。D 1、D 2、D 3、D 4、D 5分别代表尿素及酵素菌不同浓度梯度处理；T 1、T 2、T 3分别代表EM菌、贝佳、酵素菌3个不同菌剂处理。具体配比见表1。

表1 试验配比

每个处理用新鲜木屑25 kg，加入木醋液500倍液，喷洒清水使木屑含水量达到70%左右。将每个处理用编织袋盛放，放置在智能温室大棚，覆盖塑料薄膜，每天定时掀开进行空气流通，且定时翻动木屑使受热均匀。当木屑颜色呈深褐色，有发酵香味，质地松软，含水量大概60%时结束发酵。

1.4 测定内容及方法

木屑发酵过程中温度的变化，木屑容重，通气孔隙度，持水孔隙度，pH值，EC值。木屑物理化性质的测定：木屑温度每天15:00用温度计测量；木屑容重、通气孔隙度及持水孔隙度参照《土壤农化分析》的分析方法测定；木屑pH值使用酸度计测量；EC值采用电导仪测量。

1.5 数据分析与统计

采用Excel软件和SPPS 17.0软件分析，采用邓肯式新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 木屑发酵过程中温度变化分析

从图1可以看出，相对于其他处理，T 1的温度均处于较高的状态，说明在发酵过程中放热较高，发酵菌活力较强，其在发酵的第3天达到40 ℃，并在40 ℃持续3 d，说明此时已达到发酵最高温度。经翻动和加水处理后，在35 ℃以上持续了近20 d，随后温度逐渐下降，当再一次加水翻动后，温度又有了上升的趋势，经过第2次上升之后，温度逐渐下降，并趋于稳定。直到发酵70 d后，温度保持稳定，发酵基本完成。D 5处理的发酵温度比T 1略低，比其他处理的发酵温度略高，最高温度在37.6 ℃左右，并在35 ℃以上持续5 d左右，随后根据加水翻动温度又一次有了提高，之后温度逐渐下降，到70 d左右温度趋于稳定。而其他处理下，木屑发酵的整个过程也出现2个高温点，但都低于T 1和D 5的处理。因此，从温度变化的角度分析，T 1处理的EM菌发酵剂进行发酵，在现有的条件下可能使木屑发酵的更加充分，而D 5处理下，相对于其他处理发酵完成较好。

2.2 木屑发酵过程中pH值变化分析

从图2可以看出，每个处理pH值在木屑发酵过程中有低到高再到低的过程，分析原因为木屑在发酵过程中分解尿素产生大量的氨气造成pH值的上升，最后发酵近完成时尿素分解完毕，氨气挥发殆尽木屑的pH值趋于稳定。在T 1处理下，pH值变化值最大，从发酵过程中的7.0降到发酵完成后的6.7，木屑成弱酸性性；在D 5处理下，pH值由7.1降到发酵完成后的6.9；T 2处理下，pH值由7.0降到发酵完成后的6.9，木屑成弱酸性。因此，从pH值发生变化情况来看，T 1、D 5、T 2处理下腐熟木屑均较适合发酵条件，其中T 1处理下pH最符合基质条件。

2.3 木屑发酵过程中EC值变化分析

EC值反映了基质中可溶性盐分含量的多少，而木屑中盐分含量高时对作物生长不利。一般情况下，EC值在500～1 300 us/cm范围内，符合栽培基质所需要的电导率要求[3]。从图3可以看出，D 1、D 2处理下的EC值均小于可适用最小值(500 us/cm)，T 3处理下发酵完成后的EC值也小于可适用最小值(500 us/cm)，而其余处理的木屑EC值均在500～1 300 us/cm范围内，表明D 3、D 4、D 5、T 1、T 2处理下发酵的木屑均可用来当做基质。

2.4 木屑发酵过程中物理性质变化

由表2可以看出，随着发酵的完成，各处理的容重、总孔隙度，通气孔隙度和持水孔隙度都有所变化，但处理间无显著差异。其中容重、总孔隙度，通气孔隙度都比发酵前有了不同程度的增大，容重增大幅度最大的是D 5、T 3处理的腐熟木屑，其次D 4处理的腐熟木屑，再次D 1、T 1两个处理的腐熟木屑，分别增大了0.015 g/cm3、0.07 g/cm3和0.003 g/cm3；总孔隙度增大幅度最大的是D 5处理后的腐熟木屑，其次是T 3处理后腐熟木屑，再次是D 4、T 1处理后腐熟木屑，分别增大了6.7%、4.2%、4%和3.9%；通气孔气度增大幅度最大是T 1处理后腐熟木屑，其次是D 3处理后腐熟木屑，再次是D 5处理后腐熟木屑，分别增大8.9%、7.8%和5.4%。而部分处理下，持水孔隙度有所下降，下降幅度在1.1%～5.5%之间，下降幅度不大。由于持水孔隙度有所下降，因此，水气比也有所减少，减少幅度在0.6～1.8之间，但腐熟木屑的水气比均在1.5～4的正常范围内[4]。综合分析，经过发酵腐熟后木屑物理性质都有所改善，有利于苗木生长。根据马铃薯微型薯无土基质栽培技术要求[5-6]，T 1、D 5处理后腐熟的木屑容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度和水气比较适合微型薯生产。

表2 木屑发酵前和腐熟后物理性质

3 讨论

通过利用不同发酵剂，以及同一种发酵剂不同浓度梯度条件下，在木屑发酵过程中，T 1处理的温度达到最高，在发酵后的3 d达到40 ℃并在最高点持续3 d，说明EM菌活力较强，对木屑发酵起到助推作用。

发酵过程中木屑的pH值都有低到高再到低的变化，分析原因为发酵剂在发酵过程中分解尿素产生大量的氨气造成pH值的上升，发酵近完成时，尿素分解完成，氨气挥发殆尽，木屑的pH值趋于稳定。在本试验中，T 1处理下pH值达到6.7；D 5处理下pH值达到6.9，较适合基质栽培环境。

木屑发酵过程中，D 3、D 4、D 5、T 1、T 2处理下的EC值均在500～1 300 us/cm范围内，说明木屑发酵腐熟后，其可溶性盐分含量适中，木屑基质物理性质比较稳定，适合当无土基质材料。

木屑发酵后，其物理性质有所改善，分析原因为木屑发酵后其物理组成成分发生改变，导致木屑容重、总孔隙度、通气孔隙度都有所增大；而部分处理下，持水孔隙度有所下降。说明，木屑发酵有利于木屑基质物理性质的变化。其中T 1、D 5处理后腐熟的木屑容重分别为0.126 g/cm3、0.138 g/cm3、总孔隙度分别为85.3%、88.1%、通气孔隙度分别为23.9%、20.4%、持水孔隙度分别为61.4%、67.7%和水气比分别为2.6、3.4，较适合微型薯生产。