不同發(fā)酵菌劑對煙用菜籽餅肥肥效的影響

舒榮波，尹力初，羅蘭芳，龔亞琴，張 蕾，易亞男

（湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，湖南 長沙 410128）

我國歷來就有在煙草上施用餅肥的習慣，但目前有兩種相對分歧的觀點：一種觀點認為，餅肥經(jīng)堆制發(fā)酵充分腐熟后施用，在提高煙草品質(zhì)方面超過等氮量的復合肥料[1]。另一種觀點認為，餅肥其養(yǎng)分不穩(wěn)定、釋放速度慢，煙草需肥高峰期其養(yǎng)分供應(yīng)不上，有機氮肥效滯后而導致煙葉煙堿含量過高、貪青晚熟[2]。可見，圍繞煙草施用餅肥爭論的焦點問題是餅肥的分解速率、養(yǎng)分的供應(yīng)與煙草需肥規(guī)律的協(xié)調(diào)性問題。

近年來國內(nèi)外對菜籽餅用作烤煙有機肥的發(fā)酵技術(shù)開展了相關(guān)研究，但主要考慮水分和發(fā)酵時間[3-4]的影響，對接種菌劑的影響考慮較少，而接種菌劑在餅肥堆制過程中起著關(guān)鍵作用[5]。為此，本研究通過比較接種3 種不同菌劑發(fā)酵下各餅肥的腐熟度、C/N 比及蛋白N 降解率的差異，同時采用“好氣培養(yǎng)間歇淋洗法”及“幼苗盆栽試驗”考察了相應(yīng)餅肥短期內(nèi)（35 d）在土壤中的有機N 礦化率和供肥效應(yīng)，以期在煙用餅肥堆制過程中科學的選擇接種菌劑，為煙田合理施用餅肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院中心實驗室及玻璃網(wǎng)室完成，供試菜籽餅在當?shù)剞r(nóng)戶購置，基本性狀為：全N 45.10 g/kg，全P 3.55 g/kg，全K 8.20 g/kg，無機N 4.28 g/kg，蛋白N 40.82 g/kg。盆栽指示作物為精選優(yōu)質(zhì)高粱種子，直播入盆栽土壤中，定苗5 株。供試菌劑有3 種，其中菌劑1 為山東日照愛田農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責任公司生產(chǎn)的“愛田1#菌劑”，菌劑2 為北京神農(nóng)采禾生物科技有限公司生產(chǎn)的“神采肥料活性劑”，菌劑3 為河南寶融生物科技公司生產(chǎn)的“BM 煙草增香劑”。

1.2 不同菌劑對餅肥中心溫度、腐熟度及蛋白N 降解率的影響

堆制前把所有菜籽餅粕全部粉碎后混勻，均勻取樣10 kg，測定其水分及養(yǎng)分含量等指標。然后按廠家推薦用量分別添加各菌劑，同時做不添加菌劑處理（即自然發(fā)酵），其中菌劑1、2、3 的添加量分別為0.05%、0.05%與0.03%，按60%的含水量（以干物質(zhì)重量為基數(shù)）加入水分后裝入大型塑料桶中發(fā)酵漚制，各處理堆制70 kg，每天10∶00 定時記錄餅肥堆體中心溫度及環(huán)境溫度。每3 d 翻堆一次，并補充水分以保持整個堆制過程含水量為60%。餅肥堆制時間為20 d，堆制結(jié)束后每桶準確稱量并均勻取樣5 kg 以上。所有樣品均測定水分含量、蛋白N、全N、礦質(zhì)氮（NH4++NO3-）以及有機C 含量，并計算不同菌劑處理下餅肥的腐熟度及蛋白N 降解率，測定方法參照鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》[6]。其中腐熟度用胡敏酸E4/E6 值來衡量，其測定方法為：蒸餾水浸提樣品（蒸餾水與樣品的質(zhì)量比為20∶1），過濾后取濾液分別在465 和665 nm 波長下用分光光度計測定吸光值，計算其比值即為E4/E6[7]。

