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        食用菌菌渣有機(jī)肥對甘蔗生長效應(yīng)的影響

        2024-01-12 13:37:32李赫桐韋榮耀農(nóng)艷豐
        安徽農(nóng)學(xué)通報 2023年22期
        關(guān)鍵詞:菌渣雞糞株高

        李赫桐 韋榮耀 農(nóng)艷豐 李 健*

        (1百色學(xué)院,廣西 百色 533000;2華南農(nóng)業(yè)大學(xué),廣東 廣州 510642)

        食用菌菌渣是以農(nóng)業(yè)廢棄物(如米糠、木屑、棉籽殼、玉米芯等)為主要原料種植食用菌,蘑菇采收之后殘留的培養(yǎng)基[1]。食用菌菌渣是由食用酵母菌絲殘體經(jīng)食用菌酵解、結(jié)構(gòu)上發(fā)生變質(zhì)后的粗纖維、粗蛋白質(zhì)、多糖及其他多種營養(yǎng)物質(zhì)所組成的復(fù)合體[2],不經(jīng)再處理很難在農(nóng)作物上直接使用[3]。菌渣隨意排放不僅會污染環(huán)境,還可能產(chǎn)生鐮孢霉、蚊蠅和農(nóng)作物害蟲等[4],影響作物發(fā)育。將菌渣與動物糞便混合漚肥[5],既可以解決廢棄菌渣處理問題,又能降低栽培成本、增加農(nóng)作物產(chǎn)量。

        發(fā)酵后的雞糞是一種優(yōu)質(zhì)的生物有機(jī)肥,其中有機(jī)質(zhì)含量約為23.8%、氮素約為1.57%、磷素約為1.51%、鉀素約為0.85%,且富有多種有益的生態(tài)功能細(xì)菌組和酶類。在禽畜糞便作為主要原料的有機(jī)肥料中,雞糞能大幅度改善土地中的重金屬鉛的形態(tài),具有降低土壤重金屬污染的效果,還可有效抑制根結(jié)線蟲病、枯萎病和青枯病等[6]。雞糞中的高效有益微生物菌群可以活化環(huán)境和調(diào)節(jié)土壤微量元素平衡,溶解難溶性的磷鉀養(yǎng)分,還可提高土壤的抗氧化功能,使土壤保持疏松,從而增加土壤孔隙度,促進(jìn)植株根系的正常生長發(fā)育,同時增強(qiáng)土壤抗雨、保肥功能,減少土地淋洗損失。使用雞糞堆肥不僅可以有效解決養(yǎng)殖場的糞便處理問題,還能大幅度改善養(yǎng)殖場生態(tài)環(huán)境,降低禽畜疫病的發(fā)病率,提高禽畜產(chǎn)品質(zhì)量,減緩農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物對生態(tài)環(huán)境的污染和資源的浪費。

        為降低農(nóng)業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染,更有效地利用菌渣與禽畜糞便,降低農(nóng)戶種植投入成本,本研究用食用菌菌渣復(fù)配雞糞,利用一定量的發(fā)酵菌劑堆制有機(jī)肥料[7],作用于南方主要經(jīng)濟(jì)作物甘蔗上,比較甘蔗的農(nóng)藝特征、光合指標(biāo),探究不同的堆肥時間和不同濃度配比對甘蔗生長的影響。分析最優(yōu)堆肥時間和濃度配比,為菌渣復(fù)配雞糞有機(jī)肥的比例、堆肥時間與對甘蔗的應(yīng)用提供技術(shù)參考,在解決禽畜糞便與食用菌菌渣的后續(xù)處理問題的同時,降低農(nóng)戶種植成本,提高生物資源利用率和轉(zhuǎn)換價值。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        使用百色學(xué)院食用菌基地的廢棄食用菌菌渣和河北省木森肥業(yè)的干雞糞,加入地衣芽孢桿菌有機(jī)肥腐熟劑進(jìn)行堆肥;使用甘蔗苗為桂糖21 號甘蔗品種。

