不同發酵處理對蠶沙腐熟及養分的影響試驗初報

岑忠用　羅奉奉　蘇江　李觀玲　梁燊

摘? ?要? ?以5齡蠶沙為材料，對不同的蠶沙含水量和發酵劑用量組合蠶沙發酵過程中有效養分變化等進行了比較。結果表明經過發酵處理有利于蠶沙的腐熟和養分釋放，具體結果：1）含水量為55%和發酵劑用量為100 mL的組合以及含水量為55%和發酵劑用量為110 mL的組合蠶沙腐熟時間最短。2）含水量為50%和發酵劑用量為100 mL的處理速效氮和速效鉀含量均高于其他處理，分別比對照的高106.56%和82.94%。3）含水量為60%和發酵劑用量為110 mL的處理有效磷含量最高，達到了3.45 mg·kg-1，比對照的增加了208.47%。4）含水量為45%和發酵劑用量為80 mL的處理蠶沙水溶性鈣含量最高，達到了178.92 mg·kg-1，比對照的高35.08%。5）含水量為45%和發酵劑用量為100 mL的處理蠶沙有效鐵含量最高，達到了6.98 mg·kg-1，比對照高183.86%。6）含水量為55%和發酵劑用量為110 mL的處理蠶沙有效銅的含量最高，達到了0.737 mg·kg-1。7）含水量為50%和發酵劑用量為110 mL的處理蠶沙有效鋅和有效錳均高于其他處理，分別達到了0.166 mg·kg-1和5.67 mg·kg-1。

關鍵詞? ? 蠶沙;發酵;腐熟;養分;釋放

中圖分類號：S141.4? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.19.016

近年來隨著桑蠶產業的快速發展，大量的蠶沙不可避免地產生。很多地方的蠶農由于觀念、認識和技術上的不足，對養蠶過程中產生的蠶沙缺乏有效處置和管理，蠶沙未經無害化處理、隨意堆放的現象非常普遍，嚴重污染桑蠶生產環境，最終導致蠶病暴發，進而會造成不可估計的經濟損失，打擊蠶農栽桑養蠶的積極性[1-2]。因此，如何科學合理處置蠶沙，控制病原菌傳播迫在眉睫。

將蠶沙發酵腐熟被認為是蠶沙無害化處理的有效途徑之一，通過發酵可促進蠶沙所含的養分得到釋放，促進植物的吸收利用[3]。前人對蠶沙發酵進行了一些研究。海洪等[4]研究表明，蠶沙堆肥技術主要包括開放式堆肥和發酵式堆肥，并認為含水量、溫度、pH等因素影響蠶沙堆肥的效果。呂玉憲等[5]報道，蠶沙發酵中添加有效微生物能較好地消除臭味。楊瓊等[6]研究發現，蠶沙堆肥發酵過程產生的高溫可以使家蠶微孢子蟲滅活，并認為高溫加堿性條件對家蠶核型多角體病毒的滅活效果優于單純的高溫。石美寧等[7]報道，當蠶沙中有效菌數總量高于5 億個/kg，對蠶沙堆漚蓋膜處理能夠在短時間內讓蠶沙迅速升溫發酵腐熟，同時能破壞家蠶常見的真菌分生孢子、微粒子孢子及病毒多角體等多種病原的活性。陳曉萍[8]報道，添加微生物菌劑可有效縮短發酵時間，并能減少堆肥過程的碳、氮損失。高云超等[9]研究發現蠶沙發酵過程中全N和全K含量與有效P和有效K含量逐漸升高。

綜上所述，前人主要對蠶沙發酵方式、影響蠶沙發酵的因素及蠶沙發酵后有機質、全N、全P、全K等養分的變化進行了研究，而關于蠶沙發酵過程有效養分變化的研究還鮮有報道。本試驗選取5齡蠶的蠶沙為材料，以含水量和發酵劑用量為因子，考察不同的發酵處理組合對蠶沙中速效N、P、K、Fe、Cu、Zn、Ca、Mn等有效養分釋放的影響，為探索最佳的蠶沙堆肥發酵腐熟方法及蠶沙資源的無害化處理和充分利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗使用的蠶沙為5齡蠶蠶沙，由河池學院桑蠶基地提供;發酵劑購自山東君德生物科技有限公司，發酵劑內含芽孢桿菌、納豆菌、放線菌、酵母菌、木霉菌等多種有益微生物及其各種分泌性胞外酶類，有效活菌數≥100億/mL。

