核桃树叶基质化的酸碱前处理方式探究

王艳壮，姚晓杰，李莹杰，何 苗，王应梅，杜红斌

塔里木大学 园艺与林学学院，新疆阿拉尔 843300

新疆地处内陆，基质原料草炭购买后还有较长的陆路运输，基质成本高昂，而南疆大面积栽培核桃，拥有丰富的核桃树叶资源，将其发酵腐解后作为基质，具有广阔的应用前景。树叶表面通常具有一层疏水蜡质，会在核桃树叶发酵过程中影响水分的浸润和微生物的活动，因此核桃树叶发酵前处理也成了核桃树叶基质化的关键一环。不同植物的蜡质成分虽然存在一定差异，但主要为长链脂肪酸及其衍生而来的醛、醇、烷、酮、酯等[1]，较多的成分可以与酸或碱反应，因此可以采用酸碱溶液在堆腐发酵前对树叶进行前处理，破除蜡质结构，促进发酵。柴艳芳[2]研究发现添加松树皮干质量0.4%~0.8%的石灰预处理1周可以促进松树皮的发酵，证明酸碱前处理具备可行性。收集的核桃树叶具有尘土且十分干燥，在酸碱处理前还需要对核桃树叶进行浸泡除尘和活化。

1 材料与方法

1.1 试验材料

核桃树叶来自新疆生产建设兵团塔里木大学园艺实验站、阿拉尔市十二团核桃种植基地，为冬季搜集的核桃树落叶，粉碎为5 mm后用于酸碱前处理研究。

1.2 试验方法

试验研究清水浸泡时间和酸碱溶液种类2个因素交互作用对核桃树叶理化性质的影响，设置了5个清水浸泡时间，选用硫酸、氢氧化钠、草酸、氨水4种处理溶液，共计20个处理（表1）。具体试验方法为：将粉碎的核桃树叶放入水桶中，加等体积自来水分别浸泡设定时长（浸泡0 h为不浸泡，直接取核桃树叶处理）后捞出控水。取浸泡后的核桃树叶2 L分别加入浓度为2%的等体积硫酸、草酸、氢氧化钠、氨水溶液中处理1 h，捞出控干处理液，再用等体积自来水漂去处理液离子后烘干，测定处理后核桃树叶的理化性质。处理时长与处理液浓度设置参考姚文英[3]对树叶酸碱前处理的设置。

表1 试验处理设置

1.3 测定指标及方法

1.3.1 容重孔隙度的测定取容积为V的容器，称重（W0），装满风干的基质，称重（W1），包2层纱布，用皮筋绑紧，浸泡水中24 h，称重（W2），将容器倒置，水分自然沥干后再称重（W3），取下纱布皮筋称重（W4），容重及孔隙度按以下公式计算。容重(g/cm3) =（W1-W0）/V；总孔隙度（%）= [（W2-W1-W4）/V]×100%；通气孔隙度（%）= [（W2-W3）/V]×100%；持水孔隙度（%） = 总孔隙度-通气孔隙度；气水比=通气孔隙度/持水孔隙度。

1.3.2 pH、EC值的测定取风干样品5 g，加蒸馏水50 mL，37℃方式下165 r/min震荡浸提30 min，过滤后用pH计测定pH值，用电导仪测定电导率。

1.4 数据整理与分析

采用Excel 2019软件进行试验数据的整理与图表的制作。利用灰色关联度法对处理后核桃树叶物理化学指标关联度进行综合排序，筛选合适处理。

2 结果与分析

2.1 不同浸泡时间和酸碱溶液处理对核桃树叶容重的影响

由图1可知，浸泡不同时长后的核桃树叶在硫酸、草酸、氢氧化钠、氨水处理后容重变化呈现先增加后降低趋势，即随着核桃树叶浸泡时间的增加，不同溶液处理后的核桃树叶容重先增加后降低，其中氢氧化钠和草酸溶液在浸泡48 h处理核桃树叶容重达到最大，硫酸和氨水溶液在浸泡24 h处理核桃树叶容重达到最高。

