摘要:采用核桃青皮为堆肥原料，辅以米糠、木屑、菌棒、油枯、澳洲坚果皮等材料，添加3种发酵菌进行堆肥试验，测定发酵后的堆肥pH值和养分情况，并将发酵好的堆肥分别添加3种微生物功能菌后施用于百香果田间，制备适合于百香果生长的生物有机肥。结果表明：有机肥发酵剂的发酵效果较好；EM菌＋枯草芽孢杆菌、有机肥发酵剂＋枯草芽孢杆菌、EM菌＋巨大芽孢杆菌均对植株的促生作用较强，而EM菌＋枯草芽孢杆菌、有机肥发酵剂＋哈茨木霉菌均对植株开花结果影响较大，皆优于农家肥和商品有机肥处理。为核桃青皮废弃物在有机肥生产上的应用提供了一定的理论指导。
关键词:新型环保；核桃青皮；生物有机肥；百香果
核桃（JuglansregiaL.）又名胡桃、羌桃，属胡桃科核桃属植物，是世界重要的经济树种，与扁桃、腰果和榛子并称世界四大干果[1-4]。核桃青皮又称青龙衣，是核桃外部的绿色果皮。我国核桃栽培面积居世界首位，核桃青皮的产量远比核桃干果的产量高[5-6]。核桃果实采收后，大量青皮成为垃圾堆放在田间、地头或沟边，造成了资源浪费和环境污染，如果对其加以利用，不仅可以防止环境污染，还可以实现废物循环利用，提高核桃青皮的附加值，增加核桃青皮的利用率和果农的收入。近年来，经国内外研究表明，核桃青皮的溶剂提取物有抑菌、杀虫、抗病毒活性以及化感作用等；核桃青皮乙醇粗提液对青霉菌、灰葡萄孢、匍枝根霉、交链孢属和镰刀菌等抑制效果明显[7-8]；核桃青皮石油醚提取物复配营养液对草莓植株有很好的营养效果[9]；王晓玲[10]研究发现，低浓度的核桃青皮热水浸提液可以促进苦荞麦幼苗株高及地上生物量的增长。核桃青皮堆肥化处理是一种良好的林业废弃物循环利用方式，但核桃青皮含有多种抗菌成分，造成堆肥过程不易启动和控制。龙思帆等[11]研究表明，60%核桃青皮＋30%食用菌渣＋10%草木灰处理的堆肥效果最好，pH值稳定在6.0左右，含水率50%～55%，堆肥温度维持较高，种子发芽指数达93.27%，腐熟程度高。杨阳等[12]利用核桃青皮渣为原料进行堆肥，结果表明，青皮渣比率在40%～60%范围内的发酵效果较好，符合且优于生物有机肥行业标准（NY525—2012）。田间肥效试验结果显示，施用固体混合发酵剂发酵的核桃青皮有机肥后，葡萄树体的各项生理指标均优于混合农家肥，与常规生物有机肥无显著性差异。核桃青皮中含有植物生长所需的各种元素，且贵州省核桃青皮至今未能有较好的处理方式，米糠、木屑、菌棒、油枯、澳洲坚果皮等均为贵州省黔西南地区的主要农业废弃物，这些材料一般运送至有机肥厂用作混合堆肥的辅料。因此，本研究采用核桃青皮为主要原料，将其与米糠、木屑、菌棒、油枯、澳洲坚果皮等材料进行堆肥，制备适合于百香果生长的生物有机肥，将核桃青皮变废为宝，进而推进百香果产业的绿色生产。
1材料与方法
1.1供试材料
堆肥原料为核桃青皮、米糠、木屑、菌棒、油枯、澳洲坚果皮，核桃青皮来源于贵州省水城县核桃产区，其他材料均由贵州义龙万丰生态肥业有限公司提供，堆肥原料的pH值和养分含量见表1。菌剂包括发酵菌和微生物功能菌，发酵菌分别为：EM菌（济宁市夏农生物科技有限公司）、有机肥发酵剂（山东君德生物科技有限公司）、康源绿洲发酵剂（康源绿洲生物科技有限公司），微生物功能菌分别为：哈茨木霉菌、枯草芽孢杆菌（山东绿陇生物科技有限公司）、巨大芽孢杆菌（康源绿洲生物科技有限公司）。肥效试验地点在贵州省贞丰县鲁容乡里秀村百香果种植基地（东经105.788°，北纬25.393°，海拔475.5m），该果园土壤pH值4.56，全氮含量0.12g/kg，水解氮含量45.94mg/kg，全磷含量0.19g/kg，有效磷含量0.45mg/kg，全钾含量25.68g/kg，速效钾含量102.55mg/kg，有机质含量13.90g/kg。
