餐廚廢棄物土壤調理劑對土壤理化性狀及水稻產量的影響

李 丹，王京文，袁杭杰，商小蘭，黃 越，尉吉乾

（杭州市農業技術推廣中心，杭州 310020）

0 引言

土壤是農業生產的基礎，巨大的人口基數使得中國人均土地資源十分匱乏。高強度、超負荷的耕作模式導致土壤退化嚴重，主要表現為耕性變差、鹽漬化、酸化、養分匱乏等，直接影響土壤的生產力[1-2]。為解決這些問題，很多企業開始研究和推廣土壤調理劑，在農業部登記備案的產品從2014年的40多個增加到現在的212 個（截至2022 年5 月6 日）[3]。土壤調理劑原料豐富，主要包括天然礦物質、人工提取或合成高分子化合物、固體廢棄物、有機類等[4]。眾多學者研究表明，合理施用土壤調理劑能改善土壤pH，降低或減少鋁毒危害[5-7]；改良鹽漬化現象，調節土壤鹽基飽和度和陽離子交換量[8-9]；鈍化重金屬活性，修復污染土壤[10-13]；調節微生物區系，保持良好微環境[14-15]等。更有研究表明，調理劑配合有機物料不僅能改善土壤障礙因子，還能調節養分體系，促進養分有效供應，使之能進行優質高效的農業生產活動[16-18]。

目前，將有機廢棄物資源化利用制備新型土壤調理劑，用于改善土壤障礙因子，提高地力水平，已成為該領域的研究熱點[19-22]。餐廚廢棄物富含氮、磷、鉀、鈣等植物所需的營養元素，是制備新型土壤調理劑的理想原料之一[23]，但采用餐廚廢棄物土壤調理劑進行土壤改良的研究卻鮮有報道。為此，本研究以水稻為供試作物開展田間試驗，探討餐廚廢棄物土壤調理劑對改良土壤質量、促進作物生長的綜合效果，旨在為水稻高產穩產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在富陽東洲街道進行，種植地塊為新墾水田，土壤肥力較貧瘠，供試作物為水稻，品種為‘甬優1540’。

1.2 試驗設計

采用田間小區試驗，各小區面積為28 m2。試驗設置7 個處理：（1）對照（CK，不施任何肥料和調理劑）；（2）化肥-有機肥7500 kg/hm2配施(T1)；（3）調理劑7500 kg/hm2+化肥(T2)；（4）調理劑15000 kg/hm2+化肥(T3)；（5）調理劑30000 kg/hm2+化肥(T4)；（6）調理劑45000 kg/hm2+化肥(T5)；（7）調理劑60000 kg/hm2+化肥(T6)。每個處理設置3 個重復，隨機區組排列。除CK外，每個處理化肥施用量一致，有機肥和調理劑均作為底肥，施用方法為水稻種植前1周施用，與土壤旋耕混勻。各處理田間管理措施均一致。水稻于7月初移栽，11月初收獲，每小區測定水稻產量。

1.3 檢測項目與方法

水稻收割后采集各小區耕層土壤樣品，用常規方法對土樣進行預處理。土壤pH 及有機質、全氮、有效磷、速效鉀、水溶性鹽含量采用常規方法分析[24]。采用Microsoft Excel 2010 對所有試驗數據進行處理；統計分析采用DPS 完成；采用LSD 法進行差異多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤酸堿性的影響

pH是衡量土壤酸堿性的最常用指標之一，pH 6.5左右時，各種營養元素的有效度都較高，適宜多數作物生長[25]。由圖1 可知，對照CK 土壤pH 最高，為pH 7.06，呈弱堿性，施用有機肥和調理劑后，土壤pH都略有降低。在調理劑各處理中，土壤pH隨調理劑的用量呈先下降后上升的趨勢。

2.2 不同處理對土壤鹽分的影響

土壤鹽分是評價作物安全生長的重要指標，也是農田生態環境的重要指標。從圖2可知，總體上土壤水溶性鹽含量較低，對照CK土壤水溶性鹽含量最低，為0.43 g/kg；施用有機肥后，土壤水溶性鹽含量也較低，為0.47 g/kg；施用調理劑后，土壤水溶性鹽含量均有不同程度的上升，且整體隨調理劑用量的增加呈上升的趨勢，T4和T6土壤水溶性鹽含量最高，均為0.57 g/kg。

