油茶低產(chǎn)林改造剩余物的發(fā)酵堆肥技術(shù)

張?chǎng)╃?，李建安，吳玲利，唐?rùn)鈺，王 楠，朱宏達(dá)，熊 利，黃志勤

（中南林業(yè)科技大學(xué) a.經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.經(jīng)濟(jì)林育種與栽培國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

油茶Camellia oleifera為山茶屬木本油料植物，是中國(guó)主要的木本食用油料樹(shù)種，與棕櫚、椰子和油橄欖合稱(chēng)為世界四大木本油料樹(shù)種[1-3]，油茶在我國(guó)已有2 300 多年的栽培歷史。湖南作為油茶大省，截至2020年底，全省油茶林總面積為144.1 萬(wàn)hm2，產(chǎn)油量32.51 萬(wàn)t，均位列全國(guó)首位。

油茶產(chǎn)業(yè)是湖南省四大林業(yè)產(chǎn)業(yè)之一，油茶低產(chǎn)林改造是發(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)的重要舉措，發(fā)揮著重要作用。2018年，湖南全省低產(chǎn)林超過(guò)86.6 萬(wàn)hm2，占全省油茶林總面積的64%；2021年，全省完成油茶低產(chǎn)林改造7.2 萬(wàn)hm2[4]。在低產(chǎn)林改造過(guò)程中，林地清理和整形修剪會(huì)帶來(lái)大量的枝條、樹(shù)干、樹(shù)葉等剩余物，常規(guī)處理方式是就地填埋或焚燒，不僅浪費(fèi)資源，還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了污染。將剩余物粉碎后經(jīng)過(guò)發(fā)酵制備輕型育苗基質(zhì)，可提高剩余物的利用率，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，還可減少育苗成本。前期研究結(jié)果表明，油茶低產(chǎn)林改造剩余物可以用來(lái)制備有機(jī)肥[5]，為使用油茶低產(chǎn)林改造剩余物制備輕基質(zhì)提供了可能。

近年來(lái)，輕基質(zhì)育苗技術(shù)越來(lái)越被廣泛認(rèn)可，并且在林業(yè)生產(chǎn)中被推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)育苗基質(zhì)相比，輕基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，保水保肥性能好，為根系發(fā)育創(chuàng)造了良好的生長(zhǎng)環(huán)境；輕基質(zhì)育苗，能有效減少根系在移栽時(shí)受到的物理傷害，提高造林成活率[6]；輕基質(zhì)質(zhì)量輕，方便長(zhǎng)途運(yùn)輸，能有效降低運(yùn)輸成本；不同的輕基質(zhì)混配可起到互補(bǔ)的作用，可調(diào)節(jié)酸堿度、提高土壤肥力等。目前，用于育苗的輕基質(zhì)多由珍珠巖、蛭石、泥炭、發(fā)酵或者碳化的農(nóng)林廢棄物等混合而成。農(nóng)林廢棄物所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，但其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，含有較多容易被微生物分解的物質(zhì)[7]。有關(guān)利用油茶低產(chǎn)林改造剩余物發(fā)酵堆肥的研究報(bào)道較少，僅見(jiàn)關(guān)于油茶殼發(fā)酵堆肥和油茶餅粕生物發(fā)酵的研究報(bào)道。在油茶殼發(fā)酵堆肥試驗(yàn)中，楊治華等[8]、羅健[9]、詹孝慈等[10]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整發(fā)酵物的碳氮比，尿素+微生物菌劑或者復(fù)合肥+微生物菌劑能發(fā)酵腐熟油茶殼，使油茶殼達(dá)到輕基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。在油茶餅粕生物發(fā)酵研究中，張暉等[11]通過(guò)試驗(yàn)得出添加黑曲霉能更好地發(fā)酵油茶餅粕，使油茶餅粕的養(yǎng)分有效釋放。本試驗(yàn)中選用尿素、復(fù)合肥、發(fā)酵雞糞作為氮源，以EM 菌、酵素菌、強(qiáng)興發(fā)酵菌劑3 種復(fù)合微生物菌劑為發(fā)酵菌劑，調(diào)整碳氮比分別為25∶1、30∶1、35∶1，通過(guò)正交試驗(yàn)，研究各處理間發(fā)酵物理化性質(zhì)的差異，了解氮源、菌劑、碳氮比對(duì)油茶低產(chǎn)林改造剩余物發(fā)酵的影響，旨在找出以油茶低產(chǎn)林改造剩余物制備輕基質(zhì)的最佳方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于長(zhǎng)沙縣圣恒農(nóng)業(yè)科技有限公司，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光溫豐富，雨水充沛，空氣濕潤(rùn)，四季分明。年均溫16 ～23 ℃，年均降雨量1 200 ～1 700 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 發(fā)酵外源添加劑

