农艺学论文
0 前言
松针，别名松毛、猪鬃松毛、山松须，为松科植物的针状叶，植物来源主要有云南松、黑松、黄山松、红松、油松、马尾松、湿地松、华山松等。松针作为中国传统中药早有研究，在《本草经集注》、《名医别录》、《中华本草》和《本草纲目》中都有详细的记载，是一种独特的中药材，已引起国内外的广泛研究，各种松针保健品鳞栉次比[1-3].经世界各机构多年研究证实，松针没有任何毒副作用。目前，松针的药用价值研究已经相当成熟，松针粉及松针提取液都对人类健康有着重要作用[4-6].
松针是一种可再生的自然资源，分布范围广泛，中国松树包含10个属120余种，松针资源丰富，现有松林面积约6100万~6700万hm2,松针蕴含量在一亿t以上，每年可获得松针200万~300万t,且松树分布区域密集，有利于松针的收集利用，具有相当广阔的开发前景。
落叶松针的药用价值低于新鲜松针，但研究表明松针干枯落叶后部分养分分解流失，大多数养分都能够以更加稳定的方式存在，因此用落叶松针是一种独具特色的有机肥制作原材料，松针富含的蛋白质、氨基酸、微量元素和活性物质都对作物生长有着重要的作用，松针黄酮还具有独特的水溶性，充分腐熟后都会释放进土壤中，对土壤改良可以起到独特的作用[7-8].松针的一些药用价值是否会随着有机肥进入土壤而造就独特的作物品质还尚未有研究。目前，对松针堆肥方面的研究尚未有报道，是松针综合开发利用的一片空白，有着可行性的研究价值和巨大的应用潜力，是一种不可多得的有机肥原材料。因此，笔者通过综述松针堆肥的潜在价值和存在问题，旨在为松针在有机肥方面的开发利用提供理论基础和现实依据。
1 松针的主要组成成分
松针富含丰富的色素、挥发油、维生素、氨基酸、有机酸、可溶性糖类、矿质元素及抗菌素、植物酵素、多元酚等多种活性物质[9].目前人们对色素和挥发油的研究较多，在其他方面研究较少。松针中叶绿素含量可高达3.22%,成熟叶片含量高于幼叶，不同种类松针类胡萝卜素含量60~356 mg/kg之间，各种松树松针维生素C的含量在412~2505 mg/kg,维生素E的含量201~1266 mg/kg,以及丰富的 B 族维生素[10-12].新鲜松针中丰富的叶绿素含量能够止血、愈合伤口、降低血压，干燥的松针叶绿素基本分解完全，在堆肥中没有任何作用。用新鲜和干枯雪松松针为材料，采用分级萃取的方法提取挥发油，鉴定其化学成分的结果表明，新鲜雪松松针中含有65种成分，主要成分是烯酸、甾醇、烷烃、烯酮类，干枯雪松松针含有44种成分且以相对比较稳定的形式存在，主要是酯类、烷酸、酮类以及甾醇类物质，通过对红松、马尾松、湿地松、黑松、黄山松等不同品种松鼠的研究均发现了大量挥发油的存在[13-17].干枯松针中大量保存的挥发油会在堆肥的过程中释放进有机肥中，从而进入土壤起到特殊的生理作用。对马尾松、黑松、云杉水溶性物质研究表明，水溶性物质中蛋白质含量分别达到8.75%、3.68%、3.3%,氨基酸种类分别为18种、18种和16种[18].干松针部分蛋白质会分解，部分蛋白质分解成氨基酸通过有机肥被作物吸收。松树是含有有机酸较多的一种植物，也正是因为这个原因松树才能在各种逆境环境下生长。
周维纯等[19]定量分析发现，从松针针叶的水溶性物质中有机酸经过色谱可以分离出12个峰，通过质谱鉴定出了7种化合物，占有机酸总量的74.31%,其主要成分为柠檬酸（17.06%）、苹果酸（17.92%）、琥珀酸（10.71%）、戊二酸（12.34%）等。其中莽草酸就是一种在松针中发现的有机酸，毕跃峰等[20-22]从马尾松针水煎液中分离得到莽草酸，其中干马尾松松针莽草酸含量能够达到5.71%.松针含有丰富的矿质营养元素以及粗营养成分，如表1、表2所示[23].任何作物的生长都离不开矿质营养元素的供给，是维持组织正常生理功能的必要物质，已有研究表明，松针中的营养成分不仅是人体生长的保健品，也是优质的动物饲料添加剂。
2 松针堆肥的潜在价值