        1.2 試驗處理

        試驗于2022年6月—2022年11月在百色學(xué)院食用菌基地進(jìn)行。設(shè)置4種不同配比,分別為菌渣∶雞糞=7∶3,記作T1;菌渣∶雞糞=6∶4,記作T2;菌渣∶雞糞=5∶5,記作T3;菌渣∶雞糞=4∶6,記作T4。在堆肥容器中加入250 mL 提前激活的地衣芽孢桿菌有機(jī)肥腐熟劑激活液,每個配比分別設(shè)置15、25 和35 d 的堆肥時間。甘蔗種植試驗設(shè)計13個處理,每個處理4 盆,每盆3 株,選用長勢一致的甘蔗苗作為試驗材料。其中第1組為CK處理:使用0.5 kg木屑、磚紅壤5 kg 和育苗基質(zhì)2 kg 混合裝入栽培盆中,并將長勢一致的甘蔗苗移栽進(jìn)盆中,每日正常澆水,保持水分充足。第2—13組分別用堆肥15 d的4個濃度、堆肥25 d 的4 個濃度和堆肥35 d 的4 個濃度的菌渣雞糞有機(jī)肥0.5 kg、磚紅壤5 kg 和育苗基質(zhì)2 kg 混合裝入栽培盆中,將長勢一致的甘蔗幼苗移栽進(jìn)花盆中,每日正常澆水,并每隔15 d進(jìn)行追肥,每次追肥用量應(yīng)在1 kg。

        分別在移苗工作完成的當(dāng)天和第30、60天進(jìn)行株高、莖徑的測量,在第65~70天完成凈光合速率、分蘗率、葉綠素含量和氣孔導(dǎo)度的測量。對比所得數(shù)據(jù),探究適宜堆肥時間、有機(jī)肥配比和各濃度有機(jī)肥對甘蔗生長的影響。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 有機(jī)肥中氮含量測定取過1 mm 篩的風(fēng)干菌渣雞糞有機(jī)肥0.7 g,放入100 mL開氏瓶或消煮管中,加入含水楊酸的硫酸10 mL,放置30 min 后,加入硫代硫酸鈉1.5 g 再加水10 mL,稍微加熱5 min,冷卻。加入3.5 g 混合催化劑,充分混合內(nèi)容物,低溫加熱至泡沫停止后,在瓶口處放置1 個小漏斗,升高溫度至顏色變白。繼續(xù)消煮30 min,待消煮液冷卻后將其移至10 mL 容量瓶,冷卻后定容。吸取25 mL 消煮液進(jìn)行蒸餾、滴定。試驗3 次重復(fù),記錄數(shù)據(jù),代入公式算出菌渣雞糞有機(jī)肥的全氮含量。

        1.3.2 有機(jī)肥中磷含量測定稱取過1 mm 篩的菌渣雞糞有機(jī)肥試樣1.0 g 于100 mL 開氏瓶中,加入HSO4-HNO3混合液13 mL,先低溫加熱至棕色煙消失,然后再高溫煮至出現(xiàn)白煙后再消煮10 min。如果消煮液未全部變白,稍冷后再加5 mL 濃HNO3繼續(xù)消煮至殘渣全部變清為止。冷卻后沿瓶壁加入50 mL蒸餾水,加熱至微沸1 h后,冷卻并將溶液轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中定容。用干濾紙過濾于干的三角瓶中供磷、鉀測定。取上述待測液5 mL,置于50 mL容量瓶中,加100 g/L酒石酸鈉溶液2 mL,充分搖勻,再加入100 g/L KOH 溶液中和溶液中的酸,加水至40 mL 搖勻,加奈氏試劑2.5 mL,定容后充分搖勻。30 min 后用分光光度計比色,波長為420 nm。在樣品測定的同時需做空白試驗,以校正試劑誤差[8]。共重復(fù)3 次,記錄好數(shù)據(jù),計算出有機(jī)肥中的磷含量。