尿素含氮量46%，購(gòu)于中盈化肥有限公司；復(fù)合肥含氮量15%，購(gòu)于中農(nóng)集團(tuán)有限公司；發(fā)酵雞糞含氮量1.5%，購(gòu)于花諾園藝；EM 菌0.5 kg/t，富含乳酸菌、硝化細(xì)菌等，每克菌劑的有效活菌數(shù)量不少于200 億，購(gòu)于菜保姆生物科技有限公司；酵素菌3 kg/t，富含米根霉、枯草芽孢桿菌等，每克菌劑的有效活菌數(shù)量不少于0.50億，購(gòu)于大華生物科技有限公司；強(qiáng)興發(fā)酵菌劑0.2 kg/t，富含絲狀真菌、芽孢桿菌等，每克菌劑的有效活菌數(shù)量不少于200 億，購(gòu)于強(qiáng)興生物科技有限公司。

1.2.2 低改材料

低改材料由湖南省林業(yè)種苗中心提供，是油茶低產(chǎn)林改造環(huán)節(jié)中產(chǎn)出的剩余物，由油茶枝丫、植株粉碎混合而成，將低改材料過(guò)3 目網(wǎng)篩（8 mm 孔徑）。純油茶木屑理化性質(zhì)為容重0.28 g/cm3、總孔隙度59.62%、持水孔隙度41.08%、通氣孔隙度18.54%、pH 4.84、電導(dǎo)度0.005 7 mS/cm、碳氮質(zhì)量比119∶1、含水量20%。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

油茶木屑用量均為138.5 kg，根據(jù)碳氮質(zhì)量比值計(jì)算不同氮源的添加量，根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明確定微生物菌劑添加量，共設(shè)計(jì)9 個(gè)處理（表1）。通過(guò)比較初始階段、30 ℃階段、50 ℃階段、70 ℃階段、結(jié)束階段、第1 次翻堆、完成發(fā)酵時(shí)9 個(gè)處理中發(fā)酵物理化性質(zhì)的差異，得出適合用于油茶低產(chǎn)林改造剩余物發(fā)酵的氮源和菌劑。

表1 油茶木屑堆肥試驗(yàn)處理及其碳氮質(zhì)量比?Table 1 Composting of C.oleifera sawdust and its C and N mass ratio

1.3.2 試驗(yàn)步驟

將各處理的木屑、菌劑、氮源稱(chēng)量好，放入ZF5.5-2 型發(fā)酵罐（湖南碧野生物科技有限公司生產(chǎn)）內(nèi)，將水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)整至65%（根據(jù)純木屑含水量20%，每份處理加入55.4 kg 水）。根據(jù)發(fā)酵罐設(shè)定的發(fā)酵程序，前3 h 為升溫階段，后2 h 為高溫發(fā)酵階段，當(dāng)機(jī)器將物料攪拌勻后即初始階段（未啟動(dòng)發(fā)酵T0）取1 次樣（400 g），隨后當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)的物料溫度升至30 ℃（T1）、50 ℃（T2）、70 ℃（T3）和罐內(nèi)發(fā)酵結(jié)束（T4）時(shí)各取1 次樣（400 g）。發(fā)酵罐工作結(jié)束后，將發(fā)酵好的物料輸出，堆放成1.5 m×1.2 m×0.9 m 的圓錐形堆體，進(jìn)入發(fā)酵后熟階段。每日9:00 和18:00，將LCD-110 型數(shù)顯溫度計(jì)插入堆體50 cm 深處測(cè)物料溫度。堆肥后每10 d 翻堆1 次，至物料不再升溫時(shí)完成發(fā)酵。在后熟階段第1 次翻堆前（T5）、完成發(fā)酵（T6）時(shí)各取1 次樣（400 g）。每次均采用“五點(diǎn)取樣法”取樣，風(fēng)干樣品后測(cè)定其理化性質(zhì)。

