不同接種劑對(duì)紅花非藥用部位堆肥過程的影響研究

于佳悅 許洪波 張娛

【基金項(xiàng)目】：陜西省2022年重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022SF-537）;陜西省教育廳2023年度重點(diǎn)科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（23JY026）;陜西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（S202310716057）。

于佳悅， 許洪波，張娛，陜西中醫(yī)藥大學(xué)/陜西中藥資源產(chǎn)業(yè)化省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心、陜西中醫(yī)藥大學(xué)秦藥特色資源研究開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，郵編712083（咸陽(yáng)）。

收稿日期：2023-12-12

*通訊作者：許洪波（E-mail：xhb2005@sntcm.edu.cn）

摘? ?要? ?為實(shí)現(xiàn)紅花非藥用部位的循環(huán)利用，以紅花非藥用部位為堆肥基質(zhì)，采用好氧堆肥進(jìn)行發(fā)酵，研究比較了3種不同的接種劑對(duì)紅花非藥用部位堆肥過程的影響，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)了一個(gè)堆肥周期內(nèi)各堆肥指標(biāo)的變化。結(jié)果顯示：EM菌劑處理能更顯著加快堆肥進(jìn)程，在第18天時(shí)堆肥浸提液浸泡油麥菜種子的發(fā)芽指數(shù)達(dá)到87%，這一結(jié)果可為紅花非藥用部位循環(huán)利用提供理論依據(jù)。堆肥產(chǎn)品總養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%，其余各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，種植空心菜的表現(xiàn)也優(yōu)于市售有機(jī)肥產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞? ?紅花;非藥用部位;堆肥

近年來，隨著中藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)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(jī)質(zhì)的一種非常環(huán)保的方式，通過堆肥可以將紅花非藥用部位轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)堆肥產(chǎn)物是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，這一能量循環(huán)過程具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本研究以3種接種劑為堆肥發(fā)酵菌劑，研究其對(duì)紅花非藥用部位堆肥過程的影響，同時(shí)考察不添加接種劑的自然發(fā)酵狀態(tài)，以此來尋求一種能實(shí)現(xiàn)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(fā)酵劑（溯源農(nóng)業(yè)公司）;Rw酵素劑（鶴壁市人元生物技術(shù)發(fā)展有限公司）。

1.2? ?儀器與設(shè)備? ?分析天平〔梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司〕;pH計(jì)〔梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司〕;高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）;數(shù)顯水浴恒溫振蕩器（金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)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(zhì)的準(zhǔn)備? ?將紅花非藥用部位粉碎處理（長(zhǎng)度小于0.5 cm），取4等份，每份12.5 kg，選擇4個(gè)一定體積和厚度的泡沫箱（內(nèi)徑：長(zhǎng)×寬×高=? ?36 cm×24 cm×20 cm），厚度約為3 cm，編號(hào)。1號(hào)：空白對(duì)照，不加接種劑;2號(hào)：EM菌劑50 mL;3號(hào)：生物菌肥發(fā)酵劑;4號(hào)：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(cè)面中部各鉆兩個(gè)直徑約5 mm的圓孔通風(fēng)。當(dāng)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(cè)定含水率。準(zhǔn)備好潔凈的坩堝，標(biāo)號(hào)，每次測(cè)定含水率前分別稱量坩堝自身的質(zhì)量并記錄數(shù)據(jù)為m0，每次取樣1±0.05 g放置于坩堝中，記錄所取樣品的質(zhì)量為m1。稱好的樣品放入烘箱內(nèi)，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(jì)算含水率。

1.3.3? ? pH值、電導(dǎo)率和TDS的變化? ?事先準(zhǔn)備好離心管（50 mL、10 mL）、100 mL錐形瓶（每個(gè)容器編號(hào)）。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(shí)間設(shè)置2小時(shí)，震蕩頻率設(shè)置為200 rpm。待搖床停止后，將混合均勻的樣品液無損失轉(zhuǎn)入50 mL離心管中，對(duì)稱放入離心機(jī)中，離心轉(zhuǎn)速為5 000 rpm，時(shí)間20 min，離心結(jié)束取上清液，用? ? ? 7 mm的濾紙過濾至小離心管中（10 mL），測(cè)定各樣品的pH值、電導(dǎo)率和TDS值。

1.3.4? ?浸提液對(duì)油麥菜種子發(fā)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(cè)定油麥菜種子的發(fā)芽指數(shù)。

1.3.5? ?堆肥指標(biāo)檢測(cè)? ?將腐熟堆肥送至陜西佰瑞斯生物科技有限公司檢測(cè)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(chǎn)品與市售有機(jī)肥產(chǎn)品——史丹利復(fù)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(cè)空心菜的全氮全磷全鉀含量。

1.4? ?數(shù)據(jù)分析? ?實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行制圖。

2? ?結(jié)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(guān)鍵因素，大量研究結(jié)果表明堆肥合適的水分含量一般控制在60%～80%為佳。這時(shí)堆肥中的微生物能進(jìn)行正常的新陳代謝。如圖1所示，在整個(gè)堆肥周期4個(gè)處理的含水率都在60%～70%，屬于堆肥合適的含水率范圍。

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

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

2.3? ?油麥菜種子發(fā)芽指數(shù)? ?通常認(rèn)為，種子發(fā)芽指數(shù)大于等于80%時(shí)，堆肥達(dá)到腐熟，此時(shí)的堆肥對(duì)種子沒有毒性。第24 d，4個(gè)處理的發(fā)芽率都達(dá)到了80%，發(fā)芽指數(shù)最高的是2號(hào)，第18 d就達(dá)到87%。添加接種劑對(duì)堆肥的腐熟進(jìn)程有促進(jìn)作用，2號(hào)接種劑對(duì)紅花非藥用部位的堆肥腐熟作用更? 明顯。

2.5? ?堆肥產(chǎn)品檢測(cè)? ?基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將EM菌劑處理組堆肥產(chǎn)品送陜西佰瑞斯生物科技有限公司進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)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(xiàng)指標(biāo)與有機(jī)肥料新標(biāo)準(zhǔn)NY/T525-2021對(duì)比，總養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%，高出標(biāo)準(zhǔn)50%。重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)? ?準(zhǔn)（低于標(biāo)準(zhǔn)限額幾十倍至上百倍）。堆肥品質(zhì)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(fù)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(jī)肥對(duì)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(jī)肥處理組分別高出23.6%、126.8%、53.9%。

3? ?結(jié)論

幾種接種劑對(duì)紅花非藥用部位堆肥過程都有促進(jìn)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(shí)油麥菜種子的發(fā)芽率就達(dá)到了87%，堆肥實(shí)現(xiàn)腐熟。堆肥產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，種植空心菜的表現(xiàn)也優(yōu)于市售有機(jī)肥產(chǎn)品。

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