茄科蔬菜廢棄物好氧發酵沼液營養成分的變化研究

陳勝文 陳純秀 楊光平 肖英銀 黃劍鋒

（廣州市農業科學研究院，廣東廣州 510335）

蔬菜廢棄物是指在蔬菜生產、收獲、儲存、銷售、加工等過程中產生的無商品價值的殘余及尾菜。前人針對蔬菜廢棄物的來源及特點、資源化利用模式、利用現狀、瓶頸問題及發展方向、不同還田方式對農作物生長的影響、不同處理對土壤肥力的影響等方面[1-5]均進行了相關研究。

茄科蔬菜是華南地區春、秋季主栽蔬菜品種，種植面積大，品種多樣，其廢棄物主要作為生活垃圾進行大量丟棄處理，不僅造成了資源浪費，而且對環境的破環力也不可小覷。為此，筆者在前人研究的基礎上，選用全量粉碎的方法，輔以促腐劑，通過好氧發酵的方式，研究不同處理、同一處理不同時期沼液營養成分的變化，為茄科蔬菜廢棄物還田利用提供一定的理論和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗以2020 年秋季種植的茄科蔬菜廢棄物為原材料，采用經過改良的21 L 可收集沼液的好氧堆肥桶，發酵菌種采用市場上認可度高的酵素劑。茄科蔬菜廢棄物來源于廣州市農業科學研究院秋季蔬菜新品種展示種植示范地。

1.2 試驗方法

采用新鮮的茄科蔬菜廢棄物，包括茄子、番茄、辣椒3 種蔬菜，用電動粉碎機進行粉碎，按1∶1 000的比例添加菌種進行堆漚發酵。于2021年1月7日開始堆漚，設計3個處理，茄子組、番茄組、茄子+番茄+辣椒混合組（按1∶1∶1混合），每個處理重復3次。

1.3 調查分析

分別于2月2日、2月26日、4月9日間隔約30 d收集沼液，測定分析的營養成分指標包括全氮、五氧化二磷、氧化鉀、有機質、腐殖酸。有機質采用NY/T 1976—2010方法測定，腐殖酸采用NY/T 1971—2010方法測定，全氮（TN）采用NY/T 2542—2014 方法測定，五氧化二磷采用（P2O5）NY/T 2541—2014方法測定，氧化鉀（K2O）采用NY/T 2540—2014方法測定。

1.4 數據分析

利用WPS Office 2016進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 茄子廢棄物發酵液營養成分隨時間的變化

從表1 可以看出，隨著時間的推移，全氮、氧化鉀、有機質、腐殖酸含量先升高后降低，五氧化二磷含量先降低后升高。其中，第2 個月較第1 個月各營養成分的增幅排序為氧化鉀>腐殖酸>有機質>全氮>五氧化二磷，氧化鉀含量增幅高達107.79%，腐殖酸含量增幅高達83.28%，有機質含量增幅高達43.32%，而五氧化二磷含量降幅達49.17%。這說明茄子廢棄物好氧發酵初期能提高土壤氧化鉀、腐殖酸、有機質、全氮的含量，然而好氧發酵初期消耗了大量的磷。第3 個月較第1 個月除全氮外，其他營養成分含量均增加，增幅排序為氧化鉀>腐植酸>五氧化二磷>有機質。可以預測如果沼渣沼液回田利用，可以改良土壤，提高土壤肥力，減少肥料的施用。

表1 茄子組沼液營養成分隨時間的變化

2.2 番茄廢棄物發酵液營養成分隨時間的變化

從表2可以看出，隨著時間的推移，全氮含量先升高后平穩，氧化鉀、有機質、腐殖酸含量先升高后降低，五氧化二磷含量先降低后升高。第2 個月較第1個月營養成分含量增幅排序為氧化鉀>全氮>腐殖酸>有機質>五氧化二磷，其中氧化鉀含量增幅高達72.06%，全氮含量增幅高達50.00%，腐殖酸含量增幅高達26.95%，而五氧化二磷含量降幅達43.63%。說明番茄廢棄物好氧發酵初期能提高土壤氧化鉀、全氮、腐殖酸、有機質的含量，然而好氧發酵初期消耗了大量的磷。第3 個月較第1 個月除有機質外，其他營養成分含量均增加，全氮>氧化鉀>腐植酸>五氧化二磷>有機質，說明沼渣沼液回田利用可以改良土壤，提高土壤肥力，減少肥料的施用。

