武漢市有機鉀資源調查與利用潛力評價

張學敏+王素萍+陳鋼+杜雷+黃翔+洪娟+張利紅+張貴友+練志誠+葉莉霞

摘要：通過調查武漢市畜禽養(yǎng)殖糞便、作物秸稈和綠肥資源的總量、分布以及目前利用的現狀，量化分析相應區(qū)域有機資源利用情況，以此為基礎衡量武漢市有機鉀（K2O）資源總量及其利用現狀，總結有機鉀資源利用中存在的問題，并提出建議。結果表明，武漢市畜禽糞便、秸稈及綠肥中有機鉀資源年產總量約為115 027 t，其中，畜禽糞便中有機鉀總量為60 796 t，占有機鉀年產量的52.85%；秸稈中有機鉀總量為49 657 t，占有機鉀年產量的43.17%，綠肥中有機鉀總量為4 574 t，僅占有機鉀年產量的3.98%。畜禽糞便48.44%直接施入田中，21.74%喂魚，14.39%做沼氣利用，僅17.28%做有機肥；農作物秸稈有60.68%被農民焚燒或是閑置，僅有13.98%還田。現有利用方式造成有機鉀資源的嚴重浪費，應改變現有利用方式，提高有機鉀肥的利用率。

關鍵詞：有機鉀資源；作物秸稈；畜禽糞便；鉀利用率

中圖分類號：S158.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）21-4027-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.008

Investigation and Utilization Potential Evolution of Organic Potassium Resources

in Wuhan City

ZHANG Xue-Min1，2，WANG Su-ping1，CHEN Gang1，2，DU Lei1，HUANG Xiang1，HONG Juan1，2，

ZHANG Li-hong1，ZHANG Gui-you1，LIAN Zhi-cheng1，YE Li-xia1

（1.Institute of Crop Sciences，Wuhan Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430345，China；

2.College of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract： Based on the investigation of the total resources， distribution and current situation of livestock and poultry manure， crop stalks and green manure resources in Wuhan， the quantitative analysis of the utilization of organic resources in the corresponding areas was carried out. Based on this， the organic potassium resources （K2O） and their utilization status in Wuhan were measured， the problems of organic potassium resources utilization were summarized and suggestions were put forward. The results showed that the total annual output of organic potassium in manure， straw and green manure in Wuhan was about 115 027 tons. Among them， the total organic potassium in livestock and poultry manure was 60 796 tons， accounting for the annual output of organic potassium 52.85%，the total amount of organic potassium in straw was 49 657 tons， accounting for 43.17% of annual organic potassium production， the total amount of organic potassium in green manure was 4 574 tons， accounting for 3.98% of annual organic potassium production. 48.44% of annual production of livestock and poultry manure was directly returned into field， 21.74% was used for feeding fish， 14.39% was done to biogas， and only 17.28% was used as organic fertilizer. 60.68% of the crop straw produced per year was burned by farmers or idle， and the amount of straw returned was only 13.98%. The existing using ways of potassium resources lead to a serious waste， so these ways should be changed to improve the utilization of organic potash fertilizer.endprint

Key words： potassium resources； crop straw； animal dung； potassium utilization rate

鉀不僅是植物生長發(fā)育的營養(yǎng)元素，而且是肥料三要素之一。鉀能增強作物的抗病蟲害、抗倒伏、抗旱和抗寒等抗逆能力，從而提高作物的產量和品質[1]。隨著復種指數的提高，高產良種的引用，氮、磷等化肥施用量的增加，對農產品優(yōu)質的需求等，鉀肥的需求量也日益增多。

中國鉀鹽資源短缺，探明的鉀鹽資源儲量僅占世界總儲量的1.8%[2]?，F有耕地56%缺鉀[3]，鉀肥現有產量不能滿足國內需求[4]。根據現有資源與生產現狀，對中國鉀鹽消費進行預測，中國鉀鹽消費還處于上升期，預計鉀肥需求可能在2022-2026年達到峰值，屆時鉀肥需求將達到1 000～1 100萬t（折K2O）[5]?，F有的鉀鹽礦大多數都會因鉀資源稀缺問題而減產，所以國內鉀肥自給率進一步降低。研究表明，作物秸稈和畜禽糞便含有大量的營養(yǎng)元素和有機質，還田后可以改善土壤物理結構、減少化肥的用量，減少環(huán)境污染，同時降低鉀肥的進口依賴度。中國各地農作物秸稈非常豐富[6]，有機鉀資源量巨大[7，8]，但被回收利用的含量卻只有很少一部分，所以如何有效地利用有機鉀資源為農業(yè)服務，是目前鉀素利用研究的重點問題之一。已有研究調查了四川、貴州、云南、重慶等?。ㄊ校┑男笄菁S便、作物秸稈、綠肥及10年間肥料使用狀況的變化情況[9-11]。武漢市的有機鉀資源調查評價現狀并不明確，本研究通過調查武漢市新城區(qū)有機鉀資源及其利用狀況，量化分析相應區(qū)域有機鉀資源利用情況，以此為基礎衡量武漢市有機鉀資源量及其利用現狀，總結存在問題，提出合理建議。

