不同发酵菌剂对烟用菜籽饼肥肥效的影响

舒荣波，尹力初，罗兰芳，龚亚琴，张 蕾，易亚男

（湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128）

我国历来就有在烟草上施用饼肥的习惯，但目前有两种相对分歧的观点：一种观点认为，饼肥经堆制发酵充分腐熟后施用，在提高烟草品质方面超过等氮量的复合肥料[1]。另一种观点认为，饼肥其养分不稳定、释放速度慢，烟草需肥高峰期其养分供应不上，有机氮肥效滞后而导致烟叶烟碱含量过高、贪青晚熟[2]。可见，围绕烟草施用饼肥争论的焦点问题是饼肥的分解速率、养分的供应与烟草需肥规律的协调性问题。

近年来国内外对菜籽饼用作烤烟有机肥的发酵技术开展了相关研究，但主要考虑水分和发酵时间[3-4]的影响，对接种菌剂的影响考虑较少，而接种菌剂在饼肥堆制过程中起着关键作用[5]。为此，本研究通过比较接种3 种不同菌剂发酵下各饼肥的腐熟度、C/N 比及蛋白N 降解率的差异，同时采用“好气培养间歇淋洗法”及“幼苗盆栽试验”考察了相应饼肥短期内（35 d）在土壤中的有机N 矿化率和供肥效应，以期在烟用饼肥堆制过程中科学的选择接种菌剂，为烟田合理施用饼肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验在湖南农业大学资源环境学院中心实验室及玻璃网室完成，供试菜籽饼在当地农户购置，基本性状为：全N 45.10 g/kg，全P 3.55 g/kg，全K 8.20 g/kg，无机N 4.28 g/kg，蛋白N 40.82 g/kg。盆栽指示作物为精选优质高粱种子，直播入盆栽土壤中，定苗5 株。供试菌剂有3 种，其中菌剂1 为山东日照爱田农业开发有限责任公司生产的“爱田1#菌剂”，菌剂2 为北京神农采禾生物科技有限公司生产的“神采肥料活性剂”，菌剂3 为河南宝融生物科技公司生产的“BM 烟草增香剂”。

1.2 不同菌剂对饼肥中心温度、腐熟度及蛋白N 降解率的影响

堆制前把所有菜籽饼粕全部粉碎后混匀，均匀取样10 kg，测定其水分及养分含量等指标。然后按厂家推荐用量分别添加各菌剂，同时做不添加菌剂处理（即自然发酵），其中菌剂1、2、3 的添加量分别为0.05%、0.05%与0.03%，按60%的含水量（以干物质重量为基数）加入水分后装入大型塑料桶中发酵沤制，各处理堆制70 kg，每天10∶00 定时记录饼肥堆体中心温度及环境温度。每3 d 翻堆一次，并补充水分以保持整个堆制过程含水量为60%。饼肥堆制时间为20 d，堆制结束后每桶准确称量并均匀取样5 kg 以上。所有样品均测定水分含量、蛋白N、全N、矿质氮（NH4++NO3-）以及有机C 含量，并计算不同菌剂处理下饼肥的腐熟度及蛋白N 降解率，测定方法参照鲍士旦《土壤农化分析》[6]。其中腐熟度用胡敏酸E4/E6 值来衡量，其测定方法为：蒸馏水浸提样品（蒸馏水与样品的质量比为20∶1），过滤后取滤液分别在465 和665 nm 波长下用分光光度计测定吸光值，计算其比值即为E4/E6[7]。

1.3 不同菌剂处理下的饼肥在土壤中的有机氮矿化能力研究

试验采用好气培养间歇淋洗法测定不同菌剂处理下的饼肥短期内（35 d）在土壤中的矿化能力。供试土壤取自浏阳代表性烟田，风干磨细过1 mm筛。取土10 g，按10%的比例加入各饼肥混匀，另设添加未腐熟原材料及不添加饼肥处理，共计6 个处理，每处理5 次重复，装到拔去针头、底部事先放有滤纸并装有2 cm 厚石英砂的50 mL 注射器内，上面再覆盖2 cm 厚的石英砂，以免直接淋洗土壤时飞溅损失。装好后，将注射器轻敲数次，使土壤与石英砂密接，每隔7 天用200 mL 左右蒸馏水淋洗土壤，滤液接在200 mL 塑料瓶中并准确记录其体积，定量过滤后测定其矿质氮含量，淋洗结束后以中间扎有小孔的塑料膜封住管口，继续进行培养。培养前淋洗一次并测出各饼肥的最初矿质氮含量，以最初矿质氮和每次淋洗回收的矿质氮含量来计算各饼肥在不同培养时期下的N 矿化速率及矿化总量。

1.4 不同菌剂处理下的饼肥对指示作物生长的影响

试验利用幼苗法盆栽试验测定不同菌剂处理下各饼肥的肥效。供试土壤取自浏阳代表性烟田，风干磨细过10 目筛。在土壤中按2%的比例加入各种饼肥，另设添加未腐熟原材料及不添加饼肥处理，混匀后装入250 mL 不透明塑料杯，每杯装土150 g，每处理重复3 次。塑料杯放入高8 cm 的周转箱内，每塑料杯在底部钻有3 个直径1 cm 的小孔，在装土前垫入2 cm 厚的棉花用来吸水以保证植株水分的供应。本研究以高粱作为指示作物，出苗2 d 后间苗，每杯定苗6 株。植株生长到表现缺肥症状后收获，剪取植株地上部分，烘干后计算单株重量。并以单株重量及长势直观反映各饼肥对植物生长的影响。