        1.3.3 有機(jī)肥鉀含量測定吸取待測液5~10 mL于50 mL容量瓶中,在火焰分光光度計上測定,記錄讀數(shù),然后從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得待測液的K濃度,代入公式計算出鉀含量,試驗重復(fù)3次。

        1.3.4 株高、莖徑測量在對甘蔗幼苗進(jìn)行試劑處理之前分組做好標(biāo)記,用軟尺測量每株甘蔗苗從土壤到第1 片完全葉的高度,記錄數(shù)據(jù),用游標(biāo)卡尺測量每株甘蔗距離地面6 cm 的莖徑并記錄。

        1.3.5 葉綠素含量測定參考趙京東等[9]方法,具體步驟:取甘蔗的鮮嫩葉片,稱0.5 g,剪碎放置于試管中,加入10 mL 的80%丙酮溶液,塞上試管塞或用封口膜密封,并置于陰暗環(huán)境浸提至葉片完全發(fā)白,以80%的丙酮溶液作空白對照,在663、646 mm 吸光度的分光光度計上進(jìn)行測定,試驗3 次重復(fù),并記錄數(shù)據(jù)。計算出總?cè)~綠素含量。

        1.3.6 分蘗率計算記錄每株甘蔗除主干外其他分蘗的總數(shù)量:分蘗率(%)=分蘗苗數(shù)(含死苗數(shù))/主苗數(shù)×100。

        1.3.7 甘蔗葉片光合速率與氣孔導(dǎo)度測定使用LCpro-SD光合儀測定葉片的光合速率與氣孔導(dǎo)度,記錄數(shù)據(jù),取平均值分析。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        本試驗采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總,用SPSS 27.0 對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同處理對雞糞菌渣有機(jī)肥營養(yǎng)成分的影響

        不同的堆肥時間和不同濃度的雞糞菌渣有機(jī)肥的主要營養(yǎng)成分見表1。其中,全氮、全磷和全鉀含量在整個堆肥過程均隨著時間緩慢上升,這是因為隨著有機(jī)肥的發(fā)酵,相關(guān)物質(zhì)被不斷分解,水分被蒸發(fā),使有機(jī)肥得以濃縮,故全氮、全磷和全鉀含量緩慢提升。由于堆肥前期大量微生物在有機(jī)肥中繁殖,微生物消耗氮素速度大于有機(jī)肥濃縮速度,導(dǎo)致堆肥前期時全氮含量小幅度減少,在15 d之后才開始上升。研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)肥的全鉀含量隨著雞糞配比的增大而上升,這是因為雞糞中含有大量的鉀元素,這與周祖法等[10]的研究結(jié)果一致。由表1可知,有機(jī)肥在堆肥到25 d時各濃度的總養(yǎng)分都很高,而堆肥35 d 的各濃度總養(yǎng)分有所減少。pH 值也是影響有機(jī)肥質(zhì)量的因素之一。在堆肥前測得各個處理的pH值均在6.0左右,經(jīng)過15~35 d堆制,各個處理pH值為6.5~7.5,pH值也隨堆肥處理期限的增加而上升[11]。

        表1 不同堆肥時間、不同濃度的有機(jī)肥主要營養(yǎng)成分(以風(fēng)干基計)

        2.2 不同處理的雞糞菌渣有機(jī)肥對甘蔗生長指標(biāo)的影響

        2.2.1 甘蔗株高由表2 可知,施用堆肥25 d T2濃度有機(jī)肥的甘蔗在第30、60天的株高與施用其他處理方法的有機(jī)肥下的甘蔗株高差異較大,且堆肥25 d T2濃度有機(jī)肥下甘蔗株高增長率也最大。但3個發(fā)酵時間的T3、T4濃度有機(jī)肥處理下甘蔗株高表現(xiàn)都較差,施用堆肥35 d 的4 個濃度有機(jī)肥下的甘蔗株高增長率遠(yuǎn)不如其他2個堆肥時間的有機(jī)肥下的甘蔗株高增長率,施用堆肥35 d T4濃度有機(jī)肥的甘蔗長勢甚至沒有對照組高。

