孫譜 孫婉薷 石占成

摘要：將越來(lái)越多的廢棄物進(jìn)行堆肥化處理是資源化利用廢棄物的重要方式。將微生物菌劑接種于木本廢棄物堆肥中，可以加快堆肥進(jìn)程、提高堆肥品質(zhì)，具有較好的應(yīng)用前景。從木本廢棄物堆肥化處理技術(shù)的原理著手，闡述了微生物菌劑在木本廢棄物堆肥中的作用機(jī)制，綜述了微生物菌劑和微生物菌肥在木本廢棄物堆肥中的功能與應(yīng)用，從堆肥腐熟度和安全性角度總結(jié)了對(duì)微生物菌劑進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，并對(duì)微生物菌劑在木本廢棄物堆肥中的應(yīng)用前景作出展望，旨在為木本廢棄物在相關(guān)領(lǐng)域的研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：堆肥;微生物菌劑;廢棄物;木本

中圖分類(lèi)號(hào)： X705;S182 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）15-0057-07

木本廢棄物包括林木生產(chǎn)過(guò)程中脫落和修剪產(chǎn)生的枝條、樹(shù)葉等，其中的林木既有經(jīng)濟(jì)林，也有生態(tài)林，還包括城市園林。堆肥化處理是以木本廢棄物為原料，通過(guò)添加適當(dāng)?shù)妮o料，在微生物作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的好氧發(fā)酵，使原本廢棄的木本枝葉經(jīng)過(guò)腐熟，最終得到堆肥產(chǎn)品，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢棄物的無(wú)害化、減量化、資源化利用的過(guò)程。傳統(tǒng)的堆肥腐熟過(guò)程主要是一個(gè)由自然微生物參與的生理生化過(guò)程，時(shí)間長(zhǎng)且效果不佳，而通過(guò)添加外源微生物即微生物菌劑可以加速該過(guò)程并提高堆肥的品質(zhì)[1]。

微生物菌劑在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)降解、清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染的修復(fù)和污染嚴(yán)重工業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面發(fā)揮著極為重要的作用[2]。在堆肥中，微生物菌劑可以通過(guò)加速和改善堆肥進(jìn)程實(shí)現(xiàn)提高堆肥效率、改善產(chǎn)品品質(zhì)的效果，進(jìn)而推動(dòng)木本廢棄物堆肥化等經(jīng)濟(jì)環(huán)保的處理方式的規(guī)?；l(fā)展。

1 木本廢棄物堆肥化技術(shù)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平持續(xù)提升，對(duì)優(yōu)美生活環(huán)境的向往加深，經(jīng)濟(jì)林、生態(tài)林及城市園林綠化面積大幅增長(zhǎng)，木本廢棄物的數(shù)量也日益增加，在建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)時(shí)，如何將其進(jìn)行科學(xué)處理與利用已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。過(guò)去，對(duì)這類(lèi)廢棄物的處理方式是作為燃料燃燒或填埋廢棄，其經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值很低，造成一定的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前，木本廢棄物的生態(tài)處理方式主要包括堆肥化處理技術(shù)、有機(jī)覆蓋物技術(shù)、生物質(zhì)能源處理技術(shù)等[3]。堆肥化處理具有成本低、循環(huán)利用率高和能有效改良土壤等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前最有效、最經(jīng)濟(jì)的可循環(huán)再利用技術(shù)之一。

1.1 好氧高溫堆肥

木本廢棄物堆肥處理的最主要方式就是好氧高溫發(fā)酵。好氧堆肥的原理是通過(guò)好氧微生物在有氧條件下快速將木本廢棄物中的有機(jī)質(zhì)分解，其中一部分簡(jiǎn)單的有機(jī)質(zhì)被微生物直接吸收利用，另一部分復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下被降解為無(wú)機(jī)物，最終轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)[4]。

