摘要[目的]環(huán)保酵素由鮮蔬果廚余垃圾發(fā)酵而成，它具有很多活性酶和微生物菌群。探討其改善土壤肥力的效應(yīng)。[方法]試驗(yàn)土樣為學(xué)?；ㄆ酝?，用自制環(huán)保酵素稀釋液澆灌花盆土土壤，測定全氮和有機(jī)質(zhì)含量變化，并依據(jù)第二次全國土壤普查的土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)環(huán)保酵素改善土壤肥力水平。[結(jié)果]隨著澆灌時(shí)間的延長，環(huán)保酵素可以逐漸提高土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量；而且土樣中全氮和有機(jī)質(zhì)含量隨環(huán)保酵素的稀釋比變化，稀釋比越大，增加的越多。經(jīng)過28 d的澆灌，在環(huán)保酵素和水體積比為1∶800時(shí)，全氮和有機(jī)質(zhì)含量最高，分別為27.46和49.33 g/kg，土壤養(yǎng)分均達(dá)到一級(jí)水平。[結(jié)論]該研究可為餐廚垃圾的利用和土壤改良提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞環(huán)保酵素；土壤肥力；全氮；有機(jī)質(zhì)

中圖分類號(hào)S158文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）26-0119-03

Test Research of Soil Fertility Improved by Selfmade Garbage Enzyme

TONG Yujie

（Tianjin Vocation Institute，Tianjin 300410）

Abstract[Objective]Garbage enzyme is obtained by fermenting fruit and vegetable wastes. It has many active enzymes and microbiology flora. The effect of garbage enzyme to improve soil fertility was researched.[Method] Soil sample was from garden in the university，selfmade garbage enzyme was diluted and irrigated to flowerpot soil. Total nitrogen and organic matter were detected.According to soil nutrient classification standard of second general survey of soil in China， the levels of soil fertility were assessed. [Result] Garbage enzyme increased soil total nitrogen and organic matter with the growth of irrigation time. Soil total nitrogen and organic matter varied with the dilution ratio of garbage enzyme. The bigger the dilution ratios，the more the increasing amount.After four weeks irrigation， the dilution of which volume ratio of garbage and water was 1∶800 had the highest total nitrogen and organic matter （27.46 and 49.33 g/kg）.The level of soil nutrient was first class. [Conclusion]The research can provide guidance for restaurant garbage using and soil improvment.

Key wordsGarbage enzyme；Soil fertility；Total nitrogen；Organic matter

環(huán)保酵素是由廚余鮮垃圾加糖、水經(jīng)發(fā)酵之后制成[1]。它的制作方法簡單，用途很廣，在日本和東南亞的家庭生活中廣為利用[2]。環(huán)保酵素的英文名是Garbage enzyme（由垃圾制得的酶），中文名之所以冠以環(huán)保，是因?yàn)樗鼫p少垃圾，在使用中與環(huán)境相容。由于制作環(huán)保酵素所需的主要原料是廚余鮮垃圾，在經(jīng)濟(jì)的前提下同時(shí)做到了環(huán)保。

關(guān)于環(huán)保酵素對土壤的作用，國內(nèi)學(xué)者研究其對土壤中有效氮、全氮、有機(jī)質(zhì)和鉀元素的影響[3-4]，以及對殘余農(nóng)藥的降解作用[5]。

土壤肥力是指土壤在植物生長發(fā)育過程中，不斷地供給植物有效養(yǎng)分和水分的能力，同時(shí)自動(dòng)地協(xié)調(diào)最適宜的土壤空氣和土壤溫度的能力。影響土壤肥力的因素包括養(yǎng)分因素、物理因素、化學(xué)因素和生物因素[6]。土壤養(yǎng)分指土壤中提供給植物生長所必需的營養(yǎng)元素，即土壤中的養(yǎng)分貯量、強(qiáng)度因素和容量因素，主要取決于土壤礦物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)的數(shù)量和組成。土壤養(yǎng)分主要包括有機(jī)質(zhì)、氮、磷，以及鉀、硫、鐵、鎂等物質(zhì)[7-8]。