1.2 方法

本試驗以蠶沙含水量和發酵劑用量為因子，蠶沙含水量參照石美寧等[7]的方法調節，發酵劑用量參照其產品使用說明，其中含水量設置4個水平即45%、50%、55%和60%，發酵劑用量分別為80 mL·m-3、90 mL·m-3、100 mL·m-3和110 mL·m-3。以不同的蠶沙含水量和發酵劑用量為組合進行發酵試驗，以未經發酵處理的5齡蠶蠶沙為對照，試驗設計見表1。蠶沙發酵試驗均于100 L發酵桶內進行，每個發酵桶內裝蠶沙量為50 kg。當蠶沙顏色呈黑褐色，無惡臭味，不吸引蚊蠅，具有森林腐殖土和潮濕泥土的氣味，體積也較發酵初期下降，并且蠶沙表面均附有白色菌絲時，發酵結束[8]。發酵腐熟后將蠶沙晾曬干，之后置于干燥箱（65 ℃）烘干，取出并將其粉碎成粉狀，裝入封口袋中，并保存于密封缸中備用。

1.3 測定指標和方法

1.3.1 速效氮的測定

參照楊小秋等[10]的方法。

1.3.2 有效磷的測定

參考魯如坤編寫的《土壤農業化學分析方法》中的碳酸氫鈉法[11]。

1.3.3 速效鉀、水溶性鈣、有效鐵、有效銅、有效鋅、有效錳的測定

采用二乙基三胺五乙酸（Diethylene triamine pentacetate acid，DTPA）溶液浸提—原子吸收分光光度法測定[11]。

2 結果與分析

2.1 不同發酵處理對蠶沙發酵腐熟的影響

在蠶沙發酵處理的過程中，微生物的生存離不開水[12]，微生物的活動程度直接影響發酵腐熟的速度、有機質的分解以及發酵質量[8];而添加適當的外源微生物菌劑被認為是加快蠶沙發酵腐熟的重要手段。由表2可知，不同含水量和發酵劑用量組合處理對蠶沙發酵腐熟時間具有明顯的影響，各處理的發酵腐熟時間均少于對照，說明經過調節含水量并添加發酵劑可以促進蠶沙腐熟的進程，其中處理11（含水量為55%和發酵劑用量為100 mL·m-3）與處理12（含水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3）發酵腐熟時間均為8 d，均比對照縮短了14 d。發酵腐熟時間最長的是處理1（含水量為45%和發酵劑用量為80 mL·m-3），其腐熟時間為16 d，比對照縮短了6 d。

2.2 不同發酵處理對蠶沙中速效氮含量的影響

由表3可知，不同含水量和發酵劑用量組合處理的蠶沙速效氮的含量明顯不同，且各處理的速效氮含量均高于對照，說明經過發酵處理可以促進蠶沙有機物的分解和氮的釋放，其中處理7（含水量為50%和發酵劑用量為100 mL·m-3）速效氮含量最高，比對照的高106.56%;處理12（含水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3）速效氮含量最低，但比對照的高11.06%。

2.3 不同發酵處理對蠶沙中有效磷含量的影響

由表4可知，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙有效磷的含量均高于對照，其中處理16（含水量為60%和發酵劑用量為110 mL·m-3）有效磷含量最高，比對照的增加208.47%;處理13（含水量為60%和發酵劑用量為80 mL·m-3）有效磷的含量最低，但高于對照的89.96%。

2.4 不同發酵處理對蠶沙中速效鉀含量的影響

表5表明，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙速效鉀含量都均比較接近，在22～25 mg·kg-1，但均高于對照，其中處理7（含水量為50%和發酵劑用量為100 mL·m-3）的速效鉀含量最高，比對照的高82.94%;而處理13（含水量為60%和發酵劑用量為80 mL·m-3）的速效鉀含量最低，但比對照的高63.26%。

