全 文 ：紫茎泽兰脱毒工艺及其腐熟肥料的应用
刘兴林 1,2，胡金朝 2，白 洁 3，刘晓燕 2，钟国华 1，罗 佳 2
（1华南农业大学资源环境学院，广州 510642；2西昌学院农业科学学院，四川西昌 615013；
3中国农业科学院植物保护研究所，北京 100094）
摘 要：为了确定紫茎泽兰溶剂脱毒的最佳工艺条件及探索紫茎泽兰中泽兰酮含量与香葱产量的关系。
采用正交试验与高效液相色谱法，结合堆肥发酵及相关分离分析技术。通过比较紫茎泽兰溶剂脱毒前
后毒性成分含量的变化，确定了紫茎泽兰溶剂脱毒的最佳工艺条件为：pH为8、浸泡处理时间48 h、料液
质量比为1:10、温度为50℃。同时分析了9-羰基-10,11-去氢泽兰酮的含量与香葱产量的关系，结果表明
腐熟后的紫茎泽兰有机肥中毒素含量很低，对香葱的产量无明显影响。紫茎泽兰溶剂脱毒效果明显，其
溶剂脱毒工艺应用于发酵生产有机肥具有广阔的应用前景。
关键词：紫茎泽兰；脱毒工艺；9-羰基-10,11-去氢泽兰酮；有机肥；香葱
中图分类号：Q94 文献标志码：A 论文编号：2013-3043
Study on the Detoxification Process of Eupatorium adenophorum Spreng
and its Rotten Fertilizer Application in Allium schoenoprasum L.
Liu Xinglin1, Hu Jinzhao2, Bai Jie3, Liu Xiaoyan2, Zhong Guohua1, Luo Jia2
(1College of Natural Resources and Environment, South China Agricultureal University, Guangzhou 510642;
2School of Agriculture Sciences, Xichang College, Xichang Sichuan 615013;
3Institute of Plant Protections, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100094)
Abstract: To find out the best process of solvent detoxification treatment for Eupatorium adenophorum Spreng
and to investigate the correlation between Allium schoenoprasum L. yields and the contents of 9-oxo-10 and
11-dehydroagerophorone in Eupatorium adenophorum Spreng. Methods: to employ the orthogonal design and
the HPLC method combined with compost fermentation and compartment analysis. Results: By comparing toxic
ingredient changes before and after solvent detoxification, the optimum process of the treatment was observed
by soaking Eupatorium adenophorum for 48 hours in a condition of solution ratio of 1 to 10 (pH=8) at a
temperature of 50℃. Meanwhile the correlation between Allium schoenoprasum L. yields and the contents of 9-
oxo-10 and 11-dehydroagerophorone was analyzed. The result showed that the toxic ingredients in the organic
fertilizer made out of detoxificated and rotten Eupatorium adenophorum was very low and it had no discernible
effect on shallot yields. Conclusion: it has an obvious effect of solvent detoxification treatment for Eupatorium
adenophorum Spreng, which will get a promising application in the production of organic fertilizer
by fermentation of detoxificated Eupatorium adenophorum Spreng.
Key words: Eupatorium adenophorum Spreng; detoxification process; 9- oxo- 10,11- dehydroagerophorone;
organic fertilizer; Allium schoenoprasum L.
