竹林廢棄物耦合廚余垃圾制備生物有機肥在設施葉菜上的應用效果研究

孔 超 馮碧雲 郭國梅 吳雋香 金 軍 李新宇 印霞棐

（1.常州市農業綜合技術推廣中心 江蘇常州 213003；2.常州市農業會計服務中心 江蘇常州 213022；3.常州市金壇區種植業技術推廣中心 江蘇常州 213200；4.江蘇理工學院 江蘇常州 213001）

蔬菜是居民膳食結構中必不可缺的一部分，守好城鄉居民的“菜籃子”在保障居民基本生活需要中具有重要地位[1]。 近年來，由于高復種指數和高肥料投入的集約化種植方式導致土傳病害病原菌的積累、生長和繁殖，造成了設施蔬菜生產中普遍存在著施用化肥過量、土壤鹽分累積、土壤板結退化、蔬菜產量及品質大幅下降等問題[2-3]。 另外，在設施蔬菜生產中化肥的高投入不均衡使用也極易引發農業水體污染和富營養化，造成化肥對地表水的非點源污染[4]。因此，以協調作物產量、品質和改善農業環境綜合效應為目標， 探索新的高效施肥模式在設施葉菜生產中具有極其重要的現實意義[5]。

據研究報道， 化肥減量配施有機肥對蔬菜生長的效果較好， 有機無機肥料配合施用可協調平衡養分供應，滿足蔬菜整個生育期對養分的需求，對蔬菜作物產量和品質、維持和提高蔬菜地土壤肥力、改善土壤環境質量均能產生有益影響[6-7]。 竹林廢棄物富含豐富的蛋白質、氨基酸、碳水化合物、多酚等有機物， 將竹林廢棄枝葉有機質分解成易被植物吸收的腐殖質和氮、磷、鉀等營養元素，可有效地改善土壤結構，減少土壤養分流失，提升土壤肥力[8]。 廚余垃圾中有機質含量較高，氮、磷、鉀、鈣及各種微量元素齊全，其無害化、減量化和資源化處理利用，可解決城市生活垃圾的處置難題，增加社會資源，具有顯著的生態、經濟和社會效益[9]。

本研究在設施青菜和生菜生產常規施肥的基礎上，綜合探索了竹林廢棄物耦合廚余垃圾制備生物有機肥單施、復合肥單施、復合肥減量配施生物有機肥對設施青菜、生菜產量和品質的影響，旨在為設施葉菜綠色高效生產、 化肥減施增效和農業廢棄物及相應的城市生活垃圾的資源化利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2021 年9-12 月在江蘇一號農場科技股份有限公司連棟大棚進行，前茬作物為卷心菜。 供試作物為青菜 （Brassica chinensis L.） 和生菜（Lactuca sativa L.），品種為上海青和意大利生菜。 上海青和意大利生菜在南方地區均可周年生產， 兩者一般種植25～30 d 和45～50 d 即可陸續采收。

1.2 生物有機肥制備

以竹林廢棄物和陳化廚余垃圾為原料， 通過投加微生物菌劑（木質素降解菌和纖維素降解菌制備的液態復合微生物菌劑）進行好氧發酵堆肥。 先將竹林廢棄物和陳化廚余垃圾固相組分分別破碎至2～3 cm和1～2 cm 的顆粒并轉入發酵裝置，再將預先培養的木質素降解菌和纖維素降解菌液態復合微生物菌劑（Sphingomonas melonis∶Bacillus∶Stenotrophomonas acidaminiphila∶Byssochlamys 為0.15∶0.10∶0.02∶0.01）倒入裝置中，接種量為發酵物料總量的4%～5%，物料需充分混勻。 發酵過程中，定期翻堆取樣檢測，翻堆要迅速、充分，整個周期為30 d。 發酵完全的物料即為竹林廢棄物耦合廚余垃圾生物有機肥。

1.3 試驗設計

本試驗共設置4 個處理， 分別為對照（CK）， 不施肥； T1， 單獨施用生物有機肥2 000 kg/畝； T2，單獨施用復合肥（16∶16∶16）40 kg/畝； T3，施用復合肥（16∶16∶16）20 kg/畝+生物有機肥2 000 kg/畝。每個處理設置3 個重復，共計12 個小區，小區面積20 m2，四周設置保護行，于9 月20 日整地前均勻撒施試驗肥料，然后整地做畦。 上海青和意大利生菜均使用缽苗移栽，青菜和生菜行株距均為20 cm×20 cm，田間管理與當地常規生產相同。