2.5 不同發酵處理對蠶沙中水溶性鈣含量的影響

由表6可以看出，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙水溶性鈣的含量明顯不同，其中處理1（含水量為45%和發酵劑用量為80 mL·m-3）蠶沙水溶性鈣含量最高，達到了178.92 mg·kg-1，比對照的高35.08%;而處理14（含水量為60%和發酵劑用量為90 mL·m-3）蠶沙水溶性鈣的含量最低，只有160.08 mg·kg-1，但比對照的高20.86%。其他處理蠶沙水溶性鈣含量也高于對照。

2.6 不同發酵處理對蠶沙中有效鐵含量的影響

由表7可知，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙有效鐵含量均不同程度高于對照，其中處理3（含水量為45%和發酵劑用量為100 mL·m-3）蠶沙有效鐵含量最高，達到了6.98 mg·kg-1，比對照高183.86%;而處理12（水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙有效鐵的含量最低，只有3.20 mg·kg-1。

2.7 不同發酵處理對蠶沙中有效銅含量的影響

由表8可知，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙有效銅的含量明顯不同，其中處理12（含水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效銅的含量最高，達到了0.737 mg·kg-1;而處理9（含水量為55%和發酵劑用量為80 mL·m-3）蠶沙樣品中有效銅的含量最低，只有0.131 mg·kg-1。

2.8 不同發酵處理對蠶沙中有效鋅含量的影響

表9表明，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙有效鋅的含量明顯不同，其中處理8（含水量為50%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效鋅的含量最高，達到了0.166 mg·kg-1;而處理4（含水量為45%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效鋅的含量最低，只有0.031 mg·kg-1。

2.9 不同發酵處理對蠶沙中有效錳含量的影響

表10表明，不同含水量和發酵劑組合處理的蠶沙有效錳的含量明顯不同，其中處理8（含水量為50%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效錳的含量最高，達到了5.67 mg·kg-1;而處理15（含水量為45%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效錳的含量最低，只有1.71 mg·kg-1。

2.10 含水量和發酵劑對蠶沙發酵腐熟和養分變化影響的方差分析

利用SPSS22.0數據處理軟件對含水量和發酵劑用量對蠶沙發酵腐熟和養分釋放影響進行方差分析，見表11。含水量和發酵劑用量對腐熟時間影響的F值分別為20.636和133.364，P<0.01，均表現為差異極顯著;含水量和發酵劑用量對養分釋放的影響均無顯著差異，即P>0.05。

以LSD法對不同含水量和發酵劑用量對蠶沙發酵腐熟時間影響進行多重比較，結果顯示（見表12），含水量為55%的處理腐熟時間最短，且與其他處理的差異極顯著，含水量為60%的處理腐熟時間與含水量為45%的處理差異顯著，含水量為45%的處理腐熟時間最長;發酵劑用量為100 mL·m-3和發酵劑用量為110 mL·m-3的處理腐熟時間均為10.25 d，且與發酵劑用量為80 mL·m-3和發酵劑用量為90 mL·m-3的處理腐熟時間差異極顯著，發酵劑用量為80 mL·m-3的處理腐熟時間最長，其腐熟時間為15 d，且與其他處理腐熟時間差異極顯著。

3 結論與討論

目前關于蠶沙發酵研究認為含水量、溫度、pH等是影響蠶沙堆肥效果的主要因素，而添加適當的外源微生物菌劑被認為是加快蠶沙發酵腐熟的重要手段。本試驗通過調節蠶沙的含水量并加入不同用量的發酵劑，研究不同的發酵處理組合對蠶沙發酵腐熟和有效養分變化的影響，結果如下。

1）經發酵處理的蠶沙發酵腐熟時間均少于對照，說明經過調節含水量并添加發酵劑可以促進蠶沙腐熟的進程，其中處理11（含水量為55%和發酵劑用量為100 mL·m-3）與處理12（含水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3）發酵腐熟時間均為8 d，分別比對照縮短了14 d。發酵腐熟時間最長的是處理1（含水量為45%和發酵劑用量為80 mL·m-3），其腐熟時間為16 d，比對照縮短了6 d。

