張會(huì)平 許美玲 劉海飛 任麒帆 李 洋 馮夢(mèng)喜

河南黑色生態(tài)科技有限公司 新鄉(xiāng) 453731

2009年，江蘇省出臺(tái)我國(guó)省級(jí)首部禁止農(nóng)作物秸稈焚燒和促進(jìn)綜合利用的地方性法規(guī)《江蘇省人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)關(guān)于促進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的決定》。焚燒秸稈不僅易引發(fā)火災(zāi)，造成嚴(yán)重的大氣污染，還會(huì)危害人體健康[1]。但是，秸稈直接還田，未經(jīng)處理的秸稈往往攜帶蟲(chóng)卵或其他細(xì)菌，易導(dǎo)致病蟲(chóng)害的發(fā)生；另外，秸稈分解大約需要1～2年，分解時(shí)還需要消耗土壤中的氧氣，易導(dǎo)致農(nóng)作物根系缺氧并腐爛。而秸稈腐熟后還田，不僅能夠使有機(jī)物料轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，同時(shí)具有增加土壤肥力、減量化肥、促進(jìn)秸稈回收利用、保護(hù)環(huán)境等多方面的功效[2～4]。近年來(lái)，國(guó)家倡導(dǎo)綠色環(huán)保的生活方式，秸稈還田就是響應(yīng)其號(hào)召，而秸稈腐熟劑的誕生是響應(yīng)號(hào)召的另一種方式。有研究表明，秸稈還田條件下，施用秸稈腐熟劑在短期內(nèi)可減弱農(nóng)田地力用與養(yǎng)的矛盾，提高秸稈腐解速率、土壤肥力和作物產(chǎn)量，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等作用[5～12]。其實(shí)，不單單是腐熟劑，含腐熟效果的肥料也開(kāi)始受到人們的關(guān)注[13]。本次試驗(yàn)以驗(yàn)證含腐植酸產(chǎn)品在秸稈腐熟上的應(yīng)用效果為目的，選用瑞壤有機(jī)肥（含腐植酸產(chǎn)品）和復(fù)合水溶菌劑（腐熟劑）作為供試產(chǎn)品，以河南黑色生態(tài)科技有限公司新鄉(xiāng)生產(chǎn)基地為試驗(yàn)點(diǎn)，開(kāi)展秸稈腐熟試驗(yàn)，進(jìn)而驗(yàn)證含腐植酸產(chǎn)品的腐熟效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為玉米秸稈。

供試產(chǎn)品包括瑞壤有機(jī)肥（腐植酸≥25%、黃腐酸≥5%、氮磷鉀≥5%、有機(jī)質(zhì)≥50%、有效活菌數(shù)≥0.2×108cfu/g，來(lái)源：河南黑色生態(tài)科技有限公司）和復(fù)合水溶菌劑（有效活菌數(shù)≥1.0×1011cfu/g，來(lái)源：市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)）兩種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，CK：不加任何產(chǎn)品的自然態(tài)腐熟對(duì)照組；T1：添加復(fù)合水溶菌劑的處理組；T2：添加瑞壤有機(jī)肥的處理組；T3：添加瑞壤有機(jī)肥和復(fù)合水溶菌劑的處理組。各個(gè)處理除添加劑不同外，其他操作均相同。瑞壤有機(jī)肥及復(fù)合水溶菌劑按照秸稈堆重量的20%添加，添加時(shí)注意平鋪撒施混勻。具體見(jiàn)表1。

表1 各處理設(shè)置情況Tab.1 Each processing setting

1.3 試驗(yàn)過(guò)程

選取粗細(xì)與長(zhǎng)度接近的完整玉米秸稈，采用秸稈粉碎機(jī)處理長(zhǎng)度至5～10 cm。稱(chēng)取50 g玉米秸稈小段放入尼龍網(wǎng)袋中，共準(zhǔn)備試驗(yàn)所需要的該秸稈樣品34袋。首先，先隨機(jī)取出樣品2袋，用清水洗滌（與后續(xù)操作保持一致），直至滴下的水為無(wú)色，以將秸稈上的雜物清洗干凈，將洗滌后的秸稈樣品置于85 ℃下烘干處理6 h后，準(zhǔn)確稱(chēng)重并記錄每袋的重量N0。之后，將剩余的32袋樣品隨機(jī)的平均分到4個(gè)處理中，即每個(gè)處理共有8袋樣品，各個(gè)處理按照表1中相應(yīng)的設(shè)計(jì)添加復(fù)合水溶菌劑和瑞壤有機(jī)肥，并分別按照順序編號(hào)。