好氧高溫堆肥是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程，分為升溫、高溫、降溫和腐熟4個(gè)階段。在初始期，物料開(kāi)始堆積，嗜溫菌等微生物開(kāi)始分解、吸收、轉(zhuǎn)化活動(dòng)，放出熱量，從而使堆體溫度在72 h內(nèi)迅速升至65 ℃左右，此過(guò)程即為升溫階段。隨后嗜熱菌成為優(yōu)勢(shì)菌種，不斷地進(jìn)行有機(jī)質(zhì)降解和自我生長(zhǎng)繁殖，因此高溫階段可以持續(xù)較長(zhǎng)一段時(shí)間，在此過(guò)程中可以殺死堆體中的雜草種子、蟲(chóng)卵和病害微生物等，此過(guò)程為高溫階段。隨著高溫的持續(xù)，有機(jī)質(zhì)被大量分解轉(zhuǎn)化，滿(mǎn)足不了微生物生長(zhǎng)的需要，微生物活性降低，溫度逐漸下降而進(jìn)入降溫期。嗜溫菌增殖再次成為優(yōu)勢(shì)菌，將難以降解的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，堆體溫度降至環(huán)境溫度。在整個(gè)好氧高溫堆肥的過(guò)程中，堆肥溫度隨著微生物對(duì)可利用有機(jī)質(zhì)的礦化和代謝而變化，因此溫度的變化反映了微生物的整體活性[5]。

1.2 堆肥條件的控制

影響堆肥過(guò)程的因素可以分為兩大類(lèi)：堆肥組合配方因素，如碳氮比（C/N）、pH值、粒徑等;工藝管理因素，如O2濃度、含水量和溫度等。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，堆肥初始的C/N為25～30較為適宜[6]。C/N 過(guò)高會(huì)使微生物有過(guò)多可降解的底物，使堆肥進(jìn)程緩慢;而C/N較低會(huì)生成過(guò)量的無(wú)機(jī)氮并通過(guò)NH3揮發(fā)或自然流失。在實(shí)踐中可以根據(jù)廢棄物中的碳、氮含量添加適量氮肥、禽畜糞便、膨脹劑等來(lái)調(diào)節(jié)C/N。微生物活動(dòng)最適宜的酸堿環(huán)境是中性或偏堿性，即pH值為6～8的環(huán)境。事實(shí)上，pH值不是堆肥的關(guān)鍵因素，因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料的pH值都在這個(gè)范圍內(nèi)。但是pH值對(duì)于控制氮損失非常重要，當(dāng)堆體的pH值>8時(shí)，NH3的揮發(fā)量會(huì)迅速增加[7]。顆粒大?。剑┖头植紝?duì)于平衡微生物生長(zhǎng)的表面積和保持足夠的孔隙度是至關(guān)重要的[5]，堆肥物料的粒徑應(yīng)盡量控制在60 mm以下，并且在一般情況下，粒徑越小，顆粒的接觸面積越大，越有利于堆肥分解，但是太小的粒子會(huì)減小孔隙率，并且還要考慮機(jī)械設(shè)備與經(jīng)濟(jì)成本。堆體的水分含量會(huì)直接影響堆肥的速度，一般在堆肥初期堆體的水分含量應(yīng)控制在50%～60%，水分含量過(guò)低會(huì)抑制微生物的生命活動(dòng)，水分含量過(guò)高則會(huì)影響氧氣的流動(dòng)，當(dāng)含氧量低于5%時(shí)，堆肥會(huì)轉(zhuǎn)成厭氧發(fā)酵，造成養(yǎng)分流失，延緩降解的速度。含氧量過(guò)低所造成的影響與水分含量過(guò)低類(lèi)似，可以通過(guò)人工翻堆和機(jī)器鼓風(fēng)等方式通風(fēng)供養(yǎng)，使空氣氧含量保持在5%～15%，含氧量過(guò)高時(shí)，會(huì)使堆體冷卻，殘存大量病原菌和蟲(chóng)卵[8]。在堆肥過(guò)程中溫度的變化過(guò)程為升溫—高溫—降溫，需要人為控制高溫階段的溫度不高于80 ℃，因?yàn)楫?dāng)溫度過(guò)高時(shí)，微生物難以耐受且極易引發(fā)火災(zāi)。由此可見(jiàn)，堆肥效率及堆肥品質(zhì)都受各種因素的影響，目前關(guān)于堆肥反應(yīng)器的較多研究工作，為堆肥發(fā)酵提供了更加適宜的環(huán)境和更加高效便利的方法。

