不同發(fā)酵處理對(duì)蠶沙腐熟及養(yǎng)分的影響試驗(yàn)初報(bào)

岑忠用　羅奉奉　蘇江　李觀玲　梁燊

摘? ?要? ?以5齡蠶沙為材料，對(duì)不同的蠶沙含水量和發(fā)酵劑用量組合蠶沙發(fā)酵過程中有效養(yǎng)分變化等進(jìn)行了比較。結(jié)果表明經(jīng)過發(fā)酵處理有利于蠶沙的腐熟和養(yǎng)分釋放，具體結(jié)果：1）含水量為55%和發(fā)酵劑用量為100 mL的組合以及含水量為55%和發(fā)酵劑用量為110 mL的組合蠶沙腐熟時(shí)間最短。2）含水量為50%和發(fā)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(duì)照的高106.56%和82.94%。3）含水量為60%和發(fā)酵劑用量為110 mL的處理有效磷含量最高，達(dá)到了3.45 mg·kg-1，比對(duì)照的增加了208.47%。4）含水量為45%和發(fā)酵劑用量為80 mL的處理蠶沙水溶性鈣含量最高，達(dá)到了178.92 mg·kg-1，比對(duì)照的高35.08%。5）含水量為45%和發(fā)酵劑用量為100 mL的處理蠶沙有效鐵含量最高，達(dá)到了6.98 mg·kg-1，比對(duì)照高183.86%。6）含水量為55%和發(fā)酵劑用量為110 mL的處理蠶沙有效銅的含量最高，達(dá)到了0.737 mg·kg-1。7）含水量為50%和發(fā)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(dá)到了0.166 mg·kg-1和5.67 mg·kg-1。

關(guān)鍵詞? ? 蠶沙;發(fā)酵;腐熟;養(yǎng)分;釋放

中圖分類號(hào)：S141.4? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.19.016

近年來隨著桑蠶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大量的蠶沙不可避免地產(chǎn)生。很多地方的蠶農(nóng)由于觀念、認(rèn)識(shí)和技術(shù)上的不足，對(duì)養(yǎng)蠶過程中產(chǎn)生的蠶沙缺乏有效處置和管理，蠶沙未經(jīng)無害化處理、隨意堆放的現(xiàn)象非常普遍，嚴(yán)重污染桑蠶生產(chǎn)環(huán)境，最終導(dǎo)致蠶病暴發(fā)，進(jìn)而會(huì)造成不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失，打擊蠶農(nóng)栽桑養(yǎng)蠶的積極性[1-2]。因此，如何科學(xué)合理處置蠶沙，控制病原菌傳播迫在眉睫。

將蠶沙發(fā)酵腐熟被認(rèn)為是蠶沙無害化處理的有效途徑之一，通過發(fā)酵可促進(jìn)蠶沙所含的養(yǎng)分得到釋放，促進(jìn)植物的吸收利用[3]。前人對(duì)蠶沙發(fā)酵進(jìn)行了一些研究。海洪等[4]研究表明，蠶沙堆肥技術(shù)主要包括開放式堆肥和發(fā)酵式堆肥，并認(rèn)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(bào)道，蠶沙發(fā)酵中添加有效微生物能較好地消除臭味。楊瓊等[6]研究發(fā)現(xiàn)，蠶沙堆肥發(fā)酵過程產(chǎn)生的高溫可以使家蠶微孢子蟲滅活，并認(rèn)為高溫加堿性條件對(duì)家蠶核型多角體病毒的滅活效果優(yōu)于單純的高溫。石美寧等[7]報(bào)道，當(dāng)蠶沙中有效菌數(shù)總量高于5 億個(gè)/kg，對(duì)蠶沙堆漚蓋膜處理能夠在短時(shí)間內(nèi)讓蠶沙迅速升溫發(fā)酵腐熟，同時(shí)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(bào)道，添加微生物菌劑可有效縮短發(fā)酵時(shí)間，并能減少堆肥過程的碳、氮損失。高云超等[9]研究發(fā)現(xiàn)蠶沙發(fā)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(duì)蠶沙發(fā)酵方式、影響蠶沙發(fā)酵的因素及蠶沙發(fā)酵后有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K等養(yǎng)分的變化進(jìn)行了研究，而關(guān)于蠶沙發(fā)酵過程有效養(yǎng)分變化的研究還鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)選取5齡蠶的蠶沙為材料，以含水量和發(fā)酵劑用量為因子，考察不同的發(fā)酵處理組合對(duì)蠶沙中速效N、P、K、Fe、Cu、Zn、Ca、Mn等有效養(yǎng)分釋放的影響，為探索最佳的蠶沙堆肥發(fā)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(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)使用的蠶沙為5齡蠶蠶沙，由河池學(xué)院桑蠶基地提供;發(fā)酵劑購自山東君德生物科技有限公司，發(fā)酵劑內(nèi)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(shù)≥100億/mL。