隨后，選擇一片常年耕作的土地，規(guī)劃為試驗(yàn)小區(qū)，將32袋樣品埋進(jìn)小區(qū)土層5～10 cm左右（樣品隨機(jī)擺放且最終記錄好位置）。最后，分別在試驗(yàn)的第7天、第14天、第21天以及第28天從每個(gè)處理中隨機(jī)選擇2袋，首先對(duì)于發(fā)酵堆的外觀進(jìn)行觀察記錄，再分別將秸稈上的雜物進(jìn)行清洗，直至滴下的水為無(wú)色，以保證各處理中添加的瑞壤有機(jī)肥或者復(fù)合水溶菌劑以及雜物清洗干凈，之后將樣品置于85 ℃下烘干處理6 h后，準(zhǔn)確稱(chēng)重并記錄每袋的重量NX。另外，烘干后的秸稈經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)粉碎之后，送到分析檢測(cè)室對(duì)于相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)并記錄，最后通過(guò)對(duì)比分析固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵堆外觀、失重率、發(fā)酵堆營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化（全氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)）、pH等指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)腐熟效果。1.4 檢測(cè)指標(biāo)和方法

秸稈失重率計(jì)算公式（1）如下：

總氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法；速效磷含量測(cè)定采用碳酸氫鈉法；速效鉀含量測(cè)定采用火焰光度計(jì)法；有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法；pH測(cè)定采用玻璃電極法[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵堆外觀

表2為發(fā)酵堆外觀及相關(guān)現(xiàn)象。可以看出，玉米秸稈發(fā)酵堆的顏色在發(fā)酵前是黃褐色的，隨著腐熟天數(shù)的增加顏色越來(lái)越深，顏色越深說(shuō)明腐化程度越明顯。沒(méi)有添加任何產(chǎn)品的秸稈發(fā)酵堆，由于自然中存在天然微生物發(fā)酵，秸稈也會(huì)慢慢開(kāi)始腐化，CK隨著時(shí)間的推移，顏色逐漸加深，秸稈在第21天左右開(kāi)始發(fā)霉；T1的秸稈發(fā)酵堆相對(duì)于CK來(lái)說(shuō)，顏色加深的速度稍快，在第14天左右開(kāi)始發(fā)霉；T2及T3的秸稈發(fā)酵堆，與CK相比較顏色加深的速度更明顯。另外，發(fā)霉現(xiàn)象均有菌種菌絲出現(xiàn)，T2及T3處理此現(xiàn)象出現(xiàn)的較早，且菌種菌絲出現(xiàn)較多。所有處理中，均是在發(fā)霉前期有輕微臭味，后期臭味增強(qiáng)。

表2 發(fā)酵堆外觀及相關(guān)現(xiàn)象Tab.2 The appearance and related phenomena of the fermentation pile

表2 續(xù)

2.2 發(fā)酵堆失重率

作物秸稈在一定條件下經(jīng)過(guò)微生物等綜合降解作用，其所含的有機(jī)物逐步被分解，秸稈重量亦逐漸降低。通過(guò)測(cè)定秸稈失重率就能反映其腐解程度，并由此進(jìn)行秸稈腐熟菌劑效果的比較和評(píng)價(jià)[15]。

由表3發(fā)酵堆的失重率變化可知，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，各個(gè)處理的失重率均是逐漸增加的，在第7天 時(shí)，4個(gè) 處 理（CK、T1、T2、T3）失 重率的平均值分別是12.08%、17.88%、15.92%、24.16%，各處理之間差異顯著，此時(shí)T3的失重率最大，T1次之；在第14天和第21天時(shí)，T3的失重率依舊最大，T2次之，二者之間無(wú)顯著差異，但均與CK和T1差異顯著；到達(dá)第28天時(shí)，4個(gè)處理失重率的平均值分別是36.61%、39.40%、44.39%、46.53%，T1、T2、T3相較于CK的失重率分別增加了2.79%、7.78%、9.92%，其中T2和T3之間無(wú)顯著差異，但均與CK和T1差異顯著。由此可以看出，經(jīng)過(guò)14、21、28天，T2和T3的失重率均著優(yōu)于其他處理，4個(gè)處理的腐熟程度由大到小依次為T(mén)3、T2、T1、CK。