1.3 減少氮素?fù)p失

在好氧高溫堆肥過(guò)程中，微生物不斷發(fā)生代謝活動(dòng)，經(jīng)過(guò)氨化作用、氨同化作用、硝化作用及反硝化作用的氮素循環(huán)而排放出大量NH3，加上滲濾液中水溶性氨的流失，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重污染[9]。與其他類(lèi)型廢棄物不同的是，木本廢棄物中的有機(jī)氮含量很低，微生物在氮供應(yīng)不足的條件下生長(zhǎng)受到抑制，會(huì)保留大部分固定化有機(jī)氮而減少NH3的揮發(fā)，從而排放CH4、N2O等氣體，對(duì)于全球變暖構(gòu)成很大威脅。

根據(jù)木本廢棄物堆肥中氮的轉(zhuǎn)化途徑，將含氮量較高（如食物殘?jiān)?、畜禽糞便等）和含氮量較低（如樹(shù)木枝葉、秸稈等）的廢棄物混合以調(diào)節(jié)堆體的C/N和容重，可以減少由含氮量過(guò)低引起反硝化作用而產(chǎn)生的有害氣體量。有研究發(fā)現(xiàn)，在木本廢棄物中添加畜禽糞便，特別是雞糞，能夠促進(jìn)NH+4-N向NO-3-N以及總有機(jī)碳（TOC）向腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化，減少N2O、CH4的排放，同時(shí)可以提高產(chǎn)品的成熟度和安全性[10]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，添加生物炭或生物炭混合蒙脫土作為生物底物可以有效減少堆肥過(guò)程中的氮素?fù)p失[11-12]。

2 微生物菌劑在木本廢棄物堆肥中的作用機(jī)制與應(yīng)用2.1 木本廢棄物堆肥中微生物的菌系分布

木本廢棄物好氧高溫堆肥過(guò)程中參與的微生物群落是一個(gè)數(shù)量龐大的群體，目前已經(jīng)鑒定出了較多類(lèi)別。由表1可以看出，目前已經(jīng)鑒定的微生物菌系有細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌3個(gè)。

2.1.1 細(xì)菌 在整個(gè)堆肥過(guò)程中，細(xì)菌的生物量始終占據(jù)主導(dǎo)地位，細(xì)菌的菌體小且具有較大的比表面積，可以快速吸收利用可溶性底物，同時(shí)可以參與木質(zhì)素纖維素的降解[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，好氧堆肥中常見(jiàn)的細(xì)菌門(mén)主要包括厚壁菌門(mén)（Firmicutes）、擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes）、變形菌門(mén)（Proteobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）和疣微菌門(mén)（Verrucomicrobia）等[14-15]。在堆肥的升溫至高溫階段，厚壁菌門(mén)的嗜熱細(xì)菌最為豐富，芽孢桿菌屬（Bacillus）、地桿菌屬（Geobacter）是其中的主要種群，其次是擬桿菌門(mén)、變形菌門(mén)。還有研究發(fā)現(xiàn)，桿菌類(lèi)細(xì)菌是升溫和腐熟階段的優(yōu)勢(shì)菌[15-16]。也有研究者指出，并沒(méi)有觀察到桿菌的優(yōu)勢(shì)，他們認(rèn)為在桿菌菌體與其他細(xì)菌的相互競(jìng)爭(zhēng)中被其他細(xì)菌擊敗[17-18]。隨著堆體溫度降低并進(jìn)入腐熟階段，參與堆肥的細(xì)菌以擬桿菌門(mén)為主，同時(shí)還有變形菌門(mén)、酸桿菌門(mén)，其中酸桿菌門(mén)的高豐度被認(rèn)為是堆肥成熟的標(biāo)志[19]。

2.1.2 真菌 真菌能夠分解木本廢棄物中大量難降解的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，是堆肥過(guò)程中微生物群落的重要組成部分，其中白腐真菌是目前研究得出的木質(zhì)素降解能力較強(qiáng)的菌種。在堆肥初期，主要的真菌屬為毛霉菌屬（Mucor）、黑孢屬（Nigrospora）、雙足囊菌屬（Dipodascus）和曲霉屬（Asperigillus）;隨著堆肥的進(jìn)行，這些真菌的豐度均顯著降低[17]。在嗜熱期，堆體溫度很高，由于在高溫條件下有一定耐受能力的真菌才能高效降解木質(zhì)纖維素，因此在該條件下，子囊菌門(mén)真菌占比較高，這類(lèi)高溫真菌在木本廢棄物的堆肥進(jìn)程中具有十分重要的作用。

