不同接種劑對紅花非藥用部位堆肥過程的影響研究

于佳悅 許洪波 張 娛

近年來，隨著中藥產業的快速發展，中藥廢棄物的排放量也在迅速增加。 紅花是菊科植物紅花（Carthamus tinctorius L.）的干燥花，摘除花朵后莖稈等非藥用部位通常采用堆放、焚燒等處置手段，缺乏有效利用。 堆肥是利用微生物降解有機質的一種非常環保的方式， 通過堆肥可以將紅花非藥用部位轉化為腐殖質，減少對環境的污染。同時堆肥產物是一種優質有機肥， 這一能量循環過程具有非常好的經濟效益和社會效益。

本研究以3 種接種劑為堆肥發酵菌劑， 研究其對紅花非藥用部位堆肥過程的影響， 同時考察不添加接種劑的自然發酵狀態， 以此來尋求一種能實現高效堆肥的接種劑， 為紅花非藥用部位的資源化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1材料 紅花非藥用部位：紅花地上莖稈去掉紅花后的部分；EM 菌劑（山東君德生物科技有限公司）； 生物菌肥發酵劑（溯源農業公司）；Rw 酵素劑（鶴壁市人元生物技術發展有限公司）。

1.2儀器與設備 分析天平 〔梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司〕；pH 計〔梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司〕；高速離心機（上海安亭科學儀器廠）；數顯水浴恒溫振蕩器（金壇市雙捷實驗儀器廠）；KSW 型馬弗爐（北京科偉永興儀器有限公司）；烘箱（北京科偉永興儀器有限公司）。

1.3方法

1.3.1堆肥基質的準備 將紅花非藥用部位粉碎處理（長度小于0.5 cm），取4 等份，每份12.5 kg，選擇4 個一定體積和厚度的泡沫箱（內徑： 長×寬×高=36 cm×24 cm×20 cm)，厚度約為3 cm，編號。1 號：空白對照， 不加接種劑；2 號：EM 菌劑50 mL；3 號：生物菌肥發酵劑；4 號：Rw 酵素劑50 g。 加水使含水率在60%左右，翻拌均勻后蓋上蓋子，箱體側面中部各鉆兩個直徑約5 mm 的圓孔通風。 當堆體溫度上升到50 ℃開始翻堆， 每隔3 d 翻堆1 次。 堆肥周期30 d。

1.3.2含水率的變化 依照GB 7833-1987 測定含水率。 準備好潔凈的坩堝，標號，每次測定含水率前分別稱量坩堝自身的質量并記錄數據為m0，每次取樣1±0.05 g 放置于坩堝中， 記錄所取樣品的質量為m1。 稱好的樣品放入烘箱內，保持溫度100 ℃烘6 h，取出坩堝放入干燥器中冷卻20 min， 稱量并記錄為m2，計算含水率。

1.3.3pH 值、 電導率和TDS 的變化 事先準備好離心管（50 mL、10 mL）、100 mL 錐形瓶（每個容器編號）。取樣2±0.05 g，無損失倒入錐形瓶中，用量筒量取純水20 mL 加入錐形瓶中塞緊蓋子。 錐形瓶放入搖床，搖床時間設置2 小時，震蕩頻率設置為200 rpm。待搖床停止后， 將混合均勻的樣品液無損失轉入50 mL 離心管中， 對稱放入離心機中， 離心轉速為5 000 rpm， 時間20 min， 離心結束取上清液，用7 mm 的濾紙過濾至小離心管中（10 mL）,測定各樣品的pH 值、電導率和TDS 值。

1.3.4浸提液對油麥菜種子發芽的影響 參考Emino 等的方法，每隔6 天按1.3.3 的方法取堆肥浸提液4 mL，測定油麥菜種子的發芽指數。

1.3.5堆肥指標檢測 將腐熟堆肥送至陜西佰瑞斯生物科技有限公司檢測全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀含量和重金屬鉛、鎘、鉻、汞、砷含量。

