摘 要 為研究添加酵素菌劑、EM菌劑和木霉菌劑對柑橘皮好氧堆肥促生效果的影響，以柑橘皮自然堆肥處理為對照，通過比較不同處理的堆肥產(chǎn)物對黑麥草（Lolium perenne）種子萌發(fā)及植株生長的影響，分析不同微生物菌劑對柑橘皮好氧堆肥的促生效果。結(jié)果表明，相較于自然堆肥，添加微生物菌劑能夠提高堆肥溫度和加快腐熟過程。其中，在橘皮堆肥中添加木霉菌劑后所形成的堆肥液及固體肥渣對黑麥草的促生效果最佳。此次研究結(jié)果可為微生物菌劑強(qiáng)化柑橘皮的資源化利用提供參考。

關(guān)鍵詞 柑橘皮；好氧堆肥；微生物菌劑；黑麥草；促生效果

中圖分類號：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.05.004

柑橘是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物之一[1]。我國是世界上最大的柑橘原產(chǎn)地，柑橘種植面積及產(chǎn)量均居于世界第1位。2021年，我國柑橘產(chǎn)量達(dá)到 5 595.6萬t[2]。柑橘在食用和加工過程中會產(chǎn)生大量的柑橘皮，占到果實(shí)總量的50%以上[3]。柑橘皮通常含有約占95%總固體的有機(jī)物，含水量可達(dá)90%，且pH值較低（通常在3.5～5.8），這使柑橘皮很容易腐爛和發(fā)酵[4]。通常，柑橘皮的主要去向是焚燒、制備飼料、作為煉制工業(yè)中的原料等[5]。但這些傳統(tǒng)的柑橘皮處理方式，存在影響環(huán)境、處置成本高昂等問題[6]。因此，隨著柑橘皮總量的增加，開發(fā)柑橘皮環(huán)保處理方法已經(jīng)成為一個(gè)亟待處理的問題。

堆肥是一種把柑橘皮轉(zhuǎn)化為農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)且對環(huán)境友好的方式[7]。有研究表明，加入柑橘皮堆肥可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，并增強(qiáng)植物對土傳病原體的抗性[8]。近年來，將柑橘皮與其他含有木質(zhì)纖維素的農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行共同堆肥已成為一種趨勢[9]。然而，由于柑橘皮中原有微生物群落的數(shù)量不足且可生物降解性較差，故需要較長的堆肥時(shí)間才能獲得成熟的產(chǎn)品[10]。目前，有研究者開始關(guān)注堆肥中微生物的生物強(qiáng)化作用，希望借此加速堆肥過程并提高堆肥質(zhì)量[11]。此次研究分別在柑橘皮堆肥中添加酵素菌劑、EM菌劑及木霉菌劑后，比較堆肥液對黑麥草種子萌發(fā)的影響及固體肥渣對黑麥草植株生長的影響，探討不同微生物菌劑對柑橘皮好氧堆肥產(chǎn)物的促生效果，為通過接種微生物菌劑強(qiáng)化柑橘皮堆肥提供基礎(chǔ)參考。

1" 材料與方法

1.1" 材料

供試柑橘皮為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)水果店、飲品店及校內(nèi)師生鮮食產(chǎn)生，破碎成約1 cm×1 cm大小備用。麩皮由烏魯木齊市當(dāng)?shù)啬趁娣蹚S提供。

供試菌劑有EM菌劑，購自杭州果優(yōu)生態(tài)環(huán)境科技有限公司；酵素菌劑，購自淮安大華生物科技有限公司；木霉菌劑，購自山東木魚石生物科技有限公司。