2.1.3 放線(xiàn)菌 有研究發(fā)現(xiàn)，放線(xiàn)菌可以分泌多種抗生素，能夠抑制和殺死堆肥中的病原微生物、分解活性纖維素、降低木本廢棄物堆肥中的植物毒性，對(duì)于最終堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的提高起到至關(guān)重要的作用[20]。在堆肥的高溫階段，嗜熱放線(xiàn)菌會(huì)進(jìn)行較強(qiáng)的生命活動(dòng)，常見(jiàn)的有鏈霉菌（Streptomyces）、諾卡氏菌（Nocardia）、高溫放線(xiàn)菌屬（Thermoactinomyces）、小單孢子菌屬（Micromonospora）等[11]。嗜熱性放線(xiàn)菌相較于嗜熱真菌要更加耐熱，可以持續(xù)活動(dòng)至堆肥的降溫階段，能夠?qū)⒛举|(zhì)纖維素降解并最終轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)。

2.2 木本廢棄物堆肥中微生物的功能與作用

在木本廢棄物堆肥的整個(gè)過(guò)程中，大部分微生物參與的主要生命活動(dòng)是氮素循環(huán)和木質(zhì)纖維素降解，這2個(gè)進(jìn)程對(duì)堆肥效率和質(zhì)量的影響至關(guān)重要。此外，還有少量微生物對(duì)堆肥有促進(jìn)和調(diào)節(jié)等其他功能。

2.2.1 參與氮素循環(huán) 木本廢棄物中的有機(jī)氮含量雖然較低，但有機(jī)氮是堆肥過(guò)程中氮的主要形態(tài)，并且有機(jī)氮的存在形式多樣，如蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、核酸、氨基糖等[21]。微生物在受到氮限制的情況下，仍保留了大部分固定的有機(jī)氮，導(dǎo)致低氮礦化，因此微生物必須迅速反應(yīng)才能吸收可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[22]。在堆肥過(guò)程中的氮素?fù)p失會(huì)造成環(huán)境污染和肥效降低，而氮的餾分可以隨著氮的損失不斷轉(zhuǎn)化，因此，關(guān)于堆肥氮循環(huán)的研究大多集中在氮礦化和氮固定（NH+4、NO-3和NO-2）的去向上[23]。

堆肥過(guò)程中的氮轉(zhuǎn)化是一個(gè)非常復(fù)雜的微生物活動(dòng)過(guò)程，氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌分別參與有機(jī)氮的礦化作用、硝化作用及反硝化作用，同時(shí)，固氮菌可對(duì)無(wú)機(jī)氮進(jìn)行生物固定。在嗜熱階段，高水分含量和O2的大量消耗會(huì)形成厭氧的微環(huán)境，自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌之間相互競(jìng)爭(zhēng)，有氧氨氧化細(xì)菌（AOB）的活性被抑制[24]。NH+4通過(guò)同化作用被固氮微生物如固氮菌屬（Azotobacter）、根瘤菌屬（Rhizobium）等固定，而異養(yǎng)硝化菌如糞污桿菌和P. stutzeri可能介導(dǎo)硝化作用并產(chǎn)生亞硝酸鹽。硝化細(xì)菌如亞硝酸菌屬（Nitrosomonas）、硝酸菌屬（Nitrobacter）等將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽等植物可以吸收利用的氮肥[25]。隨著堆肥進(jìn)入成熟期，耗氧量降低，形成了一個(gè)低含水率富氧的環(huán)境，固氮酶基因（NifH）群落被抑制，氨單加氧酶基因（amoA）在良好的微環(huán)境下被激活，與亞硝化單胞菌（Nitrosomonas sp.）進(jìn)行氨氧化作用，與此同時(shí)，在反硝化菌的作用下，反硝化作用持續(xù)發(fā)生，成熟期的絕對(duì)氮含量顯著下降[26]。

2.2.2 降解木質(zhì)纖維素 木本廢棄物是植物自然凋落和人為修理產(chǎn)生的枝干、落葉、草屑及其他綠化廢棄物等，其中含有大量半纖維素、纖維素和木質(zhì)素，它們的結(jié)構(gòu)緊密且不易分解，極大地影響了木本廢棄物堆肥腐熟的效率和質(zhì)量。