土壤中的氮元素可分為有機(jī)氮和無機(jī)氮，兩者之和稱為全氮。其中能被植物吸收利用的無機(jī)態(tài)氮約占全氮量5%，絕大部分以有機(jī)態(tài)存在的氮素，需要在微生物的活動(dòng)下逐漸分解礦化后，才能被植物利用。有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的重要指標(biāo)，它提供植物所需要的豐富營養(yǎng)成分，并調(diào)節(jié)土壤的理化性狀。有機(jī)質(zhì)包括纖維素、木質(zhì)素、淀粉、糖類、油脂和蛋白質(zhì)等，它的主要來源是有機(jī)肥、腐殖質(zhì)及各種微生物。有機(jī)質(zhì)為植物提供豐富的碳、氫、氧、硫及微量元素，為植物吸收利用。

依據(jù)全國第二次土壤普查，將土壤養(yǎng)分（有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀）的含量分級(jí)。其中，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮分為6級(jí)，一級(jí)為最高，六級(jí)為最低（表1）。

試驗(yàn)土樣為學(xué)?；ㄆ酝?，自制環(huán)保酵素（茄子皮）發(fā)酵6個(gè)月。全氮和有機(jī)質(zhì)測定分別采用《土壤有機(jī)質(zhì)測定》（NY/T85—1988）和《土壤質(zhì)量 全氮的測定 凱氏法》（HJ 717—2014）[9-10]。配制不同稀釋比的環(huán)保酵素澆灌花盆中的土壤，試驗(yàn)時(shí)間為28 d，2 d澆灌1次土壤，并在每周的固定時(shí)間測定全氮和有機(jī)質(zhì)。

1材料與方法

1.1環(huán)保酵素稀釋液配制

將紅糖、新鮮的茄子皮和水按1∶3∶10的質(zhì)量比混合后裝入塑料桶，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。第1個(gè)月每天需要擰松瓶蓋，放出氣體，防止氣體膨脹造成脹瓶。大約在第2個(gè)月后，擰松瓶蓋后發(fā)現(xiàn)沒有氣體放出時(shí)，則置于陰涼處；3～6個(gè)月后可使用。試驗(yàn)用環(huán)保酵素已經(jīng)發(fā)酵6個(gè)月，使用時(shí)需先過濾，取上清液。

分別取0、4、2、1、0.5 mL的環(huán)保酵素于5個(gè)燒杯中，均加入400 mL的蒸餾水。環(huán)保酵素∶水的體積比為0、1∶100、1∶200、1∶400、1∶800（分別編號(hào)為0，1，2，3，4組）。其中0組為對照，在試驗(yàn)過程中只澆灌水。初步?jīng)Q定每次的澆灌體積為10 mL。第7天后發(fā)現(xiàn)全氮和有機(jī)質(zhì)含量變化不大，所以在第14～28天加大澆灌量為20 mL。

1.2土樣采集

試驗(yàn)土樣為校園內(nèi)花圃土，采用網(wǎng)格法采樣。采取10 cm深的土樣。將土樣置于5個(gè)長、寬、高均為7 cm的透氣塑料花盆中（編號(hào)0，1，2，3，4，對應(yīng)澆灌環(huán)保酵素的0，1，2，3，4組），澆灌不同的環(huán)保酵素稀釋液（每個(gè)花盆設(shè)2個(gè)平行樣）。

1.3全氮測定

全氮測定采用《土壤質(zhì)量 全氮的測定 凱氏法》（ HJ 717—2014 2015-01-01實(shí)施）。標(biāo)準(zhǔn)中的全氮指用凱氏法測定樣品中氮含量的總和，包括有機(jī)氮（蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、尿素等）、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮以及銨態(tài)氮，還包括部分聯(lián)氮、偶氮和疊氮等含氮化合物。

凱氏法測氮的試驗(yàn)儀器包括：研磨機(jī)，玻璃研缽，土壤篩[孔徑2.0 mm（10目）、0.25 mm（60目）]；分析天平：精度為0.000 1和0.001 g；帶孔專用消解器或電熱板；凱氏氮蒸餾裝置；凱氏氮消解瓶（50 mL）；酸式滴定管（25 mL）；錐形瓶（250 mL）；小花盆（長、寬、高均為7 cm）。

