冷遠(yuǎn)鵬 段路路 李江龍

摘要?[目的]研究灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑在不同作物上的應(yīng)用效果。[方法]利用催化氧化集成快速無(wú)害化處理的灰黃霉素菌渣，復(fù)配腐殖酸，造粒生產(chǎn)出不同菌渣配比的顆粒狀灰黃霉素土壤調(diào)理劑，并通過(guò)盆栽和大田試驗(yàn)研究灰黃霉素土壤調(diào)理劑在玉米和谷子上的應(yīng)用效果。[結(jié)果] 隨著調(diào)理劑中灰黃霉素菌渣配比的提高，玉米和谷子的株高、莖粗、生物量和產(chǎn)量均有不同程度的提高。復(fù)配比例為1∶1的灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑能夠顯著提高谷子、玉米產(chǎn)量，與未施用土壤調(diào)理劑的空白對(duì)照相比，大田小區(qū)試驗(yàn)的谷子產(chǎn)量為13 481.70 kg/hm2，增產(chǎn)54%;玉米產(chǎn)量為17 368.65 kg/hm2，增產(chǎn)18%。[結(jié)論]灰黃霉素菌渣具有比腐殖酸更優(yōu)越的增產(chǎn)效果。

關(guān)鍵詞?灰黃霉素菌渣;土壤調(diào)理劑;應(yīng)用效果

中圖分類(lèi)號(hào)?S-3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2018）35-0120-04

我國(guó)是世界最大的抗生素原料藥生產(chǎn)和出口大國(guó)，生產(chǎn)超過(guò)70種抗生素，占全球生產(chǎn)總量的70%，每年將產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)噸抗生素菌渣[1-3]?？股鼐强股厣a(chǎn)過(guò)程中，含產(chǎn)品抗生素的發(fā)酵液和副產(chǎn)物殘?jiān)汗谭蛛x后留下，包含未被完全提取的微量抗生素及其他代謝產(chǎn)物、未被抗生素產(chǎn)生菌完全利用的各種不溶性成分（淀粉和黃豆粉等復(fù)合碳氮源、不溶性鹽等）以及抗生素產(chǎn)生菌菌體的殘?jiān)黐4-5]。

我國(guó)抗生素生產(chǎn)量和消耗量較世界其他地區(qū)更為嚴(yán)重，且我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生抗生素使用缺少監(jiān)管，抗生素濫用情況極其頻繁，另外抗生素廢水處理工藝不盡如人意，直接導(dǎo)致我國(guó)土壤環(huán)境中抗生素污染問(wèn)題突出，對(duì)人體健康構(gòu)成了極大的潛在威脅[6-11]。此外，抗生素菌渣未經(jīng)處理直接進(jìn)入自然環(huán)境會(huì)誘發(fā)和傳播大量耐藥菌?？股卦诘乇硭秃恿鞯人w中會(huì)形成一個(gè)高濃度的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，環(huán)境致病菌耐藥性的增加和擴(kuò)散，將會(huì)對(duì)人類(lèi)公共健康構(gòu)成潛在威脅;抗生素菌渣未經(jīng)處理直接做養(yǎng)殖飼料，抗生素將進(jìn)入食物鏈，最終嚴(yán)重影響食品安全[12-15]。

因此，筆者在前期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用安全劑量的灰黃霉素菌渣復(fù)配腐殖酸，造粒生產(chǎn)出不同菌渣配比的顆粒狀土壤調(diào)理劑，探討該類(lèi)廢棄物的資源化利用途徑[16-18]，優(yōu)選出灰黃霉素菌渣與腐殖酸的最佳配比，以期為制定相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)支持。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用抗生素菌渣為某制藥公司生產(chǎn)灰黃霉素所得副產(chǎn)物，經(jīng)催化氧化集成快速無(wú)害化處理后，總氮含量4.10%，總磷含量0.32%，有機(jī)質(zhì)含量64.44%，灰黃霉素含量18.41 mg/kg，水分含量7.4%。

