蚕沙有机肥的研究开发与应用进展

石旭平　杨艳　杜贤明　彭晓虹　胡桂萍

(江西省蚕桑茶叶研究所　330202)



蚕沙有机肥的研究开发与应用进展

石旭平杨艳杜贤明彭晓虹胡桂萍

(江西省蚕桑茶叶研究所330202)

摘要：蚕沙为蚕的固体排泄物，其营养成分丰富，可开发为蚕沙有机肥循环利用于农业生产。蚕沙有机肥按有无添加微生物分为蚕沙有机肥和蚕沙生物有机肥。对蚕沙有机肥的开发工艺、开发过程中蚕沙微生物发酵菌种的选择和蚕沙有机肥的应用进展进行了综述，以期为蚕沙有机肥资源化利用提供理论基础。

关键词：蚕沙；有机肥；应用；进展

蚕沙，理论上即蚕的固体排泄物，但在实际生产过程中，单一蚕粪的收集较费时，常与食剩的残留桑叶和蚕座垫料一起收集作为蚕沙有肥料的来源。一般桑蚕粪含水分62%～66%，含有18种氨基酸[1]，干物中含氮(N)2.97%、磷(P2O5)1.03%、钾(K2O)3.52%及铜、铁和锌等微量元素，并富含叶绿素、果胶、黄酮、生物碱和类肾上腺皮质激素等，还含有甾醇、胆固醇和谷甾醇等甾类化合物[2]、原儿茶酸和对羟基苯甲酸[3]等抗菌物质。从理论上计算，100kg干蚕沙的肥效相当于14kg硫酸铵、6kg过磷酸钙及5kg硫酸钾[4，5]，因此，蚕沙是一种开发生物有机肥的优良资源。目前，研究以蚕沙为主要物料制作的有机肥按有无添加有效微生物，分为蚕沙有机肥和蚕沙生物有机肥。

蚕沙自身具备一定的危害性，有研究表明，蚕沙在蚕室外放置5天后，在10m范围左右内均可检测到蚕沙中的曲霉孢子，如采用离蚕室10m处的污染桑叶养蚕，可能有23%的蚕发生曲霉病，若把蚕沙直接洒入桑园，落在土中的病毒，能存活相当长的时间。目前，蚕沙有机肥的开发主要集中在观测蚕沙堆肥中理化性质和微生物的动态变化，蚕沙有机肥的应用主要集中在研究蚕沙有机肥对田间农作物生长的影响，蚕沙的工业化生产也刚处于起步阶段。笔者对蚕沙有机肥的开发与应用进行综述，以期为蚕沙有机肥的开发、应用和生产提供理论基础。

1蚕沙有机肥的研究开发

国内对蚕沙的最早研究始于1964年，黄自然[6]对蚕沙中叶绿素及胡萝卜素的抽取及其药用价值进行了研究。较早报道蚕沙作为有机肥料时应作无害化处理的是佐藤庄卫[7]。较早研究蚕沙生物有机肥的是吕玉宪等[5]，其将添加EM菌的蚕沙进行了好氧堆肥试验，结果表明EM菌的添加能有效消除蚕沙在堆肥过程中的臭气。

蚕沙有机肥的开发研究经历了从自然发酵到添加农业微生物菌种发酵的历程。蚕沙有机肥的开发工艺大体步骤为：选择蚕沙→蚕沙前处理添加或不添加微生物菌剂堆肥发酵→晾干。在开发过程中较重要的是蚕沙的选择、蚕沙前处理和堆肥发酵，而添加有效微生物的蚕沙生物有机肥应注意发酵菌种的选择。

1.1　蚕沙选择和前处理

常见的蚕种有桑蚕和柞蚕，柞蚕一般采取野外放养模式，所以柞蚕沙不易收集，常取桑蚕沙作为蚕沙原料。蚕的生长期分为1～5龄，1龄时蚕沙小如细沙，难以收集，宜选2～5龄蚕沙作为蚕沙原料。

