第三章 不同腐熟程度基质化学参数的变化
3.1 引言
基质可以起到支撑固定植物的作用，含有植物所需的营养，在基质中，基本上可以满足植物生长的需要。在有机基质中含有丰富的营养，其中全 N、全 P、全 K 等元素含量较高。由于每种基质的化学成分不同，在不同情况下发生的化学变化也不相同。如果基质的化学稳定性较强，在栽培过程中产生变化小，那么其对营养液平衡的影响就会减少。（Lemaire F 1997）目前有研究发现，菇渣中含有较高的 N 和 K.菇渣、有机肥，有机质含量高，C/N 有很高的价值，直接使用会导致微生物和作物养分竞争，影响农作物的正常生长。C/N 值调整方法是通过自然发酵法的广泛应用。
如果直接将菇渣、猪粪当作育苗基质的话，因为菇渣，猪粪具有较高的 C/N 值，会使得微生物受到刺激加快活动速度从而和作物竞争养分，对作物的正常生长产生不利影响。采用堆肥发酵可以降低基质的 C/N,腐熟后可以用于育苗栽培。
3.2 材料与方法
3.2.1 基质原料与配方
堆肥原料以及配方见 2.2.1
3.2.2 测定项目与方法
3.2.2.1 有机碳
采用重铬酸钾外加热法进行测定。
称取 0.1g 风干基质样品放置到硬质试管内，然后在硬质试管内加入 5ml 浓度为0.8mol/L 重铬酸钾和 5ml 浓 H2SO4.放入 185~190℃油浴锅中，放入后，油温控制在170~180℃，冒泡后计时 5min,取出，冷却至室温。将硬质试管内的物质全部用蒸馏水转移至三角瓶中，加入邻菲罗啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定。
3.2.2.2 水溶性有机碳、碱溶性有机碳
采用重铬酸钾外加热法进行测定。
称取风干基质样品 3g 于三角瓶中，加 60ml 蒸馏水，放置于振荡机振荡 1h 后过滤，取出滤液，离心 15min.将上清液导入抽吸装置，进行过滤。吸取 1ml 滤液于消煮管中，见 3.2.2.1 有机质测定方法。计算水溶性有机碳含量。之后残留物用碱浸提，与水溶性方法一样，测定碱溶性有机碳。
3.2.2.3 易氧化性碳的测定：
取含有15mg碳的风干基质样品于离心管内，加入333mmol/L的高锰酸钾溶液 25ml ,振荡 1h,离心。然后取上清液，用蒸馏水按 1:250 稀释，摇匀，于 565nm 波长下比色。
3.2.2.4 全氮
采用凯式定氮法进行测定。
称取风干后的 0.5g 基质样品放置到开氏瓶中，加入少量去离子水，加浓硫酸 5ml摇匀，然后在瓶口放一个弯颈小漏斗。用电炉消煮到溶液呈无色或淡黄色清液后，取下冷却，用少量水冲洗弯颈小漏斗，上机测定。
3.2.2.5 硝铵态氮
采用流动分析仪测定。称取 5g 风干样品于三角瓶内，加入 1 mol/L KCl 100ml（固液比 1:20），震荡 1h,过滤，取上清液，用流动分析仪测定。
3.2.2.6 游离氨基酸的测定：
采用茚三酮比色法测定（Moore S 1948,Joergensen R G 1996）称取 0.8g 风干基质和 5ml 的 10%乙酸于研钵中，将匀浆研磨后，转移到 100ml 容量瓶中，定容，过滤。取滤液 1ml 到干燥试管中，加 1 ml 蒸馏水，3ml 水合茚三铜， 0.1ml0.1%抗坏血酸，加热 15 分钟后，用冷水迅速冷却，待呈现兰紫色时，用 60%乙醇定容，于570nm 波长下比色。
3.2.2.7 全磷的测定
称风干基质样品 0.1g,装入 100ml 消煮管的中，用蒸馏水湿润样品后加入 5ml 浓H2SO4 ,摇匀，在消煮炉上加热至溶液透明转移到 100ml 容量瓶中，定容。吸取消煮液 25ml于50ml容量瓶中，加二硝基酚指示剂，用NaOH调至刚呈黄色，加入10ml钼酸铵试剂，用水定容。放置 15min 后于波长 450nm 处进行测定。
