餐廚有機肥對設(shè)施菜地土壤理化性質(zhì)的影響

徐四新，嚴謹，諸海燾，蔡樹美，張德閃，金海洋*

(1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海 201106；2.上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201103)

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量不斷增長。據(jù)統(tǒng)計，我國城市生活垃圾的年產(chǎn)生量約為2億t，并每年以平均10%的速度增長[1]；而城市生活垃圾的減量化、無害化、資源化處理與利用已成為當前我國城市高質(zhì)量發(fā)展的一個制約因素。餐廚垃圾是指由家庭、食堂及餐飲行業(yè)等在食物加工或消費過程中產(chǎn)生的廢棄物或食物殘渣[2]，是一種具有易腐性的有機廢棄物[3]，占城市生活垃圾產(chǎn)生量的37%～62%[4]，餐廚垃圾具有量大、含水率高、有機物質(zhì)和養(yǎng)分含量豐富等特點[5]，是一種有機肥生產(chǎn)原料，利用餐廚垃圾進行好氧堆肥是餐廚有機廢棄物資源循環(huán)與利用的重要途徑，具有很大的推廣價值[6]，但目前我國利用餐廚垃圾生產(chǎn)商品有機肥料的工作尚處于起步探索階段。

我國現(xiàn)行的有機肥料標準(NY/T 525-2021)已將廚余廢棄物(經(jīng)分類和陳化)列入評估類原料，經(jīng)安全性評價后可生產(chǎn)商品有機肥。為此本研究通過開展設(shè)施菜地餐廚有機肥田間試驗，探討餐廚有機肥對設(shè)施蔬菜產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響，為餐廚垃圾在農(nóng)業(yè)上資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

開展試驗的設(shè)施菜地位于上海市奉賢區(qū)莊行鎮(zhèn)上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合試驗站內(nèi)，地理坐標為121.378 872°E，31.890 951°N。試驗田塊的土壤類型為濱海鹽土，土壤肥力中等，肥力均勻；試驗田塊基礎(chǔ)土壤樣品的有機質(zhì)含量為16.6 g·kg-1，全氮含量為1.73 g·kg-1，速效氮含量為117.4 mg·kg-1，有效磷含量為25.4 mg·kg-1，速效鉀含量為157.6 mg·kg-1，可溶性總鹽含量為2.25 g·kg-1，pH值為5.35。

1.2 試驗材料

試驗供試作物為青菜，品種為艷春。試驗于2022年2月9日播種，播種量667 m20.5 kg；青菜于2022年3月23日采收。試驗用餐廚有機肥由具有處理餐廚有機廢棄物資質(zhì)的有機肥廠生產(chǎn)，有機肥料質(zhì)量符合NY/T 525-2021規(guī)定的要求，商品有機肥和復(fù)合肥(N、P2O5、K2O分別為15%、15%、15%)均由市場采購；餐廚有機肥試驗供試有機肥料的養(yǎng)分含量見表1。

表1 餐廚有機肥試驗供試有機肥料養(yǎng)分含量Table 1 Nutrient content of organic fertilizers tested in the kitchen organic fertilizer experiment

1.3 試驗方案

試驗設(shè)5個處理，重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2。處理1(T1)為無肥處理，不施任何肥料；處理2(T2)為化肥對照，667 m2施復(fù)合肥(N、P2O5、K2O分別為15%、15%、15%)40 kg；處理3(T3)商品有機肥對照，667 m2施復(fù)合肥(N、P2O5、K2O分別為15%、15%、15%)40 kg，667 m2配施商品有機肥料1 t；處理4(T4)為餐廚有機肥處理，667 m2施復(fù)合肥(N、P2O5、K2O分別為15%、15%、15%)40 kg，配施餐廚有機肥料1 t；處理5為高用量餐廚有機肥處理，667 m2施復(fù)合肥(N、P2O5、K2O分別為15%、15%、15%)40 kg，配施餐廚有機肥料3 t；除處理1無肥處理外，其他處理的有機肥和復(fù)合肥均在播種前作基肥一次性施入；試驗期間的病、蟲、草害等防治管理按常規(guī)進行，且各處理間保持一致。