2.1 松针的生物抗衰老功能在堆肥中的潜在价值
当作物受到逆境或病虫害胁迫时，随着胁迫时间的延长，作物体内就会产生大量的自由基破坏细胞结构，各种保护激酶活性下降，促进细胞衰老死亡。其中活性氧自由基在作物衰老、代谢、免疫与信号传导中都起重要作用[24].作物的这种衰老变化与人体细胞的衰老变化规律是相似的，大多数疾病的发生都与自由基对人体机体的氧化损害有关，而植物中黄酮类成分除了具有调血脂、消炎、降压作用外，在清除自由基方面也有巨大作用[25-27].陈长武等[27]通过给小鼠注射松针提取物发现能够明显提高小鼠的耐缺氧和抵抗疲劳的能力，能够通过增强机体免疫延缓衰老。单红梅等[41]饲马尾松松针水提取液给老龄鼠，发现能够提高老龄鼠的SOD活性和Na+-K+-ATP 酶活性，从而减缓衰老进程。表明松针是具有抗衰老能力的，其抗衰老功能可能是通过提高保护酶活性，增强体内自由基清除能力，从而保护细胞膜的完整性和正常的生理功能，起到延缓衰老的作用。这种自由基清除机理在作物体内也是一样的，其中松针提取液可以提高 SOD 酶活性，SOD 酶也是作物体内清除体内自由基的重要保护酶类[29].因此，松针中含有丰富的黄酮类物质，在经过有机肥堆捂腐熟后会通过土壤被作物吸收，从而可以提高作物的抗逆境能力，保证正常的胜利功能，延缓作物衰老。
2.2 松针的抑菌、抗病毒功能在堆肥中的潜在价值
有机肥是一种各种养分与各种微生物混合的肥料，具有养分全面、功能多样、绿色环保等许多优点，但也存在着一些缺陷。通过原材料会带入大量的寄生虫、病菌、病毒，在堆制过程中还会产生一些有害物质，这些有害源不经过处理就会带入土壤，加剧土传病害，造成病毒积累，对像烟草一样的作物会造成大面积病虫害发生，严重影响产量与品质，尤其是农民自制的农家肥情况更加严重。研究发现，马尾松的松针对蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌等常见的腐败菌都有抑制作用，甚至抑菌效果比苯甲酸钠和山梨酸钾的作用好[30-31].并且楼英彪等[31]对雪松松针提取物研究表明雪松松针提取物具有较好的抑菌作用，热处理对抑菌活性无明显影响，随着pH升高（4~9）抑菌圈逐渐减小，随着糖（4%~20%）含量升高抑菌圈呈升高趋势[33].近年来人们用松针内生真菌来研究微生物农药也有所进展，对番茄枯萎病菌、辣椒疫霉病菌和苹果炭疽病菌都表现出抑菌活性。对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、稻白叶枯病菌和枯草芽孢杆茵4株常见病原细菌都表现出差异性抑菌活性[34-35].魏凤香等[35]研究发现，松针还具有抗甲型流感病毒的作用，随着浓度的升高作用逐渐增强。曹侃等[36]研究发现，松针抑菌作用主要由松针的醇、酯类物质完成，其中抑菌作用由强到弱的部位为正丁醇部位>乙酸乙酯部位>氯仿部位。
松针中的醇、酯类物质在干枯松针中可以稳定保存，可以看出松针的抑菌、抗病毒效果是毋庸置疑的，松针有机肥施入土壤能够有效的抑制土传病害，并且能够对当季作物病害的爆发起到抑制作用，这是一般有机肥所没有的功效。
2.3 松针堆肥在田间地表径流量和养分淋洗方面潜在价值
在云南、贵州等高原山区，坝区以梯田为主，山区以坡地为主，加之全年雨量分配不均，土壤保水能力较差，雨季雨水带走大量的耕层土壤，耕地坡度越大保水能力越差，养分淋洗比较严重，从而会引起土壤逐渐退化、土地生产力水平逐年下降，旱季缺水，严重影响作物生长。松针因其独特的叶型不同于其他覆盖物，如松树枝或草。针叶能够相互交错在一起，更加稳定地覆盖于土壤表面，甚至在多风区域以及在径流底下或是坡度较大的地方都能够起到稳定的覆盖作用。因此松针覆盖能够缓冲雨滴动能、降低径流流速、防止土壤侵蚀、保护土壤水分、调节土壤温度、促进作物生长，并且松针覆盖层还具有松散结构，因此有利于土壤表面的透气透水[42].在云南等地使用松针堆肥主要有两种方式，一种是随着深耕混入耕作层，这与一般有机肥的使用方法一致，一种是地上部作物培土，其农家肥中松针交织，透气性比土壤还高，有利于雨水下渗，减少水分蒸发和土壤板结，温和的肥力不会造成烧苗现象，有利于地表根系的养分、水分和氧气的吸收，是一种创新的有机肥施用方式。