1 材料與方法

1.1 數據來源

所用數據來源于實地調查和統(tǒng)計資料。調查時間為2013-2015年，采用代表性抽樣調查的方法采集武漢新城區(qū)（蔡甸區(qū)、黃陂區(qū)、江夏區(qū)、新洲區(qū)、東西湖區(qū)和漢南區(qū)）蔬菜種植基地耕層土壤樣品，對其進行鉀素測定分析，了解土壤鉀含量狀況，各年取樣數分別為252、59、156個。對典型地區(qū)進行問卷調查，結合統(tǒng)計年鑒和區(qū)志的數據分析了武漢市畜禽養(yǎng)殖糞便、作物秸稈和綠肥資源的總量、分布以及目前利用的現狀。通過問卷調查的方式，了解武漢市畜禽糞便和作物秸稈種類及處理方式。

1.2 測定分析方法

速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度計法[12]。問卷調查數據錄入Excel 2007，并進行分析。

2 結果與分析

2.1 武漢市城郊菜地土壤速效鉀養(yǎng)分狀況

分析了2015年（252個）、2014年（59個）和2013年（156個）采集的武漢城郊菜地耕層土壤樣品（467個）鉀素養(yǎng)分狀況，結果見表1。由表1可知，土壤速效鉀養(yǎng)分含量的變化幅度非常大，范圍為14.1～589.4 mg/kg，平均值為181.5 mg/kg。參考菜園土壤速效鉀豐缺狀況分級指標對武漢城郊菜地耕層土壤速效鉀狀況進行分級，其中菜地土壤速效鉀 <100 mg/kg的樣點97個，即20.8%屬于嚴重缺鉀；介于100～150 mg/kg的樣點108個，即23.1%屬于鉀缺乏；介于150～200 mg/kg的樣點96個，即20.6%屬于鉀素適宜；200～300 mg/kg的樣點114個，即24.4%屬于鉀素略偏高；≥300 mg/kg的樣點52個，即11.1%屬于偏高。分析結果表明，武漢新城區(qū)菜地耕層土壤速效鉀含量在各級均有分布。

各區(qū)的菜園土壤速效鉀含量平均值由高到低依次為黃陂區(qū)（192.5 mg/kg）、蔡甸區(qū)（192.0 mg/kg）、江夏區(qū)（191.3 mg/kg）、東西湖區(qū)（189.4 mg/kg）、漢南區(qū)（129.2 mg/kg）和新洲區(qū)（88.4 mg/kg），可見，黃陂區(qū)、蔡甸區(qū)、江夏區(qū)及東西湖區(qū)耕作層土壤速效鉀含量相差不大，且均接近整體平均水平，而新洲區(qū)及漢南區(qū)的菜地耕作層土壤速效鉀含量明顯低于整體平均水平。

2.2 武漢市各區(qū)有機鉀資源總量及分布

利用典型地區(qū)的調查，結合統(tǒng)計年鑒和區(qū)志的數據分析了武漢市畜禽養(yǎng)殖糞便、作物秸稈和綠肥資源的總量、分布以及目前利用的現狀，對武漢市有機鉀資源進行評估。如表2所示，武漢市畜禽糞便、秸稈及綠肥中有機鉀（K2O）資源年產總量為115 027 t，其中，畜禽糞便中有機鉀總量為60 796 t，占有機鉀年產量的52.85%，秸稈中有機鉀總量為49 657 t，占有機鉀年產量的43.17%，綠肥中有機鉀總量為 4 574 t，占有機鉀年產量的3.98%。

2.3 武漢市畜禽糞便的處理方式

通過問卷調查的方式，以了解武漢市畜禽糞便種類及處理方式，如表3所示，武漢市動物畜禽糞便主要的處理方式為直接施用，占總量的48.44%，其次是喂魚，占總量的21.74%，而制造有機肥和沼氣的比例分別為17.28%和14.39%，生產沼氣的處理方式所占比例最小，其次用于生產有機肥，大量的畜禽糞便被直接施用。畜禽糞中存在著大量的有毒有害物質，如重金屬、病菌等，長期直接施用會造成土壤的嚴重污染，土壤的質量出現下降。從可持續(xù)、高效的角度來看，制造有機肥、生產沼氣是較科學的畜禽糞便處理方式。

