松針堆肥待解決的技術(shù)問(wèn)題及其潛在價(jià)值,農(nóng)藝學(xué)論文

松針堆肥待解決的技術(shù)問(wèn)題及其潛在價(jià)值,農(nóng)藝學(xué)論文松針，別名松毛、豬鬃松毛、山松須，為松科植物的針狀葉，植物來(lái)源主要有云南松、黑松、黃山松、紅松、油松、馬尾松、濕地松、華山松等。松針作為中國(guó)傳統(tǒng)中藥早有研究，在(本草經(jīng)集注〕、(名醫(yī)別錄〕、(中華本草〕和(本草綱目〕中都有具體的記載，是一種獨(dú)特的中藥材，已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛研究，各種松針保健品鱗櫛次比[1-3].經(jīng)世界各機(jī)構(gòu)多年研究證實(shí)，松針沒(méi)有任何毒副作用。當(dāng)前，松針的藥用價(jià)值研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，松針?lè)奂八舍樚崛∫憾紝?duì)人類健康有著重要作用[4-6].松針是一種可再生的自然資源，分布范圍廣泛，中國(guó)松樹(shù)包含10個(gè)屬120余種，松針資源豐富，現(xiàn)有松林面積約6100萬(wàn)~6700萬(wàn)hm2,松針蘊(yùn)含量在一億t以上，每年可獲得松針200萬(wàn)~300萬(wàn)t,且松樹(shù)分布區(qū)域密集，有利于松針的收集利用，具有相當(dāng)廣闊的開(kāi)發(fā)前景。落葉松針的藥用價(jià)值低于新鮮松針，但研究表示清楚松針枯槁落葉后部分養(yǎng)分分解流失，大多數(shù)養(yǎng)分都能夠以愈加穩(wěn)定的方式存在，因而用落葉松針是一種獨(dú)具特色的有機(jī)肥制作原材料，松針富含的蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素和活性物質(zhì)都對(duì)作物生長(zhǎng)有著重要的作用，松針黃酮還具有獨(dú)特的水溶性，充分腐熟后都會(huì)釋放進(jìn)土壤中，對(duì)土壤改進(jìn)能夠起到獨(dú)特的作用[7-8].松針的一些藥用價(jià)值能否會(huì)隨著有機(jī)肥進(jìn)入土壤而造就獨(dú)特的作物品質(zhì)還尚未有研究。當(dāng)前，對(duì)松針堆肥方面的研究尚未有報(bào)道，是松針綜合開(kāi)發(fā)利用的一片空白，有著可行性的研究?jī)r(jià)值和宏大的應(yīng)用潛力，是一種不可多得的有機(jī)肥原材料。因而，筆者通過(guò)綜述松針堆肥的潛在價(jià)值和存在問(wèn)題，旨在為松針在有機(jī)肥方面的開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)根據(jù)。1松針的主要組成成分松針富含豐富的色素、揮發(fā)油、維生素、氨基酸、有機(jī)酸、可溶性糖類、礦質(zhì)元素及抗菌素、植物酵素、多元酚等多種活性物質(zhì)[9].當(dāng)前人們對(duì)色素和揮發(fā)油的研究較多，在其他方面研究較少。松針中葉綠素含量可高達(dá)3.22%,成熟葉片含量高于幼葉，不同種類松針類胡蘿卜素含量60~356mg/kg之間，各種松樹(shù)松針維生素C的含量在412~2505mg/kg,維生素E的含量201~1266mg/kg,以及豐富的B族維生素[10-12].新鮮松針中豐富的葉綠素含量能夠止血、愈合傷口、降低血壓，枯燥的松針葉綠素基本分解完全，在堆肥中沒(méi)有任何作用。用新鮮和枯槁雪松松針為材料，采用分級(jí)萃取的方式方法提取揮發(fā)油，鑒定其化學(xué)成分的結(jié)果表示清楚，新鮮雪松松針中含有65種成分，主要成分是烯酸、甾醇、烷烴、烯酮類，枯槁雪松松針含有44種成分且以相比照較穩(wěn)定的形式存在，主要是酯類、烷酸、酮類以及甾醇類物質(zhì)，通過(guò)對(duì)紅松、馬尾松、濕地松、黑松、黃山松等不同品種松鼠的研究均發(fā)現(xiàn)了大量揮發(fā)油的存在[13-17].枯槁松針中大量保存的揮發(fā)油會(huì)在堆肥的經(jīng)過(guò)中釋放進(jìn)有機(jī)肥中，進(jìn)而進(jìn)入土壤起到特殊的生理作用。對(duì)馬尾松、黑松、云杉水溶性物質(zhì)研究表示清楚，水溶性物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量分別到達(dá)8.75%、3.68%、3.3%,氨基酸種類分別為18種、18種和16種[18].