茄科蔬菜廢棄物好氧發(fā)酵沼液營(yíng)養(yǎng)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(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州 510335）

蔬菜廢棄物是指在蔬菜生產(chǎn)、收獲、儲(chǔ)存、銷售、加工等過程中產(chǎn)生的無商品價(jià)值的殘余及尾菜。前人針對(duì)蔬菜廢棄物的來源及特點(diǎn)、資源化利用模式、利用現(xiàn)狀、瓶頸問題及發(fā)展方向、不同還田方式對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響、不同處理對(duì)土壤肥力的影響等方面[1-5]均進(jìn)行了相關(guān)研究。

茄科蔬菜是華南地區(qū)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(jìn)行大量丟棄處理，不僅造成了資源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境的破環(huán)力也不可小覷。為此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，選用全量粉碎的方法，輔以促腐劑，通過好氧發(fā)酵的方式，研究不同處理、同一處理不同時(shí)期沼液營(yíng)養(yǎng)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(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)以2020 年秋季種植的茄科蔬菜廢棄物為原材料，采用經(jīng)過改良的21 L 可收集沼液的好氧堆肥桶，發(fā)酵菌種采用市場(chǎng)上認(rèn)可度高的酵素劑。茄科蔬菜廢棄物來源于廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院秋季蔬菜新品種展示種植示范地。

1.2 試驗(yàn)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(dòng)粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，按1∶1 000的比例添加菌種進(jìn)行堆漚發(fā)酵。于2021年1月7日開始堆漚，設(shè)計(jì)3個(gè)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(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 調(diào)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(cè)定分析的營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)包括全氮、五氧化二磷、氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、腐殖酸。有機(jī)質(zhì)采用NY/T 1976—2010方法測(cè)定，腐殖酸采用NY/T 1971—2010方法測(cè)定，全氮（TN）采用NY/T 2542—2014 方法測(cè)定，五氧化二磷采用（P2O5）NY/T 2541—2014方法測(cè)定，氧化鉀（K2O）采用NY/T 2540—2014方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用WPS Office 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茄子廢棄物發(fā)酵液營(yíng)養(yǎng)成分隨時(shí)間的變化

從表1 可以看出，隨著時(shí)間的推移，全氮、氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、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(gè)月較第1 個(gè)月各營(yíng)養(yǎng)成分的增幅排序?yàn)檠趸?腐殖酸>有機(jī)質(zhì)>全氮>五氧化二磷，氧化鉀含量增幅高達(dá)107.79%，腐殖酸含量增幅高達(dá)83.28%，有機(jī)質(zhì)含量增幅高達(dá)43.32%，而五氧化二磷含量降幅達(dá)49.17%。這說明茄子廢棄物好氧發(fā)酵初期能提高土壤氧化鉀、腐殖酸、有機(jī)質(zhì)、全氮的含量，然而好氧發(fā)酵初期消耗了大量的磷。第3 個(gè)月較第1 個(gè)月除全氮外，其他營(yíng)養(yǎng)成分含量均增加，增幅排序?yàn)檠趸?腐植酸>五氧化二磷>有機(jī)質(zhì)?？梢灶A(yù)測(cè)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(yíng)養(yǎng)成分隨時(shí)間的變化

2.2 番茄廢棄物發(fā)酵液營(yíng)養(yǎng)成分隨時(shí)間的變化

從表2可以看出，隨著時(shí)間的推移，全氮含量先升高后平穩(wěn)，氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、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(gè)月較第1個(gè)月營(yíng)養(yǎng)成分含量增幅排序?yàn)檠趸?全氮>腐殖酸>有機(jī)質(zhì)>五氧化二磷，其中氧化鉀含量增幅高達(dá)72.06%，全氮含量增幅高達(dá)50.00%，腐殖酸含量增幅高達(dá)26.95%，而五氧化二磷含量降幅達(dá)43.63%。說明番茄廢棄物好氧發(fā)酵初期能提高土壤氧化鉀、全氮、腐殖酸、有機(jī)質(zhì)的含量，然而好氧發(fā)酵初期消耗了大量的磷。第3 個(gè)月較第1 個(gè)月除有機(jī)質(zhì)外，其他營(yíng)養(yǎng)成分含量均增加，全氮>氧化鉀>腐植酸>五氧化二磷>有機(jī)質(zhì)，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(yíng)養(yǎng)成分隨時(shí)間的變化