木質(zhì)纖維素的生物降解以一個(gè)兼容的多酶體系為基礎(chǔ)。木質(zhì)素是一種交聯(lián)酚醛樹(shù)脂，具有剛性，且不易腐爛，在堆肥過(guò)程中木質(zhì)素的降解主要依賴(lài)于木質(zhì)素分解酶，這也是木質(zhì)素降解微生物時(shí)分泌的一種胞外酶[27]。白腐真菌通過(guò)獨(dú)特的細(xì)胞外氧化酶系統(tǒng)和細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)分泌3種典型的木質(zhì)素分解酶[木質(zhì)素過(guò)氧化物酶（Lip）、錳過(guò)氧化物酶（Mnp）和銅基漆酶（Lac）]將木質(zhì)素有效降解[28]。因此，可以在堆肥中添加額外的復(fù)合酶，以提高堆肥中酚類(lèi)化合物和羧酸的利用率，促進(jìn)木質(zhì)素分解。此外還有報(bào)道指出，鏈霉菌屬放線(xiàn)菌對(duì)木質(zhì)素具有較好的降解作用[29]。纖維素、半纖維素的早期降解是由于初始混合物中含有大量可降解的有機(jī)化合物，從而刺激了微生物生物量的增加和酶的合成。纖維素由復(fù)雜的酶蛋白混合物組成，微生物產(chǎn)生的一系列酶（如纖維素酶和木聚糖酶）可以降解纖維素和半纖維素[30]。此外，接種放線(xiàn)菌也可以提高難降解纖維素、半纖維素在堆肥過(guò)程中的降解效率，并且可以通過(guò)接種放線(xiàn)菌和添加尿素作為氮源來(lái)調(diào)控有機(jī)廢棄物堆肥過(guò)程中木質(zhì)纖維降解的關(guān)鍵酶活性，從而提高堆肥木質(zhì)纖維的降解效率。

2.2.3 其他功能 堆肥中的微生物除了參與堆肥外，還有一些其他功能。例如，促生菌可以促使植物產(chǎn)生激素、調(diào)節(jié)和促進(jìn)植物的生長(zhǎng)活動(dòng)，生防菌不僅能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)、增加作物產(chǎn)量，還能提高植物的抗病能力、增強(qiáng)植物的抗逆性[25]。這些微生物功能的發(fā)掘?yàn)橐院髮⒍逊蕬?yīng)用于植物生長(zhǎng)營(yíng)造了良好的生存條件和生活環(huán)境。施用微生物菌肥代替化肥是一種可循環(huán)再利用的耕作模式，不但經(jīng)濟(jì)高效，而且可以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。

2.3 微生物菌劑在木本廢棄物堆肥中的應(yīng)用

在研究微生物在木本廢棄物堆肥中的作用機(jī)制時(shí)，微生物菌劑可以根據(jù)特定降解功能從微生物群落中分離出來(lái)，微生物菌肥可以通過(guò)培養(yǎng)土壤、牛糞和稻草等混合物得到開(kāi)發(fā)[31]。從堆肥微生物群落中分離研制的菌劑，大部分是為了有針對(duì)性地加快堆肥進(jìn)程，提高堆肥的效率和質(zhì)量，而自主開(kāi)發(fā)的微生物菌肥大多是由堆肥過(guò)程中常見(jiàn)的功能微生物和基質(zhì)混合制備而成的，可以有效改良土壤，從而為植物生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境。

2.3.1 復(fù)合多功能菌劑 微生物群落的生命活動(dòng)貫穿木本廢棄物堆肥的整個(gè)過(guò)程，但是僅憑堆肥原始菌群的作用，木本廢棄物堆肥會(huì)耗費(fèi)幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間。目前，關(guān)于木本廢棄物堆肥的研究主要集中于如何高效地生產(chǎn)高質(zhì)量的堆肥，從而推動(dòng)木本廢棄物堆肥的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展。其中的關(guān)鍵問(wèn)題主要是高效纖維素、木質(zhì)素降解菌的篩選。大量研究結(jié)果表明，將堆肥過(guò)程中檢測(cè)并分離到的多種高效降解菌制成微生物菌劑后添加于堆肥中，可以極大地提高堆肥效率;而在復(fù)合高效微生物的混合作用下，堆肥效率比單一菌種作用下的更高，分解得更加徹底[32-33]。有很多學(xué)者還研究了使復(fù)合微生物菌劑效果更好的方法。例如，吳穎等通過(guò)調(diào)整菌種配比來(lái)降低各菌株間的拮抗作用，使復(fù)合菌劑效果更佳[34]。此外，低溫菌劑的篩選與制備解決了北方冬季低溫環(huán)境下普通微生物難以存活的問(wèn)題。另外，可以根據(jù)功能需求制備其他菌劑，以調(diào)節(jié)木本廢棄物堆肥的C/N、pH值和溫度等條件，從而創(chuàng)造有利于腐熟的最佳條件，提高堆肥品質(zhì)。