1.3 不同菌劑處理下的餅肥在土壤中的有機氮礦化能力研究

試驗采用好氣培養(yǎng)間歇淋洗法測定不同菌劑處理下的餅肥短期內(nèi)（35 d）在土壤中的礦化能力。供試土壤取自瀏陽代表性煙田，風干磨細過1 mm篩。取土10 g，按10%的比例加入各餅肥混勻，另設(shè)添加未腐熟原材料及不添加餅肥處理，共計6 個處理，每處理5 次重復，裝到拔去針頭、底部事先放有濾紙并裝有2 cm 厚石英砂的50 mL 注射器內(nèi)，上面再覆蓋2 cm 厚的石英砂，以免直接淋洗土壤時飛濺損失。裝好后，將注射器輕敲數(shù)次，使土壤與石英砂密接，每隔7 天用200 mL 左右蒸餾水淋洗土壤，濾液接在200 mL 塑料瓶中并準確記錄其體積，定量過濾后測定其礦質(zhì)氮含量，淋洗結(jié)束后以中間扎有小孔的塑料膜封住管口，繼續(xù)進行培養(yǎng)。培養(yǎng)前淋洗一次并測出各餅肥的最初礦質(zhì)氮含量，以最初礦質(zhì)氮和每次淋洗回收的礦質(zhì)氮含量來計算各餅肥在不同培養(yǎng)時期下的N 礦化速率及礦化總量。

1.4 不同菌劑處理下的餅肥對指示作物生長的影響

試驗利用幼苗法盆栽試驗測定不同菌劑處理下各餅肥的肥效。供試土壤取自瀏陽代表性煙田，風干磨細過10 目篩。在土壤中按2%的比例加入各種餅肥，另設(shè)添加未腐熟原材料及不添加餅肥處理，混勻后裝入250 mL 不透明塑料杯，每杯裝土150 g，每處理重復3 次。塑料杯放入高8 cm 的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，每塑料杯在底部鉆有3 個直徑1 cm 的小孔，在裝土前墊入2 cm 厚的棉花用來吸水以保證植株水分的供應(yīng)。本研究以高粱作為指示作物，出苗2 d 后間苗，每杯定苗6 株。植株生長到表現(xiàn)缺肥癥狀后收獲，剪取植株地上部分，烘干后計算單株重量。并以單株重量及長勢直觀反映各餅肥對植物生長的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌劑處理對餅肥堆制過程中堆體溫度的影響

堆體溫度的變化是餅肥堆制進程的直接宏觀反映，能反映出堆體內(nèi)微生物活性的變化和有機物料的轉(zhuǎn)化速率[8]。接種發(fā)酵菌劑無疑能增加堆肥中微生物的總量，使微生物快速繁殖，活性增加，從而加速分解有機物，產(chǎn)生熱量，促進餅肥原料腐熟。試驗期間餅肥堆體中心溫度因添加菌劑的不同而各異（圖1）。由圖可知，自然發(fā)酵處理堆體中心溫度維持中等水平，且溫度變化相對緩和，接種“神采肥料活性劑”（菌劑2）發(fā)酵的餅肥大部分時間堆體中心溫度最低，而接種“愛田1#菌劑”（菌劑1）發(fā)酵的餅肥堆體中心溫度最高，接種菌劑“BM 煙草增香劑”（菌劑3）發(fā)酵的餅肥在堆制后升溫最快，而后維持相對較高的溫度。可見，接種“神采肥料活性劑”發(fā)酵堆制餅肥不如其他兩種菌劑以及自然發(fā)酵理想。

圖1 不同接種菌劑處理下各餅肥堆體中心溫度的變化

2.2 不同菌劑處理對餅肥腐熟度的影響

目前，人們對有機肥堆制的研究主要集中在其條件的控制[9-11]和工藝參數(shù)的選擇上[12-13]，而對腐解過程中胡敏酸E4/E6 值的變化研究不多。有機肥的漚制過程是在微生物的作用下進行的，確定堆制過程胡敏酸E4/E6 值的變化更能揭示堆腐過程的微生物活動。C/N 及E4/E6 值都是衡量餅肥腐解程度的指標[11]。為此，試驗對不同菌劑處理下各餅肥的胡敏酸E4/E6 值進行了測定和分析。研究結(jié)果表明，餅肥原始材料經(jīng)堆制腐解后全N 含量、C/N 比、蛋白N 比例均降低，且不同菌劑處理下存在著明顯差異（表1）。添加菌劑堆制的餅肥，其腐熟度顯著高于自然發(fā)酵的餅肥，差異達到極顯著水平，而接種“神采肥料活性劑”堆制的餅肥C/N 及E4/E6 值都要顯著高于其他2 種菌劑處理，即腐熟度比其他兩種菌劑處理要低，以致蛋白N 降解率相應(yīng)較低。特別是接種“BM 煙草增香劑”堆制的餅肥，其E4/E6 值顯著低于其他各處理，甚至達到極顯著水平。