表3 發(fā)酵堆失重率變化Tab.3 Weight loss rate changes of fermentation pile %

2.3 發(fā)酵堆營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及pH變化

從表4可以看出，相較于腐熟前，秸稈發(fā)酵堆料中全氮、速效磷、速效鉀均有所提高，但是每個(gè)處理提高的幅度大小不一，均以T3提高最多。由于數(shù)據(jù)較多，在此對(duì)于經(jīng)過(guò)21天及28天的腐熟結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析。經(jīng)過(guò)21天的腐熟后，在全氮含量方面，4個(gè)處理（CK、T1、T2、T3）相較于腐熟前分別提高了10.13%、18.99%、16.46%和22.78%；在速效磷含量方面，4個(gè)處理相較于腐熟前分別提高了30.00%、40.00%、50.00%和63.33%；在速效鉀含量方面，4個(gè)處理相較腐熟前分別提高了23.81%、39.68%、50.79%和76.19%。經(jīng)過(guò)28天后，在全氮含量方面，4個(gè)處理相較腐熟前分別提高了15.19%、20.25%、20.25%和32.91%；在速效磷含量方面，4個(gè)處理相較于腐熟前分別提高了36.37%、50.00%、56.67%和73.33%；在速效鉀含量方面，4個(gè)處理相較腐熟前分別提高了25.40%、46.03%、55.56%和80.95%。將4個(gè)處理與腐熟前作比較，在經(jīng)過(guò)28天后，4個(gè)處理的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（全氮、速效鉀、速效磷含量之和）相較于腐熟前來(lái)說(shuō)，分別提高了22.67%、34.88%、39.53%和57.56%。

在有機(jī)質(zhì)含量方面，隨著腐熟天數(shù)的增加，除T1外，各個(gè)處理的有機(jī)質(zhì)含量都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，在腐熟14天之后，各處理有機(jī)質(zhì)含量相較于腐熟前均有降低，但是降幅不明顯；在pH方面，隨著腐熟天數(shù)的增加，各處理pH呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，但均在6～7之間。

表4 發(fā)酵堆營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及pH變化Tab.4 Changes of nutrients and pH of fermentation pile

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)28天的腐熟后，同時(shí)添加瑞壤有機(jī)肥和復(fù)合水溶菌劑的處理（T3）在失重率方面均高于其他處理，而單獨(dú)添加瑞壤有機(jī)肥的處理（T2）秸稈失重率明顯高于單獨(dú)添加復(fù)合水溶菌劑的處理（T1）；在全氮含量方面，隨著天數(shù)的增加，以同時(shí)添加瑞壤有機(jī)肥和復(fù)合水溶菌劑的處理最高，其次便是單獨(dú)添加瑞壤有機(jī)肥及復(fù)合水溶菌劑的處理；而在速效磷和速效鉀含量方面，以同時(shí)添加瑞壤有機(jī)肥和復(fù)合水溶菌劑的處理最高，而單獨(dú)添加瑞壤有機(jī)肥處理的速效磷及速效鉀含量較單獨(dú)添加復(fù)合水溶菌劑處理總體偏高；有機(jī)質(zhì)方面，相較于腐熟前，以同時(shí)添加了瑞壤有機(jī)肥和復(fù)合水溶菌劑的處理降低幅度最小，單獨(dú)添加瑞壤有機(jī)肥的發(fā)酵堆與單獨(dú)添加復(fù)合水溶菌劑的2個(gè)處理降低程度差別較?。蛔詈髮?duì)于pH方面，三者的pH范圍都在6～7之間。

綜合秸稈腐熟過(guò)程中的外觀、失重率及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等方面的變化，我們不難發(fā)現(xiàn)，同時(shí)添加了瑞壤有機(jī)肥和復(fù)合水溶菌劑的處理腐熟效果最佳，但是對(duì)比單獨(dú)添加瑞壤有機(jī)肥及復(fù)合水溶菌劑的處理，單獨(dú)添加瑞壤有機(jī)肥處理的發(fā)酵堆的腐熟效果明顯優(yōu)于單獨(dú)添加復(fù)合水溶菌劑處理的發(fā)酵堆腐熟效果。