2.3.2 微生物菌肥 微生物菌肥將功能微生物與合適的基質(zhì)結(jié)合起來(lái)，已被證明能有效地抑制土壤疾病傳播，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，可以作為土壤改良劑代替普通基肥[35]。堆肥后形成的腐殖質(zhì)主要帶負(fù)電荷，有利于提高土壤膠體吸附陽(yáng)離子的能力;同時(shí)，腐殖質(zhì)還帶有少量正電荷，因此也能提升土壤膠體吸附陰離子的能力，進(jìn)而有效減少養(yǎng)分的損失;此外，腐殖質(zhì)能改善土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的通氣性和透水性[1]。微生物菌劑可以影響底土，通過(guò)改變土壤團(tuán)聚體和有機(jī)碳組分的穩(wěn)定性來(lái)遷移水分，增加微生物生物量，提高土壤肥力。曹恩暉等通過(guò)番茄盆栽試驗(yàn)證明，施用復(fù)合微生物菌劑對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生的綜合效應(yīng)普遍優(yōu)于施用普通化肥和單一功能菌，顯著優(yōu)于空白處理[36]。聶文翰等通過(guò)多組對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用復(fù)合微生物菌劑處理秸稈堆肥在提高堆肥效率的同時(shí)可有效改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提升微生物的多樣性指數(shù)[37]。多樣性高的土壤對(duì)病原菌具有較強(qiáng)的抑制作用，施用微生物菌肥既可以提高植物的抗病能力，又可以提高土壤微生物活性、改善微生物結(jié)構(gòu)和功能，從而實(shí)現(xiàn)土壤微生物的生態(tài)平衡，是一條有效的生態(tài)調(diào)控防病途徑[38]。由此可見(jiàn)，微生物菌肥的應(yīng)用對(duì)土壤的改良和生物的疾病防治等具有良好的效果。

3 微生物菌劑在木本廢棄物堆肥中的質(zhì)量評(píng)價(jià)

微生物菌劑的質(zhì)量主要通過(guò)堆肥時(shí)間和腐熟度得以體現(xiàn)，但是微生物菌劑作用于堆肥是微生物之間以及微生物與堆肥中原有微生物互相作用的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，僅憑時(shí)間和肉眼觀察的腐熟狀態(tài)來(lái)評(píng)價(jià)微生物菌劑的質(zhì)量是不準(zhǔn)確的和不科學(xué)的。因此，需要檢測(cè)具體的參數(shù)指標(biāo)來(lái)反映堆肥的腐熟情況，同時(shí)輔以堆肥安全性的檢測(cè)。

3.1 堆肥的腐熟度

3.1.1 指標(biāo)監(jiān)測(cè) 堆肥過(guò)程中溫度、碳氮比、電導(dǎo)率（EC）、發(fā)芽指數(shù)（GI）、NH+4-N和有機(jī)酸含量等指標(biāo)的變化，可以反映堆肥過(guò)程和最終腐熟產(chǎn)品的質(zhì)量[39]。堆肥過(guò)程中的溫度變化可以反映功能微生物的活性和堆肥的進(jìn)程，溫度高時(shí)，微生物活躍;溫度低時(shí)，微生物活性低。堆肥中的堆料通常會(huì)經(jīng)歷升溫—高溫—降溫3個(gè)階段。根據(jù)不同階段微生物的群落動(dòng)態(tài)，通過(guò)監(jiān)測(cè)堆肥系統(tǒng)中溫度的變化，可以準(zhǔn)確地將微生物菌劑應(yīng)用于特定階段的堆肥，并可控制相應(yīng)過(guò)程中的溫度變化和堆肥進(jìn)程。C/N是反映堆肥腐熟度的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，通過(guò)監(jiān)測(cè)堆肥過(guò)程中C/N的變化，可以判斷木本廢棄物的腐熟程度。木本廢棄物堆肥中含有可溶性物質(zhì)（如硝酸鹽和磷酸鹽等），當(dāng)堆肥中的物質(zhì)含鹽量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致EC提高，是堆肥腐熟的體現(xiàn)[40]。GI與植物毒性相關(guān)，被認(rèn)為是決定堆肥成熟度的一個(gè)非常敏感的參數(shù)。在堆肥后期，GI超過(guò)80%才能達(dá)到成熟要求。NH+4-N、有機(jī)酸含量同樣影響堆肥植物的毒性，可以代替種子發(fā)芽系數(shù)對(duì)堆肥腐熟度進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。