從表3 可以看出，隨著時(shí)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(jī)質(zhì)含量持續(xù)降低。第2 個(gè)月較第1 個(gè)月氧化鉀含量顯著增加，增幅達(dá)63.45%，五氧化二磷含量顯著降低，降幅達(dá)42.43%。第3個(gè)月較第1個(gè)月營(yíng)養(yǎng)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(fā)酵初期沼液營(yíng)養(yǎng)成分能提高土壤肥力，好氧發(fā)酵后期需要施用外源肥料來保持土壤肥力，以滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)的需求。

表3 混合組沼液營(yíng)養(yǎng)成分隨時(shí)間的變化

2.3 各處理間不同營(yíng)養(yǎng)成分比較分析

2.3.1 第1個(gè)月不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分的差異。從圖1可以看出，第1 個(gè)月收集的沼液營(yíng)養(yǎng)成分中茄子組和混合組的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分均明顯高于番茄組，其中營(yíng)養(yǎng)成分全氮、五氧化二磷、氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、腐殖酸的含量均為混合組>茄子組>番茄組。可能是因?yàn)椴煌芽剖卟朔鬯楹蟮霓r(nóng)余廢棄物充分混合后，接觸更充分，更有利于好氧發(fā)酵的發(fā)生，腐熟更徹底，更有利用廢棄物的還田利用。

圖1 第1個(gè)月不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分的差異

2.3.2 第2個(gè)月不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分的差異。從圖2可以看出，第2個(gè)月收集的沼液營(yíng)養(yǎng)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(jī)質(zhì)、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(jī)質(zhì)和腐殖酸含量更高，更適合還田利用，改良土壤微生物環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。

圖2 第2個(gè)月不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分的差異

2.3.3 第3個(gè)月不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分的差異。從圖3可以看出，第3個(gè)月收集的沼液營(yíng)養(yǎng)成分中，全氮、氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、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(jī)質(zhì)和腐殖酸含量最高，在茄科蔬菜廢棄物還田利用方面優(yōu)于其他組，可以考慮優(yōu)先在田間推廣。

圖3 第3個(gè)月不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分的差異

3 討論

茄科蔬菜廢棄物好氧發(fā)酵沼液營(yíng)養(yǎng)成分豐富，含有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、全氮、五氧化二磷、氧化鉀等，通過添加發(fā)酵菌能促進(jìn)廢棄物的腐熟[6]。本次試驗(yàn)由于外界環(huán)境氣溫低，導(dǎo)致發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)，但整個(gè)發(fā)酵流程符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

在茄科蔬菜廢棄物好氧發(fā)酵沼液收集過程中，總體來看，不同茄科蔬菜處理組第2 個(gè)月的發(fā)酵沼液最合適還田利用，此時(shí)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)意義重大的全氮、氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、腐殖酸等重要營(yíng)養(yǎng)成分的含量更高，可最大程度上減少肥料的施用，對(duì)土壤的理化性質(zhì)改良、肥料的減施少施具有科學(xué)指導(dǎo)意義。

不同處理間隨著時(shí)間的推移，氧化鉀、有機(jī)質(zhì)、腐殖酸3 個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分的表現(xiàn)優(yōu)于全氮和五氧化二磷，茄子組和混合組的處理效果明顯優(yōu)于番茄組。建議在廢棄物處理過程中，優(yōu)先考慮茄子和茄科蔬菜混合處理回田利用方案，在農(nóng)作物生長(zhǎng)期，勤施多施氮肥和磷肥，促進(jìn)農(nóng)作物更好的生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)在作物發(fā)酵過程中，適當(dāng)添加氮肥和磷肥，有助于好氧發(fā)酵的充分進(jìn)行。