1.3.3 理化指標(biāo)測(cè)定

稱(chēng)取風(fēng)干好的150 g 發(fā)酵物，用粉碎機(jī)（規(guī)格為200 g）進(jìn)行2 次粉碎，過(guò)20 mm 篩，測(cè)定全氮、全磷、全鉀、全碳、有機(jī)質(zhì)的含量，重復(fù)3 次。采用飽和浸提法測(cè)定pH 和電導(dǎo)率，參照郭世榮[12]的方法測(cè)定容重、孔隙度（總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、大小孔隙比），均重復(fù)3 次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 26.0 軟件分析處理數(shù)據(jù)，使用Excel 軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過(guò)程中物料物理性質(zhì)的變化

2.1.1 物料溫度的變化

1）在發(fā)酵罐內(nèi)各處理物料的升溫用時(shí)。根據(jù)發(fā)酵罐前3 h 升溫、后2 h 穩(wěn)定高溫發(fā)酵的程序設(shè)定，將30 ℃≤t（物料溫度）＜50 ℃劃為第1 階段（Ⅰ），50 ℃≤t＜70 ℃劃為第2 階段（Ⅱ），70 ℃≤t至結(jié)束劃為第3 階段（Ⅲ）。發(fā)酵罐內(nèi)物料在各升溫階段的用時(shí)如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，各處理第1 階段物料升溫用時(shí)差異不大，除了C處理和F 處理用時(shí)超過(guò)1 h，其他處理物料升溫用時(shí)在50 min 以?xún)?nèi)，其中處理I 用時(shí)最少，不超過(guò)40 min。大部分處理在第2 階段的升溫用時(shí)比第1階段長(zhǎng)，其中處理C、F、I 用時(shí)均超過(guò)60 min，處理D 第2 階段升溫用時(shí)少，不超過(guò)40 min。第3 階段為發(fā)酵罐的高溫發(fā)酵階段，處理C 和處理F在發(fā)酵階段的物料升溫用時(shí)最少，處理H 在發(fā)酵階段的用時(shí)最長(zhǎng)，超過(guò)了120 min。綜上可以得出，雞糞或尿素與強(qiáng)興發(fā)酵菌劑組合能縮短物料在發(fā)酵罐內(nèi)的高溫發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)。

圖1 發(fā)酵罐內(nèi)物料在各升溫階段的用時(shí)Fig.1 The time of materials in fermentation tank in each heating stage

2）后熟階段各處理物料溫度的變化。后熟階段物料日均溫的變化如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，除處理E外，其余處理后熟堆肥階段經(jīng)過(guò)了“升溫—高溫—降溫”3 個(gè)過(guò)程，并且各處理在堆肥2 ～3 d時(shí)溫度有小幅度下降，處理E 則是在堆肥5 d 時(shí)溫度降至谷底。這是因?yàn)槲锪蠌陌l(fā)酵罐內(nèi)輸出后進(jìn)行了堆體轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于進(jìn)行了1 次翻堆，使得溫度擴(kuò)散。為了方便比較，堆體溫度的第1 次測(cè)定均從物料輸出后的次日早上開(kāi)始。由圖2可見(jiàn)：C處理的物料在后熟階段能達(dá)到60 ℃，而處理E、F 的物料升溫幅度均較?。惶幚鞟、B、C 的物料維持30 ℃以上的時(shí)長(zhǎng)明顯比其他處理長(zhǎng)，說(shuō)明尿素和3 種菌劑組合能有效延緩后熟堆肥時(shí)長(zhǎng)，使得油茶木屑充分發(fā)酵。進(jìn)行1 次翻堆后，各處理的物料溫度均有不同程度的下降，除了處理D、H、I 的物料不再升溫，其他處理均在翻堆后升溫，堆肥20 d 后各處理的物料溫度均在30 ℃以下，并且第2 次翻堆后不再升溫，完成整個(gè)發(fā)酵過(guò)程。

圖2 后熟階段物料日均溫的變化Fig.2 Change of daily temperature of material during post-ripening stage