表2 番茄組沼液營養成分隨時間的變化

從表3 可以看出，隨著時間的推移，全氮、氧化鉀、腐殖酸含量先升高后降低，五氧化二磷、有機質含量持續降低。第2 個月較第1 個月氧化鉀含量顯著增加，增幅達63.45%，五氧化二磷含量顯著降低，降幅達42.43%。第3個月較第1個月營養成分含量除氧化鉀含量顯著增加外，其他均明顯降低。說明好氧發酵初期沼液營養成分能提高土壤肥力，好氧發酵后期需要施用外源肥料來保持土壤肥力，以滿足農作物生長的需求。

表3 混合組沼液營養成分隨時間的變化

2.3 各處理間不同營養成分比較分析

2.3.1 第1個月不同處理間營養成分的差異。從圖1可以看出，第1 個月收集的沼液營養成分中茄子組和混合組的各個營養成分均明顯高于番茄組，其中營養成分全氮、五氧化二磷、氧化鉀、有機質、腐殖酸的含量均為混合組>茄子組>番茄組。可能是因為不同茄科蔬菜粉碎后的農余廢棄物充分混合后，接觸更充分，更有利于好氧發酵的發生，腐熟更徹底，更有利用廢棄物的還田利用。

圖1 第1個月不同處理間營養成分的差異

2.3.2 第2個月不同處理間營養成分的差異。從圖2可以看出，第2個月收集的沼液營養成分中，全氮、五氧化二磷、氧化鉀的含量均為混合組>茄子組>番茄組，有機質、腐殖酸含量為茄子組>混合組>番茄組。處理中期，茄子組的有機質和腐殖酸含量更高，更適合還田利用，改良土壤微生物環境，促進農作物生長。

圖2 第2個月不同處理間營養成分的差異

2.3.3 第3個月不同處理間營養成分的差異。從圖3可以看出，第3個月收集的沼液營養成分中，全氮、氧化鉀、有機質、腐殖酸的含量為茄子組>混合組>番茄組，五氧化二磷的含量為茄子組>番茄組>混合組。處理后期，茄子組有機質和腐殖酸含量最高，在茄科蔬菜廢棄物還田利用方面優于其他組，可以考慮優先在田間推廣。

圖3 第3個月不同處理間營養成分的差異

3 討論

茄科蔬菜廢棄物好氧發酵沼液營養成分豐富，含有機質、腐殖酸、全氮、五氧化二磷、氧化鉀等，通過添加發酵菌能促進廢棄物的腐熟[6]。本次試驗由于外界環境氣溫低，導致發酵時間較長，但整個發酵流程符合試驗標準。

在茄科蔬菜廢棄物好氧發酵沼液收集過程中，總體來看，不同茄科蔬菜處理組第2 個月的發酵沼液最合適還田利用，此時對農作物生長意義重大的全氮、氧化鉀、有機質、腐殖酸等重要營養成分的含量更高，可最大程度上減少肥料的施用，對土壤的理化性質改良、肥料的減施少施具有科學指導意義。

不同處理間隨著時間的推移，氧化鉀、有機質、腐殖酸3 個營養成分的表現優于全氮和五氧化二磷，茄子組和混合組的處理效果明顯優于番茄組。建議在廢棄物處理過程中，優先考慮茄子和茄科蔬菜混合處理回田利用方案，在農作物生長期，勤施多施氮肥和磷肥，促進農作物更好的生長發育。同時在作物發酵過程中，適當添加氮肥和磷肥，有助于好氧發酵的充分進行。