1.2?灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑的制備

將灰黃霉素菌渣與腐殖酸按1∶1、1∶2及1∶3的復(fù)配比例混合均勻，風(fēng)干、粉碎，經(jīng)計(jì)量后投入復(fù)合肥生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)用的小型圓盤(pán)造粒機(jī)中，一邊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一邊噴入黏合劑，待污泥成球后烘干、過(guò)篩，制得A、B、C 3種土壤調(diào)理劑。其中，A為灰黃霉素與腐殖酸復(fù)配成1∶1的土壤調(diào)理劑，B為灰黃霉素與腐殖酸復(fù)配成1∶2的土壤調(diào)理劑，C為灰黃霉素與腐殖酸復(fù)配成1∶3的土壤調(diào)理劑。

1.3?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1?盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

試驗(yàn)于2017年5月在上海化工研究院有限公司玻璃溫室中進(jìn)行，試驗(yàn)所用土壤采自?xún)?nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市寧城縣八里罕鎮(zhèn)趙家溝村的棕壤土，采樣深度為0～20 cm，質(zhì)地為砂壤土。新鮮土樣采集后揀去植物殘?bào)w，風(fēng)干，過(guò)2 mm篩，用于土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定。土壤基本理化性質(zhì)：pH 8.16，有機(jī)質(zhì)12.0 g/kg，全氮1.21 g/kg，速效磷9.12 mg/kg，速效鉀112.5 mg/kg，土壤容重1.3 g/cm3，田間持水量30%。盆栽所用盆為塑料盆，每盆裝土7.5 kg。

選取A、B、C 3種土壤調(diào)理劑，A型土壤調(diào)理劑設(shè)低、中、高3個(gè)水平，B和C設(shè)1個(gè)水平，每種作物設(shè)A1、A2、A3、B1、C1和CK對(duì)照6個(gè)處理，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)，其中A1、A2、A3、B1、C1各處理土壤調(diào)理劑的施用量分別為10、20、40、20和20 g/kg，每盆裝土7.5 kg。各處理施用肥料分別為復(fù)混肥料（20-8-12）、過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀，每盆施用量相同，復(fù)混肥料（20-8-12）、過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀的施用量分別為3.75、3.87和0.94 g/盆。分別在第12、30、51、75及95天量取作物的株高和莖粗，第95天收獲并統(tǒng)計(jì)作物地上部鮮重和產(chǎn)量。

1.3.2?大田試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

大田小區(qū)試驗(yàn)在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市寧城縣八里罕鎮(zhèn)趙家溝村常年耕作用地上進(jìn)行，同樣選取A、B、C 3種土壤調(diào)理劑，A型土壤調(diào)理劑設(shè)低、中、高3個(gè)水平，施用量分別為1 500、3 000、6 000 kg/hm2，B型和C型土壤調(diào)理劑設(shè)1個(gè)水平，施用量為3 000 kg/hm2。以谷子、玉米作為受試作物，每種作物設(shè)A1、A2、A3、B1、C1和CK對(duì)照6個(gè)處理，每個(gè)處理小區(qū)面積為8 m×3 m，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。其中A1、A2、A3、B1、C2各處理小區(qū)土壤調(diào)理劑的施用量分別為3.6、7.2、14.4、7.2和7.2 kg。各處理施用肥料為復(fù)混肥料（15-15-15），每小區(qū)肥料用量為2.5 kg。谷子于2017年4月21日播種，2017年9月22日收獲，共計(jì)154 d。玉米于2017年4月25日播種，2017年10月10日收獲，共計(jì)168 d。

1.4?測(cè)定項(xiàng)目與方法

有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測(cè)定;總氮采用凱氏定氮法測(cè)定;速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀采用1 mol/L CH3COONH4浸提，火焰光度法測(cè)定;灰黃霉素采用高效液相色譜法測(cè)定（灰黃霉素的最低檢出限為0.28 mg/kg）

灰黃霉素、土壤及植株分析方法按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[19]進(jìn)行。

2?結(jié)果與分析

2.1?灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑對(duì)谷子生長(zhǎng)的影響

在盆栽土壤中，添加不同用量的灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑并與土壤混勻，然后種植谷子?；尹S霉素菌渣土壤調(diào)理劑與對(duì)照相比在谷子株高、莖粗生長(zhǎng)上無(wú)顯著差異，以灰黃霉素菌渣∶腐殖酸為1∶1，盆栽試驗(yàn)施用量40 g/kg 土的A3處理為例，在第95天谷子莖粗0.619 cm，谷子株高111.5 cm;對(duì)照谷子在第95天莖粗0.556 cm，谷子株高107.1 cm，但對(duì)比對(duì)照樣與其他處理，對(duì)照植株明顯偏淺綠，基部葉片黃化枯焦甚至死亡，表現(xiàn)出明顯的氮、磷缺素特征。