3.1.2 波譜分析檢測(cè) 波譜分析檢測(cè)是從物質(zhì)結(jié)構(gòu)層面分析評(píng)價(jià)堆肥的過(guò)程和腐熟程度，如紅外光譜法、高光譜法和核磁共振法等。Wang等將近紅外光譜（NIR）與偏最小二乘法（PLS）分析相結(jié)合，建立了一種能夠快速、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)商品有機(jī)肥品質(zhì)的新技術(shù)——NIR-PLS[41]。該技術(shù)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)總有機(jī)質(zhì)含量、水溶性有機(jī)氮含量、pH值和GI，但其對(duì)水分、總氮含量、電導(dǎo)率和水溶性有機(jī)碳含量的測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確，盡管對(duì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)不夠全面，但是該技術(shù)仍可作為一種快速、有效評(píng)價(jià)商品有機(jī)肥質(zhì)量的工具。

3.2 堆肥的安全性

微生物菌劑質(zhì)量評(píng)價(jià)不能局限于描述堆肥的主要理化性狀和體現(xiàn)腐熟度的常規(guī)參數(shù)，還要考慮到GI和病原菌反映的堆肥安全性以及施用微生物菌肥對(duì)土壤重金屬等污染的改善作用。GI能提供堆肥植物毒性的信息，可能與植物存在有毒化合物有關(guān)，這類(lèi)化合物通常存在于不穩(wěn)定的堆肥中?？梢?jiàn)，對(duì)堆肥生物穩(wěn)定性和安全性的評(píng)估也是一種必要選擇，可以充分整合堆肥特性，使其在土壤中得以安全使用[42]。

4 微生物菌劑在木本廢棄物堆肥中的應(yīng)用前景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)面臨的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，生態(tài)問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的重要問(wèn)題。生態(tài)經(jīng)濟(jì)林的提出在強(qiáng)調(diào)生態(tài)效益的同時(shí)，更注重其經(jīng)濟(jì)效益，是實(shí)施以生態(tài)建設(shè)為主的林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的歷史選擇[43]，而將生態(tài)經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)生的木本廢棄物進(jìn)行堆肥化處理具有高效循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)，符合城市未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，也符合國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)約型社會(huì)的要求，完全可以取代過(guò)去焚燒、填埋等浪費(fèi)且不生態(tài)的處理方式。木本廢棄物堆肥產(chǎn)品可大量運(yùn)用于城市綠地、工廠(chǎng)化花卉和苗木生產(chǎn)等，這些相關(guān)產(chǎn)業(yè)都是未來(lái)建設(shè)生態(tài)城市所必需的，市場(chǎng)前景十分廣闊。將木本有機(jī)廢棄物堆肥應(yīng)用于植物綠化保養(yǎng)，可以減少化學(xué)肥料的使用，減少對(duì)地下水和土壤的污染，降低溫室效應(yīng)和熱島效應(yīng)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

木本廢棄物不同于禽畜糞肥等其他廢棄物，木本廢棄物中含有的木質(zhì)纖維難以降解，導(dǎo)致堆肥耗時(shí)長(zhǎng)、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，從而限制了木本廢物堆肥規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。微生物菌劑的使用是目前提高堆肥效率和品質(zhì)的有效方法，同時(shí)，菌肥還具有改良土壤和生物防治的附加價(jià)值。不斷深入推動(dòng)微生物菌劑在廢棄物堆肥中的研究和應(yīng)用，有利于城市、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，從而為人類(lèi)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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