試劑包括：無氨水、濃硫酸（優(yōu)級(jí)純）、濃鹽酸、高氯酸、無水乙醇、硫酸鉀、五水合硫酸銅、二氧化鈦（優(yōu)級(jí)純）、五水合硫代硫酸鈉、氫氧化鈉（優(yōu)級(jí)純）、硼酸（優(yōu)級(jí)純）、無水碳酸鈉（基準(zhǔn)試劑）、催化劑、還原劑、10 mol/L氫氧化鈉溶液、硼酸溶液（2%）、碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.050 0 mol/L）、甲基橙指示劑（0.5 g/L）、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（0.05 mol/L）、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01 mol/L）、混合指示劑。

1.4有機(jī)質(zhì)測定

有機(jī)質(zhì)測定采用標(biāo)準(zhǔn)《土壤有機(jī)質(zhì)測定》（NY/T 85—1988）重鉻酸鉀容量法。

試驗(yàn)儀器包括：分析天平（精確度為0.000 1 g）；電砂??；磨口三角瓶（150 mL）；磨口簡易空氣冷凝管（直徑0.9 cm，長19 cm）；定時(shí)鐘；自動(dòng)調(diào)零滴定管（10.00 mL、50.00 mL），小型日光滴定臺(tái)；溫度計(jì)（200～300 ℃）；銅絲篩（孔徑為0.25 mm）；瓷研缽；小花盆（長、寬、高均為7 cm）。

試驗(yàn)試劑包括：（除特別標(biāo)明，均為分析純）重鉻酸鉀、硫酸、硫酸亞鐵、硫酸銀（粉末）、二氧化硅（粉末）、鄰菲啰啉指示劑、重鉻酸鉀-硫酸溶液（0.4 moL/L）、重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.200 0 mol/L）、硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2結(jié)果與分析

發(fā)酵6個(gè)月后自制酵素，pH 4.5，呈酸性。其主要微生物為酵母菌、霉菌和厭氧菌，大腸桿菌和總大腸菌群未檢出。大腸桿菌和總大腸菌群是檢驗(yàn)樣品未受到污染的重要指標(biāo)，說明環(huán)保酵素在制作過程中未受到污染。

2.1全氮測定結(jié)果

全氮背景值為10.59 g/kg，依據(jù)土壤養(yǎng)分分級(jí)，為3級(jí)水平。經(jīng)過28 d環(huán)保酵素稀釋液的澆灌，當(dāng)環(huán)保酵素和水體積比為1∶800時(shí)，全氮含量最高，為27.46 g/kg，達(dá)到一級(jí)水平（圖1）。

2.2有機(jī)質(zhì)測定結(jié)果

根據(jù)《土壤有機(jī)質(zhì)測定》（NY/T 85—1988），首先需根據(jù)土樣有機(jī)質(zhì)的含量確定試驗(yàn)用土樣的質(zhì)量。用重鉻酸鉀容量法測得土樣有機(jī)質(zhì)含量為24.32 g/kg，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，選擇土樣稱重為0.200 0 g。依據(jù)表1，土樣有機(jī)質(zhì)水平為三級(jí)。經(jīng)過28 d環(huán)保酵素稀釋液的澆灌，在環(huán)保酵素和水體積比為1：800時(shí)，有機(jī)質(zhì)含量最高，為49.33 g/kg，達(dá)到一級(jí)水平（圖2）。

2.3土樣全氮、有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)結(jié)果表明，土樣中全氮和有機(jī)質(zhì)的含量隨澆灌時(shí)間的增加而升高，而且隨環(huán)保酵素的稀釋比變化，稀釋比越大，全氮和有機(jī)質(zhì)增加的越多（圖1、2）。

第7天時(shí)，對照組的全氮和有機(jī)質(zhì)分別為10.49和18.16 g/kg，分別低于背景值10.59和24.32 g/kg，這是由于澆灌的沖淋作用使土壤流失了部分全氮和有機(jī)質(zhì)。1～3組的有機(jī)質(zhì)都比0組（CK）低，而且與稀釋比成反比。這是因?yàn)榄h(huán)保酵素中的部分微生物有分解有機(jī)質(zhì)的作用，所以稀釋度最大的4組，有機(jī)質(zhì)含量反而最高（18.52 g/kg）。對于全氮，也是由于微生物中2種相反效應(yīng)的結(jié)果，在1～4組中，4組的全氮最高（9.80 g/kg）。