2.1.2 物料電導(dǎo)率的變化

發(fā)酵過(guò)程中物料電導(dǎo)率的變化如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，處理G、H、I 的物料電導(dǎo)率均高于其他處理，說(shuō)明復(fù)合肥作為氮源參與發(fā)酵能加劇發(fā)酵的程度。處理D、E、F的物料電導(dǎo)率變化不明顯，這可能與雞糞已發(fā)酵過(guò)1 次有關(guān)，與發(fā)酵菌劑組合未產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)。到后熟階段第1次翻堆（T5）時(shí)，處理A、B、C、G、H、I 的物料電導(dǎo)率均大幅度上升，這是因?yàn)槎逊蔬^(guò)程中菌劑與氮源組合使得物料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解釋放，翻堆后微生物的發(fā)酵作用逐漸減弱，隨著發(fā)酵的完成，電導(dǎo)率逐漸穩(wěn)定。從圖3可以看出，從罐內(nèi)發(fā)酵結(jié)束（T4）到完成發(fā)酵（T6）期間，物料的電導(dǎo)率與pH 的變化趨勢(shì)相同，均為先上升、后下降、最后趨于穩(wěn)定。發(fā)酵后各處理的物料電導(dǎo)率均比發(fā)酵前低，說(shuō)明發(fā)酵物中可溶性物質(zhì)發(fā)生了流失，同時(shí)從各處理物料電導(dǎo)率的變化可以看出氮源是影響電導(dǎo)率變化的重要因素。

圖3 發(fā)酵過(guò)程中物料電導(dǎo)率的變化Fig.3 Changes in the electrical conductivity of materials during fermentation

2.1.3 物料其他物理性質(zhì)的變化

發(fā)酵前后物料其他物理性質(zhì)的變化見(jiàn)表2。由表2可知，發(fā)酵后各處理物料的容重均增大。其中：發(fā)酵前后處理E 物料容重的差值最大，為0.17 g/cm3；其次是處理F，為0.14 g/cm3；變化最小的是處理H、I，均為0.01 g/cm3。容重過(guò)大會(huì)使育苗基質(zhì)過(guò)于緊實(shí)，不利于根系生長(zhǎng)；容重過(guò)小說(shuō)明育苗基質(zhì)疏松，一定程度上影響根系的穩(wěn)定性。根據(jù)文獻(xiàn)[12]中的規(guī)定，容重為0.2 ～0.5 g/cm3的輕基質(zhì)更適合用作育苗基質(zhì)，各處理物料的容重均能達(dá)到要求。

表2 發(fā)酵前后物料孔隙度和容重的變化Table 2 Changes of porosity and bulk density of materials before and after fermentation

在發(fā)酵完成后，各處理物料的持水孔隙度得到提升，處理A 物料的持水孔隙度在發(fā)酵前后的變化最大，處理I 的變化最小。發(fā)酵完成后物料顆粒度變小，儲(chǔ)水空間增加，保水性能得到改善；相應(yīng)地，發(fā)酵完成后各處理物料的通氣孔隙度減小，用作育苗基質(zhì)時(shí)可以與顆粒度大的基質(zhì)組合育苗。根據(jù)文獻(xiàn)[13]中對(duì)林木輕基質(zhì)孔隙度（總孔隙度大于60%、通氣孔隙度15%～30%、持水孔隙度45%～60%）的要求，發(fā)酵后處理A 和處理B 物料的孔隙度最接近標(biāo)準(zhǔn)。其中，在發(fā)酵前后處理I 物料孔隙度的變化幅度比其他處理小，說(shuō)明發(fā)酵效果最差，即復(fù)合肥和強(qiáng)興發(fā)酵菌劑組合的發(fā)酵程度不如其他處理劇烈。

發(fā)酵后物料物理性質(zhì)的極差分析結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，氮源對(duì)發(fā)酵物物理性質(zhì)變化的影響最明顯，其中尿素和復(fù)合肥對(duì)發(fā)酵物物理性質(zhì)的影響大于雞糞的影響。

表3 發(fā)酵后物料孔隙度和容重的極差分析結(jié)果Table 3 Range analysis results of porosity and bulk density of materials after fermentation

