中藥渣資源化產品在不同作物上的應用效果研究

奚世超, 盧嘯旸, 曹衛宇, 張 偉

(全國循環經濟技術中心/上海化工研究院有限公司 上海 200062)

“十三五”期間,中醫藥發展頂層設計加快完善,政策環境持續優化,支持力度不斷加大,我國中醫藥產業得到了迅速發展,中藥渣逐年增加,據估算每年排放的含水中藥渣高達幾千萬噸[1]。排放的中藥渣若不能合理處置,不僅嚴重影響環境,而且會造成有效資源的極大浪費[2]。 中藥渣中殘留大量的纖維素、蛋白質、脂質及多種微量元素,是一種可循環利用的生物質資源[3],如果能夠將其轉化為生物有機肥料,對構建資源節約型、環境友好型社會以及推動農業的綠色發展具有重要的意義[4-5]。

為了考察以中藥渣為原料生產制備的有機肥料的效果,本研究選取同一地塊先后種植青菜、玉米2 種常見的作物,進行試驗驗證。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于上海市崇明區建設鎮,試驗開始前對試驗地的土壤進行取樣,相關指標的檢測結果見表1。

表1 供試土壤的基本理化性狀

1.2 試驗用材料

試驗所用中藥渣分別為白芍渣和酒萸肉渣。白芍渣是白芍經一次藥物提取后產生的副產物,固態,水的質量分數為55%。 酒萸肉渣是山茱萸經一次藥物提取后產生的副產物,主要成分為山茱萸, 含少量牡丹皮, 固態, 水的質量分數為20%。

供試作物為青菜和玉米,相關信息見表2。

表2 供試作物

1.3 中藥渣有機肥料的制備

白芍渣在堿性條件下氧化處理、中和、烘干、粉碎后制備得到白芍中藥渣有機肥料,酒萸肉渣在堿性條件下氧化處理、洗滌、烘干、粉碎后制備得到酒萸肉中藥渣有機肥料。 參照行業標準《有機肥料》(NY/T 525—2021)[6],對2 種中藥渣有機肥料的主要成分進行了分析(見表3)。 從市場采購一種有機肥料產品作為對照,產品名稱為茶草C 有機肥料,由杭州匯仁復合有機肥料有限公司生產,主要成分見表3。

表3 不同有機肥料的主要成分

由表3 可見,白芍渣和酒萸肉渣在堿性條件下氧化處理及制備后,制得的有機肥中有機質及氮、磷、鉀等營養物質依然保持較高的含量,符合NY/T 525—2021 中所規定的營養物質的含量要求,因此可直接作為有機肥產品使用。

1.4 試驗設計

針對白芍中藥渣、酒萸肉中藥渣制備的有機肥料進行大田小區試驗,以市場采購的茶草C 有機肥料產品作為對照。 試驗共設計7 個處理(見表4),其中每個產品設置2 個施用量(高施用量和低施用量),另設置1 個空白對照(CK)。

表4 大田小區試驗設計

每個處理設置3 次重復,隨機區組排列。 青菜與玉米試驗在同一塊試驗地按相同的排列開展,每個小區的面積為30 m2,小區之間設置間隔。 各處理施用的基礎肥料為復合肥料(15-15-15),每個小區施用量為2.5 kg。

1.5 試驗過程

青菜試驗:2021 年9 月20 日施用肥料,翻耕地塊;9 月21 日播種,小區播種量為18 g;種植期間按照正常種植需要進行澆水、除草,所有處理均采用相同操作;2021 年12 月19 日收獲。

玉米試驗:2022 年6 月20 日施用肥料,翻耕地塊;6 月21 日播種,小區播種量為128 g;種植期間按照正常種植需要進行澆水、除草,所有處理均采用相同操作;2022 年10 月8 日收獲。

1.6 測定項目及方法

有機質含量采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定;總氮含量采用凱氏定氮法測定;堿解氮含量采用堿解擴散法測定;有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用1 mol/L CH3COONH4浸提,火焰光度法測定;pH 采用電位法(水∶土=2.5 mL ∶1 g)測定;水分含量采用烘干法(質量法)測定;可溶性鹽濃度采用水浸提法(水∶土=5 mL ∶1 g)測定。 各測定項目具體測定方法參照《土壤農業化學分析方法》[7]。

