剑麻麻渣腐熟剂筛选及其腐熟效应研究

覃旭 黄显雅 杨祥燕 吴密 金刚 彭欣怡 覃剑峰 崔明勇 刘明 陈涛

摘 要：为提高剑麻麻渣肥料化利用效率，该文开展剑麻麻渣腐熟剂筛选及腐熟效应研究。通过室内对比试验，研究了7种腐熟剂对剑麻麻渣腐熟程度、温度、pH值及种子发芽指数等指标的影响。结果表明，添加适宜的腐熟剂可有效提高麻渣堆肥温度，加快麻渣腐熟进程。其中，添加南宁威德尔生物科技有限公司微生物菌剂的麻渣在发酵14 d腐烂，比T0（纯麻渣未处理）提前7 d达到腐熟效果，21 d达到完全腐熟，腐熟液pH 为7.90，种子发芽率为92.22%，发芽指数为134.66%，比T0提高47.62%，為最佳剑麻麻渣腐熟剂。

关键词：剑麻麻渣 腐熟剂 发芽指数 pH 堆肥

中图分类号：S563.8     文献标识码： A

剑麻 （ Agave sisalana Perr. ex Engelm. ） 属龙舌兰科（Agavaceae）龙舌兰属（Agave L.）植物，是一种极具热带特色的多年生单子叶纤维作物。其叶纤维作为当今世界用量最大、范围最广的一种硬质纤维，广泛用于国防、渔业、航海、石油、工矿等重要领域[1]。剑麻原产于墨西哥，主要分布于非洲、拉丁美洲和亚洲等地区。我国是剑麻生产大国之一，据国家农业农村部农垦局统计数据，2019年我国剑麻种植面积1.87万hm2，纤维产量7.23万t，总产值6.48亿元。

麻渣是剑麻鲜叶片经过生物脱胶提取纤维后的副产品。剑麻叶片只有3%～5%可用于纤维生产，其余的95%～97%均为副产物，即麻渣[2，3]。剑麻麻渣不仅产量丰富，还蕴含丰富的矿质营养，含氮1.57%，磷0.39%，钾2.88%，钙3.86%，是一种优质的有机肥[4]。目前我国剑麻麻渣肥料化利用还停留在直接还田覆盖阶段，大部分直接施于剑麻大行间。前人研究表明，麻渣还田可明显促进剑麻高产稳产[5]，但直接还田存在发酵周期长、堆肥效率低等缺点[6]，此外新鲜麻渣未经腐熟处理直接排放还会产生浓烈臭味，造成环境污染，麻渣中的虫卵和病原菌直接进入土壤，会导致病虫害风险加重。因此开展剑麻麻渣腐熟还田研究，提高剑麻麻渣肥料化利用效率已成为亟待解决的产业问题。

秸秆腐熟剂是一种含有多种微生物菌群的有机物料，主要有真菌、细菌和放线菌，接种适宜腐熟菌能加速秸秆腐熟[7，8]。前人研究发现，在水稻[9，10]、小麦[11，12]、玉米[13]等作物秸秆还田时，配施不同种类腐熟剂有利于有益微生物繁殖，加快秸秆腐熟速率，改善土壤理化性质，减少化肥使用，增强作物抗病抗旱能力，降低秸秆腐熟对作物产生的不良影响，提高作物的产量和品质[14-17]。目前，关于剑麻麻渣腐熟剂及其效应研究的报道较少。本试验通过探究不同腐熟剂对剑麻麻渣腐熟效果的影响，确定最佳腐熟处理，为剑麻麻渣还田技术研究奠定基础，也为提高麻渣肥料化利用，减少环境污染提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试腐熟剂 腐熟剂1（君德有机物料腐熟剂，山东君德生物科技有限公司）、腐熟剂2（君德有机物料发酵剂，山东君德生物科技有限公司）、腐熟剂3（绿陇·酵能有机物料腐熟剂，山东绿陇生物科技有限公司）、腐熟剂4（有机肥发酵剂，山东绿陇生物科技有限公司）、腐熟剂5（南华千牧秸秆发酵剂，河南南华千牧生物科技有限公司）、腐熟剂6（溢多利复合酶制剂I，广东溢多利生物科技股份有限公司）、腐熟剂7（微生物菌剂，南宁威德尔生物科技有限公司）。