基金项目：四川省教育厅自然科学基金“邛海水系生态质量的细胞生物学监控研究”(11ZB111)；四川省环境保护厅课题“四川邛海水生态质量监
控技术研究”(2011HB005)；凉山州应用技术研究与开发项目“邛海湖水环境污染监测研究”。
第一作者简介：刘兴林，男，1990年出生，四川德阳人，硕士研究生，主要从事分离分析及杂草治理研究。通信地址：510642广东省广州市华南农业大
学资源环境学院，E-mail：XLLsana@163.com。
通讯作者：胡金朝，男，1972年出生，河南兰考人，教授，博士，主要从事植物细胞结构与功能研究。通信地址：615013西昌市西昌学院农业科学学院，
E-mail：hujinzhaobio@hotmail.com。
收稿日期：2013-11-20，修回日期：2014-01-20。
中国农学通报 2014,30(20):149-153
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0 引言
紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)为菊
科泽兰属多年生杂草，原产于中、南美洲的墨西哥至哥
斯达黎加一带，1865年作为观赏植物引种到夏威夷群
岛，1875年引种到澳大利亚，随后在新西兰、泰国、缅
甸、越南等地蔓延并泛滥成灾。20世纪40年代紫茎泽
兰从中缅、中越边境传入中国云南南部，现已在西南各
省造成严重危害，并仍以每年30~60 km的速度随西南
风向东和向北扩散，成为目前中国危害最为严重的外
来入侵恶性杂草之一。紫茎泽兰不仅造成入侵地土壤
肥力下降，入侵农田使作物减产，而且造成生态平衡失
调，使生态系统的稳定性受到破坏[1]。由于其惊人的
传播速度，潜在的危害可能更加巨大。中国目前尚缺
乏对紫茎泽兰行之有效的控制方法，化学防除所需成
本昂贵，据报道需投入人民币3元/m2[2]，且不一定能收
到很好的经济和环境效益。由于紫茎泽兰生物量巨
大，1 hm2草地可产鲜嫩茎叶 10.86 t[2]。其综合利用的
研究很多[3]，其中无论是开发成有机肥料或饲料或某
些其他用途，都需要经过脱毒这一工艺过程。而目前
将其用作原料开发成有机肥料的应用研究相对较少，
研究其脱毒工艺，将脱毒成品或经加工而成的紫茎泽
兰有机肥商品化是其有益的探索。如果在这方面能加
以开发和利用、变害为利，将有利于外来入侵植物的治
理和控制。
许多研究结果表明紫茎泽兰含大量氮、磷、钾及丰
富的微量元素[4-6]，符合二级有机肥标准，罗瑛等也认为
可将其作为一种优良的生物有机肥源植物进行开发利
用[7]。然而，紫茎泽兰含有的泽兰酮类物质，特别是9-
羰基-10,11-去氢泽兰酮(Euptox A)，是紫茎泽兰致毒性
的主要物质，可以诱导胆汁郁积和大鼠肝毒性[8-11]。正
是由于紫茎泽兰含有的这类有毒成分，用其制作的肥
料会对种籽的生长发育造成不良影响[12-13]。采用传统
的沤肥方法将紫茎泽兰制成肥料，不仅肥效不高，而且
不能有效地去除紫茎泽兰中的有毒成分[14]。基于上述
各方面的考虑，本试验以紫茎泽兰为材料，用溶剂脱毒
方法研究了紫茎泽兰溶剂脱毒的最佳工艺条件，有效
地去除了有毒物质，并以残渣经腐熟发酵制成有机肥，
在香葱上作了初步的应用研究，为紫茎泽兰经脱毒后
开发成商品有机肥料提供了新的途径。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
紫茎泽兰为四川省西昌市危害严重的外来入侵植
物，对环境的适应性极强，在西昌市邛海湿地大量分
布。紫茎泽兰的地上部分（茎和叶）采自西昌市邛海湿
地，经阴干后粉碎制成草粉。试剂有盐酸、氢氧化钠、
9-羰基-10,11-去氢泽兰酮(Euptox A)标准品（纯度大于
99%，自制）、甲醇（分析纯和色谱纯）、Mili-Q超纯水。
美国Agilent1100高效液相色谱仪、KQ-700DE型数控
超声波震荡仪（昆山市超声仪器有限公司生产）、高精
密度电子天平、pH计(Sartorius PB-10)、高速万能粉碎
机等。
1.2 试验方法
1.2.1 紫茎泽兰溶剂脱毒工艺流程 将采割的新鲜紫茎
泽兰（茎和叶）置于阴凉处干燥，然后混合均匀，粉碎至
约80目。按表1所示的因素进行处理，确定紫茎泽兰
溶剂脱毒的最佳工艺条件。按表2的试验条件称取紫
茎泽兰茎叶粉末 430 g，制得脱毒紫茎泽兰残渣，分别
取样，测定 9-羰基-10,11-去氢泽兰酮含量。以氢氧化
钠和盐酸调节溶液的 pH，经过滤干燥，制成的脱毒成
品经腐熟发酵后制备有机肥。紫茎泽兰溶剂脱毒工艺
采用以下流程。
1.2.2 标准溶液及样品制备 标准溶液及样品制备均采
用白洁等的方法进行[15]。在样品制备过程中，将溶剂