在第7天后，考慮到10 mL的澆灌量太少，影響了環(huán)保酵素發(fā)揮作用，所以增加澆灌量為20 mL。在之后的14～28 d，隨環(huán)保酵素稀釋比的增加，有機(jī)質(zhì)都是升高的趨勢，其中第21天和第28天的上升趨勢最為明顯。在第28天，第4組（稀釋比為1∶800）的全氮和有機(jī)質(zhì)最高，分別為27.46和49.33 g/kg。

隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，環(huán)保酵素逐漸發(fā)揮作用，土樣有機(jī)質(zhì)呈逐漸升高的趨勢。僅0組即空白土樣中有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢，因?yàn)闆_淋作用，使得土壤中的有機(jī)質(zhì)流失。1～4組的有機(jī)質(zhì)隨時(shí)間均呈上升趨勢，4組的增長率最高，其次是土樣3、2、1。

3討論

環(huán)保酵素含有水解酶、淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶，其主要微生物為酵母菌、霉菌和厭氧菌[11-12]。試驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)保酵素的稀釋比最大時(shí)，有機(jī)質(zhì)和全氮含量增加的最多。這是因?yàn)樵诖梭w系中存在著2種相反的作用，只有在一定稀釋比時(shí)，才表現(xiàn)出環(huán)保酵素增加全氮和有機(jī)質(zhì)含量的效應(yīng)。

環(huán)保酵素中厭氧菌通過反硝化作用、氨化作用可降低全氮含量。反硝化作用是指由硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，并進(jìn)一步還原成氮?dú)獾倪^程。氨化作用是含氮有機(jī)物經(jīng)微生物的分解產(chǎn)生氨的作用。所以在此兩方面因素下，表現(xiàn)出降低全氮含量的作用。另一方面，部分微生物又可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用，以增加土壤中有效氮的含量。

環(huán)保酵素稀釋液中的霉菌可分解纖維素，降低碳含量，從而減少有機(jī)質(zhì)含量。導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量下降的另外一個(gè)因素是有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化作用，即在微生物作用下被分解為簡單無機(jī)化合物并放出二氧化碳。而稀釋液中的厭氧微生物可促進(jìn)腐殖質(zhì)的合成作用，增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量。

在上述幾方面的綜合影響下，環(huán)保酵素的稀釋比越低，表現(xiàn)出全氮和有機(jī)質(zhì)含量越低。而在環(huán)保酵素∶水的體積比為1∶800時(shí)，表現(xiàn)出最高的全氮和有機(jī)質(zhì)含量。

有報(bào)道，環(huán)保酵素中還具有較高濃度的有機(jī)質(zhì)、氮素、磷素、鉀素等成分，可使土壤更加肥沃。在一定濃度下，試驗(yàn)土壤中出現(xiàn)了較多蚯蚓，說明環(huán)保酵素澆灌土壤有利于土壤中蚯蚓量的增加，從而有利于土壤質(zhì)量的改良[13-15]。

4結(jié)論

自制環(huán)保酵素經(jīng)6個(gè)月發(fā)酵后的混合液，是含有多種酶和微生物菌群的生態(tài)平衡系統(tǒng)。在此過程中，果蔬皮和糖提供營養(yǎng)成分，它們被轉(zhuǎn)化成乙醇、乳酸、乙酸等，并產(chǎn)生各種各樣的酶。通過持續(xù)澆灌環(huán)保酵素稀釋液，在數(shù)周后，可以提高土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量，進(jìn)而提高土壤肥力。土樣中全氮和有機(jī)質(zhì)含量隨澆灌時(shí)間的增加而升高；隨環(huán)保酵素的稀釋比而變化，環(huán)保酵素∶水的體積比為1∶800時(shí)，全氮和有機(jī)質(zhì)增加的最多。

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45卷26期佟玉潔自制環(huán)保酵素改善土壤肥力試驗(yàn)研究