1.2试验方法
1.2.1堆肥配方设置
将堆肥原料按照核桃青皮∶米糠∶木屑∶菌棒∶油枯∶澳洲坚果皮＝20∶4∶5∶6∶10∶5（根据文献调整组分配比，按照核桃青皮含量占总含量的40%进行混合[12]）混合均匀后分为3组，于2020年12月1日在堆肥原料中分别加入EM菌（发酵菌A）有机肥发酵剂（发酵菌B）、康源绿洲发酵剂（发酵菌C）进行发酵。每7d进行1次翻堆，待发酵完成后，将发酵好的堆肥分为9组，每组添加200g不同的微生物功能菌，试验设计见表2。
1.2.2堆肥发酵与观测记录
每天记录堆肥温度，每隔7d记录堆肥含水率、pH值和电导率（EC值），堆肥发酵62d后测定每个堆肥的pH值和养分含量。
1.2.3生物有机肥对百香果生长的影响
于2021年4月14日将发酵好的堆肥、农家肥和商品有机肥作为基肥分别施于百香果果园，以不施肥为对照，施肥7d后栽植百香果苗，每个处理4株，设3次重复，后期给予相同的管理措施。由于百香果在第80d左右开始爬架，高度不便测量，因此测量其第80d的株高；百香果在第120d左右叶片数量剧增，不便计数，而此时正值花期，因此测量其第120d的叶片数和开花数；百香果初产期在150d左右，因此测量其第150d的地径和结果数。
1.3统计与分析
试验数据采用Excel2016软件进行处理，采用SPSS19.0软件进行方差分析，采用邓肯氏新复极差法进行差异显著性检验。
2结果与分析
2.1核桃青皮堆肥过程中的工艺研究
2.1.1不同发酵菌的堆肥温度变化
如图1所示，3种发酵菌的堆肥温度变化趋势基本一致，均从第31d起温度上升至50℃以上，且50℃以上的温度共维持了14d。堆肥温度在50℃以上且能够保持5～7d即可达到卫生学指标和腐熟的必要条件[13]，因此，发酵菌A、B、C均能很好地腐熟堆肥原料，其中，发酵菌B的发酵速度较快，且维持高温的时间较长。由图1可以看出，发酵62d后堆肥的温度变化较小，堆肥的颜色变为黑褐色，无臭味，表明堆肥已经腐熟。
2.1.2不同发酵菌的堆肥含水率变化
由图2可知，在发酵47d前，发酵菌A、C的堆肥含水率变化趋势基本一致，均呈先降低后升高再降低的变化趋势，而发酵菌B的堆肥含水率变化趋势为先缓慢降低后逐渐升高再缓慢降低；在发酵47d后，3种发酵菌的堆肥含水率变化趋势一致。图2堆肥含水率变化情况
2.1.3不同发酵菌的堆肥pH值和EC值变化
由图3可知，发酵菌A、B的堆肥pH值均呈先降低后升高再降低的变化趋势，而发酵菌C的堆肥pH值呈先升高后降低再升高的变化趋势；最终发酵菌A、B、C的堆肥pH值分别为7.82、8.15、8.16，均符合生物肥料标准中pH值相关规定[14]。由图4可知，发酵菌B、C的堆肥EC值变化趋势基本一致；最终发酵菌A、B、C的堆肥EC值分别为6.62、6.61、5.58ms/cm。
2.1.4发酵后的堆肥pH值和养分情况
经3种发酵菌发酵后的堆肥pH值和养分情况如表3所示，经发酵菌A发酵后的堆肥全氮、全磷、有效磷含量最高，均显著高于发酵菌B、C；经发酵菌B发酵后的堆肥pH值和有机质、水解氮、全钾含量最高，均显著高于发酵菌A、C；经发酵菌C发酵后的堆肥速效钾含量最高，显著高于发酵菌A、B。可见，3种发酵菌在发酵过程中均把原料中的养分充分释放了出来，综合比较，发酵菌B的发酵效果较好。
2.2不同生物有机肥处理对百香果生长发育的影响