圖2 不同處理對土壤水溶性鹽總量的影響

2.3 不同處理對土壤肥力狀況的影響

不同處理對土壤肥力的影響如表1所示。T6土壤有機質含量最高，為19.60 g/kg；CK土壤有機質含量最低，為12.57 g/kg；T6 土壤全氮含量最高，為1.21 g/kg；CK 土壤全氮含量最低，為0.78 g/kg?？傮w來看，各處理土壤有機質和全氮含量變化趨勢一致：調理劑各處理土壤有機質和全氮含量均要高于空白對照和有機肥處理；在調理劑各處理中，土壤有機質和全氮含量整體上隨著調理劑用量的增加而增加。

表1 不同處理對土壤肥力的影響

總體上土壤有效磷含量中等水平，T6土壤有效磷含量最高，為44.49 mg/kg；T2土壤有效磷含量最低，為29.96 mg/kg；在調理劑各處理中，土壤有效磷含量整體上隨著調理劑用量的增加而增加。T6 土壤速效鉀含量最高，為155.90 mg/kg；T3 土壤速效鉀含量最低，為117.47 mg/kg。在調理劑各處理中，土壤速效鉀含量與調理劑用量無明顯相關性。

2.4 不同處理對水稻產量的影響

不同處理對水稻產量的影響如圖3所示。T3產量最高達到8892.55 kg/hm2，T1產量排第2為8839.10 kg/hm2，T6 產量最低，僅為5296.75 kg/hm2。與有機肥處理相比，T3 水稻產量略高，但其余調理劑處理均低于有機肥處理，尤其是T6 處理，水稻產量顯著降低。施用同樣量情況下，施用調理劑的T2 處理，水稻產量明顯低于施用有機肥的T1 處理。在調理劑各處理中，T3 產量最高，隨著調理劑用量的增加，水稻產量呈先增加后降低趨勢。

圖3 不同處理對水稻產量的影響

3 結論

施用餐廚廢棄物土壤調理劑能有效改善土壤pH，對土壤養分的調節也具有較好的效果，可顯著增加土壤有機質、全氮、有效磷等養分含量，但不同用量對不同指標具有不一樣的效果。T4 和T5 改善土壤pH 效果最佳，T4、T5 和T6 提升土壤有機質、全氮和有效磷含量效果較好，T4 和T6 增加土壤速效鉀含量效果較好。土壤水溶性鹽總體較低，但施用調理劑后，土壤水溶性鹽含量均有不同程度的上升，T4 和T6 鹽分累積風險最大。從水稻產量來看，T3增產效果最佳。

基于土壤改良、鹽分積累和水稻增產的綜合分析，效果較好的是T3和T4處理。

4 討論

4.1 餐廚廢棄物土壤調理劑對土壤理化性狀的影響

賈旋等[23,26]研究表明餐廚廢棄物土壤調理劑能調節土壤酸堿度，改善土壤養分的存在形態，顯著提高土壤中的總有機碳，增加0.5～5 mm粒級團聚體有機質含量。本研究結論與其一致，施用調理劑后，土壤pH略有改善，尤其是T4和T5處理，分別降至pH 6.44和pH 6.55，適宜大多數作物生長；施用調理劑后，土壤有機質含量均高于空白對照和有機肥處理，與有機肥處理相比，增幅在4.4%～51.6%之間，T4和T6處理增幅最為明顯，分別高達50.2%和51.6%。

過量的鹽分積累可能影響土壤的理化性質及生物學性質，造成土壤鹽堿化，嚴重影響作物生長[27]。餐廚廢棄物鹽分含量較高，因此在餐廚廢棄物土壤調理劑的使用過程中，必須關注土壤中的鹽分積累問題。本研究通過比較各處理土壤的水溶性鹽總量發現，施用該調理劑后，土壤水溶性鹽含量均高于空白對照和有機肥處理。由此可見，該調理劑的大量施用存在土壤鹽分累積的風險。

本研究發現，施用餐廚廢棄物調理劑后，土壤氮、磷養分均高于空白對照和有機肥處理，與有機肥處理相比，T4、T5和T6處理效果較為明顯，氮、磷增幅都在20%以上，這與崔恒等[28]的研究結果一致。

4.2 餐廚廢棄物土壤調理劑對水稻產量的影響

本研究結果表明，與空白對照相比，除用量較高處理外，施用調理劑都能增加水稻產量，但與有機肥處理相比，施用調理劑對水稻增產效果不明顯，這與前人研究[5-6,9,16]略有不同。分析原因，可能與該調理劑中氮含量較高有關，水稻存在貪青晚熟、倒伏較嚴重等情況，導致產量下降。