干松針部分蛋白質(zhì)會(huì)分解，部分蛋白質(zhì)分解成氨基酸通過(guò)有機(jī)肥被作物吸收。松樹(shù)是含有有機(jī)酸較多的一種植物，也正是由于這個(gè)原因松樹(shù)才能在各種逆境環(huán)境下生長(zhǎng)。周維純等[19]定量分析發(fā)現(xiàn)，從松針針葉的水溶性物質(zhì)中有機(jī)酸經(jīng)過(guò)色譜能夠分離出12個(gè)峰，通過(guò)質(zhì)譜鑒定出了7種化合物，占有機(jī)酸總量的74.31%,其主要成分為檸檬酸〔17.06%〕、蘋果酸〔17.92%〕、琥珀酸〔10.71%〕、戊二酸〔12.34%〕等。華而不實(shí)莽草酸就是一種在松針中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)酸，畢躍峰等[20-22]從馬尾松針?biāo)逡褐蟹蛛x得到莽草酸，華而不實(shí)干馬尾松松針莽草酸含量能夠到達(dá)5.71%.松針含有豐富的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素以及粗營(yíng)養(yǎng)成分，如表1、表2所示[23].任何作物的生長(zhǎng)都離不開(kāi)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)，是維持組織正常生理功能的必要物質(zhì)，已有研究表示清楚，松針中的營(yíng)養(yǎng)成分不僅僅是人體生長(zhǎng)的保健品，也是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物飼料添加劑。2松針堆肥的潛在價(jià)值2.1松針的生物抗衰老功能在堆肥中的潛在價(jià)值當(dāng)作物遭到逆境或病蟲(chóng)害脅迫時(shí)，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，作物體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量的自由基毀壞細(xì)胞構(gòu)造，各種保衛(wèi)激酶活性下降，促進(jìn)細(xì)胞衰老死亡。華而不實(shí)活性氧自由基在作物衰老、代謝、免疫與信號(hào)傳導(dǎo)中都起重要作用[24].作物的這種衰老變化與人體細(xì)胞的衰老變化規(guī)律是類似的，大多數(shù)疾病的發(fā)生都與自由基對(duì)人體機(jī)體的氧化損害有關(guān)，而植物中黃酮類成分除了具有調(diào)血脂、消炎、降壓作用外，在去除自由基方面也有宏大作用[25-27].陳長(zhǎng)武等[27]通過(guò)給小鼠注射松針提取物發(fā)現(xiàn)能夠明顯提高小鼠的耐缺氧和抵抗疲憊的能力，能夠通過(guò)加強(qiáng)機(jī)體免疫延緩衰老。單紅梅等[41]飼馬尾松松針?biāo)崛∫航o老齡鼠，發(fā)現(xiàn)能夠提高老齡鼠的SOD活性和Na+-K+-ATP酶活性，進(jìn)而減緩衰老進(jìn)程。表示清楚松針是具有抗衰老能力的，其抗衰老功能可能是通過(guò)提高保衛(wèi)酶活性，加強(qiáng)體內(nèi)自由基去除能力，進(jìn)而保衛(wèi)細(xì)胞膜的完好性和正常的生理功能，起到延緩衰老的作用。這種自由基去除機(jī)理在作物體內(nèi)也是一樣的，華而不實(shí)松針提取液能夠提高SOD酶活性，SOD酶也是作物體內(nèi)去除體內(nèi)自由基的重要保衛(wèi)酶類[29].因而，松針中含有豐富的黃酮類物質(zhì)，在經(jīng)過(guò)有機(jī)肥堆捂腐熟后會(huì)通過(guò)土壤被作物吸收，進(jìn)而能夠提高作物的抗逆境能力，保證正常的勝利功能，延緩作物衰老。2.2松針的抑菌、抗病毒功能在堆肥中的潛在價(jià)值有機(jī)肥是一種各種養(yǎng)分與各種微生物混合的肥料，具有養(yǎng)分全面、功能多樣、綠色環(huán)保等很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些缺陷。