2）經發酵處理的蠶沙速效氮、速效鉀、水溶性鈣、有效磷、有效鐵、有效鋅、有效銅、有效錳等有效養分均明顯高于對照，說明添加微生物發酵菌劑可促進蠶沙有機物的分解和養分的釋放，從而提高有效養分的含量，研究結果與陳曉萍[8]、高云超等[9]基本相似。其中：①處理7（含水量為50%和發酵劑用量為100 mL·m-3）速效氮含量最高，比對照的高106.56%;②處理16（含水量為60%和發酵劑用量為110 mL·m-3）有效磷含量最高，達到了3.45 mg·kg-1，比對照的增加了208.47%;③處理7（含水量為50%和發酵劑用量為100 mL·m-3）的速效鉀含量最高，達到了24.99 mg·kg-1，比對照的高82.94%;④處理1（含水量為45%和發酵劑用量為80 mL·m-3）蠶沙水溶性鈣含量最高，達到了178.92 mg·kg-1，比對照的高35.08%;⑤處理3（含水量為45%和發酵劑用量為100 mL·m-3）蠶沙有效鐵含量最高，達到了6.98 mg·kg-1，比對照高183.86%;⑥處理12（含水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效銅的含量最高，達到了0.737 mg·kg-1;⑦處理8（含水量為50%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效鋅的含量最高，達到了0.166 mg·kg-1;⑧處理8（含水量為50%和發酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效錳的含量最高，達到了5.67 mg·kg-1。

3）當蠶沙含水量為45%時，發酵劑用量為80 mL·m-3的處理速效氮、有效磷、速效鉀、水溶性鈣、有效銅、有效鋅和有效錳的含量均高于其他處理;發酵劑用量為100 mL·m-3的處理有效鐵含量高于其他處理。

4）當蠶沙含水量為50%時，發酵劑用量為100 mL·m-3的處理速效氮、速效鉀和有效鐵含量均高于其他處理;發酵劑用量為110 mL·m-3的處理水溶性鈣、有效鋅和有效錳的含量均高于其他處理;發酵劑用量為90 mL·m-3的處理有效磷和有效銅高于其他處理。

5）當蠶沙含水量為55%時，發酵劑用量為90 mL·m-3的處理有效鐵含量最高，發酵劑用量為100 mL·m-3的處理速效氮、水溶性鈣和有效鋅高于其他處理;發酵劑用量為110 mL·m-3的處理有效磷、速效鉀、有效銅和有效錳的含量均高于其他處理。

6）當蠶沙含水量為60%時，發酵劑用量為90 mL·m-3的處理速效氮含量最高;發酵劑用量為100 mL·m-3的處理有效鐵和有效銅含量高于其他處理;發酵劑用量為110 mL·m-3的處理速效鉀、有效磷、水溶性鈣、有效鋅和有效錳的含量高于其他處理。

綜上所述，當蠶沙含水量不同時，由于微生物的活動能力不同，因而需要添加的發酵劑用量也不相同，從而對蠶沙發酵腐熟和有效養分的釋放能力也不相同，在蠶沙發酵中可根據實際調節含水量并添加適當的發酵劑。當蠶沙含水量較低時，只需添加少量的發酵劑即可較好地促進蠶沙發酵腐熟和有效養分的釋放;當蠶沙含水量增加時，適當增加發酵劑用量可較好地促進蠶沙發酵腐熟和有效養分的釋放。

7）方差分析和多重比較結果顯示，蠶沙含水量和發酵劑用量對腐熟時間的影響均表現為差異極顯著，即P<0.01，但蠶沙含水量和發酵劑用量對養分釋放的影響均無顯著差異，即P>0.05。含水量為55%的處理平均腐熟時間最短，且與其他處理的差異極顯著，含水量為45%的處理腐熟時間最長;發酵劑用量為100 mL·m-3和發酵劑用量為110 mL·m-3的處理平均腐熟時間均為10.25 d，且與發酵劑用量為80 mL·m-3和發酵劑用量為90 mL·m-3的處理腐熟時間差異極顯著，發酵劑用量為80 mL·m-3的處理腐熟時間最長，其平均腐熟時間為15 d，且與其他處理腐熟時間差異極顯著。

綜合比較，含水量為55%和發酵劑用量為100 mL·m-3的組合以及含水量為55%和發酵劑用量為110 mL·m-3的組合蠶沙腐熟時間均為8 d，腐熟時間最短。考慮到發酵成本投入、及時快速處理大量產生的蠶沙，減少其對環境造成的污染，筆者認為將蠶沙含水量調至55%，并按100 mL·m-3添加發酵劑有利于加速蠶沙的發酵腐熟。

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（責任編輯：敬廷桃）