1.4 檢測項目和方法

試驗前采用對角線法采集試驗地耕作層基礎(chǔ)土樣；試驗結(jié)束后利用五點混合取樣法采集各試驗小區(qū)的耕作層土壤樣品。土壤樣品分別檢測土壤有機質(zhì)含量，速效氮、磷、鉀養(yǎng)分含量，土壤水溶性總鹽含量，土壤水穩(wěn)性團聚體和土壤pH值。其中采用重鉻酸鉀-外加熱容量法測定土壤有機質(zhì)含量；利用堿解擴散法測定土壤速效氮含量；采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量；采用1 mol·L-1NH4OAC浸提，火焰光度法測定土壤速效鉀含量；采用去CO2蒸餾水浸提，烘干法測定土壤水溶性總鹽含量；土壤pH值采用pH計法測定。土壤水穩(wěn)性團聚體采用濕篩法進行測定[7]，使用團聚體分析儀進行濕篩分析，套篩孔徑分別為2、1、0.5、0.25和0.106 mm。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel2019和SPSS19.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，不同處理間采用最小顯著差異法(LSD)進行差異顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 餐廚有機肥對蔬菜產(chǎn)量的影響

表2是餐廚有機肥試驗青菜產(chǎn)量結(jié)果，結(jié)果顯示，施用有機肥料處理比無肥處理的平均產(chǎn)量高5.3%～11.6%；其中處理5的青菜平均產(chǎn)量最高，為37 293.5 kg·hm-2；相同有機肥料用量的處理3青菜平均產(chǎn)量略高于處理4，分別為35 646.5和35 175.5 kg·hm-2；化肥對照處理青菜的平均產(chǎn)量較低，為35 058.0 kg·hm-2。但各處理間的青菜平均產(chǎn)量差異均不顯著。試驗結(jié)果說明，增施有機肥可以提高青菜的產(chǎn)量，餐廚有機肥和商品有機肥在提高蔬菜產(chǎn)量效果方面無顯著差異。

表2 餐廚有機肥試驗產(chǎn)量結(jié)果Table 2 Production of different kitchen organic fertilizer treatments 單位：kg·hm-2

2.2 餐廚有機肥對菜地土壤有機質(zhì)的影響

餐廚有機肥試驗結(jié)果(圖1)顯示，施用餐廚有機肥可明顯提高菜地土壤有機質(zhì)的含量，餐廚有機肥處理(T4、T5)的土壤有機質(zhì)含量比無肥處理(T1)高25.5%～31.8%，比化肥處理(T2)高12.3%～19.6%；但餐廚有機肥處理和商品有機肥處理間菜地土壤有機質(zhì)含量無顯著差異。試驗結(jié)果說明，施用有機肥可顯著提高菜地土壤有機質(zhì)的含量，餐廚有機肥和商品有機肥對提高土壤有機質(zhì)含量的效果基本類似。

同組柱上無相同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，圖2～6同。圖1 餐廚有機肥試驗土壤有機質(zhì)含量結(jié)果Fig.1 Organic matter content of soil in kitchen organic fertilizer test

2.3 餐廚有機肥對土壤速效氮、磷、鉀含量的影響

餐廚有機肥試驗結(jié)果(圖2～4)顯示，和無肥處理(T1)相比，餐廚有機肥處理(T4、T5)菜地土壤的速效氮含量增加8.6%～11.3%，餐廚有機肥(T4、T5)和商品有機肥處理(T3)間土壤速效氮含量無顯著差異；和無肥處理(T1)相比，餐廚有機肥處理(T4、T5)菜地土壤有效磷含量增加3.1%～12.6%，餐廚有機肥(T4、T5)和商品有機肥處理(T3)間土壤有效磷含量未出現(xiàn)顯著差異；和無肥處理(T1)相比，餐廚有機肥處理(T4、T5)菜地土壤速效鉀含量增加6.5%～8.2%，餐廚有機肥(T4、T5)和商品有機肥處理(T3)間的速效鉀含量差異不顯著；但商品有機肥處理(T3)鉀含量高于其他處理，這可能和商品鉀含量較高有關(guān)。總的來看，施用有機肥料可以提高土壤速效氮、磷、鉀的含量，餐廚有機肥和商品有機肥處理在提高土壤速效養(yǎng)分效果方面基本類似。

圖2 餐廚有機肥試驗土壤速效氮含量Fig.2 Soil available N content in different kitchen organic fertilizer treatments

圖3 餐廚有機肥試驗土壤有效磷含量Fig.3 Soil available P content in different kitchen organic fertilizer treatments

圖4 餐廚有機肥試驗土壤速效鉀含量Fig.4 Soil available K content of soil in different kitchen organic fertilizer treatments

2.4 餐廚有機肥對可溶性總鹽含量的影響

餐廚有機肥試驗土壤可溶性總鹽含量(圖5)顯示，施肥具有提高土壤可溶性總鹽含量的趨勢；施肥后化肥對照(T2)、商品有機肥(T3)、餐廚有機肥(T4)和高用量餐廚有機肥處理(T5)的土壤可溶性總鹽含量分別比無肥處理(T1)高5.5%、1.1%、5.8%和4.0%，盡管含量均有增加，但上升幅度較小，這可能和設(shè)施菜地基礎(chǔ)土壤的可溶性總鹽含量較高有關(guān)，試驗結(jié)果和張青青等[8]研究結(jié)果一致。經(jīng)統(tǒng)計分析，各處理間可溶性總鹽含量差異均不顯著。試驗結(jié)果說明，施用餐廚有機肥或商品有機肥對土壤可溶性總鹽含量的影響不大。