蚕沙作为有机肥施用前，应进行堆肥处理。新鲜蚕沙的含水率在62%～66%之间，研究表明，蚕沙堆肥初始含水量在40%～70%能保证堆肥的顺利进行，若水分过多，取代了空气占据物料孔隙，将限制好氧微生物与氧气的接触，使好氧微生物活性降低，影响好氧发酵效果，堆肥的最适宜含水量为50%～60%[8，9]。

1.2　蚕沙的堆肥发酵

天然蚕沙因具备一定的危害性，在施用于农作物前需进行堆肥发酵制成蚕沙有机肥才能使用。蚕沙的发酵分为自然发酵和添加有效微生物菌种发酵，不管是哪种发酵方式，其实质都是利用微生物作为发酵促进剂，在厌氧或好氧条件下通过高温发酵使固体有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥，且产生相对稳定的类腐殖质物质的过程。由于蚕桑产业是中国特色产业，开发蚕沙作为生物有机肥料的研究主要集中在国内。

1.2.1蚕沙自然发酵

广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所廖森泰等[11]系统分析了华南蚕区蚕沙的处理方式及存在的问题，提出对蚕沙进行消毒的思路和蚕沙消毒堆肥一体化技术规程。冉艳萍等[12]研究了蚕沙与蘑菇渣或谷壳进行好氧堆肥过程中堆肥颜色、气味、温度、EC、C/N、T值、发芽指数动态变化，并作了相关性分析，结果表明C/N、T值、发芽指数与蚕沙好氧堆肥的腐熟度呈显著相关，为建立蚕沙好氧堆肥腐熟度快速评价指标体系提供了基础。华南农业大学史才娟等[13]研究了2～5龄期家蚕蚕沙在堆肥过程中含水率、pH值、有机质、常微量元素、细菌、真菌、放线菌等微生物的数量。陈芳艳等[14]研究了开放式和封闭式两种堆肥方式对蚕沙含水率、温度、pH值、有机碳、氮、磷、钾、腐殖酸以及发芽指数的动态变化，结果显示开放式堆肥方式能较快达到有机肥的技术标准。

1.2.2蚕沙微生物发酵

微生物菌剂对提高土壤的特性和产量虽然还没有得到一致定论，但已有研究表明，施用添加微生物的禽畜粪便有机肥能促进农作物的生长，提高作物产量。Sri Purwaningsih[15]研究了微生物添加入尿素肥料对马占相思在沙滩无菌温室中生长的影响，结果表明微生物的添加能促进马占相思的生长。

对蚕沙有机肥发酵的研究除江西省蚕桑茶叶研究所吕玉宪等[2]对添加EM菌的蚕沙进行了好氧堆肥研究外，还有浙江大学陈晓萍[16]研究了添加“谷霖”微生物菌剂和美国亚联微生物肥Bio-1-One的蚕沙生物有机肥在堆肥过程中的温度、含水率、有机质、全量氮磷钾、重金属、pH值、电导率、发芽指数的变化，发现添加微生物菌剂不仅能减少堆肥过程中碳氮损失，还有利于堆肥的快速腐熟，有效缩短堆肥时间，也能促进堆肥过程中的水分散失，有利于堆肥产品的贮存和运输。研究表明，与自然发酵相比，添加有效微生物发酵后的禽畜肥料最终产物臭气少，较干燥，易于包装和撒肥[17]。

2蚕沙微生物发酵菌种的选择

发酵有机肥的微生物菌种有两种类型，一种是单一性菌种，一种是复合性菌种。菌剂的选择主要来源于对宿主、植物、土壤产生有益作用的菌群。已用来作为有机肥料发酵的微生物种类和它们对植物和土壤的作用如表1所示[18，19，20]。

表1　有机肥发酵微生物种类及作用

复合菌种因由两种或两种以上微生物按比例配合组成，以研究中使用的复合微生物菌制备剂为例，有B菌、EM菌、UGmax菌。B菌包含的菌种有棕色固氮菌、固氮螺菌、巨大芽孢杆菌、B.环状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌等；EM菌包含的菌种有牛奶细菌(干酪乳杆菌、乳酸链球菌)、光合细菌(红甲单胞菌、红螺菌)、酵母菌(白色酿酒酵母、产阮假丝酵母)、放线菌(白色链霉菌、链霉菌S. griseus)、霉菌(米曲霉、冻土毛霉)等；UGmax菌包含酵母菌、乳酸菌、光合细菌、固氮菌、假单胞菌、放线菌等[21]。

