不同接种剂对红花非药用部位堆肥过程的影响研究

于佳悦 许洪波 张 娱

近年来，随着中药产业的快速发展，中药废弃物的排放量也在迅速增加。 红花是菊科植物红花（Carthamus tinctorius L.）的干燥花，摘除花朵后茎秆等非药用部位通常采用堆放、焚烧等处置手段，缺乏有效利用。 堆肥是利用微生物降解有机质的一种非常环保的方式， 通过堆肥可以将红花非药用部位转化为腐殖质，减少对环境的污染。同时堆肥产物是一种优质有机肥， 这一能量循环过程具有非常好的经济效益和社会效益。

本研究以3 种接种剂为堆肥发酵菌剂， 研究其对红花非药用部位堆肥过程的影响， 同时考察不添加接种剂的自然发酵状态， 以此来寻求一种能实现高效堆肥的接种剂， 为红花非药用部位的资源化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1材料 红花非药用部位：红花地上茎秆去掉红花后的部分；EM 菌剂（山东君德生物科技有限公司）； 生物菌肥发酵剂（溯源农业公司）；Rw 酵素剂（鹤壁市人元生物技术发展有限公司）。

1.2仪器与设备 分析天平 〔梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司〕；pH 计〔梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司〕；高速离心机（上海安亭科学仪器厂）；数显水浴恒温振荡器（金坛市双捷实验仪器厂）；KSW 型马弗炉（北京科伟永兴仪器有限公司）；烘箱（北京科伟永兴仪器有限公司）。

1.3方法

1.3.1堆肥基质的准备 将红花非药用部位粉碎处理（长度小于0.5 cm），取4 等份，每份12.5 kg，选择4 个一定体积和厚度的泡沫箱（内径： 长×宽×高=36 cm×24 cm×20 cm)，厚度约为3 cm，编号。1 号：空白对照， 不加接种剂；2 号：EM 菌剂50 mL；3 号：生物菌肥发酵剂；4 号：Rw 酵素剂50 g。 加水使含水率在60%左右，翻拌均匀后盖上盖子，箱体侧面中部各钻两个直径约5 mm 的圆孔通风。 当堆体温度上升到50 ℃开始翻堆， 每隔3 d 翻堆1 次。 堆肥周期30 d。

1.3.2含水率的变化 依照GB 7833-1987 测定含水率。 准备好洁净的坩埚，标号，每次测定含水率前分别称量坩埚自身的质量并记录数据为m0，每次取样1±0.05 g 放置于坩埚中， 记录所取样品的质量为m1。 称好的样品放入烘箱内，保持温度100 ℃烘6 h，取出坩埚放入干燥器中冷却20 min， 称量并记录为m2，计算含水率。

1.3.3pH 值、 电导率和TDS 的变化 事先准备好离心管（50 mL、10 mL）、100 mL 锥形瓶（每个容器编号）。取样2±0.05 g，无损失倒入锥形瓶中，用量筒量取纯水20 mL 加入锥形瓶中塞紧盖子。 锥形瓶放入摇床，摇床时间设置2 小时，震荡频率设置为200 rpm。待摇床停止后， 将混合均匀的样品液无损失转入50 mL 离心管中， 对称放入离心机中， 离心转速为5 000 rpm， 时间20 min， 离心结束取上清液，用7 mm 的滤纸过滤至小离心管中（10 mL）,测定各样品的pH 值、电导率和TDS 值。

1.3.4浸提液对油麦菜种子发芽的影响 参考Emino 等的方法，每隔6 天按1.3.3 的方法取堆肥浸提液4 mL，测定油麦菜种子的发芽指数。

1.3.5堆肥指标检测 将腐熟堆肥送至陕西佰瑞斯生物科技有限公司检测全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量和重金属铅、镉、铬、汞、砷含量。

1.3.6盆栽种植空心菜 将堆肥产品与市售有机肥产品——史丹利复合肥添加到盆土中种植空心菜，每盆均添加20 g。 收获后检测空心菜的全氮全磷全钾含量。

1.4数据分析 实验所得数据采用Excel 2007 软件进行制图。

2 结果与分析

2.1含水率的变化 堆肥中适宜的水分含量是堆肥的关键因素， 大量研究结果表明堆肥合适的水分含量一般控制在60%～80%为佳。这时堆肥中的微生物能进行正常的新陈代谢。如图1 所示，在整个堆肥周期4 个处理的含水率都在60%～70%，属于堆肥合适的含水率范围。

图1 含水率的变化

2.2pH 值、 电导率和TDS 的变化 pH 的变化见图2。 微生物降解活动需要微酸性或中性环境条件。在堆肥初期，pH 有一个显著的升高， 之后4 个处理的pH 值都在8 左右，趋于平稳，是好氧微生物适宜的范围。

图2 pH 的变化

如图3 所示， 在堆肥初始阶段4 个处理的电导率都呈上升趋势，随后下降，之后趋于平稳。 电导率的变化可以间接反应微生物量的变化， 电导率初期升高，微生物新陈代谢可以利用的导电的离子增多，微生物开始大量繁殖，符合堆肥的规律。TDS 的变化与电导率的变化趋势接近， 也间接验证了堆肥周期微生物变化的规律。

图3 电导率的变化

图4 TDS 的变化

2.3油麦菜种子发芽指数 通常认为，种子发芽指数大于等于80%时， 堆肥达到腐熟， 此时的堆肥对种子没有毒性。 第24 d， 4 个处理的发芽率都达到了80%， 发芽指数最高的是2 号， 第18 d 就达到87%。 添加接种剂对堆肥的腐熟进程有促进作用，2 号接种剂对红花非药用部位的堆肥腐熟作用更明显。

图5 发芽指数的变化

2.5堆肥产品检测 基于实验结果， 将EM 菌剂处理组堆肥产品送陕西佰瑞斯生物科技有限公司进行检测，结果如下：全氮40.4 g/kg,全磷3.65 g/kg,全钾17.25 g/kg，碱解氮1 454.32 mg/kg,有效磷742.71 mg/kg,速效钾12.2 g/kg, 缓效钾1.28 g/kg。 重金属含量：铅7.34 mg/kg， 镉0.33 mg/kg， 铬36.23 mg/kg， 汞0.016 mg/kg，砷0.37 mg/kg。 各项指标与有机肥料新标准NY/T525-2021 对比， 总养分的质量分数达到6%， 高出标准50%。 重金属含量远远低于行业标准（低于标准限额几十倍至上百倍）。 堆肥品质非常安全。

2.6盆栽种植空心菜氮磷钾含量 添加堆肥种植空心菜全氮、 全磷、 全钾含量分别为42.23 g/kg、5.76 g/kg、62.38 g/kg， 添加史丹利复合肥空心菜全氮、 全磷、 全钾含量分别为34.18 g/kg、2.54 g/kg、40.54 g/kg。 与市售史丹利有机肥对比，施用堆肥的处理地上根茎部分全氮、全磷、全钾含量比史丹利有机肥处理组分别高出23.6%、126.8%、53.9%。

3 结论

几种接种剂对红花非药用部位堆肥过程都有促进作用，都可以作为红花非药用部位的堆肥菌剂。其中EM 菌剂处理能显著缩短堆肥周期，在18 d 时油麦菜种子的发芽率就达到了87%，堆肥实现腐熟。堆肥产品各项指标均优行业标准， 种植空心菜的表现也优于市售有机肥产品。