含腐植酸产品在秸秆腐熟上的应用效果

张会平 许美玲 刘海飞 任麒帆 李 洋 冯梦喜

河南黑色生态科技有限公司 新乡 453731

2009年，江苏省出台我国省级首部禁止农作物秸秆焚烧和促进综合利用的地方性法规《江苏省人民代表大会常务委员会关于促进农作物秸秆综合利用的决定》。焚烧秸秆不仅易引发火灾，造成严重的大气污染，还会危害人体健康[1]。但是，秸秆直接还田，未经处理的秸秆往往携带虫卵或其他细菌，易导致病虫害的发生；另外，秸秆分解大约需要1～2年，分解时还需要消耗土壤中的氧气，易导致农作物根系缺氧并腐烂。而秸秆腐熟后还田，不仅能够使有机物料转化为有机肥，同时具有增加土壤肥力、减量化肥、促进秸秆回收利用、保护环境等多方面的功效[2～4]。近年来，国家倡导绿色环保的生活方式，秸秆还田就是响应其号召，而秸秆腐熟剂的诞生是响应号召的另一种方式。有研究表明，秸秆还田条件下，施用秸秆腐熟剂在短期内可减弱农田地力用与养的矛盾，提高秸秆腐解速率、土壤肥力和作物产量，改善农业生态环境等作用[5～12]。其实，不单单是腐熟剂，含腐熟效果的肥料也开始受到人们的关注[13]。本次试验以验证含腐植酸产品在秸秆腐熟上的应用效果为目的，选用瑞壤有机肥（含腐植酸产品）和复合水溶菌剂（腐熟剂）作为供试产品，以河南黑色生态科技有限公司新乡生产基地为试验点，开展秸秆腐熟试验，进而验证含腐植酸产品的腐熟效果。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为玉米秸秆。

供试产品包括瑞壤有机肥（腐植酸≥25%、黄腐酸≥5%、氮磷钾≥5%、有机质≥50%、有效活菌数≥0.2×108cfu/g，来源：河南黑色生态科技有限公司）和复合水溶菌剂（有效活菌数≥1.0×1011cfu/g，来源：市场购买）两种。

1.2 试验设计

本次试验设置4个处理，CK：不加任何产品的自然态腐熟对照组；T1：添加复合水溶菌剂的处理组；T2：添加瑞壤有机肥的处理组；T3：添加瑞壤有机肥和复合水溶菌剂的处理组。各个处理除添加剂不同外，其他操作均相同。瑞壤有机肥及复合水溶菌剂按照秸秆堆重量的20%添加，添加时注意平铺撒施混匀。具体见表1。

表1 各处理设置情况Tab.1 Each processing setting

1.3 试验过程

选取粗细与长度接近的完整玉米秸秆，采用秸秆粉碎机处理长度至5～10 cm。称取50 g玉米秸秆小段放入尼龙网袋中，共准备试验所需要的该秸秆样品34袋。首先，先随机取出样品2袋，用清水洗涤（与后续操作保持一致），直至滴下的水为无色，以将秸秆上的杂物清洗干净，将洗涤后的秸秆样品置于85 ℃下烘干处理6 h后，准确称重并记录每袋的重量N0。之后，将剩余的32袋样品随机的平均分到4个处理中，即每个处理共有8袋样品，各个处理按照表1中相应的设计添加复合水溶菌剂和瑞壤有机肥，并分别按照顺序编号。

随后，选择一片常年耕作的土地，规划为试验小区，将32袋样品埋进小区土层5～10 cm左右（样品随机摆放且最终记录好位置）。最后，分别在试验的第7天、第14天、第21天以及第28天从每个处理中随机选择2袋，首先对于发酵堆的外观进行观察记录，再分别将秸秆上的杂物进行清洗，直至滴下的水为无色，以保证各处理中添加的瑞壤有机肥或者复合水溶菌剂以及杂物清洗干净，之后将样品置于85 ℃下烘干处理6 h后，准确称重并记录每袋的重量NX。另外，烘干后的秸秆经过粉碎机粉碎之后，送到分析检测室对于相关指标检测并记录，最后通过对比分析固态发酵过程中发酵堆外观、失重率、发酵堆营养物质变化（全氮、速效磷、速效钾、有机质）、pH等指标，综合评价腐熟效果。1.4 检测指标和方法

秸秆失重率计算公式（1）如下：

总氮含量测定采用凯氏定氮法；速效磷含量测定采用碳酸氢钠法；速效钾含量测定采用火焰光度计法；有机质含量测定采用重铬酸钾容量法；pH测定采用玻璃电极法[14]。

2 结果与分析

2.1 发酵堆外观

表2为发酵堆外观及相关现象。可以看出，玉米秸秆发酵堆的颜色在发酵前是黄褐色的，随着腐熟天数的增加颜色越来越深，颜色越深说明腐化程度越明显。没有添加任何产品的秸秆发酵堆，由于自然中存在天然微生物发酵，秸秆也会慢慢开始腐化，CK随着时间的推移，颜色逐渐加深，秸秆在第21天左右开始发霉；T1的秸秆发酵堆相对于CK来说，颜色加深的速度稍快，在第14天左右开始发霉；T2及T3的秸秆发酵堆，与CK相比较颜色加深的速度更明显。另外，发霉现象均有菌种菌丝出现，T2及T3处理此现象出现的较早，且菌种菌丝出现较多。所有处理中，均是在发霉前期有轻微臭味，后期臭味增强。