供試植物為黑麥草（Lolium perenne），購于烏魯木齊市農(nóng)資店。

1.2" 方法

1.2.1" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1）堆肥試驗(yàn)。試驗(yàn)于2023年5—6月在室內(nèi)高60 cm、直徑35 cm的堆肥桶中進(jìn)行，平均室溫23 ℃，設(shè)計(jì)不添加菌劑的自然堆肥為對照（T1），以添加酵素菌劑（T2）、EM菌劑（T3）及木霉菌劑（T4）為堆肥試驗(yàn)的4個(gè)處理組。每組處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共計(jì)堆肥12桶，每桶加入柑橘皮3 kg，按照柑橘皮鮮質(zhì)量與麩皮干質(zhì)量1.5∶1.0的比例加入麩皮調(diào)節(jié)碳氮比，并加入Ca（OH）210 g調(diào)節(jié)pH值。每桶按2%堆體質(zhì)量的量接種微生物菌劑并混合均勻，每桶堆料的碳氮比約為25，pH值約為7.0，水分含量約為60%。每隔5 d對堆體進(jìn)行1次翻堆，確保堆料得到充足的氧氣。

2）堆肥液對黑麥草種子萌發(fā)的影響試驗(yàn)。在30 d堆肥結(jié)束后，將收集到的堆肥滲濾液通過0.22 μm針頭式過濾器過濾，滅菌后供種子萌發(fā)試驗(yàn)用。將堆肥結(jié)束后的固體肥渣自然風(fēng)干供后續(xù)盆栽試驗(yàn)用。使用75%酒精溶液浸泡黑麥草種子5 min進(jìn)行表面消毒后，用無菌水洗滌3～5次，放置于有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿放置20粒黑麥草種子。將各處理產(chǎn)生的堆肥液分別稀釋10、20、50、100倍，稀釋后加入培養(yǎng)皿中，每皿10 mL，并以添加等量蒸餾水的處理為對照組（CK1），每組處理的每個(gè)稀釋倍數(shù)設(shè)5個(gè)重復(fù)。置于恒溫箱在黑暗25 ℃的條件下萌發(fā)7 d。

3）固體肥渣對黑麥草植株生長的影響試驗(yàn)。將堆肥固體肥渣與普通商品花卉土以1∶4的體積比均勻混合，置于高11 cm、直徑21 cm的花盆中，以無固體肥渣的處理為對照（CK2），每盆培植20株黑麥草，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，期間給予正常管理。

1.2.2" 測量指標(biāo)

在整個(gè)堆肥過程中每2 d分別在10：00和16：00用溫度計(jì)插入堆體中心測量溫度，將二者平均值作為當(dāng)天的堆體溫度。在種子萌發(fā)試驗(yàn)過程中，每天觀察種子萌發(fā)數(shù)，試驗(yàn)結(jié)束后使用游標(biāo)卡尺測量芽長，并根據(jù)公式（1）至公式（3）分別計(jì)算黑麥草種子的發(fā)芽率（Gr）、發(fā)芽勢（Gp）（發(fā)芽勢統(tǒng)一采用第5 d的發(fā)芽數(shù)計(jì)算）、發(fā)芽指數(shù)（Gi）[12]。在盆栽試驗(yàn)過程中，待植株生長3個(gè)月后，每盆隨機(jī)選取10株植株用軟尺測量地上部分高度，用游標(biāo)卡尺測量葉片寬度及莖粗。將植株剪去根系保留地上部分，先在105 ℃殺青30 min，然后于70 ℃烘干12 h至質(zhì)量恒定后，稱其干質(zhì)量。

式中：n種子發(fā)芽數(shù)，粒；n1為供試種子發(fā)芽高峰數(shù)，粒；N為供試種子總數(shù)，粒；nt為不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù)，粒；t為相應(yīng)發(fā)芽日數(shù)，d。