1.1.2 供试麻渣

新鲜麻渣采自广西扶绥县山圩农场有限公司，稍微晾干后用于试验。麻渣理化性质为pH 8.38、有机质21.30%、总氮0.42g/100g、磷（P2O5）0.14%和钾（KCl）0.522%。含水率为52.83%。

1.1.3 小白菜种子

品种为金蔬脆甜四季小白菜。

1.2 试验设计

试验设8个处理，每处理12次重复。T0：纯麻渣;T1：麻渣+腐熟剂1;T2：麻渣+腐熟剂2;T3：麻渣+腐熟剂3;T4：麻渣+腐熟剂4;T5：麻渣+腐熟剂5;T6：麻渣+腐熟剂6;T7：麻渣+腐熟剂7。麻渣沤制所用的容器为一次性方形透明塑料盒（容积为1000 mL，长17 cm、宽11.5 cm、高6.7 cm），每盒装麻渣130 g，与腐熟剂拌匀，在室温下发酵，腐熟剂用量为商品推荐用量。每7d取样一次，每处理每次取3盒，共取样4次，取样时每盒加入自来水500 mL，浸泡24 h后用双层纱布过滤得到麻渣发酵液。

1.3 测定项目与方法

以种子发芽指数作为堆肥腐熟度的指标。采样时记录各处理麻渣颜色、气味和软硬度，测定pH和温度。

发芽指数测定方法：吸取不同处理麻渣发酵液2 mL于铺有滤纸的培养皿中，每个培养皿内放入20 粒饱满的小白菜种子，室温下放置48 h，测量种子发芽数和根长，计算种子发芽指数（GI）。每个试样重复3 次，以清水为对照[18]。

种子发芽指数（ GI） 的计算方法为：

各处理种子发芽率（%）×种子根长（mm）

GI（%） = ×100

对照种子发芽率（%）×对照种子根长（mm）

1.4 数据分析

采用Excel 2016进行数据分析，采用SPSS18.0进行方差分析与差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理对剑麻渣腐熟程度的影响

每次取样观察剑麻麻渣堆肥颜色、气味和软硬度变化，结果见表1。各处理在颜色变化上区别不大，腐熟前期基本呈褐色，腐熟后期变为黑褐色。其中，T7颜色变化最快，在添加腐熟剂第7 d变为黑褐色，T6变化最慢，在第21 d达到黑褐色，其余处理均在第14 d。在气味方面，添加不同腐熟剂各阶段呈现出的气味不尽相同，主要为霉味、氨味和泥味三种，说明堆肥气味受添加剂种类和剂量的影响较大。在软硬度方面，T2、T7处理在第14 d腐烂，比其他处理更快达到腐烂状态，且更易拉扯断。

2.2 不同处理剑麻渣堆肥温度变化

温度变化可以反映堆肥的腐熟度和腐熟效果。由图1可知，在剑麻渣堆肥腐熟过程中存在温度变化，且差异显著。腐熟前期，各处理均出现短暂的温度下降期，第3 d后温度迅速上升，于第7 d进入腐熟高峰期，平均温度维持在30℃以上，其中，T7温度最高，为30.93℃，其次是T2和T5，分别为30.87℃和30.83℃。第14 d腐熟到达最高峰，添加腐熟剂的7个处理温度均高于T0（纯麻渣未处理），其中T5温度最高，为32.00℃。14 d后温度开始下降，21～28 d温度趋于平缓，整个腐熟过程基本结束。

2.3 不同处理剑麻渣堆肥pH变化

腐熟的堆肥一般呈弱碱性，故能作为堆肥腐熟度的一项参考指标。pH值在7.5～8.5时，可以作为初步判断堆肥已达到腐熟要求之一[19，20]。

剑麻渣堆肥过程中pH 值的动态变化如图2所示。在室内条件下，除T6外，各处理pH变化整体呈先降后升的趋势，最终达到弱碱性（7.19～8.46）。其中， T2和T7处理pH在第14 d即开始上升，其他处理均在21 d后，相对于其他处理提前了7 d，可见添加腐熟剂的T2和T7处理可以加快剑麻渣腐熟进程。从pH值变化效果来看，T7处理增幅最大，28d后值最高，达8.46。