1.3.6盆栽種植空心菜 將堆肥產品與市售有機肥產品——史丹利復合肥添加到盆土中種植空心菜，每盆均添加20 g。 收獲后檢測空心菜的全氮全磷全鉀含量。

1.4數據分析 實驗所得數據采用Excel 2007 軟件進行制圖。

2 結果與分析

2.1含水率的變化 堆肥中適宜的水分含量是堆肥的關鍵因素， 大量研究結果表明堆肥合適的水分含量一般控制在60%～80%為佳。這時堆肥中的微生物能進行正常的新陳代謝。如圖1 所示，在整個堆肥周期4 個處理的含水率都在60%～70%，屬于堆肥合適的含水率范圍。

圖1 含水率的變化

2.2pH 值、 電導率和TDS 的變化 pH 的變化見圖2。 微生物降解活動需要微酸性或中性環境條件。在堆肥初期，pH 有一個顯著的升高， 之后4 個處理的pH 值都在8 左右，趨于平穩，是好氧微生物適宜的范圍。

圖2 pH 的變化

如圖3 所示， 在堆肥初始階段4 個處理的電導率都呈上升趨勢，隨后下降，之后趨于平穩。 電導率的變化可以間接反應微生物量的變化， 電導率初期升高，微生物新陳代謝可以利用的導電的離子增多，微生物開始大量繁殖，符合堆肥的規律。TDS 的變化與電導率的變化趨勢接近， 也間接驗證了堆肥周期微生物變化的規律。

圖3 電導率的變化

圖4 TDS 的變化

2.3油麥菜種子發芽指數 通常認為，種子發芽指數大于等于80%時， 堆肥達到腐熟， 此時的堆肥對種子沒有毒性。 第24 d， 4 個處理的發芽率都達到了80%， 發芽指數最高的是2 號， 第18 d 就達到87%。 添加接種劑對堆肥的腐熟進程有促進作用，2 號接種劑對紅花非藥用部位的堆肥腐熟作用更明顯。

圖5 發芽指數的變化

2.5堆肥產品檢測 基于實驗結果， 將EM 菌劑處理組堆肥產品送陜西佰瑞斯生物科技有限公司進行檢測，結果如下：全氮40.4 g/kg,全磷3.65 g/kg,全鉀17.25 g/kg，堿解氮1 454.32 mg/kg,有效磷742.71 mg/kg,速效鉀12.2 g/kg, 緩效鉀1.28 g/kg。 重金屬含量：鉛7.34 mg/kg， 鎘0.33 mg/kg， 鉻36.23 mg/kg， 汞0.016 mg/kg，砷0.37 mg/kg。 各項指標與有機肥料新標準NY/T525-2021 對比， 總養分的質量分數達到6%， 高出標準50%。 重金屬含量遠遠低于行業標準（低于標準限額幾十倍至上百倍）。 堆肥品質非常安全。

2.6盆栽種植空心菜氮磷鉀含量 添加堆肥種植空心菜全氮、 全磷、 全鉀含量分別為42.23 g/kg、5.76 g/kg、62.38 g/kg， 添加史丹利復合肥空心菜全氮、 全磷、 全鉀含量分別為34.18 g/kg、2.54 g/kg、40.54 g/kg。 與市售史丹利有機肥對比，施用堆肥的處理地上根莖部分全氮、全磷、全鉀含量比史丹利有機肥處理組分別高出23.6%、126.8%、53.9%。

3 結論

幾種接種劑對紅花非藥用部位堆肥過程都有促進作用，都可以作為紅花非藥用部位的堆肥菌劑。其中EM 菌劑處理能顯著縮短堆肥周期，在18 d 時油麥菜種子的發芽率就達到了87%，堆肥實現腐熟。堆肥產品各項指標均優行業標準， 種植空心菜的表現也優于市售有機肥產品。