1.3" 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同微生物菌劑對柑橘皮好氧堆肥溫度的影響

溫度是反映堆肥過程最直接、最敏感的指標(biāo)[13]。由表1可知，在堆肥過程中，T2、T3、T4處理堆體最高溫度顯著高于T1處理（plt;0.05），T3、T4處理堆體平均溫度顯著高于T1處理（plt;0.05），T3處理堆體平均溫度與最高溫度最高，分別高于T1處理23.43%、30.43%。各處理堆體達(dá)到最高溫度的速度順序?yàn)門2=T4＞T3＞T1，且T2、T3、T4處理堆體均有≥40 ℃的持續(xù)天數(shù)，而T1處理堆體最高溫度并未達(dá)到40 ℃。結(jié)果表明，柑橘皮好氧堆肥中添加微生物菌劑相較于自然堆肥能提高堆肥溫度，但添加菌劑的3個(gè)處理對堆體溫度的影響差異并不顯著（pgt;0.05）。

2.2" 堆肥液對黑麥草種子萌發(fā)的影響

由表2可知，T1、T2、T3、T4處理的堆肥液在稀釋10、20倍的條件下，黑麥草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均顯著低于CK1（plt;0.05）。在稀釋50倍的條件下，T4處理發(fā)芽率為82.00%，發(fā)芽指數(shù)為16.24，分別較CK1提高23.62%、42.33%，且顯著高于其他處理組及其他稀釋倍數(shù)（plt;0.05）；T2與T3處理發(fā)芽指數(shù)顯著高于CK1（plt;0.05），但二者之間差異并不顯著。在稀釋100倍的條件下，T3處理芽長顯著高于CK1（plt;0.05）。結(jié)果表明，添加菌劑的處理T2、T3、T4組的堆肥液分別在稀釋50倍與100倍的條件下均對黑麥草種子的萌發(fā)有不同程度的促生作用，其中添加木霉菌劑的T4處理的堆肥液在稀釋50倍的條件下，較添加酵素菌劑的T2與添加EM菌劑的T3處理組顯著促進(jìn)了黑麥草的發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)（plt;0.05），可能是由于木霉菌劑降解纖維素的能力更強(qiáng)，使堆肥腐熟得更加徹底。

2.3" 固體肥渣對黑麥草植株生長的影響

由表3可知，相較于CK2，4個(gè)處理組能顯著提高黑麥草的葉寬、莖粗和地上部分干質(zhì)量（plt;0.05）。添加菌劑的T2、T3、T4處理的固體肥渣相較于自然堆肥的T1處理能顯著提高黑麥草的株高、莖粗和地上部分干質(zhì)量（plt;0.05）。添加菌劑的處理中T2與T4處理的莖粗顯著高于T3（plt;0.05），T4處理的地上部分干質(zhì)量顯著高于T2與T3處理（plt;0.05），且相較CK2提高1.28倍，相較于T1提高0.71倍。T3處理株高最高、葉寬最寬，分別為28.74 cm和4.42 mm，較CK2分別提高26.89%和27.38%，但相較T4處理均無顯著性差異。結(jié)果表明，堆肥形成的固體肥渣培植黑麥草均有較明顯的促生作用，添加菌劑相較于自然堆肥促生作用更加顯著，且在添加菌劑的處理中，添加木霉菌劑的T4處理有相對更強(qiáng)的促生作用。

3" 討論

好氧堆肥中主要依靠微生物的分解作用，加入合適的外源微生物菌劑是加快堆肥物料腐熟的主要方式[14]。溫度是堆肥的一個(gè)重要因素，熱量是由微生物活動產(chǎn)生的，溫度直觀反映了微生物新陳代謝強(qiáng)度[15-16]。在趙建等的研究中，在堆肥中加入地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）后堆肥最高溫度可以達(dá)到73 ℃，實(shí)現(xiàn)了柑橘皮渣堆肥物料的快速脫水[17]。魏啟航等研究發(fā)現(xiàn)，添加真菌菌劑可以加快堆肥的熱量積累，確保堆肥保持較長時(shí)間的高溫，與此次研究中添加微生物菌劑相較于自然堆肥能提高柑橘皮堆肥溫度的結(jié)果一致[18]。但在此次研究中，所有處理組的最高溫度均未超過50 ℃，可能是由于堆體體積小，不利于溫度積累。