2.2 發(fā)酵過(guò)程中物料化學(xué)性質(zhì)的變化

2.2.1 物料pH 的變化

發(fā)酵過(guò)程中各處理物料pH 的變化如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，發(fā)酵后各處理的物料pH 略高于發(fā)酵前。發(fā)酵前后處理A 的物料pH 差值最大，為2.51；發(fā)酵前后處理G、H、I 的物料pH 較其他處理小。處理A、B、C、F 的物料pH 明顯有1 個(gè)先降、后升的過(guò)程，到后熟階段第1 次翻堆（T5）后各處理的物料pH 均呈上升趨勢(shì)，并且上升幅度較大，處理A 的物料pH 達(dá)到8.12，完成發(fā)酵（T6）后均有小幅度下降，處理A、B、C 的物料pH 穩(wěn)定在7.60以上；處理D、E、F 的物料pH 穩(wěn)定在7.60 左右；處理G、H、I 的物料pH 穩(wěn)定在7.00 左右。

圖4 發(fā)酵過(guò)程中物料pH 的變化Fig.4 The changes of pH value during the fermentation of C.oleifera sawdust

處理A、B、C 的氮源為尿素，后熟階段氮代謝中尿素被分解為NH3，導(dǎo)致pH 上升，完成發(fā)酵后逐漸穩(wěn)定，呈弱堿性。pH 過(guò)高或者過(guò)低均不利于有益微生物的活動(dòng)。文獻(xiàn)[12]中規(guī)定林木輕基質(zhì)pH 在5.0 ～8.0 更適合作為育苗基質(zhì)，發(fā)酵后各處理的物料pH 均能達(dá)到要求。使用呈弱堿性的基質(zhì)培育喜酸植物時(shí)，可以和偏酸性的基質(zhì)（如椰糠）復(fù)配。

2.2.2 物料化學(xué)成分的變化

發(fā)酵前后物料化學(xué)成分的變化見(jiàn)表4。由表4可知，發(fā)酵后處理A、B、C、G、I 的物料全氮含量增加，其余處理的物料全氮含量均有不同程度的減少，說(shuō)明不同氮源的用量均對(duì)發(fā)酵物全氮含量的變化有著一定的影響。處理H 的物料全磷含量變化最大，發(fā)酵完成后流失了2.3 g/kg。完成發(fā)酵后，除了處理I 的物料全鉀含量有所增加，其余處理的物料全鉀含量均有不同程度的減少，其中處理A 物料鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少了1.45 g/kg。處理D 的物料有機(jī)質(zhì)含量變化最大，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)比發(fā)酵前減少10 個(gè)百分點(diǎn)；處理I 的物料有機(jī)質(zhì)含量變化最小，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)比發(fā)酵前增加了0.5 個(gè)百分點(diǎn)。發(fā)酵完成后，處理A 的物料碳氮質(zhì)量比值降到19.85，達(dá)到生物有機(jī)肥腐熟的要求（碳氮質(zhì)量比小于20），發(fā)酵效果最好；處理D、E、F 的物料碳氮質(zhì)量比值普遍高于35，這是因?yàn)殡u糞氮含量低，不能有效降低碳氮質(zhì)量比，發(fā)酵效果較差。

表4 發(fā)酵前后物料化學(xué)成分的變化Table 4 The changes in chemical properties of C.oleifera sawdust before and after fermentation

2.2.3 物料化學(xué)性質(zhì)的方差分析

發(fā)酵前后物料化學(xué)性質(zhì)的方差分析結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，氮源對(duì)發(fā)酵物化學(xué)成分的變化有顯著影響。

表5 發(fā)酵前后物料化學(xué)性質(zhì)的方差分析結(jié)果?Table 5 Variance analysis of chemical properties of C.oleifera sawdust before and after fermentation

進(jìn)一步對(duì)不同氮源處理下發(fā)酵前后物料的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，在3 種氮源中，尿素對(duì)發(fā)酵物化學(xué)性質(zhì)變化的影響最大，其次是復(fù)合肥，雞糞的影響最小。

表6 不同氮源處理下發(fā)酵前后物料化學(xué)性質(zhì)變化的方差分析結(jié)果?Table 6 The influence of nitrogen sources on the chemical properties of C.oleifera sawdust after fermentation