2.4 松针对土壤改良方面的潜在价值
大量研究表明，松针具有改良土壤的作用。松针堆肥疏松性较好，施入土壤中能够增加土壤孔隙度，提高根系活力，防止土壤板结。松针不仅可以施入土壤，而且可以通过覆盖改良土壤理化性状。而且松针中富含的酸性物质能够影响土壤酸碱度，降低土壤pH,能够满足一些对土壤理化性质具有特殊要求的作物，如越桔种植要求酸性土壤，烤烟需要土壤释放大量的有效K,南花北养所需要的酸性土壤环境等。酸性物质随有机肥进入土壤不仅有利于土壤中速效N、Cu、Fe、Sn、Mn 含量的增加，还能够促进土壤中固定态养分的释放。土壤偏酸性还有利于菌根的侵染，对烤烟、越桔等作物的生长具有优势作用。研究表明经过简单堆捂的松针土可以对碱性土壤起到良好的调节作用，是盐碱地的土壤改良的一种有效地生物改良剂，尤其在花卉养殖及园林绿化方面有着其他基质所不具备的效果，并且松针土也作为一种商品在市场上广受欢迎。
3 松针堆肥有待解决的技术问题
3.1 松针堆肥降解菌的研究
松针富含丰富的油分，能够减少水分的蒸腾以及叶片吸水，阻碍农家肥堆捂过程中松针的降解，如何加快松针降解速度是松针堆肥有待解决的一个重要问题。用新鲜和干枯雪松松针为研究材料，采用分级萃取的方法提取松针中的挥发油，成分鉴定结果表明，新鲜雪松松针中富含65种油性成分，其主要的成分是烯酸、烷烃、甾醇、烯酮类；干枯的松针含有44种油性成分，主要是酯类、烷酸、甾醇类以及酮类物质，而且在干枯松针中的各种油性成分以相对比较稳定的形式存在。这就导致以农民习惯的堆肥模式，松针不能够有效分解，从而不能充分利用松针中的有效养分。目前，对松针降解细菌筛选以及酶学特性的研究才刚刚起步[9-11].研究表明，降解松针使用细菌和放线菌的混合菌群，可以起到更加显著的效果，在我们今后的松针降解研究中可以以混合型菌剂为发展方向，以及研究在降解过程中各种菌株之间的协助与拮抗作用，以寻找最佳的菌种混合方案，才能实现松针的高效降解，提高松针堆肥的利用价值。
3.2 松针堆肥条件控制的研究
农家肥堆捂一般选用干燥的落叶松针，但干燥松针保水性和吸水性较差，在堆肥过程中水分散失快，不仅高温持续时间短，而且温度下降速度快，降解周期较长且降解效果较差，如何寻找最佳的降解条件控制是松针堆肥需要解决的另一个重要课题[38-40].只有深入研究全面衡量堆肥的最佳碳氮比、堆肥中重金属的含量、堆捂过程中高温持续时间以及堆肥毒性等各项理化指标，并以国家堆肥标准为参照进行实时监测，寻找最佳的控制条件，保证松针堆肥的最大价值，使得通过松针堆捂产出的有机肥料全面达标，并研究在不同作物上的施用效果和使用方案，才能使松针创造出农业生产方面的巨大价值。
3.3 松针堆肥作物配方的研究
与一般的农家肥堆捂原材料相比较，松针富含丰富的养分，与禽畜粪便堆捂的过程中，应该实现什么样的堆捂比例才能使这种有机肥价值最大化，也是有待研究的一个问题。而且，松针所具有的药用价值是否对农业生产有利也有待于进一步研究。松针堆肥所生的酸性物质对作物和土壤会造成什么样的影响，如可通过调节堆肥中松针的比例来控制堆肥中酸性物质的量来最大限度满足作物生长的需求，也需要深入研究。
4 展望
松针因其独特的生存环境和生理功能，造就独特的内含物质，显著不同于一般禾本科作物，是一种独特的有机肥原材料。到目前为止，仅有对松针的药用价值研究，在有机肥方面的研究尚未开始，这样的研究背景使的松针堆肥具有可行性的研究价值和相当好的发展前景，是综合利用松针的重要途径和有机肥发展的重要内容。
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