1.2 方法

本試驗(yàn)以蠶沙含水量和發(fā)酵劑用量為因子，蠶沙含水量參照石美寧等[7]的方法調(diào)節(jié)，發(fā)酵劑用量參照其產(chǎn)品使用說明，其中含水量設(shè)置4個(gè)水平即45%、50%、55%和60%，發(fā)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(fā)酵劑用量為組合進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，以未經(jīng)發(fā)酵處理的5齡蠶蠶沙為對(duì)照，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。蠶沙發(fā)酵試驗(yàn)均于100 L發(fā)酵桶內(nèi)進(jìn)行，每個(gè)發(fā)酵桶內(nèi)裝蠶沙量為50 kg。當(dāng)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(fā)酵初期下降，并且蠶沙表面均附有白色菌絲時(shí)，發(fā)酵結(jié)束[8]。發(fā)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(biāo)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(nóng)業(yè)化學(xué)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(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵處理對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟的影響

在蠶沙發(fā)酵處理的過程中，微生物的生存離不開水[12]，微生物的活動(dòng)程度直接影響發(fā)酵腐熟的速度、有機(jī)質(zhì)的分解以及發(fā)酵質(zhì)量[8];而添加適當(dāng)?shù)耐庠次⑸锞鷦┍徽J(rèn)為是加快蠶沙發(fā)酵腐熟的重要手段。由表2可知，不同含水量和發(fā)酵劑用量組合處理對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟時(shí)間具有明顯的影響，各處理的發(fā)酵腐熟時(shí)間均少于對(duì)照，說明經(jīng)過調(diào)節(jié)含水量并添加發(fā)酵劑可以促進(jìn)蠶沙腐熟的進(jìn)程，其中處理11（含水量為55%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）與處理12（含水量為55%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）發(fā)酵腐熟時(shí)間均為8 d，均比對(duì)照縮短了14 d。發(fā)酵腐熟時(shí)間最長的是處理1（含水量為45%和發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3），其腐熟時(shí)間為16 d，比對(duì)照縮短了6 d。

2.2 不同發(fā)酵處理對(duì)蠶沙中速效氮含量的影響

由表3可知，不同含水量和發(fā)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(duì)照，說明經(jīng)過發(fā)酵處理可以促進(jìn)蠶沙有機(jī)物的分解和氮的釋放，其中處理7（含水量為50%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）速效氮含量最高，比對(duì)照的高106.56%;處理12（含水量為55%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）速效氮含量最低，但比對(duì)照的高11.06%。

2.3 不同發(fā)酵處理對(duì)蠶沙中有效磷含量的影響

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

2.4 不同發(fā)酵處理對(duì)蠶沙中速效鉀含量的影響

表5表明，不同含水量和發(fā)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(duì)照，其中處理7（含水量為50%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）的速效鉀含量最高，比對(duì)照的高82.94%;而處理13（含水量為60%和發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3）的速效鉀含量最低，但比對(duì)照的高63.26%。

2.5 不同發(fā)酵處理對(duì)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(fā)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(fā)酵劑用量為80 mL·m-3）蠶沙水溶性鈣含量最高，達(dá)到了178.92 mg·kg-1，比對(duì)照的高35.08%;而處理14（含水量為60%和發(fā)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(duì)照的高20.86%。其他處理蠶沙水溶性鈣含量也高于對(duì)照。

2.6 不同發(fā)酵處理對(duì)蠶沙中有效鐵含量的影響

由表7可知，不同含水量和發(fā)酵劑組合處理的蠶沙有效鐵含量均不同程度高于對(duì)照，其中處理3（含水量為45%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）蠶沙有效鐵含量最高，達(dá)到了6.98 mg·kg-1，比對(duì)照高183.86%;而處理12（水量為55%和發(fā)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(fā)酵處理對(duì)蠶沙中有效銅含量的影響

由表8可知，不同含水量和發(fā)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(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效銅的含量最高，達(dá)到了0.737 mg·kg-1;而處理9（含水量為55%和發(fā)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(fā)酵處理對(duì)蠶沙中有效鋅含量的影響

表9表明，不同含水量和發(fā)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(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效鋅的含量最高，達(dá)到了0.166 mg·kg-1;而處理4（含水量為45%和發(fā)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(fā)酵處理對(duì)蠶沙中有效錳含量的影響

表10表明，不同含水量和發(fā)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(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效錳的含量最高，達(dá)到了5.67 mg·kg-1;而處理15（含水量為45%和發(fā)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(fā)酵劑對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟和養(yǎng)分變化影響的方差分析

利用SPSS22.0數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)含水量和發(fā)酵劑用量對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟和養(yǎng)分釋放影響進(jìn)行方差分析，見表11。含水量和發(fā)酵劑用量對(duì)腐熟時(shí)間影響的F值分別為20.636和133.364，P<0.01，均表現(xiàn)為差異極顯著;含水量和發(fā)酵劑用量對(duì)養(yǎng)分釋放的影響均無顯著差異，即P>0.05。