与单一菌种相比，复合菌具备更强的对植物或土壤的生物效用。高华等[22]研究了鸡粪和小麦秸秆及花椒籽粕混合固体添加复合微生物菌剂对静态堆腐过程中氧化还原酶活性的影响，发现添加复合微生物菌剂对堆腐过程中的物质分解具有促进作用。Fisinin等[23]研究了鸡粪生物肥料的厌氧发酵和好氧发酵，发现好氧发酵较适宜堆肥，它能刺激好氧菌群的生长，包括植物生长刺激因子。Selvakumar等[24]研究了固氮菌、固氮螺菌属、根瘤菌、磷细菌的单一菌和混合菌生物肥料对大豆生长和产量的影响，结果表明，不管是单一菌种还是混合菌对大豆的生长和产量都产生了积极的影响，其中混合菌对促进大豆的产量最显著。

3蚕沙有机肥的应用

目前，蚕沙有机肥主要用于花卉、蔬菜、果树和粮食等作物的田间生长。

陈月秀[25]等将蚕沙有机肥为主要成分，配以泥炭、煤渣、过磷酸钙、硫磺粉作为基质栽培观叶植物(文竹、罗汉松、瓜子黄扬)、观果植物(金桔)、观花植物(杜鹃、月季、栀子、茉莉、秋海棠)。实验表明，蚕沙栽培基质对促进花卉生长优于一般常用盆栽腐叶土栽培基质，随着基质中蚕沙量的增加，栽培植物的生长量也随之增加，其中观叶植物的生长量较对照高出50%，文竹的根系生长量比对照组多30%以上，金桔的果数、果径、果重都高于对照，5种观花植物的花量和生长量均高于对照。

南京农业大学周权锁等[26]研究了以蚕沙作为有机物料添加与不添加EM菌或L菌研制而成的有机肥与无机肥料复混后对青菜和生菜的肥效，发现在兼氧性堆肥条件下，两种菌的添加能有效消除堆肥中的臭味，加快肥料腐熟程度，复混肥的施用也均能使青菜和生菜增产。

陈晓萍等[1]将添加或不添加美国亚联微生物肥Bio-1-One的蚕沙生物有机肥施用于小白菜的生长，并将堆肥后的蚕沙施用于葡萄的生长。结果发现，添加微生物的蚕沙有机肥对小白菜的产量无明显影响，但能提高土壤脲酶活性和过氧化氢活性。施用蚕沙有机肥的葡萄可提前2～3d成熟，果实平均穗重较对照增加41.4%，果实单粒重增加。

林贵发[27]等研究了施用蚕沙有机肥对水稻品种601生长性状的影响，结果表明，施用蚕沙有机肥的水稻显著增产，千粒重比对照组高0.7～1.0g，亩有效穗多1.67万～2.04万。

蚕沙有机肥除应用于大田试验外，目前国内已具有工业化生产的企业。如宜州市广西舜泉生物科技发展有限公司，具备年处理30万吨蚕沙的生产线，可生产蚕沙有机肥和功能饲料10万吨，2013年该公司生产蚕沙有机肥8 000吨，创造产值超2 000万元。

4展望

综上所述，蚕沙有机肥的开发和应用经历了从无到有的过渡期，从部分到整体的纵向探索，从整体到部分的横向研究历程。蚕沙作为天然有机质，营养成分丰富，蚕沙有机肥从开发、应用到工业化生产正在一步步趋于成熟，如果能将其推广，并进行长效开发和利用，将对改善环境污染，延长蚕桑产业链，促进蚕桑资源与现代农业结合起到积极的作用。

在蚕沙的开发研究方面，建立蚕沙有机肥或蚕沙生物有机肥质量评价体系将是往后研究的重点。在蚕沙的应用研究方面，现阶段均为土壤上部应用研究，而土壤下部的应用研究还未进行，有待进一步探索。

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“南昌凤凰沟蚕桑丝绸文化节暨南昌凤凰沟桑果采摘节”在鹰潭市时代广场拉开帷幕

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