柑橘皮中有大量的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等大分子物質(zhì)，是普通微生物難以降解的[19-20]。因此，高效降解柑橘皮中的纖維素、果膠等物質(zhì)是柑橘皮好氧堆肥制備有機(jī)肥的關(guān)鍵。此次研究中雖然添加酵素菌劑、EM菌劑和木霉菌劑后的堆肥產(chǎn)物都對黑麥草種子萌發(fā)和植株生長有一定的促生作用，但添加木霉菌劑堆肥后的堆肥液對黑麥草種子萌發(fā)的促進(jìn)作用最為顯著，且木霉菌劑處理的固體肥渣對黑麥草生長的促進(jìn)效果也最好。究其原因，可能是因?yàn)槟久咕═richoderma spp.）作為一種典型的腐生菌，可分泌大量纖維素酶、木質(zhì)素酶等降解酶，可以高效降解柑橘皮中的纖維素和木質(zhì)素等大分子有機(jī)物[21]。同時(shí)，木霉菌可提升其他微生物尤其是細(xì)菌的活性，增強(qiáng)整個(gè)堆肥系統(tǒng)的代謝活躍性，從而加速堆肥熟化過程[22-23]。總而言之，木霉菌劑可促進(jìn)柑橘皮中營養(yǎng)成分的高效轉(zhuǎn)化和釋放，加快堆肥熟化進(jìn)程，添加木霉菌劑的處理組堆肥液和固體肥渣對黑麥草種子萌發(fā)及植株生長的促生效果最好，也側(cè)面反映出添加木霉菌劑的處理組最終產(chǎn)出了養(yǎng)分成分更豐富、質(zhì)量更好的堆肥產(chǎn)品。

此次研究初步證明了木霉菌劑可提高柑橘皮好氧堆肥產(chǎn)品的促生效果，后續(xù)可在其基礎(chǔ)上開發(fā)更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的微生物堆肥制劑，實(shí)現(xiàn)柑橘果皮等農(nóng)業(yè)廢棄物的規(guī)?；①Y源化利用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4" 結(jié)論

柑橘皮堆肥過程中添加微生物菌劑可顯著提高堆肥溫度，加速腐熟。添加木霉菌劑處理的堆肥液在稀釋50倍的條件下能顯著提高黑麥草種子的發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)（plt;0.05），分別較CK1提高23.62%與42.33%。且用木霉菌劑處理的固體渣培植黑麥草植株可顯著提高其地上部分干質(zhì)量（plt;0.05），是CK2的2.28倍，是T1的1.71倍。故在橘皮堆肥中添加木霉菌劑后所形成的堆肥液及固體肥渣對黑麥草的促生效果最佳。

參考文獻(xiàn)：

[1]" LV X， ZHAO S， NING Z， et al. Citrus fruits as a treasure trove of active natural metabolites that potentially provide benefits for human health[J].Chemistry Central Journal，2015，9：1-14.

[2]" 中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2022.

[3]" SHARMA K， MAHATO N， CHO M H， et al.Converting citrus wastes into value-added products：economic and environmently friendly approaches[J].Nutrition，2017，34：29-46.

[4]" BERNAL-VICENTE A， ROS M， TITTARELLI F， et al.Citrus compost and its water extract for cultivation of melon plants in greenhouse nurseries. Evaluation of nutriactive and biocontrol effects[J].Bioresource technology，2008，99（18）：8722-8728.

[5]" PASCUAL I D L T， MARTIN-DOMINGUEZ V， ACEDOS M G， et al.Utilisation/upgrading of orange peel waste from a biological biorefinery perspective[J].Applied microbiology and biotechnology，2019，103（15）：5975-5991.