以LSD法對(duì)不同含水量和發(fā)酵劑用量對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟時(shí)間影響進(jìn)行多重比較，結(jié)果顯示（見表12），含水量為55%的處理腐熟時(shí)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(shí)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(shí)間最長;發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3的處理腐熟時(shí)間均為10.25 d，且與發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3和發(fā)酵劑用量為90 mL·m-3的處理腐熟時(shí)間差異極顯著，發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3的處理腐熟時(shí)間最長，其腐熟時(shí)間為15 d，且與其他處理腐熟時(shí)間差異極顯著。

3 結(jié)論與討論

目前關(guān)于蠶沙發(fā)酵研究認(rèn)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(dāng)?shù)耐庠次⑸锞鷦┍徽J(rèn)為是加快蠶沙發(fā)酵腐熟的重要手段。本試驗(yàn)通過調(diào)節(jié)蠶沙的含水量并加入不同用量的發(fā)酵劑，研究不同的發(fā)酵處理組合對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟和有效養(yǎng)分變化的影響，結(jié)果如下。

1）經(jīng)發(fā)酵處理的蠶沙發(fā)酵腐熟時(shí)間均少于對(duì)照，說明經(jīng)過調(diào)節(jié)含水量并添加發(fā)酵劑可以促進(jìn)蠶沙腐熟的進(jìn)程，其中處理11（含水量為55%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）與處理12（含水量為55%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）發(fā)酵腐熟時(shí)間均為8 d，分別比對(duì)照縮短了14 d。發(fā)酵腐熟時(shí)間最長的是處理1（含水量為45%和發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3），其腐熟時(shí)間為16 d，比對(duì)照縮短了6 d。

2）經(jīng)發(fā)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(yǎng)分均明顯高于對(duì)照，說明添加微生物發(fā)酵菌劑可促進(jìn)蠶沙有機(jī)物的分解和養(yǎng)分的釋放，從而提高有效養(yǎng)分的含量，研究結(jié)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(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）速效氮含量最高，比對(duì)照的高106.56%;②處理16（含水量為60%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）有效磷含量最高，達(dá)到了3.45 mg·kg-1，比對(duì)照的增加了208.47%;③處理7（含水量為50%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）的速效鉀含量最高，達(dá)到了24.99 mg·kg-1，比對(duì)照的高82.94%;④處理1（含水量為45%和發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3）蠶沙水溶性鈣含量最高，達(dá)到了178.92 mg·kg-1，比對(duì)照的高35.08%;⑤處理3（含水量為45%和發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3）蠶沙有效鐵含量最高，達(dá)到了6.98 mg·kg-1，比對(duì)照高183.86%;⑥處理12（含水量為55%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效銅的含量最高，達(dá)到了0.737 mg·kg-1;⑦處理8（含水量為50%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效鋅的含量最高，達(dá)到了0.166 mg·kg-1;⑧處理8（含水量為50%和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3）蠶沙樣品中有效錳的含量最高，達(dá)到了5.67 mg·kg-1。

3）當(dāng)蠶沙含水量為45%時(shí)，發(fā)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(fā)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(dāng)蠶沙含水量為50%時(shí)，發(fā)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(fā)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(fā)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(dāng)蠶沙含水量為55%時(shí)，發(fā)酵劑用量為90 mL·m-3的處理有效鐵含量最高，發(fā)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(fā)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(dāng)蠶沙含水量為60%時(shí)，發(fā)酵劑用量為90 mL·m-3的處理速效氮含量最高;發(fā)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(fā)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(dāng)蠶沙含水量不同時(shí)，由于微生物的活動(dòng)能力不同，因而需要添加的發(fā)酵劑用量也不相同，從而對(duì)蠶沙發(fā)酵腐熟和有效養(yǎng)分的釋放能力也不相同，在蠶沙發(fā)酵中可根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)含水量并添加適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵劑。當(dāng)蠶沙含水量較低時(shí)，只需添加少量的發(fā)酵劑即可較好地促進(jìn)蠶沙發(fā)酵腐熟和有效養(yǎng)分的釋放;當(dāng)蠶沙含水量增加時(shí)，適當(dāng)增加發(fā)酵劑用量可較好地促進(jìn)蠶沙發(fā)酵腐熟和有效養(yǎng)分的釋放。

7）方差分析和多重比較結(jié)果顯示，蠶沙含水量和發(fā)酵劑用量對(duì)腐熟時(shí)間的影響均表現(xiàn)為差異極顯著，即P<0.01，但蠶沙含水量和發(fā)酵劑用量對(duì)養(yǎng)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(shí)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(shí)間最長;發(fā)酵劑用量為100 mL·m-3和發(fā)酵劑用量為110 mL·m-3的處理平均腐熟時(shí)間均為10.25 d，且與發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3和發(fā)酵劑用量為90 mL·m-3的處理腐熟時(shí)間差異極顯著，發(fā)酵劑用量為80 mL·m-3的處理腐熟時(shí)間最長，其平均腐熟時(shí)間為15 d，且與其他處理腐熟時(shí)間差異極顯著。

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

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）