不同生物有机肥处理对百香果生长发育的影响如图4～8所示。由图4可知，在施肥后第80d时，不同生物有机肥处理的百香果株高之间差异不显著，其中农家肥处理的株高最高，为290.33cm，其次分别为Bc（272.17cm）、Bb（268.17cm）、Ac（261.50cm）处理。由图5可知，在施肥后第120d时，Bb处理的平均单株叶片数最多，为295.25片，除与Ba（187.42片）、Bc（199.00片）、Cc（169.17片）、商品有机肥（205.42片）处理和对照（183.00片）差异显著以外，与其他处理差异均不显著。由图6可知，在施肥后第120d时，Ab处理的平均单株开花数最多，为14.17朵，Ac、Cc处理的开花数最少，分别为4.83、3.67朵。由图7可知，在施肥后第150d时，Ac（19.04mm）、Cb（19.19mm）、农家肥（18.66mm）处理的百香果地径均显著高于Bb（15.58mm）、Cc（15.23mm）、商品有机肥（15.77mm）处理。由图8可知，在施肥后第150d时，Ba处理的平均单株结果数最多，为96.58个，其次分别为Ab（93.50个）、Ac（87.83个）、Aa（82.42个）处理，Bc（46.58个）、Cc（52.00个）、农家肥（41.75个）、商品有机肥（31.17个）处理和对照（27.08个）的平均单株结果数较少。综合植株的生长状态、开花结果数量等多个因子得出，Ab、Bb、Ac处理对植株的促生作用较强，而Ab、Ba处理对植株开花结果的影响较大，以上处理均优于农家肥和商品有机肥处理。
3讨论与结论
随着核桃的大力发展，在产量提高的同时，也产生了大量的核桃青皮，虽然对于核桃青皮的利用研究较多，但面对大量的核桃青皮废弃物，仍然没有较好的重新利用方法。对于化肥的大面积施用，越来越多的弊端凸显，其中化肥面源污染是农村生态环境亟待解决的重要问题之一[15-20]。生物有机肥对土壤有一定的调节作用，并含有作物生长所需的很多营养元素，有利于生态环境保护，需继续发掘其使用潜力、发挥其生态环保价值[21-25]。本研究立足于国家化肥农药减施增效的战略需求，将核桃青皮、米糠、木屑、菌棒、油枯、澳洲坚果皮等农业废弃物再次充分利用，制备成生物有机肥，提高了物料的利用率，促进了资源的循环利用。为探究哪种发酵菌对核桃青皮的发酵效果最好，本试验跟踪记录了发酵过程中堆肥温度、含水率、pH值、EC值的变化情况，结果表明3种发酵菌对于物料的影响差异不大，而有机肥发酵剂对于物料的发酵效果较好，能较快地提高堆肥温度并把物料中的养分充分释放出来，因此，有机肥发酵剂可以用作核桃青皮的发酵菌。不同生物有机肥处理在百香果上的肥效试验结果表明：EM菌＋枯草芽孢杆菌、有机肥发酵剂＋枯草芽孢杆菌、EM菌＋巨大芽孢杆菌处理均对植株的促生作用较强，而EM菌＋枯草芽孢杆菌、有机肥发酵剂＋哈茨木霉菌均对植株的开花结果影响较大，皆优于农家肥和商品有机肥处理。对比发酵后肥料的养分含量和植株的生长情况，发现有机肥发酵剂和EM菌发酵后肥料的速效磷含量均高于康源绿洲发酵剂，而有机肥发酵剂和EM菌处理的百香果开花结果数也普遍大于康源绿洲发酵剂处理，可以得出磷元素是促进百香果开花结果的关键元素。已知磷元素是促进植株花芽形成、果实早熟的重要元素，土壤中速效磷被植株吸收后促进其开花结果，因此，在施肥过程中适当增加磷元素可以有助于百香果的早熟丰产。而枯草芽孢杆菌无论是在促进植株的生长还是开花结果方面的表现均较为优异，可以作为百香果专用生物有机肥的功能菌剂。通过本研究可以将核桃青皮变废为宝，充分利用核桃青皮、米糠、木屑、菌棒、油枯、澳洲坚果皮等农业废弃物制备生物有机肥，既可以减少浪费和污染，也可以为百香果产业的绿色发展提供一定支撑。由于本试验研究时间较短，而百香果作为2年生长期挂果植物，对其只统计初年结果的数据不够全面，因此核桃青皮生物有机肥对百香果产量的影响还需进一步探讨。
参考文献
[1]余启明，谢代祖，蔡锦源，等.19种不同产地核桃的营养成分及脂肪酸的分析比较研究.食品研究与开发，2020，41（2）：149-156.