2.4 武漢市主要農作物秸稈的處理方式

農作物收獲后剩余的秸稈中存在著大量的鉀素，鉀素的還田利用對土壤肥力有著重要的作用。從表4可以看出，本調查問卷樣本數為245個，各類作物問卷樣本數均為49個。經計算得出，各種農作物的處理方式主要為焚燒或閑置，所占比例為55.33%～70.51%，均超過處理方式的一半以上，玉米秸稈用于焚燒的比例高于其他作物，達到了70.51%；其次是作為燃料使用，占19.53%，其中棉稈作燃料的比例高于其他作物，為39.56%；作為動物飼料的作物秸稈僅占總量的5.80%；還田的作物秸稈僅占13.98%，其中油菜稈還田比例高于其他作物，占28.41%。由此可知，有大量的秸稈中的鉀素沒有遵循李比希養(yǎng)分歸還學說，意味著作物收獲后有大量鉀素浪費。因此，應改變作物秸稈處理方式，秸稈還田、制作飼料是秸稈處理的有效方式，應大力推廣。endprint

3 小結與討論

3.1 武漢市有機鉀肥對農業(yè)生產利用的潛力評價

武漢市有機鉀（K2O）資源豐富，年產總量約為115 027 t，動物糞便和秸稈是主要的儲存方式。其中，畜禽糞便中有機鉀總量為60 796 t，占有機鉀年產量的52.85%；秸稈中有機鉀總量為49 657 t，占有機鉀年產量的43.17%，綠肥中有機鉀總量為4 574 t，僅占有機鉀年產量的3.98%。每年產生的畜禽糞便48.44%直接施入田中，21.74%喂魚，14.39%做沼氣利用，僅17.28%做有機肥。每年產生的農作物秸稈有60.68%被農民焚燒或是閑置，秸稈還田量僅占13.98%。這些數據可以充分說明，武漢市有機鉀資源豐富，但被再次利用的鉀素資源卻僅占少數，說明武漢市有機鉀具有很大的生產潛力。

武漢市新城區(qū)菜地43.9%的土壤速效鉀缺乏，如何更好地將該區(qū)域的有機鉀資源進行合理利用，有幾點建議：①在禽畜糞便中，含有豐富的氮、磷、鉀等元素，是植物生長必備的營養(yǎng)物質[13]，同樣含有豐富的纖維素、半纖維素等物質，施入土壤后，能大大提升土壤肥力。但動物糞便中存在著某些有害菌類，不建議直接施用，要經過堆積漚肥后，除去有害物質，同時達到糞便的腐熟化后才可施用；②動物糞便可以統(tǒng)一制造有機肥，有機、無機肥配合施用可以達到很好的增產增收效果，可以降低有機資源的浪費，同時減少化肥的施用量，降低中國鉀肥的進口依賴度；③研究表明利用油菜秸稈制備生物炭還田，有助于改良土壤結構、提高土壤有機質和作物產量等[14]；④嚴禁秸稈焚燒，不僅浪費資源，而且會污染環(huán)境，造成土壤質量的下降；⑤提倡秸稈粉碎還田、腐質化后還田或是作為青飼料過腹還田，在農業(yè)生產過程中，秸稈還田對提高土壤肥力、減少水土流失有重要作用[15]。⑥作物秸稈還可以制沼氣供農戶自家使用，節(jié)約生活成本。

3.2 小結

1）武漢新城區(qū)菜地43.9%的土壤速效鉀缺乏，35.5%的土壤速效鉀含量豐富，僅有20.6%的土壤屬于鉀素含量適宜。

2）武漢市畜禽糞便中有機鉀總量為60 796 t，占有機鉀年產量的52.85%；秸稈中有機鉀總量為 49 657 t，占有機鉀年產量的43.17%，綠肥中有機鉀總量為4 574 t，僅占有機鉀年產量的3.98%。

3）武漢市動物畜禽糞便主要的處理方式為直接施用，占總量的48.44%，其次是喂魚，占總量的21.74%，而制造有機肥和沼氣的比重分別為17.28%、14.39%。

4）武漢市每年產生的農作物秸稈的處理方式主要為焚燒或閑置，所占比例為55.33%～70.51%，平均為60.68%，其中玉米秸稈用于焚燒的比例高于其他作物；其次是作為燃料使用，所占比例為19.53%，其中棉稈用于作燃料的比例高于其他作物；作為動物飼料的作物秸稈僅占總量的5.80%；還田的作物秸稈也僅僅只有13.98%，其中油菜秸稈用于還田比例高于其他作物。

5）武漢市有機鉀資源量大，但回收利用的比例較少，大量的有機鉀資源被浪費，有機鉀生產潛力較大。應研究開發(fā)秸稈、畜禽糞便的高效、低能、環(huán)保利用方式。

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