脱毒处理后所得的残渣与进一步腐熟处理干燥后的紫
茎泽兰有机肥分别取样作为处理组(经阴干粉碎后未
经脱毒处理的作为对照组，CK)；精密称取紫茎泽兰粗
粉 1 g，加入 10 mL甲醇，40℃超声提取 30 min。同法
提取 2次，合并提取液，用甲醇定容至 25 mL，溶液过
0.45 μm微孔滤膜，备测。
1.2.3 泽兰酮含量测定的色谱条件 参照白洁等的方法[15]，
并 稍 作 修 改 。 采 用 Cosmosil 5C18- MS- Ⅱ 柱
(4.6×250 mm，5 μm)，以甲醇-水(55:45，V/V)为流动相；
流速 0.8 mL/min，柱温 25℃，紫外检测器，检测波长
255 nm，进样体积20 μL。
图1 紫茎泽兰溶剂脱毒工艺流程
··150
根据因素水平表，选用 L9(34)正交试验表进行
试验。
1.2.4 盆栽试验设计 盆栽试验于2012年5月—7月进
行。供试土壤有机质1.8%，pH 7.5，全氮0.069%，全钾
1.42%，速效磷 29.83 mg/kg，土壤中阳离子交换量
(CEC)为 36.40 cmol/kg。紫茎泽兰草粉养分含量：粗
有机物 83.6%，全氮 1.25%，全钾 2.18%。以上各项指
标的测定参照鲍士旦的方法进行[16]。
将溶剂脱毒后所得的浸提渣采用普通堆肥方法发
酵腐熟，腐熟完成后，分别取样，检测其毒性，然后按干
重约 200 g/盆(直径为 24 cm、有排水孔的白色塑料盆)
的腐熟肥料作基肥施于土壤中，与土壤混合均匀，浇
水，15天后定植香葱，每盆 4株，共 10个处理，即
A1B1C1D1、A1B2C2D2、A1B3C3D3、A2B1C2D3、A2B2C3D1、
A2B3C1D2、A3B1C3D2、A3B2C1D3、A3B3C2D1（见表 1），以不
施入紫茎泽兰脱毒腐熟肥料的相同土壤处理作对照
(CK)，测定第1刀的产量。每个处理3个重复。
2 结果与分析
2.1 紫茎泽兰溶剂最佳脱毒工艺条件的确定
以水作为溶剂处理紫茎泽兰草粉，工艺条件为
A3B3C2D2，即 pH 8、浸泡处理时间 48 h、料液质量比为
1:10、温度50℃时，紫茎泽兰主要毒性成分Euptox A含
量最低，试验数据显示处理A3B3C2D1的Euptox A的含
量也比较低，说明在pH、处理时间、料液质量比这些因
素不变的条件下，温度对Euptox A的含量也会造成一
定的影响，其影响程度如何有待确定，笔者综合考虑认
为温度为50℃处理是比较合理的。各种因素对处理的
影响效果从大到小为C＞B＞D＞A（表2）。
2.2 脱毒效果评价
经溶剂脱毒处理后，紫茎泽兰最主要的毒性成分
9-羰基-10,11-去氢泽兰酮(Euptox A)含量均明显降低；
溶剂脱毒处理后的草粉残渣再进一步发酵腐熟处理，
其毒性成分含量均有所下降，约为原来的二分之一
（图2）。
2.3 盆栽试验结果
施用经不同处理发酵后的紫茎泽兰有机肥对香葱
的产量影响明显，效果显著。其中以处理A2B3C1D2的
产量最高，达6772.05 kg/hm2，较CK增产46.36%；其次
是处理A3B3C2D1，增产 44.07%（表 3）。虽然不同的处
理对香葱的产量影响不同，但在增产的处理中除处理
A1B1C1D1、A3B2C1D3以外均达到了显著水平，这可能与
其脱毒效果有关。Euptox A在 0.006%~0.034%范围
表1 正交试验因素水平表
水平
1
2
3
A.pH
2
5
8
B.处理时间/(t/h)
12
24
48
C.料液质量比
1:6
1:10
1:14
D.温度/℃
25
50
80
处理
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
-K1
-K2
-K3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
0.0950
0.1050
0.0690
0.0317
0.0350
0.0230
0.0120
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.1120
0.0950
0.0620
0.0373
0.0317
0.0207
0.0167
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
0.0660
0.0640
0.1390
0.0220
0.0213
0.0463
0.0250
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
0.1040
0.0630
0.1020
0.0347
0.0210
0.0340
0.0137