表1 不同菌劑處理對各餅肥蛋白N 降解率及腐熟度的影響

2.3 不同菌劑處理對餅肥在土壤中礦化率的影響

由于施入土壤中的肥料要經(jīng)過一系列的礦質(zhì)化后，才能轉(zhuǎn)化為作物可吸收的養(yǎng)分，因此需弄清餅肥帶入土壤的總體養(yǎng)分和礦化出來的部分以及其礦化率，本研究通過室內(nèi)模擬餅肥在土壤中的自然礦化過程，監(jiān)測各個時期礦質(zhì)氮含量，并通過前后比較得出其礦化率（圖2）。

圖2 不同菌劑對各餅肥短期內(nèi)在土壤中的礦化率的影響

研究表明，經(jīng)堆制腐熟的餅肥，短期內(nèi)（35 d）在土壤中的有機N 礦化率均顯著高于原始材料，而接種菌劑1 和3 堆制的餅肥，其礦化率又高于自然發(fā)酵的餅肥，且不同處理餅肥的有機N 礦化率存在明顯差異。其中添加“愛田1#菌劑”、“神采肥料活性劑”、“BM 煙草增香劑”發(fā)酵制得的餅肥短期內(nèi)（35 d）在土壤中的有機N 礦化率分別為33.3%、26.1%、31.4%。研究認為，煙草生長的前中期需要吸收大量的N 素，而成熟期吸收較少，相反若煙株生長后期土壤中仍有較多的氮素供應(yīng)，則易造成煙葉中煙堿含量過高，煙葉無法適時落黃等[14]。因此，筆者認為，可在植煙土壤中施用接種“愛田1#菌劑”或“BM 煙草增香劑”發(fā)酵堆制的餅肥，以解決上述矛盾。

2.4 不同菌劑處理對餅肥肥效的影響

通過幼苗盆栽試驗研究發(fā)現(xiàn)，接種菌劑1 和3發(fā)酵制得的各種餅肥的肥效都要顯著高于原始材料、自然發(fā)酵及CK（不施肥）處理。添加了接種菌劑1、2、3 發(fā)酵而制得的餅肥處理，盆栽指示作物（高粱）地上部分的生物量（烘干重）分別為1 230、972、1 260 g/盆。與CK 處理相比，無論是施用原始材料、自然發(fā)酵或經(jīng)接種不同菌劑堆制而得的餅肥，都能顯著促進指示作物（高粱）的生長（圖3）。對比各菌劑處理可知，接種“神采肥料活性劑”（菌劑2）制得的餅肥肥效最低，接種“BM 煙草增香劑”（菌劑3）發(fā)酵堆制的餅肥對指示作物生長的促進作用最為明顯。

圖3 不同菌劑處理下各餅肥對指示作物生長的影響

3 小結(jié)與討論

現(xiàn)有研究資料表明，有機物料進入土壤后雖因種類不同腐解動態(tài)各異，但總的規(guī)律基本一致，一般是前期分解緩慢，肥效滯后[12]，未經(jīng)腐熟的餅肥亦是如此，這與烤煙需肥規(guī)律存在一定的矛盾。本研究結(jié)果表明，堆制過程中各添加菌劑處理對餅肥的腐熟度及蛋白N 降解率存在顯著影響，且接種“愛田1#菌劑”或“BM 煙草增香劑”發(fā)酵的餅肥腐熟度及蛋白N 降解率較高。與原始材料相比，接種菌劑發(fā)酵堆制的餅肥短期內(nèi)（35 d）在土壤中的有機N 礦化率和肥效明顯提高，但接種“神采肥料活性劑”制得的餅肥相對較低。為此，在煙用餅肥的堆制過程中可適當添加“愛田1#菌劑”或“BM 煙草增香劑”，以便在煙田施用后有利于有機N 的快速釋放，適時適量供氮，更加吻合煙草需肥規(guī)律。

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