南疆树叶堆腐发酵技术的探索

谢振斌，韩星军，姚文英，杜红斌

（塔里木大学植物科学学院，新疆 塔里木 843300）

近年来，随着设施园艺的迅猛发展，无土栽培技术备受关注，基质栽培逐渐成为发展主流[1]。但市场中栽培基质价格昂贵，限制了其在设施生产中的推广使用。南疆树叶资源丰富，每年都有大量的落叶，其利用率不高，很多情况下都当作垃圾处理，不但污染环境，还浪费资源。这些落叶通过堆肥发酵腐熟后进行无土栽培基质的生产，用于基质育苗、栽培等，能提高树叶利用率，变废为宝，降低设施栽培成本，使自然资源实现循环利用，实现可持续发展。而常规发酵主要采用自然堆积发酵法，不仅堆制时间长、效率低、腐熟不均匀，且养分大量流失。在树叶发酵过程中加入微生物菌剂，可促进堆体快速升温和腐殖化过程，加快物料C/N 下降的速率，大大缩短腐熟时间，提高基质发酵效率和质量。在含有微生物菌剂的基质中进行蔬菜育苗，能够形成有利于植株生长的微生物优势菌群，提高植株对基质养分的有效吸收，增加了对土传病害抗性能力[2]。

本项目研究树叶堆腐发酵技术，筛选出一种适合树叶堆腐发酵的微生物菌剂，为设施农业利用树叶及其他有机废弃物制作栽培基质提供理论依据和技术参数。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为南疆秋季落叶，试验菌剂强兴、堆肥均在网上购买。

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理。试验于2018 年7 月日在塔里木大学园艺试验站进行，先粉碎树叶，粒径为0.5cm；并在树叶堆体中混合一定的有机肥、尿素来调节碳氮比，使树叶堆体更适合堆腐发酵，水分控制在60%，一边搅拌，一边将菌液均匀喷洒在原料上，菌剂类型如表1 所示。堆腐期间测定堆体温度和及时翻堆，补充氧气和水分，每隔一段时间采集好基质的样品带回实验室进行分析。

1.2.2 堆肥发酵。堆体温度的测定时间为每天14∶00和19∶00，温度保持先升后降的趋势，每10d 翻堆1次，补充堆体氧气和水分。堆体发酵完成时，堆体体积变小，堆体颜色呈黑褐色、无异味，温度与外界温度基本一致[3]。

表1 不同微生物菌剂

1.3 项目测定

1.3.1 堆体温度。树叶堆体的温度测定点为中上部，测定时间为14∶00 和19∶00。

1.3.2 树叶基质理化性质的测定。容重和孔隙度测定参照郭世荣[3]的方法：取容积为80cm3的铝盒，称重（W0），装满风干的基质，称重（W1）；然后浸泡水中24 h，称重（W2）；铝盒中的水分自然沥干后再称重（W3）。本试验所使用的是30cm3的铝盒。分别按以下公式计算各基质的物理性状：容重（g/cm3）=（W1-W0）/30；总孔隙度（%）=[（W2-W1）/30]；通气孔隙度(%)=[（W2-W3）/30]；持水孔隙度（%）=总孔隙度度-通气孔隙度；气水比=通气孔隙度/持水孔隙度。

1.3.3 基质pH 值、电导率（EC）的测定。取风干好的基质150mL，加入去离子蒸馏水750mL，振荡浸提10min，过滤，取其滤，并用pH 计测量pH 值，用电导仪测电导率。

1.3.4 基质养分含量的测定方法。碱解氮：碱解扩散法，用0.1N 氢氧化钠水解样品，由硼酸吸收，再用标准酸滴定；速效磷的测定：0.5M 碳酸氢钠法；速效钾的测定：1N 硫酸钠浸提-四苯硼钠比浊法。

1.4 数据分析

数据系统分析采用Excel2010 软件。

2 结果与分析

2.1 堆体发酵过程中不同菌剂处理下对体温度的变化

由图1 可知，不同菌剂的树叶堆体温度基本呈先上后降的变化曲线，且14∶00 和19∶00 不同微生物菌剂的树叶堆体变化曲线基本一致。堆体发酵前4d 变化剧烈，短期温度骤然上升。在19∶00 时，对照组CK堆体的温度最高为56.5℃，堆肥菌剂堆体温度最高54.0℃次之，强兴菌剂堆体温度最低为52.1℃。整个发酵试验温度整体偏低，由于树叶堆体发酵没有在水泥板上进行，导致温度效果较差，且发酵过程中对照CK温度都比强兴、堆肥菌剂堆体温度要高。或因强兴、堆肥菌剂量不足而引起，也有可能是由于这2 种菌剂对树叶堆体发酵温度提高不明显。