1.4 試驗方法

于2021 年10 月1 日播種上海青和意大利生菜，育苗盤采用128 孔穴盤，育苗基質選用草炭土、蛭石、珍珠巖，按照3∶1∶1 比例配制基質，種子經高錳酸鉀溶液浸種消毒后播種于育苗盤中，并進行壓穴、澆水。 4 d 后陸續出苗，10 d 后全部出苗、移栽，20 d后長出2 片真葉，30 d 后長出4 片真葉，生育期內不再追肥，2021 年11 月10 日采收。

1.5 測量指標

上海青和意大利生菜移栽后分別于10 d、20 d、30 d 檢測作物生長指標， 各處理隨機取5 株檢測株高、單株鮮重、葉片數、葉綠素含量，30 d 收獲時同時檢測干物質含量。 株高：從基部地面到植株最高處的高度（cm）。 葉綠素含量：使用SPAD-502 Plus 手持葉綠素測定SPAD 值，每片葉子測定3 處，取平均值。

1.6 數據分析

試驗數據采用SPSS 23.0 進行統計分析，采用單因素方差分析法（ANOVA）及最小顯著差異（LSD）多重比較法進行差異分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對單株鮮重的影響

由圖1 可知， 與對照相比， 施用不同類型肥料在青菜移栽后10 d 和30 d 均使青菜單株鮮重有所提高， 不同施肥處理在青菜移栽后30 d 單株鮮重依次為T2（201.4 g）＞T3（184.1 g）＞T1（173.4 g）。 與CK（147.1 g） 相比， 各處理青菜單株鮮重增加幅度為17.9%～36.9%，CK 和T1、T2、T3 3 個處理間均達到顯著差異水平；T1 與T2 處理間達到顯著差異水平，但T1 與T3 處理，T2 與T3 處理均未達到顯著差異水平。 說明在該供試土壤和栽培條件下，施肥可增加設施青菜的單株鮮重。 與單施復合肥相比，采用竹林廢棄物耦合廚余垃圾制備的生物有機肥部分替代復合肥的施肥方式，可維持青菜較高的單株鮮重，達到化肥減量增效的目的。

圖1 不同施肥處理在青菜移栽后10 d（左）和30 d（右）對單株鮮重的影響

由圖2 可知，與對照相比，施用不同類型的肥料在生菜移栽后10 d 和30 d 均使生菜單株鮮重有所提高，不同施肥處理在生菜移栽后30 d 單株鮮重依次為T2（25.5 g）＞T3（22.2 g）＞T1（22.0 g）。 與CK（9.3 g）相比， 各處理生菜單株鮮重增加幅度為136.6%～174.2%，CK 和T1、T2、T3 3 種處理間均達到顯著差異水平；T1 與T2、T3 2 個處理間均未達到顯著差異水平。 說明在該供試土壤和栽培條件下，施肥可增加設施生菜的單株鮮重。 與單施復合肥相比，采用生物有機肥部分替代復合肥的施肥方式，也可維持生菜較高的單株鮮重，達到化肥減量增效的目的。

圖2 不同施肥處理在生菜移栽后10 d（左）和30 d（右）對單株鮮重的影響

2.2 不同施肥處理對株高的影響

由圖3 可知，與對照相比，施用不同類型的肥料在青菜移栽后10 d 和30 d 均使青菜株高有所提高，不同施肥處理在青菜移栽后30 d 株高依次為T2（23.2 cm）＞T3（22.6 cm）＞T1（20.1 cm）。 與CK（18.1 cm）相比，各處理青菜株高增加幅度為11.0%～28.2%，CK和T1、T2、T3 3 個處理間均達到顯著差異水平；T1 與T2、T3 2 個處理間均達到顯著差異水平，但T2 與T3處理未達到顯著差異水平。 說明在該供試土壤和栽培條件下，施肥可提高設施青菜的株高。 與單施復合肥相比， 采用生物有機肥部分替代復合肥的施肥方式，也可實現青菜較高的株高水平。

圖3 不同施肥處理在青菜移栽后10 d（左）和30 d（右）對株高的影響

由圖4 可知，與對照相比，施用不同類型的肥料在生菜移栽后10 d 對生菜株高影響不明顯， 移栽30 d 后各施肥處理生菜株高均有所提高， 不同施肥處理在生菜移栽后30 d 株高依次為T2（13.9 cm）＞T3（13.4 cm）＞T1（12.4 cm）。 與CK（11.0 cm）相比，各處理生菜株高增加幅度為12.7%～26.4%，CK 和T1、T2、T3 3 個處理間均達到顯著差異水平；T1 與T2、T3 2 個處理均達到顯著差異水平，但T2 與T3 處理未達到顯著差異水平。 施用不同類型的肥料對移栽10 d后生菜的株高影響不顯著， 可能與意大利生菜的株型較矮壯有關， 致使生長初期肥效不明顯。 生長后期，施肥可明顯增加設施意大利生菜的株高。 與單施復合肥相比， 采用生物有機肥部分替代復合肥的施肥方式，也可實現生菜較高的株高水平。