3 結(jié)論與討論

基于本試驗(yàn)結(jié)果得出，處理A（尿素+EM 菌+碳氮質(zhì)量比25∶1）是油茶低產(chǎn)林改造剩余物發(fā)酵堆肥的最優(yōu)組合。尿素能腐熟油茶低產(chǎn)林改造剩余物，使其達(dá)到林木輕基質(zhì)的要求；微生物菌劑對(duì)油茶低產(chǎn)林改造剩余物發(fā)酵前后理化性質(zhì)的改變影響不大，但與尿素或復(fù)合肥搭配能更好地腐熟油茶低產(chǎn)林改造剩余物。從成本考慮，EM 菌較其他2 種菌劑便宜，故選擇EM 菌更合適。發(fā)酵前降低發(fā)酵物料的碳氮質(zhì)量比，可以加快腐熟速度。

溫度是評(píng)價(jià)發(fā)酵穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，溫度的變化反映了發(fā)酵過(guò)程中微生物活性的變化，當(dāng)溫度趨近于環(huán)境溫度時(shí)，表明有機(jī)質(zhì)的分解接近完全，可判定已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[14]。堆肥發(fā)酵要把控好物料溫度，溫度過(guò)高或者過(guò)低均影響微生物的活性[15]。物料的發(fā)酵包括發(fā)酵罐內(nèi)的高溫發(fā)酵和發(fā)酵罐外的堆肥后熟2 個(gè)階段。在發(fā)酵罐內(nèi)的階段，強(qiáng)興發(fā)酵菌劑與部分氮源（雞糞、尿素）組合能使物料更快到達(dá)80 ℃左右，結(jié)束罐內(nèi)發(fā)酵工作，少于常規(guī)用時(shí)（5 h），其余處理均耗費(fèi)5 h 以上。這與尚秀華等[16]得出的不同氮源對(duì)稻殼腐熟效果影響的部分結(jié)果一致，該試驗(yàn)中添加有機(jī)氮源雞糞處理的物料升溫速度高于添加無(wú)機(jī)氮源處理。在發(fā)酵罐外的堆肥后熟階段，強(qiáng)興發(fā)酵菌劑和尿素組合能使物料溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到60 ℃以上，復(fù)合肥或尿素與各種菌劑組合處理中物料均能在50 ℃以上維持一段時(shí)間，且無(wú)顯著差異。這與羅健[9]得出的不同氮源、菌劑以及碳氮質(zhì)量比對(duì)油茶殼腐熟效果的影響結(jié)果不一致，該試驗(yàn)中添加酵素菌能使油茶殼堆體在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高溫，這可能與加入的氮源量以及發(fā)酵條件不一致有關(guān)。發(fā)酵雞糞與EM 菌組合能使物料在50 ℃維持短暫的時(shí)間，與酵素菌、強(qiáng)興菌劑組合能使物料大多維持在40 ℃，并且在后熟堆肥階段處理D、E、F的物料發(fā)酵完成要早于其他處理。

容重和孔隙度是衡量農(nóng)林廢棄物發(fā)酵效果的重要物理指標(biāo)，關(guān)系到育苗對(duì)象根部生長(zhǎng)的環(huán)境。目前，生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)基質(zhì)容重和孔隙度的把控不嚴(yán)格，僅依靠經(jīng)驗(yàn)選擇基質(zhì)，未形成科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)[14]。本試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)各處理物料容重和孔隙度的分析，來(lái)判斷發(fā)酵物物理性狀的優(yōu)劣。一般來(lái)說(shuō)，容重大，總孔隙度偏小，反之孔隙度偏大。發(fā)酵前后各處理物料的容重、總孔隙度、持水孔隙度增大，通氣孔隙度減小，基質(zhì)變得更加疏松，可以容納更多的空氣和水分，對(duì)育苗對(duì)象根系的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，這與白永娟[17]、羅健[9]、高軼楠[14]的研究結(jié)果一致。根據(jù)文獻(xiàn)[13]中的規(guī)定，林木育苗輕基質(zhì)要求容重0.20 ～0.50 g/cm3、總孔隙度大于60%、持水孔隙度45%～60%、通氣孔隙度15%～30%。發(fā)酵完成后處理A 的物料能完全達(dá)到這個(gè)要求，使用其余處理的物料育苗時(shí)可以將其與珍珠巖、蛭石混合，增大通氣孔隙，也可以將其與椰糠、稻殼等保水率較好的基質(zhì)混合，提高保水性能。