2.4 不同处理剑麻渣堆肥种子发芽指数变化

种子发芽指数（GI）是通过测试堆肥浸提液的生物毒性来评价堆肥腐熟程度的指标，目前被广泛接受和应用。各处理种子发芽率及根长变化见表2、表3，发芽指数变化见图3。由表2、表3可见，T7处理加入腐熟剂7 d后获取的堆肥浸提液生物毒性已基本消失，种子发芽率高达94.44%，与清水处理持平，根长也相当，对植物生长失去抑制作用。由图3可以看出，随着腐解进行，8个处理的GI 值均呈明显增加后下降的趋势。腐熟第7 d，除T6处理外，各堆肥的GI 值均大于50%，达到基本腐熟以上，其中，T5和T7处理的GI 值分别为84.83%和99.50%，达到完全腐熟。发芽指数于21 d达到最高峰，除T2、T6处理外，各堆肥的GI 值均大于80%，达到完全腐熟，T3、T4、T5和T7处理的GI 值均高于T0（纯麻渣未处理），T7增幅显著高于其它处理，GI值为134.66%，比T0提高47.62%。

3 讨论与结论

堆肥呈褐色是腐熟的标志之一[21]。本试验中，不同处理麻渣堆肥腐熟后最终均变为黑褐色，符合我国现行有机肥标准的要求[22]。添加不同腐熟剂，麻渣的气味和软化程度出现较为明显的变化，说明堆肥气味和软化程度受添加剂种类和剂量的影响较大。从麻渣的腐熟表观特征来看， T2、T7比其他处理更快达到腐烂状态，且更易拉扯断。

温度变化是反映腐熟度和腐熟效果的常用指标，堆肥中的有机物质被微生物氧化分解越快，释热越多，堆肥温度就越高[19]。从温度指标来看，各处理在第7～14 d进入腐熟高峰期，平均温度为31.68℃，第14 d腐熟到达最高峰，添加腐熟剂的7个处理温度均高于T0（纯麻渣未处理），腐熟后期第28 d温度逐渐降低至平缓，平均温度为27.18℃，说明可降解的有机质分解接近完全，麻渣腐熟基本完成。此次室内试验，由于堆肥所用容器存在较大热传导，加上堆肥体积较少，堆肥内部温度上升不高，但其变化趋势仍可以反映整体腐熟过程的进度。

pH是反映堆肥腐殖化进程及判断堆肥是否腐熟的基本指标[23]。中性或弱碱性是微生物最适宜生存环境，有利于微生物的生长繁殖及代谢[24]。前人研究表明，在堆肥发酵初期，微生物在适宜条件下大量繁殖代谢，其活动产生的有机酸会导致pH值降低，随着堆肥的继续进行，温度升高，一部分有机酸挥发，同时含氮有机物质分解产生大量的NH4+-N及NH3，使pH又开始回升，最后稳定在微碱性水平[25，26]。本研究中也有类似发现，各处理pH值历经28 d腐解均表现为不同程度的先降后升趋势，由初始的6.75～8.42 升至7.19～8.46的微碱性水平，其中T7处理增幅最大，值最高，腐熟效果最好。该规律与谭施[3]、翟修彩[27]等的结论一致。

作为生物指标，GI 值可反映发酵堆肥的植物毒性，被认为是最精确有效的堆肥腐熟评价指标。一般情况下，GI值大于50%可認为堆肥对种子基本无毒性，堆肥基本腐熟;GI 大于80%，可认为堆肥完全腐熟[19，28]。在本研究中，加入腐熟剂发酵后的第21 d，除T2、T6处理外，各堆肥的GI 值均大于80%，均达到“对植物种子无毒害，可促进堆肥腐熟”的标准， T7增幅显著高于其它处理，GI值为134.66%，比T0（原麻渣未处理）提高47.62%。

综上所述，添加适宜的腐熟剂可加快麻渣腐熟进程，综合各项指标，南宁威德尔生物科技有限公司的微生物菌剂对麻渣的腐熟效果最好，在21 d达到完全腐熟，腐熟液pH为7.90，发芽指数为134.66%，比对照提高47.62%，为最佳剑麻渣腐熟剂，可作为麻渣还田腐熟剂的首选试验材料。影响麻渣腐熟的因素除了温度、pH，还有麻渣本身的含水量、碳氮比以及田间环境等等，本研究筛选出的腐熟剂对剑麻麻渣堆肥养分含量的影响以及在田间的应用技术和腐熟效果还需进一步研究。

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