图1 发酵过程中不同处理下基质堆体温度的变化

2.2 微生物菌剂对树叶基堆体理化性质的影响

如表2 可知，添加强兴菌剂，提高了容重、总孔隙度、持水孔隙度、EC 值，降低了通气孔隙度、气水比、pH值。添加堆肥菌剂，提高了容重和EC 值，降低了总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、pH，气水比不变。

表2 不同菌剂处理对腐熟后树叶基质堆体理化性质的影响

发酵结束后，各处理的物理性质和化学性质都有很大变化。其中物理性质中，强兴菌剂堆体的总孔隙度和持水孔隙度大于堆肥和对照处理，堆肥菌剂堆体的容重大于其他2 个处理，而对照组的通气孔隙也略高于强兴和堆肥处理，气水比也略高于强兴菌剂处理。化学性质中，pH 值总体都偏高，EC 值对照组较低，而堆肥尤为突出。添加菌剂改变了树叶堆体发酵后的理化性质，在这3 个处理中，其中强兴菌剂的添加提高了总孔隙度和持水孔隙度，而堆肥菌剂除了提高容重外，对其他物理性质没有效果，但对EC 值提高效果尤为明显。添加强兴和堆肥菌剂降低了树叶堆体的pH 值。

2.3 微生物菌剂对树叶基堆体养分含量的影响

由图3 可知，磷、钙、铜、砷元素含量的大小顺序为，强兴＞堆肥＞CK＞草炭∶蛭石=1∶1，氮、锰元素含量的大小顺序为：堆肥＞强兴＞CK＞草炭：蛭石=1∶1，钾元素含量的大小顺序为，堆肥＞CK＞强兴草炭∶蛭石=1∶1，CK 处理的锌、铅、鎘元素含量都要大于其他处理，CK 处理的铁、镁元素与强兴、堆肥菌剂处理的含量差不多，各处理的铬、汞元素含量极少、几乎没有。

与草炭∶蛭石=1∶1 处理对比，树叶基质通过堆体发酵后，基质的整体养分含量明显高于标准基质的养分含量，添加菌剂后一定程度提高了树叶基的大部分元素，可以满足幼苗生长所需的营养。强兴菌剂对磷、钙、铜、砷元素含量提高相比堆肥菌剂较为明显，堆肥菌剂对氮、锰、钾元素含量的提高下相比于强兴较为明显。添加菌剂后，锌、铅元素的含量相比于CK 有了降低的效果，对铬、汞元素含量没有变化起伏，由此可以初步得知，强兴和堆肥菌剂可能对锌、铅、鎘元素有一定的抑制作用，对铬、汞元素没有提高效果。

图3 不同发酵菌剂对基质养分含量的影响

3 结论与讨论

试验表明，在树叶堆体发酵过程中加入强兴、堆肥微生物菌剂，可在一定上改变堆体的物理性质和养分含量，但对堆体升温不明显，与前人试验描述不相符合[4]。可能是由于菌剂量的不足，这2 种菌剂本身是否可能对树叶堆肥发酵温度有抑制作用，还有待进一步研究。在树叶堆肥发酵过程中，树叶堆体是直接在土壤表面进行发酵，影响了白天温度的升高，在后期的试验中，应在硬质路面上进行发酵。

3 个处理下的树叶基质理化性质都发生了一定的改变，其中强兴的物理性质都符合蔬菜育苗基质的国标要求[5]。加入菌剂后，堆肥的总孔隙度、持水孔隙度、气水比都偏低，CK 的持水孔隙度和气水比偏低。

加入微生物菌剂后，树叶堆体的pH 值都有所下降，强兴菌剂降低幅度较大，EC 值有所上升，强兴菌剂增股较小，但都高于标准蔬菜育苗的化学性质。

总之，在两者中，强兴菌剂处理最佳。今后，可以通过添加有机和无机基质提高树叶基质的通气能力，从而形成具有良好理化性能的复混基质[6]。

通过测定树叶基质养分含量试验发现，加入菌剂后，树叶基质堆体养分含量有了明显的改变，添加菌剂提高了树叶基质大部分元素的含量，但锌、铅元素的含量相比于CK 略低，铬、汞元素含量没有变化。由此推断，强兴和堆肥菌剂对锌、铅、鎘元素有一定的抑制作用，对铬、汞元素没有提高效果。