pH 和電導(dǎo)率是評(píng)價(jià)農(nóng)林廢棄物發(fā)酵堆肥效果的重要指標(biāo)。油茶木屑發(fā)酵堆肥過(guò)程中，微生物需要適宜的環(huán)境降解基質(zhì)，pH 過(guò)高或者過(guò)低均會(huì)抑制微生物的活動(dòng)。在發(fā)酵罐內(nèi)階段，各處理基質(zhì)pH 均呈下降趨勢(shì)，但下降幅度不大。在發(fā)酵罐外的后熟堆肥階段，各處理基質(zhì)pH 先升、后降，然后逐漸穩(wěn)定。隨著堆肥溫度的升高，添加尿素處理的物料中菌群更加活躍，使堆體釋放更多的氨態(tài)氮，物料pH 隨之升高。翻堆后物料溫度下降，其pH 也隨之下降且趨于穩(wěn)定，這與吉春明等[18]在以食用菌菇渣為機(jī)插秧育苗基質(zhì)的堆肥研究中得出的結(jié)論一致。完成發(fā)酵后，各處理的物料呈弱堿性，這與李國(guó)建等[19]得出的堆肥腐熟度指標(biāo)一致。與發(fā)酵初始階段相比，各處理的物料電導(dǎo)率均有所下降，以復(fù)合肥為氮源的物料電導(dǎo)率在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中均高于其他處理，這與Herrera 等[20]得出的發(fā)酵腐熟后材料的電導(dǎo)率通常較高的研究結(jié)果部分一致。根據(jù)文獻(xiàn)[13]中的規(guī)定，發(fā)酵后處理A、B、C、D、E、F 的物料電導(dǎo)率均符合要求，處理G、H、I 的物料電導(dǎo)率高于規(guī)定的值，后期可通過(guò)添加試劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。物料電導(dǎo)率和pH 的改變受發(fā)酵材料和發(fā)酵條件的影響，所以?xún)H能用作判斷發(fā)酵程度的必要條件[14]。

碳氮質(zhì)量比是反映油茶木屑腐熟程度的指標(biāo)之一。粉碎后的純油茶木屑的碳氮質(zhì)量比偏高，根據(jù)生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)[21]，碳氮質(zhì)量比降至20 ∶1以下時(shí)，基質(zhì)達(dá)到腐熟程度。在加入氮源和菌劑并攪拌均勻后的初始階段，各處理物料的碳氮質(zhì)量比迅速下降，以尿素或復(fù)合肥為氮源的物料碳氮質(zhì)量比的下降幅度大于以發(fā)酵雞糞為氮源的處理。由本試驗(yàn)結(jié)果可知，調(diào)整碳氮質(zhì)量比后能加快物料腐熟。發(fā)酵前后大部分處理的物料氮含量升高，全碳含量下降，這與Biswas 等[22]的研究結(jié)果一致，小部分處理發(fā)酵后物料氮含量下降，說(shuō)明碳氮質(zhì)量比與氮源及其用量密切相關(guān)，處理D、E、F、H 的物料氮含量的降低也可能與氨形成后氮的損失有關(guān)[23]。

育苗基質(zhì)中氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)的含量影響著植物的生長(zhǎng)。發(fā)酵完成后各處理物料的營(yíng)養(yǎng)元素有不同程度的流失。張沛健等[24]經(jīng)桉樹(shù)皮腐熟試驗(yàn)得出，在堆肥過(guò)程中有機(jī)廢棄物中營(yíng)養(yǎng)元素被微生物分解，轉(zhuǎn)化成能被植物利用的氮、磷、鉀等。從試驗(yàn)結(jié)果得出，添加尿素有利于氮的形成，添加復(fù)合肥有利于有機(jī)質(zhì)的形成，添加雞糞有利于磷的形成，這與肖春霞[25]對(duì)桉樹(shù)渣腐熟發(fā)酵的研究結(jié)果一致，且該試驗(yàn)結(jié)果還表明，隨著生物對(duì)有機(jī)物的分解，基質(zhì)中的磷轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镆孜盏臓顟B(tài)，腐熟完成后物料中磷元素的損失導(dǎo)致其含量降低。發(fā)酵后各處理物料的鉀含量均減少，這與張沛健等[24]的研究結(jié)果基本一致。根據(jù)方差分析結(jié)果，可以看出復(fù)合肥對(duì)物料鉀含量變化的影響大于其他2 種氮源。下一步將通過(guò)育苗試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)油茶低產(chǎn)林改造剩余物發(fā)酵肥替代泥炭的育苗效果。