紫茎泽兰堆制烟用有机肥料发酵技术研究

贺 彪，韩天华，刘其林，李升海，秦赵曦，和 勋

（云南省烟草公司丽江市公司，云南 古城 674100）

紫茎泽兰是一种危害极大的入侵植物，是世界性的恶性有毒杂草，其繁殖速度快，竞争力极强，已对中国西南地区造成严重的生态破坏和经济损失[1-2]，其治理难度大、成本高，且难以达到较好的效果。然而，紫茎泽兰生物产量高，富含氮磷钾及多种中微量元素和小分子有机营养物质，其符合二级有机肥料标准[3]。化肥减施是实现中国农业绿色发展的重要举措，其中有机肥替代化肥措施是第一选择[4]。近年来，中国烟草行业也开始尝试推行利用有机肥替代部分化肥以实现烟草减肥、增产、提质和增效。虽然已有关于采用微生物菌剂腐熟紫茎泽兰，并将其作有机肥利用的研究报道[5-9]，但其在烤烟生产上的科学施用必需考虑其自身的特点、发酵技术等因素，才能保证紫茎泽兰的科学高效施用。为此，本研究利用不同菌剂对鲜紫茎泽兰茎、叶进行堆制自然发酵，筛选适合丽江气候且可快速腐熟紫茎泽兰的生物菌剂，并分析其发酵产品养分、重金属含量，为进一步提高其作为烟用有机肥原料的资源化利用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为新鲜紫茎泽兰、尿素、猪粪。3种发酵微生物菌剂包括菌剂A（脱毒复合腐熟剂）、菌剂B（巨微秸秆腐熟剂，含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和米曲霉）、菌剂C（微泰康秸秆腐熟剂，有效功能菌≥5亿·g-1）。菌剂A、菌剂B、菌剂C分别由西南大学、河北巨微生物工程有限公司、金禾佳农（北京）生物技术有限公司生产。

1.2 试验设计

堆制发酵试验于2018年在丽江市华坪县新庄乡良马村十四组（海拔2100 m）进行。试验共设4个处理，发酵原料、微生物制剂配比见表1。

表1 试验各处理物料配比

1.3 试验方法

用铡草机将鲜紫茎泽兰切至5 cm左右，用水浸泡，使其充分吸水，水分含量保持在60%左右。采取分层堆制方式，每层将混拌均匀的紫茎泽兰碎料和厩肥按照20~30 cm的厚度撒施腐熟剂（用麦糠稀释混合，便于撒施均匀）1次，碳氮比调节至25∶1~30∶1。重复以上步骤，逐层逐份将物料堆放至发酵床，完成后再用塑料膜覆盖，防止降雨淋洗和水分散失。堆体为方锥形，规格为底宽2.0 m，上口宽1.7 m，垛高1.5 m。各处理肥料堆制时间为50 d，每隔2 d测定1次堆温，试验期间共翻堆4次，翻堆间隔时间12 d。翻堆时均匀彻底，将低层物料尽量翻入堆中上部，以便充分腐熟，同时补充水分保持恒定湿度。试验期间试验区气象资料列于表2。

表2 试验区气象条件

1.4 测定项目与方法

1.4.1 堆温调查

采用自动温湿度记录仪测定堆制过程中的堆温和湿度变化，每台记录仪有4个探头，使用时2个探头插入堆肥正中间1/3、2/3处，2个探头插入上方、下方距边缘20 cm处。翻堆时，保持探头位置始终不变。

1.4.2 发酵成品有机肥养分及基本特性测定

有机肥pH值及总养分、有机质、全氮、全磷、全钾含量按NY525—2012的标准测定；肥料砷、铅、铬、汞、镉含量按GB18877—2010和NY/T 1978—2010标准测定；大肠菌群按GB/T19524.1—2004标准测定；蛔虫卵死亡率按GB/T 19524.2—2004方法测定。

1.5 数据处理

采用软件Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同腐熟剂对紫茎泽兰发酵堆温的影响

由图1可知，3种微生物腐熟剂对紫茎泽兰发酵堆温变化趋势基本一致。处理T1（CK）堆体在发酵30 d左右达到峰值42.5℃，随后温度逐渐下降，而添加发酵剂后，堆体温度在发酵10 d达到峰值54.5℃左右，维持高温12 d，随后堆温逐渐下降，表明使用3种腐熟剂可快速促进堆温升高，并维持一定时间的高温，有利于促进紫茎泽兰的腐熟及杀灭杂菌。