[2]王磊，曹亚龙，孟海军，等.国内外核桃品种选育研究进展.果树学报，2022，39（12）：2406-2417.
[3]武鹏雨，刘婷婷，包建平，等.核桃基因组学研究进展.中国果树，2022（2）：12-19.
[4]李根，俞文君，武鹏雨，等.中国核桃种质资源研究进展.现代农业科技，2021（2）：47-49，60.
[5]刘靖，何敏，宋娜，等.核桃青皮作为植物源农药的研究进展.农业灾害研究，2018，8（6）：12-14.
[6]图尔贡江·伊力亚则，孙宇，倪慧，等.核桃青皮的研究进展.中国现代中药，2015，17（1）：77-81.
[7]杜慧平，赵瑞芬，燕照玲.核桃青皮活性物质提取方法及其抑菌作用研究进展.河南农业科学，2017，46（9）：1-5.
[8]王刚霞，彭新媛，吴忠红，等.核桃青皮提取物对几种采后病原真菌抑制作用的研究.食品工业科学，2014，35（10）：142-145，149.
[9]高美娟，任建军，师光禄，等.核桃青皮复配营养液对设施草莓的杀螨及营养效果.江苏农业学报，2013，29（6）：1320-1325.
[10]王晓玲.胡桃醌类物对苦荞麦苗生长及保护酶活性的影响.太原：山西大学，2012.
[11]龙思帆，王丽，李堃，等.以核桃青皮为主要原料的有机肥发酵工艺研究.中国沼气，2022，40（3）：38-42.
[12]杨阳，汤小宁，张加魁，等.利用核桃青皮渣为主料制备生物有机肥及在葡萄上的应用.山东农业科学，2017，49（11）：86-90.
[13]吴银宝，汪植三，廖新，等.猪粪堆肥腐熟指标的研究.农业环境科学学报，2003，22（2）：189-193.
[14]农业部种植业管理司.中华人民共和国农业行业标准复合微生物肥料：NY/T798—2015.北京：中国农业出版社，2015.
[15]刘聪.中国农业化肥面源污染的成因及负外部性研究.杭州：浙江大学，2018.
[16]王斌.农田土壤化肥污染及应对措施.河南农业，2018（14）：47，49.
[17]刘钦普.中国化肥面源污染环境风险时空变化.农业环境科学学报，2017，36（7）：1247-1253.
[18]张海亮，王智博.西北某地区农村农药化肥污染问题的调查研究.中国集体经济，2016（33）：16-17.
[19]徐新良，陈建洪，张雄一.我国农田面源污染时空演变特征分析.中国农业大学学报，2021，26（12）：157-165.
[20]石华平，易敏利.环境规制、非农兼业与农业面源污染——以化肥施用为例.农村经济，2020（7）：127-136.
[21]王振津.生物有机肥替代化肥对土壤性状及冬小麦生长发育的影响.阿拉尔：塔里木大学，2022.
[22]吕文昌.生物有机肥对植烟土壤状况和烟叶品质的影响.泰安：山东农业大学，2022.
[23]周应康，周兆学.生物有机肥对土壤理化性质的影响.南方农业，2021，15（3）：227-229.
作者:朱佳敏 杨霞 赵玉雪 单位:贵州大学林学院 贵州省核桃研究所