Euptox A的含量
(平均值)/%*
0.036
0.016
0.043
0.038
0.058
0.009
0.038
0.021
0.010
表2 正交试验结果计算表
图2 紫茎泽兰溶剂脱毒、腐熟处理与对照
比较草粉残渣毒性变化
注：*测定结果为指定条件下高效液相峰面值计算结果。
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
Euptox A 1# Euptox A 2# Euptox A 3#
含
量
/%
对照组 溶剂处理 进一步腐熟处理
刘兴林等：紫茎泽兰脱毒工艺及其腐熟肥料的应用 ··151
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内，香葱产量在 20~30 g/盆的变化范围之内，随着
Euptox A含量增加，香葱产量有降低的趋势，当
Euptox A的含量趋于稳定时，产量在 25g左右上下波
动，随着Euptox A含量的继续增加（其含量未超出溶
剂脱毒处理后的水平），香葱产量仍能达到较好的增产
效果，说明溶剂脱毒处理后的Euptox A含量已处于安
全水平，对香葱的产量无明显的影响，增产幅度变化不
大（图3）。
3 结论与讨论
通过正交试验，确定了紫茎泽兰溶剂脱毒的最佳
工艺条件为：pH 8、浸泡处理时间 48 h、料液质量比为
1:10、温度为 50℃时。紫茎泽兰中其主要毒性成分
Euptox A含量最低；进一步发酵脱毒结果表明，紫茎泽
兰中以Euptox A为主的泽兰酮类毒素含量降为约溶
剂脱毒处理后的二分之一。
处理
A1B1C1D1
A1B2C2D2
A1B3C3D3
A2B1C2D3
A2B2C3D1
A2B3C1D2
A3B1C3D2
A3B2C1D3
A3B3C2D1
CK
香葱的产量
(平均值)/g鲜重
22.85
28.13
20.44
27.27
20.32
30.59
28.40
24.51
30.12
20.90
折合产量/
(kg/hm2)
5058.60
6227.25
4524.45
6036.45
4498.35
6772.05
6287.25
5425.50
6666.00
4626.90
增减/%
9.33
34.59
-2.22
30.46
-2.78
46.36
35.89
17.26
44.07
-
差异显
著性(5%)
c
ab
c
ab
c
a
ab
bc
a
c
表3 不同处理有机肥对香葱产量的影响
注：所测数据采用DPS软件进行统计分析，表中同列数据后小写英
文字母不同者表示经DMRT法测验差异显著(P=0.05)。
05
1015
2025
3035
A3B3C
2D1
A2B2C
3D1
A1B3C
3D3
A1B2C
2D2
A1B1C
1D1
A2B1C
2D3
A2B3C
1D2
A3B2C
1D3
A3B1C
3D2
处理
香
葱
的
产
量
/g
0.0000.005
0.0100.015
0.0200.025
0.0300.035
0.040
发
酵
后
Eupt
ox A
的含
量
/%香葱的产量 发酵后Euptox A的含量
图3 溶剂脱毒处理再经发酵腐熟后Euptox A的含量与之对应的香葱产量的关系
紫茎泽兰脱毒成品经发酵腐熟后在香葱上的应用
研究发现，各处理中除A1B3C3D3、A2B2C3D1外，其他各
处理较对照均达到了较好的或显著的增产效果；溶剂
脱毒后再经腐熟发酵处理，其毒性成分含量已处于低
水平，发酵后Euptox A的含量与香葱的产量并未有直
接的线性关系，其原因可能主要与紫茎泽兰中存在或
挥发的其他化感作用物质有关，有待进一步研究；在
Euptox A的含量≤0.034%的水平下，香葱仍具有较好
的增产效果，说明溶剂脱毒处理后的Euptox A含量已
处于安全水平。
从工艺流程上来说，虽然是在作物上做应用研究，
但做成的脱毒成品也可考虑直接用作饲料或其他用
途。在生产商品有机肥的过程中，在上述工艺流程中
加入功能菌，而不需要进行腐熟处理，待应用时加入化
学肥料进一步腐熟后用作基肥。应用于农业生产中，
获得的肥料和经济效益可能也会更大。研究结果为紫
茎泽兰工厂化生产有机肥料提供了一条溶剂脱毒的新
工艺,并提供了一种定量检测评价脱毒效果的新方法。
本研究选取的供试作物为香葱，有其特殊性，在进
一步的研究中可考虑其他作物，同时建议配合做田间
试验。此外，紫茎泽兰经阴干后粉碎成草粉的细度要
求比较高，也可能成为限制或影响测定结果的因素。
本研究结果初步表明：紫茎泽兰溶剂脱毒效果明显，应
用于发酵生产有机肥具有广阔的应用前景。
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