图1 不同腐熟剂下紫茎泽兰发酵堆温变化

2.2 不同腐熟剂对紫茎泽兰发酵成品率及其特性的影响

由表3可知，经脱毒复合腐熟剂（处理T2）、巨微秸秆腐熟剂（处理T3）和微泰康秸秆腐熟剂（处理T4）腐熟的紫茎泽兰成品率分别为59.64%、54.68%、51.40%。从紫茎泽兰发酵成品有机肥的特性看，不同处理发酵成品都呈碱性。发酵成品有机肥中粪大肠菌群数以处理T1（CK）最高，添加发酵菌的处理均较低。成品有机肥的蛔虫卵死亡率以处理T1（CK）最低，处理T2、处理T3、处理T4较高，均超过95%，3种发酵菌对紫茎泽兰的发酵效果均较好。

表3 不同腐熟剂对紫茎泽兰发酵成品率及其特性的影响

2.3 不同腐熟剂对紫茎泽兰发酵成品养分及重金属的影响

由表4可知，以烘干基计，在相同腐熟剂条件下，不同处理成品有机肥中有机质含量为处理T4＞处理T1（CK）＞处理T3＞处理T2，处理间差异达显著水平；全氮含量以处理T3最高；全磷含量处理T2、处理T3、处理T4间差异不显著，但显著高于处理T1（CK）；全钾和总养分含量均以处理T2、处理T4较高，显著高于处理T3和处理T1（CK），其中处理T4分别较处理T1（CK）增加18.27%、18.09%。从成品有机肥中重金属含量看，处理T3、处理T4的砷含量较高，分别达1.63 mg·kg-1、1.64 mg·kg-1；铅含量以处理4最高，为0.55 mg·kg-1，处理T1最低，为0.19 mg·kg-1；铬含量以处理T2、处理T4较高，分别为42.31 mg·kg-1、38.44 mg·kg-1；汞含量各处理间无显著差异；镉含量以处理3最高，为2.27 mg·kg-1，处理2最低，为1.66 mg·kg-1。综合不同处理成品有机肥的养分和重金属含量，表明脱毒复合腐熟剂、微泰康秸秆腐熟剂对紫茎泽兰的腐熟效果最好。

表4 不同腐熟剂对紫茎泽兰发酵成品养分及重金属的影响

3 讨论

温度是判断堆肥腐熟度的重要指标之一，堆温高低和持续时间对紫茎泽兰腐熟快慢具有重要的影响。本研究中，对比各处理堆体的温度变化，脱毒复合腐熟剂、巨微秸秆腐熟剂和微泰康秸秆腐熟剂均可明显促进紫茎泽兰堆肥前期发酵温度升高的速度，高温（＞54.5℃）的持续时间约10 d，3种腐熟菌剂发酵成品有机肥中粪大肠菌群数低，蛔虫卵死亡率较高，这可能与55℃以上高温堆肥3 d即可有效杀死病原菌及蛔虫卵有关[10]。按照NY/T798—2015《复合微生物肥料》[11]及商品有机肥料[12]、烟用有机肥标准体系[13]，Cr、As、Pb、Cd、Hg的限量 值分别为150 mg·kg-1、75 mg·kg-1、100 mg·kg-1、10 mg·kg-1、0.2 mg·kg-1，本研究中各处理成品有机肥中5种重金属均未超标，表明经上述3种腐熟剂发酵的紫茎泽兰有机肥可以安全农用，但由于该有机肥属碱性肥料，较适宜在酸性或中性植烟土壤上应用。

4 结论

将腐熟菌剂脱毒复合腐熟剂、巨微秸秆腐熟剂和微泰康秸秆腐熟剂用于紫茎泽兰腐熟时，其表现出一定的稳定性，可明显提高紫茎泽兰堆肥初期的发酵温度，延长高温持续时间，缩短堆肥发酵周期，促进堆肥快速腐熟，成品率、养分显著增加。