[6]" ZEMA D A， CALABRò P S， FOLINO A， et al.Valorisation of citrus processing waste： a review[J].Waste management，2018，80：252-273.

[7]" GELSOMINO A， ABENAVOLI M R， PRINCI G， et al.Compost from fresh orange waste：a suitable substrate for nursery and field crops？[J].Compost science amp; utilization，2010，18（3）：201-210.

[8]" SILES J A， VARGAS F， GUTIéRREZ M C， et al.Integral valorisation of waste orange peel using combustion，biomethanisation and co-composting technologies[J].Bioresource Technology，2016，211：173-182.

[9]" LOPEZ-MONDEJAR R， BERNAL-VICENTE A， ROS M， et al.Utilisation of citrus compost-based growing media amended with Trichoderma harzianum T-78 in Cucumis melo L. seedling production[J].Bioresource technology，2010，101（10）：3718-3723.

[10] XI B， HE X， DANG Q， et al. Effect of multi-stage inoculation on the bacterial and fungal community structure during organic municipal solid wastes composting[J].Bioresource Technology，2015，196：399-405.

[11] JURADO M M， SUáREZ-ESTRELLA F， VARGAS-GARCíA M C， et al.Increasing native microbiota in lignocellulosic waste composting：effects on process efficiency and final product maturity[J].Process Biochemistry，2014，49（11）：1958-1969.

[12] 趙旭，陳仕勇，劉偉，等.NaCl脅迫及外源GABA對垂穗披堿草種子萌發(fā)的影響[J].種子，2021，40（7）：39-44.

[13] NOZHEVNIKOVA A N， MIRONOV V V， BOTCHKOVA E A， et al.Composition of a microbial community at different stages of composting and the prospects for compost production from municipal organic waste[J].Applied Biochemistry and Microbiology，2019，55：199-208.

[14] FAUZI A R， PUSPITAWATI D M D. Utilization compost of durian shell to reduce dose of N inorganic fertilizer in green cabbage （Brassica junceae） production[J].Agrotrop，2017，7（1）：22-30.

[15] CASTILLO-GONZáLEZ E， MEDINA-SALAS D， GIRALDI-DíAZ M R， et al.Vermicomposting：a valorization alternative for corn cob waste[J].Applied Sciences，2021，11（12）：1-15.

[16] JIANG-MING Z. Effect of turning frequency on co-composting pig manure and fungus residue[J].Journal of the Air amp; Waste Management Association，2017，67（3）：313-321.

[17] 趙建，袁玲，黃建國，等.柑橘皮渣高溫堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（10）：270-276.

[18] 魏啟航，馮瑤，馬倩倩，等.促進(jìn)堆肥二次發(fā)酵真菌在堆肥中的應(yīng)用效果[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（24）：5240-5250.

[19] SANDERSON K. A chewy problem[J].Nature，2011，474（7352）：S12-S14.

[20] HIMMEL M E， DING S Y， JOHNSON D K， et al.Biomass Recalcitrance：engineering plants and enzymes for biofuels production[J]. Science，2007，315（5813）：804-807.

[21] 李婷，任萍，馬銳，等.木霉復(fù)合菌劑與拮抗性腐熟堆肥對水稻生長及稻瘟病的防控研究[J].中國土壤與肥料，2023（6）：219-224.

[22] WANG J， LIU Z， XIA J， et al.Effect of microbial inoculation on physicochemical properties and bacterial community structure of citrus peel composting[J].Bioresource Technology，2019，291：1-9.

[23] MAGARE M E， SAHU N， KANADE G S， et al.An integrated process of value addition to citrus waste and performance of fenton process for its conversion to biogas[J]. Waste and Biomass Valorization，2020，11（1）：165-172.

（責(zé)任編輯：敬廷桃" 劉寧寧）

收稿日期：2024-02-21

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（S202310758058）。

作者簡介：王林林（2001—），在讀本科生。

*為通信作者，E-mail：shichong98@163.com。