施用灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑處理的谷子地上部鮮重和產(chǎn)量顯著高于對(duì)照，前者產(chǎn)量比對(duì)照提高了1～2倍，且隨著調(diào)理劑用量的增加，產(chǎn)量持續(xù)升高?；尹S霉素菌渣和腐殖酸復(fù)配比例1∶1的A2調(diào)理劑對(duì)產(chǎn)量的提高高于B1、C1處理，說(shuō)明灰黃霉素菌渣比腐殖酸具有更好的效果。

地上部鮮重指標(biāo)也呈類(lèi)似的趨勢(shì)。對(duì)照地上部鮮重為45.74 g，而施用土壤調(diào)理劑的地上部鮮重為65.08～98.18 g，地上部鮮重提高42.3%～115.0%。谷子產(chǎn)量提高112%～205%，產(chǎn)量的提高比例高于地上部鮮重的提高比例，說(shuō)明該土壤調(diào)理劑主要促進(jìn)了谷穗的生長(zhǎng)，具有顯著提高谷子產(chǎn)量的效果。

為研究灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑在實(shí)際耕作環(huán)境中對(duì)谷子生長(zhǎng)的影響，在內(nèi)蒙古赤峰市一塊農(nóng)耕用地上進(jìn)行了大田小區(qū)試驗(yàn)，結(jié)論與盆栽試驗(yàn)相一致。由表1可知，施用灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑處理的谷子株高與對(duì)照差異不顯著，但在地上部重、穗長(zhǎng)、穗重指標(biāo)上均優(yōu)于對(duì)照。與對(duì)照相比，谷子增產(chǎn)42.5%～53.6%。

比較A1、A2及A3 3個(gè)處理，灰黃霉素菌渣和腐殖酸比例1∶1的調(diào)理劑施加量從1 500 kg/hm2增加到3 000 kg/hm2后，谷子產(chǎn)量從13 056.6 kg/hm2提高到了13 481.7 kg/hm2，但繼續(xù)增加調(diào)理劑的用量，產(chǎn)量反而下降，說(shuō)明過(guò)多的調(diào)理劑反而過(guò)度促進(jìn)谷子植株中株干、穗殼等部分的生長(zhǎng)，無(wú)益于果實(shí)部分的生長(zhǎng)，3 000 kg/hm2是更適合的施用量。

比較A2、B1及C1 3個(gè)處理，隨著灰黃霉素菌渣和腐殖酸比例從1∶1下降到1∶4，產(chǎn)量從13 481.70 kg/hm2減小到12 506.25 kg/hm2，說(shuō)明灰黃霉素菌渣比腐殖酸具有更為優(yōu)越的增產(chǎn)效果。

由表2可知，灰黃霉素菌渣對(duì)試驗(yàn)后土壤的改良效果優(yōu)于腐殖酸。同為3 000 kg/hm2施用量的A2、B1及C1 3個(gè)處理，試驗(yàn)后土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮及速效磷均隨著灰黃霉素菌渣比例的提高而提高，其中以速效磷含量的提高最明顯。從C1處理的2.18 mg/kg提高到A2處理的3.32 mg/kg。試驗(yàn)后，所有灰黃霉素均為未檢出，說(shuō)明該施用量下的灰黃霉素在一個(gè)谷子耕作周期內(nèi)能夠完全分解，不會(huì)帶來(lái)抗生素殘留風(fēng)險(xiǎn)。灰黃霉素菌渣能夠直接用做有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)棄置廢棄物的資源化利用。

2.2?灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

為考察灰黃霉素菌渣對(duì)多種禾本科糧食作物的影響，在盆栽土壤中，添加不同用量的灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑并與土壤混勻，然后種植玉米。與谷子類(lèi)似，灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑與對(duì)照相比在玉米植株的株高、莖粗生長(zhǎng)上無(wú)顯著差異，以灰黃霉素菌渣∶腐殖酸為1∶1，盆栽試驗(yàn)施用量40 g/kg 土的A3處理為例，在第95天玉米莖粗1.450 cm，玉米株高201.6 cm;對(duì)照玉米在第95天莖粗1.357 cm，谷子株高181.5 cm，但對(duì)比對(duì)照與其他處理，對(duì)照植株明顯偏淺綠，基部葉片黃化枯焦甚至死亡，表現(xiàn)出明顯的氮、磷缺素特征。且對(duì)照玉米莖粗在75 d達(dá)到最終水平，而施用調(diào)理劑的玉米莖粗在50 d已穩(wěn)定，表明調(diào)理劑的加入促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)。