圖4 不同施肥處理在生菜移栽后10 d（左）和30 d（右）對株高的影響

2.3 不同施肥處理對葉片數的影響

由圖5 可知，與對照相比，除單施生物有機肥在青菜移栽后30 d 處理以外， 施用不同類型的肥料在青菜移栽后10 d 和30 d 均未使青菜葉片數有所提高。 可見，單獨施用生物有機肥對青菜的葉片數影響較為顯著，施用復合肥對青菜的葉片數影響不大。 與單施復合肥相比，施用生物有機肥，在復合肥用量減半的情況下，也未能使青菜葉片數發生顯著變化。

由圖6 可知，與對照相比，除單施生物有機肥在生菜移栽后30 d 處理以外， 施用不同類型的肥料在生菜移栽后10 d 和30 d 均未使生菜葉片數有所提高。 可見，單獨施用生物有機肥對生菜的葉片數影響較為顯著，施用復合肥對生菜的葉片數影響不大。 與單施復合肥相比，施用生物有機肥，在復合肥用量減半的情況下，也未能使生菜葉片數發生顯著變化。

圖6 不同施肥處理在生菜移栽后10 d（左）和30 d（右）對葉片數的影響

2.4 不同施肥處理對葉綠素含量的影響

葉綠素含量是蔬菜生長健康狀況的重要指標。由表1 可知，青菜葉片中葉綠素a 和葉綠素b 含量平均值的大小順序在青菜移栽后10 d、20 d 和30 d 均表現為復合肥減半+生物有機肥＞復合肥＞生物有機肥＞對照，且隨著移栽后生長期的延長，該趨勢愈加趨于明顯。 多重比較（LSD）結果表明，施用生物有機肥+復合肥用量減半處理的青菜葉綠素a 和葉綠素b含量均顯著高于其他3 個處理，施用生物有機肥+復合肥用量減半處理的青菜葉綠素a 和葉綠素b 含量在青菜移栽后10 d、20 d 和30 d 的平均值比單施復合肥處理、 單施生物有機肥處理和對照處理分別提高了6.7%（葉綠素a） 和8.2%（葉綠素b）、14.4%（葉綠素a） 和26.9%（葉綠素b）、17%（葉綠素a）和33.3%（葉綠素b）。

表1 不同施肥處理對青菜葉綠素含量的影響

由表2 可知，生菜葉片中葉綠素a 和葉綠素b 含量平均值的大小順序在生菜移栽后10 d、20 d 和30 d 均總體呈現為復合肥減半+生物有機肥＞復合肥＞生物有機肥＞對照， 與施用不同類型肥料對青菜葉綠素含量的影響變化趨勢是一致的。 多重比較（LSD）結果表明，施用生物有機肥+復合肥用量減半處理在生菜移栽后30 d 的葉綠素a 含量顯著高于單施復合肥、單施生物有機肥和對照處理。 施用生物有機肥+復合肥用量減半處理在生菜移栽后20 d、30 d的葉綠素b 含量顯著高于單施復合肥、 單施生物有機肥和對照處理。

表2 不同施肥處理對生菜葉綠素含量的影響

3 討論與結論

通過試驗初步得出，在設施連棟大棚條件下，竹林廢棄物耦合廚余垃圾制備生物有機肥部分替代復合肥處理的青菜和生菜均有不同程度的增產， 這與劉馨等[10]在番茄上的研究結果相似。 試驗結果表明，生物有機肥部分替代復合肥對青菜和生菜葉片中葉綠素a 和葉綠素b 含量提升有一定的促進作用， 且該促進效果明顯優于單施復合肥和單施生物有機肥處理。 綜上所述， 常州地區設施青菜和生菜生產可使用竹林廢棄物耦合廚余垃圾制備的生物有機肥部分替代復合肥的施肥方式， 即每畝施用生物有機肥2 000 kg、三元復合肥（16∶16∶16）20 kg，不僅可增強青菜和生菜長勢，提高其產量和品質，還能起到保育和改良設施菜地土壤質量的效果。