3.2.2.8 全钾的测定取 3.2.2.6 的消煮液 5ml 于 50ml 容量瓶中， 用水定容，用火焰光度计测定。
3.3 结果与分析
3.3.1 有机质、易氧化碳的变化
在整个基质堆肥过程中，随着腐解时间的增长，有机质呈下降趋势（图 3-1），这与其他研究者的报道吻合（贺琪 2005）。T2 有机质含量大大下降，有机质含量和 T1,呈显着差异。与 T1 相比，T2 有机质含量降低了 21.20%.T4 有机质含量低于 T3,低41.00%,说明添加树皮会降低基质中有机质含量。腐熟商品基质有机质含量低于腐熟 7个月基质，与堆腐 8 个月基质差异不显着。
土壤 ROOC 可以表征土壤物质循环特征，作为土壤潜在生产力和土壤管理措施变化引起土壤有机质变化的早期指标（Haynes R J 1996;Dal al R C 1986）。与T1相比，T2 ROOC含量降低了 22.15%,说明堆腐时间越长，基质中 ROOC 含量越低。T4 有机碳含量低于T3,低 24.90%,说明添加树皮会降低基质中 ROOC 含量。腐熟商品基质 ROOC 含量低于腐熟 7 个月基质，与堆腐 8 个月基质差异不显着。
3.3.2 水溶性、碱溶性碳的变化
水溶性碳是基质堆肥过程中，微生物分解有机物料中半纤维素、纤维素等的产物（Bernal 1998）。随着堆肥时间的推移，水溶性有机含量上下波动，但总体来看呈下降趋势（图 3-3）。基质堆肥中有机碳快速分解，基质中水溶性有机碳含量增加，随着微生物活动加剧，水溶性有机碳被大量消耗，含量减少。T1、T2、T3、T4 水溶性碳含量变化不大。与 T1 相比，T2 水溶性有机碳上升了 15.89%.腐熟商品基质水溶性碳含量高于添加树皮商品基质中水溶性碳含量。商品基质水溶性碳含量低于未腐熟基质中水溶性碳含量。
基质中的碱溶性有机碳随着腐解的进行，其含量呈下降趋势（见图 3-4）。与 T1 相比，T2 碱溶性有机碳的含量减少了 12.44%.腐熟商品基质 T3 碱溶性机碳含量高于添加树皮商品基质中碱提有机碳含量，低 20.14%.腐熟商品基质中碱溶性机碳含量低于未腐熟基质中碱溶性机碳含量，且差异显着。
3.3.3 全氮、氨基酸态氮的变化
基质中全氮的种类有两种，即有机氮和无机氮，氮素的固定和释放会造成有机氮的变化。基质腐熟 7 个月到 8 个月，全氮含量呈现出下降趋势（图 3-5）。与 T1 相比，T2 全氮含量下降了 15.10%.而 T4 比 T5 的全氮含量降低了 38.77%,添加树皮可以显着降低基质中全氮含量。腐熟基质全氮含量低于未腐熟基质，且差异显着。
基质腐熟 7 个月到 8 个月，氨基酸态氮含量呈现下降趋势（图 3-6）。与 T1 相比，T2 氨基酸态氮含量下降了 24.01%.添加树皮商品基质中氨基酸态氮含量高于腐熟商品基质中氨基酸态氮含量，高 17.41%,添加树皮对基质中氨基酸态氮含量影响不显着。腐熟基质中硝态氮含量明显低于未腐熟基质。
3.3.4 铵态氮和硝态氮的变化
随堆腐时间增长，堆腐 7 个月到 8 个月，基质中铵态氮含量呈现下降的变化趋势（见图 3-7），下降了 16.77%;腐熟基质和添加树皮基质中铵态氮含量基本相同，添加树皮对基质中铵态氮含量影响不显着。商品基质与未腐熟基质中铵态氮含量差异显着。
与铵态氮变化相对应，堆腐 7 个月到 8 个月，硝态氮含量变化不大（见图 3-8）。硝态氮的变化趋势是由于腐解初期堆体温度较高，抑制了硝化细菌的活动，使得硝态氮的含量较低，随着堆体温度下降，硝化细菌活性增强，促进腐解物料中铵态氮通过硝化作用转化为硝态氮，使硝态氮含量增加。添加树皮商品基质硝态氮含量高于腐熟商品基质，高 68.03%.添加树皮对基质中硝态氮含量影响极显着显着。腐熟基质中氨基酸态氮含量明显低于未腐熟基质。
