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

【基金项目】：陕西省2022年重点研发计划项目（2022SF-537）;陕西省教育厅2023年度重点科学研究计划项目（23JY026）;陕西省大学生创新创业训练计划项目（S202310716057）。

于佳悦， 许洪波，张娱，陕西中医药大学/陕西中药资源产业化省部共建协同创新中心、陕西中医药大学秦药特色资源研究开发重点实验室，邮编712083（咸阳）。

收稿日期：2023-12-12

*通讯作者：许洪波（E-mail：xhb2005@sntcm.edu.cn）

摘   要   为实现红花非药用部位的循环利用，以红花非药用部位为堆肥基质，采用好氧堆肥进行发酵，研究比较了3种不同的接种剂对红花非药用部位堆肥过程的影响，动态监测了一个堆肥周期内各堆肥指标的变化。结果显示：EM菌剂处理能更显著加快堆肥进程，在第18天时堆肥浸提液浸泡油麦菜种子的发芽指数达到87%，这一结果可为红花非药用部位循环利用提供理论依据。堆肥产品总养分的质量分数达到6%，其余各项指标均优于行业标准，种植空心菜的表现也优于市售有机肥产品。

关键词   红花;非药用部位;堆肥

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。

1.3.3    pH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。收獲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。

2.2    pH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。

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。

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。

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。

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