通過(guò)原材料會(huì)帶入大量的寄生蟲(chóng)、病菌、病毒，在堆制經(jīng)過(guò)中還會(huì)產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，這些有害源不經(jīng)過(guò)處理就會(huì)帶入土壤，加劇土傳病害，造成病毒積累，對(duì)像煙草一樣的作物會(huì)造成大面積病蟲(chóng)害發(fā)生，嚴(yán)重影響產(chǎn)量與品質(zhì)，尤其是農(nóng)民自制的農(nóng)家肥情況愈加嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，馬尾松的松針對(duì)蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌等常見(jiàn)的腐敗菌都有抑制作用，甚至抑菌效果比苯甲酸鈉和山梨酸鉀的作用好[30-31].并且樓英彪等[31]對(duì)雪松松針提取物研究表示清楚雪松松針提取物具有較好的抑菌作用，熱處理對(duì)抑菌活性無(wú)明顯影響，隨著pH升高〔4~9〕抑菌圈逐步減小，隨著糖〔4%~20%〕含量升高抑菌圈呈升高趨勢(shì)[33].近年來(lái)人們用松針內(nèi)生真菌來(lái)研究微生物農(nóng)藥也有所進(jìn)展，對(duì)番茄枯萎病菌、辣椒疫霉病菌和蘋果炭疽病菌都表現(xiàn)出抑菌活性。對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、稻白葉枯病菌和枯草芽孢桿茵4株常見(jiàn)病原細(xì)菌都表現(xiàn)出差異性抑菌活性[34-35].魏鳳香等[35]研究發(fā)現(xiàn)，松針還具有抗甲型流感病毒的作用，隨著濃度的升高作用逐步加強(qiáng)。曹侃等[36]研究發(fā)現(xiàn)，松針抑菌作用主要由松針的醇、酯類物質(zhì)完成，華而不實(shí)抑菌作用由強(qiáng)到弱的部位為正丁醇部位乙酸乙酯部位氯仿部位。松針中的醇、酯類物質(zhì)在枯槁松針中能夠穩(wěn)定保存，能夠看出松針的抑菌、抗病毒效果是毋庸置疑的，松針有機(jī)肥施入土壤能夠有效的抑制土傳病害，并且能夠?qū)Ξ?dāng)季作物病害的爆發(fā)起到抑制作用，這是一般有機(jī)肥所沒(méi)有的成效。2.3松針堆肥在田間地表徑流量和養(yǎng)分淋洗方面潛在價(jià)值在云南、貴州等高原山區(qū)，壩區(qū)以梯田為主，山區(qū)以坡地為主，加之全年雨量分配不均，土壤保水能力較差，雨季雨水帶走大量的耕層土壤，耕地坡度越大保水能力越差，養(yǎng)分淋洗比擬嚴(yán)重，進(jìn)而會(huì)引起土壤逐步退化、土地生產(chǎn)力水平逐年下降，旱季缺水，嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)。松針因其獨(dú)特的葉型不同于其他覆蓋物，如松樹(shù)枝或草。針葉能夠互相交織在一起，愈加穩(wěn)定地覆蓋于土壤外表，甚至在多風(fēng)區(qū)域以及在徑流底下或是坡度較大的地方都能夠起到穩(wěn)定的覆蓋作用。因而松針覆蓋能夠緩沖雨滴動(dòng)能、降低徑流流速、防止土壤侵蝕、保衛(wèi)土壤水分、調(diào)節(jié)土壤溫度、促進(jìn)作物生長(zhǎng)，并且松針覆蓋層還具有松懈構(gòu)造，因而有利于土壤外表的透氣透水[42].在云南等地使用松針堆肥主要有兩種方式，一種是隨著深耕混入耕作層，這與一般有機(jī)肥的使用方式方法一致，一種是地上部作物培土，其農(nóng)家肥中松針交織，透氣性比土壤還高，有利于雨水下滲，減少水分蒸發(fā)和土壤板結(jié)，溫和的肥力不會(huì)造成燒苗現(xiàn)象，有利于地表根系的養(yǎng)分、水分和氧氣的吸收，是一種創(chuàng)新的有機(jī)肥施用方式。2.4松針對(duì)土壤改進(jìn)方面的潛在價(jià)值大量研究表示清楚，松針具有改進(jìn)土壤的作用。松針堆肥疏松性較好，施入土壤中能夠增加土壤孔隙度，提高根系活力，防止土壤板結(jié)。松針不僅能夠施入土壤，而且能夠通過(guò)覆蓋改進(jìn)土壤理化性狀。而且松針中富含的酸性物質(zhì)能夠影響土壤酸堿度，降低土壤pH,能夠知足一些對(duì)土壤理化性質(zhì)具有特殊要求的作物，如越桔種植要求酸性土壤，烤煙需要土壤釋放大量的有效K,南花北養(yǎng)所需要的酸性土壤環(huán)境等。酸性物質(zhì)隨有機(jī)肥進(jìn)入土壤不僅有利于土壤中速效N、Cu、Fe、Sn、Mn含量的增加，還能夠促進(jìn)土壤中固定態(tài)養(yǎng)分的釋放。土壤偏酸性還有利于菌根的侵染，對(duì)烤煙、越桔等作物的生長(zhǎng)具有優(yōu)勢(shì)作用。