圖5 餐廚有機肥試驗土壤可溶性總鹽含量Fig.5 Total soluble salt content of soil in different kitchen organic fertilizer treatments

2.5 餐廚有機肥對土壤水穩(wěn)性團聚體的影響

土壤團聚體是土壤的基本結(jié)構(gòu)單元，也是形成良好土壤理化性質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)[9]。土壤團聚體的形成受土壤物理條件、化學(xué)因素和生物綜合作用等影響，一定程度上決定了土壤肥力的高低[10-11]。表3是餐廚有機肥試驗土壤水溶性團聚體結(jié)果。

表3 餐廚有機肥試驗土壤水溶性團聚體含量Table 3 Content of water-soluble aggregates in the soil of different kitchen organic fertilizer treatments 單位：%

粒徑≥2 mm的土壤團聚體含量占5.79%～8.64%，其中處理3、處理5和處理1的差異達到顯著水平；1～<2 mm的土壤團聚體占4.63%～6.35%，各處理間的差異不顯著；500～1 000 μm的土壤團聚體占8.09%～10.40%，各處理間的差異不顯著；250～<500 μm的土壤團聚體占14.66%～15.57%，各處理間的差異不顯著；106～<250 μm的土壤團聚體占15.92%～19.88%，施用有機肥料處理間的差異不顯著；<106 μm的土壤團聚體占44.40%～49.92%，施用有機肥料處理間的差異不顯著。總的來看，和處理1(無肥處理)相比，施用有機肥處理可提高土壤水穩(wěn)性大粒徑團聚體的含量，但餐廚有機肥和商品有機肥之間無明顯差異；說明施用有機肥可以提高土壤水穩(wěn)性大粒徑團聚體的含量。試驗結(jié)果和呂元春等[12]、李傳哲等[13]的研究結(jié)果一致，新進入的外源碳主要分配在大團聚體中，施用有機肥料可明顯提高土壤大團聚體的含量。

土壤粒徑>0.25 mm的土壤水穩(wěn)性團聚體稱為大團聚體，土壤粒徑<0.25 mm稱為微團聚體[14]。把粒徑>0.25 mm的土壤水穩(wěn)性大團聚體的含量用R0.25值表示。試驗結(jié)果(圖6)顯示，施用餐廚有機肥可以提高土壤水穩(wěn)性大團聚體含量(R0.25)9.9～14.5百分點；其中處理5和處理1、2之間的差異達到顯著水平，但餐廚有機肥和商品有機肥處理之間無顯著差異。說明施用有機肥可以顯著提高土壤水穩(wěn)性大團聚體(R0.25)的含量，但餐廚有機肥和商品有機肥對提高土壤水穩(wěn)性大團聚體(R0.25)的效果基本相似。

圖6 餐廚有機肥試驗土壤大團聚體(R0.25)含量Fig.6 Soil macroaggregate (R0.25)content in different kitchen organic fertilizer treatments

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，施用餐廚有機肥料可提高蔬菜產(chǎn)量5.3%～11.6%，和商品有機肥的增產(chǎn)效果無明顯差異。餐廚有機肥可提高設(shè)施菜地土壤的有機質(zhì)和土壤速效養(yǎng)分含量，試驗結(jié)果和楊宏博等[15]、羅珈檸[16]、朱琳等[17]的研究結(jié)果一致。一般認為大團聚體所占比例高是土壤肥沃的標志之一，施用餐廚有機肥可以提高土壤水穩(wěn)性大團聚體(R0.25)含量9.9～14.5百分點，和楊華等[18]施用有機肥可以明顯促進土壤水穩(wěn)性大團聚體(R0.25)含量的研究結(jié)果一致；餐廚有機肥和商品有機肥在提高土壤水穩(wěn)性大團聚體(R0.25)方面效果未出現(xiàn)顯著差異。餐廚有機廢棄物原料中鹽分含量較高[19]，可能導(dǎo)致施用餐廚有機肥后土壤水溶性總鹽含量上升，試驗結(jié)果顯示，餐廚有機肥處理的菜地土壤可溶性總鹽含量增加4.0%～5.8%，其上升幅度和商品有機肥料處理未出現(xiàn)顯著差異，但長期施用餐廚有機肥對土壤可溶性總鹽的影響還需進一步開展試驗研究。