2 结果与分析

2.1 不同菌剂处理对饼肥堆制过程中堆体温度的影响

堆体温度的变化是饼肥堆制进程的直接宏观反映，能反映出堆体内微生物活性的变化和有机物料的转化速率[8]。接种发酵菌剂无疑能增加堆肥中微生物的总量，使微生物快速繁殖，活性增加，从而加速分解有机物，产生热量，促进饼肥原料腐熟。试验期间饼肥堆体中心温度因添加菌剂的不同而各异（图1）。由图可知，自然发酵处理堆体中心温度维持中等水平，且温度变化相对缓和，接种“神采肥料活性剂”（菌剂2）发酵的饼肥大部分时间堆体中心温度最低，而接种“爱田1#菌剂”（菌剂1）发酵的饼肥堆体中心温度最高，接种菌剂“BM 烟草增香剂”（菌剂3）发酵的饼肥在堆制后升温最快，而后维持相对较高的温度。可见，接种“神采肥料活性剂”发酵堆制饼肥不如其他两种菌剂以及自然发酵理想。

图1 不同接种菌剂处理下各饼肥堆体中心温度的变化

2.2 不同菌剂处理对饼肥腐熟度的影响

目前，人们对有机肥堆制的研究主要集中在其条件的控制[9-11]和工艺参数的选择上[12-13]，而对腐解过程中胡敏酸E4/E6 值的变化研究不多。有机肥的沤制过程是在微生物的作用下进行的，确定堆制过程胡敏酸E4/E6 值的变化更能揭示堆腐过程的微生物活动。C/N 及E4/E6 值都是衡量饼肥腐解程度的指标[11]。为此，试验对不同菌剂处理下各饼肥的胡敏酸E4/E6 值进行了测定和分析。研究结果表明，饼肥原始材料经堆制腐解后全N 含量、C/N 比、蛋白N 比例均降低，且不同菌剂处理下存在着明显差异（表1）。添加菌剂堆制的饼肥，其腐熟度显著高于自然发酵的饼肥，差异达到极显著水平，而接种“神采肥料活性剂”堆制的饼肥C/N 及E4/E6 值都要显著高于其他2 种菌剂处理，即腐熟度比其他两种菌剂处理要低，以致蛋白N 降解率相应较低。特别是接种“BM 烟草增香剂”堆制的饼肥，其E4/E6 值显著低于其他各处理，甚至达到极显著水平。

表1 不同菌剂处理对各饼肥蛋白N 降解率及腐熟度的影响

2.3 不同菌剂处理对饼肥在土壤中矿化率的影响

由于施入土壤中的肥料要经过一系列的矿质化后，才能转化为作物可吸收的养分，因此需弄清饼肥带入土壤的总体养分和矿化出来的部分以及其矿化率，本研究通过室内模拟饼肥在土壤中的自然矿化过程，监测各个时期矿质氮含量，并通过前后比较得出其矿化率（图2）。

图2 不同菌剂对各饼肥短期内在土壤中的矿化率的影响

研究表明，经堆制腐熟的饼肥，短期内（35 d）在土壤中的有机N 矿化率均显著高于原始材料，而接种菌剂1 和3 堆制的饼肥，其矿化率又高于自然发酵的饼肥，且不同处理饼肥的有机N 矿化率存在明显差异。其中添加“爱田1#菌剂”、“神采肥料活性剂”、“BM 烟草增香剂”发酵制得的饼肥短期内（35 d）在土壤中的有机N 矿化率分别为33.3%、26.1%、31.4%。研究认为，烟草生长的前中期需要吸收大量的N 素，而成熟期吸收较少，相反若烟株生长后期土壤中仍有较多的氮素供应，则易造成烟叶中烟碱含量过高，烟叶无法适时落黄等[14]。因此，笔者认为，可在植烟土壤中施用接种“爱田1#菌剂”或“BM 烟草增香剂”发酵堆制的饼肥，以解决上述矛盾。

2.4 不同菌剂处理对饼肥肥效的影响

通过幼苗盆栽试验研究发现，接种菌剂1 和3发酵制得的各种饼肥的肥效都要显著高于原始材料、自然发酵及CK（不施肥）处理。添加了接种菌剂1、2、3 发酵而制得的饼肥处理，盆栽指示作物（高粱）地上部分的生物量（烘干重）分别为1 230、972、1 260 g/盆。与CK 处理相比，无论是施用原始材料、自然发酵或经接种不同菌剂堆制而得的饼肥，都能显著促进指示作物（高粱）的生长（图3）。对比各菌剂处理可知，接种“神采肥料活性剂”（菌剂2）制得的饼肥肥效最低，接种“BM 烟草增香剂”（菌剂3）发酵堆制的饼肥对指示作物生长的促进作用最为明显。

图3 不同菌剂处理下各饼肥对指示作物生长的影响

3 小结与讨论

现有研究资料表明，有机物料进入土壤后虽因种类不同腐解动态各异，但总的规律基本一致，一般是前期分解缓慢，肥效滞后[12]，未经腐熟的饼肥亦是如此，这与烤烟需肥规律存在一定的矛盾。本研究结果表明，堆制过程中各添加菌剂处理对饼肥的腐熟度及蛋白N 降解率存在显著影响，且接种“爱田1#菌剂”或“BM 烟草增香剂”发酵的饼肥腐熟度及蛋白N 降解率较高。与原始材料相比，接种菌剂发酵堆制的饼肥短期内（35 d）在土壤中的有机N 矿化率和肥效明显提高，但接种“神采肥料活性剂”制得的饼肥相对较低。为此，在烟用饼肥的堆制过程中可适当添加“爱田1#菌剂”或“BM 烟草增香剂”，以便在烟田施用后有利于有机N 的快速释放，适时适量供氮，更加吻合烟草需肥规律。

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