图1 不同浸泡时长与溶液种类处理核桃树叶容重的变化

2.2 不同浸泡时间和酸碱溶液处理对核桃树叶孔隙度的影响

由图2可知，氢氧化钠和氨水2种碱液处理后核桃树叶总孔隙度变化趋势一致，随着核桃树叶浸泡时间的增加，氢氧化钠和氨水处理后的核桃树叶容重先增加后降低再增加。硫酸和草酸2种酸溶液处理总孔隙度变化互不相同，在不同浸泡时间下草酸处理后总孔隙度变化较小，相对浸泡0 h的处理，各个浸泡时间处理总孔隙度增加或减不超过6%，硫酸处理变化则较大，浸泡0.5 h后处理总孔隙度上升，之后几乎随浸泡时间的增加呈直线下降。在通气孔隙和持水孔隙度上，除个别处理外，不同溶液处理变化趋势一致，随着核桃树叶浸泡时间的增加，不同溶液处理后核桃树叶通气孔隙度增加，持水孔隙度降低。在气水比上，不同浸泡时间下，硫酸和草酸处理高于氢氧化钠和氨水处理，总体上看随着浸泡时间的增加，核桃树叶在4种溶液处理后气水比呈增加趋势。

图2 不同浸泡时长与溶液种类处理核桃树叶孔隙度的变化

2.3 不同浸泡时间和酸碱溶液处理核桃树叶pH、EC值的影响

由图3可知，在同种溶液处理下，不同浸泡时间处理之间核桃树叶pH值相差较小，但相同浸泡时间下，不同酸碱溶液处理后，核桃树叶pH值相差较大。氢氧化钠处理后pH值在8.87~10.59之间，处理后的核桃树叶呈碱性，氨水处理后的pH值在6.7左右，处理后的核桃树叶近中性，硫酸和草酸处理后核桃树叶pH值均低于3.3，酸性较强。从不同处理pH值的变化可以看出，自来水浸泡对核桃树叶pH值影响不大，而不同处理溶液种类才是影响核桃树叶pH值的关键。浸泡不同时长后的核桃树叶在氨水处理后的EC值变化不大，基本保持平稳，而氢氧化钠、硫酸和草酸处理变化均较大，随核桃树叶浸泡时间的增加，硫酸处理的EC值先降低后升高，氢氧化钠和草酸处理的EC值先升高后降低再升高，3种溶液处理均在浸泡24 h后的EC值降为最低。

图3 不同浸泡时长与溶液种类处理核桃树叶pH、EC值变化

2.4 不同浸泡时间和酸碱溶液处理灰色关联度分析

依据邓聚龙[4]提出的灰色系统理论原理，对不同酸碱前处理后核桃树叶理化指标进行综合分析排序。理想处理方法的设定综合考虑蔬菜育苗基质标准（NY/T 2118—2012）[5]要求及有机物质发酵微生物生长适宜酸碱方式，取各个处理的容重、气水比和pH值均值，总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度最大值，EC最小值构成理想处理，采用变异系数法确定其权重。

由表2可知，等权关联度和加权关联度第一位分别为Q17和Q18处理，2种排序结果存在差异。因为不同处理对核桃树叶各个方面理化指标的影响程度不同，需要对各个指标进行加权分析，因此最佳处理为Q18。

3 讨论与结论

核桃树叶前处理是为了促进核桃树叶的发酵。在进行不同前处理后应选择容重适中的处理，以防止在进行前处理后发酵基质容重偏低或过高。核桃树叶的堆腐发酵需要足够的空气、水分和适宜的pH值，以维持微生物的活动，这就要求前处理后核桃树叶需要具备高持水和高通气性。许燕等[6]研究发现，发酵菌嗜热性侧孢霉适宜pH值在4~8之间，据此，采用氨水前处理更有利于使核桃树叶pH值适宜发酵。蔬菜育苗基质要求EC值为0.1~0.2 mS/cm，因此核桃树叶前处理后需要保持较低的EC值。综合前处理后核桃树叶理化性质变化发现，在浸泡24 h后采用氨水处理的核桃树叶综合理化性质最适宜后期发酵，且灰色关联度分析结果与此一致，筛选出核桃树叶最佳前处理方式为自来水浸泡24 h后采用氨水处理。