研究表示清楚經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單堆捂的松針土能夠?qū)A性土壤起到良好的調(diào)節(jié)作用，是鹽堿地的土壤改進(jìn)的一種有效地生物改進(jìn)劑，尤其在花卉養(yǎng)殖及園林綠化方面有著其他基質(zhì)所不具備的效果，并且松針土也作為一種商品在市場(chǎng)上廣受歡迎。3松針堆肥有待解決的技術(shù)問(wèn)題3.1松針堆肥降解菌的研究松針富含豐富的油分，能夠減少水分的蒸騰以及葉片吸水，阻礙農(nóng)家肥堆捂經(jīng)過(guò)中松針的降解，怎樣加快松針降解速度是松針堆肥有待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。用新鮮和枯槁雪松松針為研究材料，采用分級(jí)萃取的方式方法提取松針中的揮發(fā)油，成分鑒定結(jié)果表示清楚，新鮮雪松松針中富含65種油性成分，其主要的成分是烯酸、烷烴、甾醇、烯酮類；枯槁的松針含有44種油性成分，主要是酯類、烷酸、甾醇類以及酮類物質(zhì)，而且在枯槁松針中的各種油性成分以相比照較穩(wěn)定的形式存在。這就導(dǎo)致以農(nóng)民習(xí)慣的堆肥形式，松針不能夠有效分解，進(jìn)而不能充分利用松針中的有效養(yǎng)分。當(dāng)前，對(duì)松針降解細(xì)菌挑選以及酶學(xué)特性的研究才剛剛起步[9-11].研究表示清楚，降解松針使用細(xì)菌和放線菌的混合菌群，能夠起到愈加顯著的效果，在我們今后的松針降解研究中能夠以混合型菌劑為發(fā)展方向，以及研究在降解經(jīng)過(guò)中各種菌株之間的協(xié)助與拮抗作用，以尋找最佳的菌種混合方案，才能實(shí)現(xiàn)松針的高效降解，提高松針堆肥的利用價(jià)值。3.2松針堆肥條件控制的研究農(nóng)家肥堆捂一般選用枯燥的落葉松針，但枯燥松針保水性和吸水性較差，在堆肥經(jīng)過(guò)中水分散失快，不僅高溫持續(xù)時(shí)間短，而且溫度下降速度快，降解周期較長(zhǎng)且降解效果較差，怎樣尋找最佳的降解條件控制是松針堆肥需要解決的另一個(gè)重要課題[38-40].只要深切進(jìn)入研究全面衡量堆肥的最佳碳氮比、堆肥中重金屬的含量、堆捂經(jīng)過(guò)中高溫持續(xù)時(shí)間以及堆肥毒性等各項(xiàng)理化指標(biāo)，并以國(guó)家堆肥標(biāo)準(zhǔn)為參照進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，尋找最佳的控制條件，保證松針堆肥的最大價(jià)值，使得通過(guò)松針堆捂產(chǎn)出的有機(jī)肥料全面達(dá)標(biāo)，并研究在不同作物上的施用效果和使用方案，才能使松針創(chuàng)造出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的宏大價(jià)值。3.3松針堆肥作物配方的研究與一般的農(nóng)家肥堆捂原材料相比擬，松針富含豐富的養(yǎng)分，與禽畜糞便堆捂的經(jīng)過(guò)中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)什么樣的堆捂比例才能使這種有機(jī)肥價(jià)值最大化，也是有待研究的一個(gè)問(wèn)題。而且，松針?biāo)哂械乃幱脙r(jià)值能否對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利也有待于進(jìn)一步研究。松針堆肥所生的酸性物質(zhì)對(duì)作物和土壤會(huì)造成什么樣的影響，如可通過(guò)調(diào)節(jié)堆肥中松針的比例來(lái)控制堆肥中酸性物質(zhì)的量來(lái)最大限度知足作物生長(zhǎng)的需求，也需要深切進(jìn)入研究。4瞻望松針因其獨(dú)特的生存環(huán)境和生理功能，造就獨(dú)特的內(nèi)含物質(zhì)，顯著不同于一般禾本科作物，是一種獨(dú)特的有機(jī)肥原材料。到當(dāng)前為止，僅有對(duì)松針的藥用價(jià)值研究，在有機(jī)肥方面的研究尚未開(kāi)場(chǎng)，這樣的研究背景使的松針堆肥具有可行性的研究?jī)r(jià)值和相當(dāng)好的發(fā)展前景，是綜合利用松針的重要途徑和有機(jī)肥發(fā)展的重要內(nèi)容。以下為參考文獻(xiàn)：[1]張志琴，肖培云，劉光明。松針的化學(xué)成分和藥理活性研究進(jìn)展[J].當(dāng)代藥物與臨床，2018,26〔4〕：278-282.[2]劉東彥，石曉峰，李沖，等。雪松松針黃酮類化學(xué)成分的研究[J].