        表2 施用各個處理的有機(jī)肥對甘蔗株高變化的影響

        2.2.2 甘蔗莖徑由表3 可知,施用不同堆肥時間、不同濃度有機(jī)肥對甘蔗莖徑變化有很大影響。從配比濃度來看,各個堆肥時間的T2濃度有機(jī)肥比同一堆肥時間其他濃度有機(jī)肥對甘蔗莖徑增長率的影響要大,T1濃度有機(jī)肥下甘蔗莖徑稍遜色于T2濃度,T3、T4濃度有機(jī)肥下甘蔗莖徑遠(yuǎn)不如T1、T2濃度。其中,施用堆肥25 d、T2濃度有機(jī)肥的甘蔗莖徑增長率最高。從堆肥時間來看,有機(jī)肥堆肥15 d 時甘蔗莖徑表現(xiàn)較好,堆肥25 d 時4 個濃度有機(jī)肥下甘蔗莖徑增長率均大于同濃度不同堆肥時間有機(jī)肥下甘蔗莖徑增長率,但堆肥35 d的有機(jī)肥對甘蔗莖徑增長率的影響遠(yuǎn)低于其他兩個堆肥時間有機(jī)肥對甘蔗莖徑的影響。

        表3 施用各個處理的有機(jī)肥對甘蔗莖徑變化的影響

        2.3 甘蔗分蘗率

        甘蔗側(cè)芽的萌發(fā)對有機(jī)肥中的氮、磷元素需求量較大,鉀元素需求量小,由圖1 可知,不同堆肥時間、不同濃度的雞糞菌渣有機(jī)肥對甘蔗分蘗率的影響小,只有施用了堆肥25 d T2濃度有機(jī)肥的甘蔗分蘗率在60%以上,施用堆肥了35 d T4濃度有機(jī)肥的甘蔗分蘗率較對照組甘蔗的分蘗率低。

        圖1 施用不同堆肥時間、不同濃度的有機(jī)肥的甘蔗分蘗率

        2.4 甘蔗光合指標(biāo)

        對施用不同堆肥時間、不同濃度配比有機(jī)肥甘蔗的凈光合速率、總?cè)~綠素含量和氣孔導(dǎo)度進(jìn)行測量,施用堆肥15、25 和35 d 不同配比濃度有機(jī)肥的光合指標(biāo)結(jié)果如表4—6 所示。施用不同處理有機(jī)肥的甘蔗在光合指標(biāo)上有很大的區(qū)別,施用T2濃度有機(jī)肥的甘蔗光合指標(biāo)普遍比同發(fā)酵時間不同配比有機(jī)肥下甘蔗高,凈光合速率和氣孔導(dǎo)度最高的是施用堆肥25 d T2濃度有機(jī)肥的甘蔗,而總?cè)~綠素含量最高的是施用堆肥15 d T2濃度有機(jī)肥的甘蔗,T3、T4濃度有機(jī)肥下甘蔗的光合指標(biāo)差異不大。

        表4 施用發(fā)酵15 d不同配比濃度有機(jī)肥的甘蔗光合指標(biāo)

        表5 施用堆肥25 d的不同配比濃度有機(jī)肥的甘蔗光合指標(biāo)

        表6 施用堆肥35 d的不同配比濃度有機(jī)肥的甘蔗光合指標(biāo)

        3 結(jié)論與討論

        有機(jī)肥營養(yǎng)元素豐富,合理利用有機(jī)肥對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。本試驗食用菌菌渣有機(jī)肥采用地衣芽孢桿菌進(jìn)行好氧發(fā)酵,好氧發(fā)酵溫度高、周期短、脫水速度快,可以有效殺滅致病菌[11-12],且堆體溫度變化能直接反映堆肥進(jìn)程和物料腐熟程度[13],便于隨時檢查有機(jī)肥的堆制情況。試驗所堆制的雞糞菌渣有機(jī)肥的氮、磷、鉀含量以及pH 值都接近或者達(dá)到國家有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)。