表2 发酵堆外观及相关现象Tab.2 The appearance and related phenomena of the fermentation pile

表2 续

2.2 发酵堆失重率

作物秸秆在一定条件下经过微生物等综合降解作用，其所含的有机物逐步被分解，秸秆重量亦逐渐降低。通过测定秸秆失重率就能反映其腐解程度，并由此进行秸秆腐熟菌剂效果的比较和评价[15]。

由表3发酵堆的失重率变化可知，随着时间的增长，各个处理的失重率均是逐渐增加的，在第7天 时，4个 处 理（CK、T1、T2、T3）失 重率的平均值分别是12.08%、17.88%、15.92%、24.16%，各处理之间差异显著，此时T3的失重率最大，T1次之；在第14天和第21天时，T3的失重率依旧最大，T2次之，二者之间无显著差异，但均与CK和T1差异显著；到达第28天时，4个处理失重率的平均值分别是36.61%、39.40%、44.39%、46.53%，T1、T2、T3相较于CK的失重率分别增加了2.79%、7.78%、9.92%，其中T2和T3之间无显著差异，但均与CK和T1差异显著。由此可以看出，经过14、21、28天，T2和T3的失重率均著优于其他处理，4个处理的腐熟程度由大到小依次为T3、T2、T1、CK。

表3 发酵堆失重率变化Tab.3 Weight loss rate changes of fermentation pile %

2.3 发酵堆营养物质及pH变化

从表4可以看出，相较于腐熟前，秸秆发酵堆料中全氮、速效磷、速效钾均有所提高，但是每个处理提高的幅度大小不一，均以T3提高最多。由于数据较多，在此对于经过21天及28天的腐熟结果进行详细分析。经过21天的腐熟后，在全氮含量方面，4个处理（CK、T1、T2、T3）相较于腐熟前分别提高了10.13%、18.99%、16.46%和22.78%；在速效磷含量方面，4个处理相较于腐熟前分别提高了30.00%、40.00%、50.00%和63.33%；在速效钾含量方面，4个处理相较腐熟前分别提高了23.81%、39.68%、50.79%和76.19%。经过28天后，在全氮含量方面，4个处理相较腐熟前分别提高了15.19%、20.25%、20.25%和32.91%；在速效磷含量方面，4个处理相较于腐熟前分别提高了36.37%、50.00%、56.67%和73.33%；在速效钾含量方面，4个处理相较腐熟前分别提高了25.40%、46.03%、55.56%和80.95%。将4个处理与腐熟前作比较，在经过28天后，4个处理的营养物质（全氮、速效钾、速效磷含量之和）相较于腐熟前来说，分别提高了22.67%、34.88%、39.53%和57.56%。

在有机质含量方面，随着腐熟天数的增加，除T1外，各个处理的有机质含量都呈现下降的趋势，在腐熟14天之后，各处理有机质含量相较于腐熟前均有降低，但是降幅不明显；在pH方面，随着腐熟天数的增加，各处理pH呈现升高的趋势，但均在6～7之间。

表4 发酵堆营养物质及pH变化Tab.4 Changes of nutrients and pH of fermentation pile

3 结论

经过28天的腐熟后，同时添加瑞壤有机肥和复合水溶菌剂的处理（T3）在失重率方面均高于其他处理，而单独添加瑞壤有机肥的处理（T2）秸秆失重率明显高于单独添加复合水溶菌剂的处理（T1）；在全氮含量方面，随着天数的增加，以同时添加瑞壤有机肥和复合水溶菌剂的处理最高，其次便是单独添加瑞壤有机肥及复合水溶菌剂的处理；而在速效磷和速效钾含量方面，以同时添加瑞壤有机肥和复合水溶菌剂的处理最高，而单独添加瑞壤有机肥处理的速效磷及速效钾含量较单独添加复合水溶菌剂处理总体偏高；有机质方面，相较于腐熟前，以同时添加了瑞壤有机肥和复合水溶菌剂的处理降低幅度最小，单独添加瑞壤有机肥的发酵堆与单独添加复合水溶菌剂的2个处理降低程度差别较小；最后对于pH方面，三者的pH范围都在6～7之间。

综合秸秆腐熟过程中的外观、失重率及营养物质等方面的变化，我们不难发现，同时添加了瑞壤有机肥和复合水溶菌剂的处理腐熟效果最佳，但是对比单独添加瑞壤有机肥及复合水溶菌剂的处理，单独添加瑞壤有机肥处理的发酵堆的腐熟效果明显优于单独添加复合水溶菌剂处理的发酵堆腐熟效果。