2 結果與討論

2.1 對青菜生長的影響

青菜大田小區試驗結果見表5。

表5 青菜大田小區試驗結果

由表5 可知,中藥渣有機肥對青菜生長有一定的促進作用。 與CK 處理相比,各施用有機肥處理的株高均出現一定程度的增加;在相同有機肥施用量條件下,不同有機肥處理對株高的影響不大。 與CK 處理相比,各施用有機肥處理的展開直徑都有所增大,增幅為2.7%～7.1%;在相同施肥量條件下,不同有機肥處理對展開直徑的影響不大;隨著有機肥施用量的增加,展開直徑的增長幅度并不明顯。 施用有機肥對青菜的生長都有明顯的促進作用,且隨著施肥量的增加,青菜的產量也有所增加。

綜上所述,中藥渣有機肥料對青菜的株高、展開直徑、產量均有一定的提升作用,由中藥渣制備的有機肥料與茶草C 有機肥料對比效果差異不大,能夠滿足農業生產的需求。

2.2 對玉米生長的影響

玉米大田小區試驗結果見表6。

表6 玉米大田小區試驗結果

從表6 可知,在高施用量條件下,施用中藥渣有機肥后,玉米的株高、生物學產量和玉米棒子產量均較CK 處理的有一定幅度的提高,玉米棒子的增產率均達到10%以上,說明中藥渣制備的有機肥料對玉米棒子的生長有明顯的促進作用。 從不同的中藥渣有機肥料的施用量可知,株高、生物學產量以及玉米棒子的產量均隨著施用量的增加而提高。 試驗結果表明,在土壤中施用一定量的中藥渣有機肥料,能促進作物的生長和干物質的積累,主要原因是其中含有豐富的養分,可以直接作用于植物的生長,與李靜娟等[8]的研究結果一致。

在低施用量條件下,中藥渣有機肥料對玉米的增產效果與茶草C 有機肥料相比有一定的差距;隨著施用量的提高,中藥渣有機肥料與茶草C有機肥料的增產效果較為接近。

結合青菜與玉米的試驗數據,中藥渣有機肥料與茶草C 有機肥料對促進青菜和玉米生長的效果有一定的差異,表明有機肥料對不同作物可能會產生不同的影響。 因此,對于中藥渣有機肥料的推廣還需要更多、更全面的農化數據作為支撐,從而有針對性地施用于不同作物,達到較理想的施用效果。

2.3 對土壤肥力的影響

分別對不同有機肥產品在第一次、第二次施用后的土壤養分含量進行分析,結果見表7。

從表7 可知:2 次施用有機肥料后,土壤中的有機質、全氮、有效磷和速效鉀含量整體呈升高的趨勢,僅T3 處理的有機質含量在第二次施用后較第一次的略有降低,說明3 種產品對土壤的養護和改良有一定的促進作用;T4 處理對土壤中有機質、有效磷、速效鉀含量的提升效果尤為顯著,明顯優于其他處理的。 試驗結果在一定程度上與黃卉[9]等的研究結論一致,中藥渣有機肥能夠提高土壤中有機質的含量,改善土壤理化性質。 還有研究表明[10],中藥渣具有通氣性好、質輕的特點,可以作為一種輕基質改善土壤的通透性。

施用有機肥料2 次后,土壤中可溶性鹽的濃度變化不大,這說明在施用中藥渣有機肥的過程中,未引入大量的可溶性鹽,在此方面是相對安全可靠的,有助于不同中藥渣資源化產品的再利用,提高了中藥渣的綜合附加值和經濟效益,實現了變廢為寶。

3 結語

試驗結果表明,2 種中藥渣有機肥對作物增產的效果以及土壤養分的提高,與市售的普通有機肥產品接近,各項指標符合NY/T 525—2021的要求,因此白芍渣和酒萸肉渣具備了作為生產有機肥原料的條件。 以上研究將中藥渣、環保與生態農業結合在一起,對于構建資源節約型社會有重要的意義。