        本試驗不同堆肥時間、不同濃度配比的雞糞菌渣有機(jī)肥均有利于甘蔗株高的生長和莖徑的增粗,對甘蔗生長影響最大的有機(jī)肥使甘蔗的株高增長率達(dá)到294%,且對甘蔗總?cè)~綠素含量、凈光合速率等也有不小的加成,即有機(jī)肥對干物質(zhì)積累的速度也是有利的,但在分蘗率等農(nóng)藝特征上并未發(fā)現(xiàn)很大的差異。

        雞糞菌渣有機(jī)肥可有效促進(jìn)甘蔗的生長發(fā)育,顯著提高甘蔗的生長指標(biāo)、農(nóng)藝特征和光合指標(biāo)。其中,堆肥時間為25 d、濃度配比為雞糞∶菌渣=4∶6的有機(jī)肥對甘蔗的株高、莖徑、分蘗率和光合指標(biāo)的影響均大于其他堆肥時間和濃度配比的有機(jī)肥,其肥效表現(xiàn)也最好。同一濃度配比下,有機(jī)肥對甘蔗的肥效隨堆肥時間的增加呈先上升后下降的趨勢,堆肥25 d 時達(dá)到肥效最大值。同一堆肥時間下,有機(jī)肥對甘蔗株高、莖徑的影響基本上表現(xiàn)出T2濃度>T1濃度>T3濃度>T4濃度,施用T2濃度有機(jī)肥的甘蔗分蘗率較高,利于甘蔗的產(chǎn)量增加。

        植物光合作用對產(chǎn)量有著決定性的作用,其葉綠素含量與氣孔導(dǎo)度均與凈光合速率呈顯著正相關(guān)。高光合速率可以促進(jìn)甘蔗糖分的積累,提高農(nóng)作物質(zhì)量。試驗結(jié)果表明,堆肥25 d 有機(jī)肥對甘蔗凈光合速率、總?cè)~綠素含量和氣孔導(dǎo)度的影響與其他發(fā)酵時間有機(jī)肥的影響差異較大,T2濃度有機(jī)肥也比同時間的其他濃度有機(jī)肥肥效大,堆肥時間為25 d 濃度配比為雞糞∶菌渣=4∶6 的有機(jī)肥效果最為顯著,該條件下甘蔗凈光合速率達(dá)到了31.59 μmol/(m2·s),但施用堆肥25 d T2濃度有機(jī)肥的甘蔗總?cè)~綠素含量表現(xiàn)卻不如堆肥15 d T2濃度有機(jī)肥,原因可能是獲取堆肥25 d T2濃度有機(jī)肥作用甘蔗的新鮮葉片時光強(qiáng)度太高,葉綠素受到光氧化而被破壞。綜合其他指標(biāo)可知,堆肥25 d T2濃度的有機(jī)肥適合甘蔗生長需要。

        用地衣芽孢桿菌好氧發(fā)酵的雞糞菌渣有機(jī)肥,堆肥25 d時具備較好肥效,該堆肥時間下濃度配比為雞糞∶菌渣=4∶6 時對甘蔗的生長指標(biāo)、農(nóng)藝特征和光合指標(biāo)影響最大,可以滿足甘蔗生長的有機(jī)肥需要;堆肥15 d各個濃度有機(jī)肥對甘蔗的生長也起到加持作用;堆肥35 d的有機(jī)肥表現(xiàn)較差,可能是因為有機(jī)肥過分腐熟,養(yǎng)分揮發(fā)并伴有雜菌產(chǎn)生。因此,堆制雞糞菌渣有機(jī)肥除了堆肥時間與濃度配比外,還要注意通風(fēng)與防水,盡量減少外部環(huán)境中雜菌對有機(jī)肥堆制的影響,料堆建議大于1 m3或不少于500 kg,還應(yīng)注意施用量,避免出現(xiàn)燒苗、毒害等現(xiàn)象。

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