施用灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑處理的玉米地上部鮮重和產(chǎn)量顯著高于對(duì)照，前者產(chǎn)量比對(duì)照提高了0.2～0.7倍，但產(chǎn)量最高的調(diào)理劑為灰黃霉素菌渣和腐殖酸比例1∶1，施用量為10 g/kg 土的A1處理。隨著調(diào)理劑用量的增加，產(chǎn)量反而降低，說(shuō)明玉米對(duì)調(diào)理劑的需求量比谷子更低。

對(duì)比A2、B1及C1 3個(gè)處理，隨著調(diào)理劑中灰黃霉素菌渣配比的提高，產(chǎn)量也提高，說(shuō)明灰黃霉素菌渣具有比腐殖酸更優(yōu)越的效果。

為研究灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑在實(shí)際耕作環(huán)境中對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響，在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市寧城縣八里罕鎮(zhèn)趙家溝村常年耕作用地上進(jìn)行了大田小區(qū)試驗(yàn)，結(jié)論與盆栽試驗(yàn)基本一致。由表3可知，施用灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑處理的玉米株高與對(duì)照無(wú)顯著差異，但地上部鮮重、去皮單穗重均優(yōu)于對(duì)照。與對(duì)照相比，玉米增產(chǎn)13.3%～18.4%。

比較A1、A2及A3 3個(gè)處理，灰黃霉素菌渣和腐殖酸比例1∶1的調(diào)理劑施加量從1 500 kg/hm2增加到3 000 kg/hm2，谷子產(chǎn)量從16 607.4 kg/hm2提高到17 368.65 kg/hm2，但繼續(xù)增加調(diào)理劑的用量，產(chǎn)量反而下降，說(shuō)明過(guò)多的調(diào)理劑反而過(guò)度促進(jìn)玉米植株中株干、穗殼等部分的生長(zhǎng)，無(wú)益于果實(shí)部分的生長(zhǎng)，3 000 kg/hm2是更適合的施用量。

比較A2、B1及C1 3個(gè)處理，隨著灰黃霉素菌渣和腐殖酸比例從1∶1下降到1∶4，產(chǎn)量從17 368.65 kg/hm2減小到16 706.25 kg/hm2，說(shuō)明灰黃霉素菌渣具有比腐殖酸更優(yōu)越的增產(chǎn)效果。

由表4可知，腐殖酸對(duì)試驗(yàn)后土壤的改良效果略?xún)?yōu)于灰黃霉素菌渣。同為3 000 kg/hm2施用量的A2、B1及C1 3個(gè)處理，試驗(yàn)后土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮及速效磷均隨著腐殖酸比例的提高而提高，其中以有機(jī)質(zhì)含量的提高最明顯，從A2處理的14.2 mg/kg提高到C1處理的18.4 mg/kg。試驗(yàn)后，所有灰黃霉素均未檢出，說(shuō)明該施用量下灰黃霉素在一個(gè)玉米耕作周期內(nèi)能夠完全分解，不會(huì)帶來(lái)抗生素殘留風(fēng)險(xiǎn)?；尹S霉素菌渣能夠直接用做有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)棄置廢棄物的資源化利用。

3?結(jié)論

在土壤中施用灰黃霉素菌渣土壤調(diào)理劑，能夠明顯提高谷子和玉米產(chǎn)量，且灰黃霉素菌渣調(diào)理劑在促進(jìn)果實(shí)吸收營(yíng)養(yǎng)、增加產(chǎn)量方面比腐殖酸更具有優(yōu)越性。在低于6 000 kg/hm2的施用量下，灰黃霉素菌渣在一個(gè)耕作周期內(nèi)完全分解，不會(huì)帶來(lái)抗生素殘留風(fēng)險(xiǎn)。灰黃霉素菌渣能夠直接用做有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)棄置廢棄物的資源化利用。

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