堆肥过程中 NH4+-N、NO3--N 的相对变化是堆肥腐熟的重要标志（Garcia 1991）。
有研究者（张相锋 2003）认为当 NH4+-N/NO3--N≤0.5 堆肥已达到腐熟。T1、T2、T3、T4NH4+-N/NO3--N 比值分别为 1.26、0.88、0.06、0.04.以 NH4+-N/NO3--N 的比值小于0.5 作为标准，商品基质达到腐熟标准。
3.3.5 全 p、全 k 的变化
氮、磷、钾是植物生长所必需的营养元素，N、P、K 的供应状况直接影响到作物的产量和品质，是作物生产中的主要限制因子。
随堆腐时间增长（图 3-9），堆腐 7 个月到 8 个月全 P 含量变化不大，腐熟基质全 P 含量与堆肥 7 个月和 8 个月基质相比差异极显着。添加树皮后，基质全 P 含量低于腐熟商品基质，含量下降了 60.78%.可能树皮中 P 含量较低。腐熟基质与未腐熟基质中全 P含量差异显着。
全 K 变化与全 P 基本一致。基质腐熟 7 个月到 8 个月，全 K 含量呈现上升趋势，但变化不明显（图 3-10）。添加树皮商品基质中全 P 与腐熟商品基质中全 P 含量呈下降趋势，下降了 30.62%.可以看出，添加树皮可以显着降低基质中全 K 含量。腐熟基质全K 含量与堆肥 7 个月和 8 个月基质相比差异极显着。
3.4 小结
1）在整个基质堆肥过程中，随着腐解时间的增长，有机碳、ROOC 呈下降趋势。
与堆腐 7 个月相比，堆腐 8 个月中有机碳、ROOC 含量下降幅度较大；与腐熟商品基质相比，添加树皮商品基质中有机碳、ROOC 含量下降，说明添加树皮会降低基质中有机质含量。腐熟基质中有机碳含量低于未腐熟基质，ROOC 含量差异不显着。
2）基质堆肥过程中有机碳快速分解，一些分解为水溶性有机碳，基质中水溶性有机碳含量增加，随着微生物活动加剧的，水溶性有机碳大量消耗，含量减少。堆腐 7 个月到 8 个月，水溶性碳含量呈上升趋势；腐熟商品基质水溶性碳含量高于添加树皮商品基质中水溶性碳含量；商品基质水溶性碳含量低于未腐熟基质中水溶性碳含量。添加树皮基质碱提有机碳含量低于腐熟基质中碱提有机碳。堆腐 7 个月到 8 个月，碱溶性碳含量呈下降趋势；腐熟商品基质碱溶性碳含量高于添加树皮商品基质中水溶性碳含量；商品基质水溶性碳含量低于未腐熟基质中水溶性碳含量。基质腐熟 7 个月到 8 个月，全氮和氨基酸态氮含量呈现出下降趋势。添加树皮可以显着降低基质中全氮含量，对氨基酸态氮影响不显着。腐熟基质全氮和氨基酸态氮与未腐熟基质相比，含量呈下降趋势。
随堆腐时间增长，堆腐 7 个月到 8 个月，基质中铵态氮含量呈现下降的变化趋势；腐熟基质和添加树皮基质中铵态氮含量基本相同，添加树皮对基质中铵态氮含量影响不显着。商品基质与未腐熟基质中铵态氮含量差异显着。硝态氮与铵态氮含量变化相对应，堆腐 7 个月到 8 个月，硝态氮含量变化不大；添加树皮商品基质硝态氮含量高于腐熟商品基质。添加树皮对基质中硝态氮含量影响极显着。腐熟基质中氨基酸态氮含量明显低于未腐熟基质。以 NH4+-N/NO3--N 的比值小于 0.5 作为标准，商品基质达到腐熟标准。
3）随堆腐时间增长，堆腐 7 个月到 8 个月全 P 含量变化不大，全 K 含量呈上升趋势，腐熟基质全 P 含量与堆肥 7 个月和 8 个月基质相比差异极显着。添加树皮后，基质全 P、全 K 含量低于腐熟商品基质。可能树皮中全 P、全 K 含量较低，使基质中全 P、全 K 含量下降。腐熟基质全 P、全 K 含量与腐熟 7 个月和 8 个月基质相比差异极显着。
