餐廚廢棄物調理劑對土壤pH及有效養(yǎng)分的影響

蔡海洋，劉歡

摘要：本文選用餐廚廢棄物、炭化谷殼、炭化煙稈按比例混合后施入土壤進行室內培育，以探討其對土壤pH和土壤有效養(yǎng)分的影響，為酸性土壤調理劑的研制提供依據(jù)。結果表明：施用餐廚廢棄物及生物質炭均可有效提高土壤pH值，至培育9d時，施用調理劑的各個處理比對照處理（CK）增加了0.13～0.78個單位;至培育90d時，D處理（餐廚廢棄物3.2g+炭化煙稈0.4g+炭化谷殼0.4g）、E處理（餐廚廢棄物2.8g+炭化煙稈0.8g+炭化谷殼0.4g）和G處理（餐廚廢棄物2.4g+炭化煙稈0.8g+炭化谷殼0.8g）能有效提高土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量，顯著高于對照處理（CK）。綜合土壤pH值和有效養(yǎng)分，G處理和E處理培育土壤效果較佳，餐廚廢棄物混合生物質炭對土壤肥力有良好地培育作用。

關鍵詞：餐廚廢棄物;炭化煙稈;炭化谷殼;pH值;有效養(yǎng)分

中圖分類號：S156.2? ? ?文獻標識碼：A

Effects of Kitchen Waste Conditioner on Soil pH and Available Nutrients

CAI Haiyang? LIU Huan

（College of Resources and Environment， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian Province， 350002 China）

Abstract： In this paper， kitchen waste， carbonized husk and carbonized tobacco stalk were mixed in proportion and applied to the soil for indoor cultivation， so as to explore their effects on soil pH and soil available nutrients， to provide a basis for the development of acid soil conditioner. The results showed that the application of kitchen waste and biochar could effectively improve the soil pH value. At 9d of incubation， each treatment with conditioner increased by 0.13 ～ 0.78 units compared with the control treatment （CK）; At 90d of incubation， treatment D （3.2g of kitchen waste + 0.4g of carbonized tobacco stalk + 0.4g of carbonized husk）， treatment E （2.8g of kitchen waste + 0.8g of carbonized tobacco stalk + 0.4g of carbonized husk） and treatment G （2.4G of kitchen waste + 0.8g of carbonized tobacco stalk + 0.8g of carbonized husk） could effectively improve the contents of soil alkali hydrolyzable nitrogen， available phosphorus and available potassium， which were significantly higher than those of the control treatment （CK）. Combined with soil pH value and available nutrients， G treatment and E treatment had better soil cultivation effect， and kitchen waste mixed biomass carbon have a good cultivation effect on soil fertility.

Key Words： Kitchen waste; Carbonized tobacco stem; Carbonized rice husk; pH value; Available nutrients

土壤酸化嚴重影響土壤生態(tài)，已成為制約現(xiàn)代農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題之一。傳統(tǒng)的方法是采用石灰或石灰石粉作為改良劑，其效果顯著，使用后能中和土壤活性酸和潛性酸，善土壤結構等。土壤施用石灰雖有一定的后效，但堿性消耗后土壤存在加劇的復酸化過程[1]。因而頻繁施用石灰可能加重土壤酸化程度[2]，操作不當易導致石灰的過量施用引發(fā)諸如土壤板結、營養(yǎng)元素不平衡等問題。除了礦物源土壤調理劑外，農業(yè)生產中利用有機物料改良土壤由來已久，但多集中在利用作物秸稈或畜禽糞便或種植綠肥（尤其是豆科綠肥）[3-6]等單一的土壤改良劑，其改良效果可能受有機物料本身性質、土壤特性制約[6]存在改良效果不全面或有不同程度的負面影響等不足之處。近年來，許多研究者將目光投向了復合型土壤調理劑的開發(fā)，以彌補單一品種土壤調理劑的不足之處，提高其施用效果。據(jù)研究餐廚廢棄物可以作為有機肥代替部分化學肥料和其他動物性有機肥，改善土壤養(yǎng)分狀況，促進作物生長[7]。高炭基有機物料可以增加土壤有機碳含量，協(xié)調土壤養(yǎng)分循環(huán)，促進植物生長[8]。因此，利用餐廚廢棄物、炭化煙稈和炭化谷殼研制既能促進有機廢棄物的資源化，又能培育土壤、質量安全的酸性土壤調理劑具有生產實踐意義。

1材料與方法

1.1試驗材料

室內培育試驗所用的土壤取自水稻土耕作層（0～20cm），置于室內通風處，自然風干-剔除雜物后過1mm篩，充分混勻備用。供試土壤樣品的基本理化性質見表1。

由福建省利潔環(huán)衛(wèi)公司收集三明市的城市泔水經固液分離、洗鹽得到食物殘渣固廢物后制作成餐廚廢棄物有機肥;炭化煙稈和炭化谷殼由遼寧金和福農業(yè)開發(fā)有限公司生產，其基本理化性狀見表2。

1.2試驗設計

將餐廚廢棄物與炭化煙稈、炭化谷殼按重量比混合后施入土壤進行室內培育試驗，研究其對土壤pH及有效養(yǎng)分的影響。具體處理設置：CK處理（不施調理劑）;A處理（餐廚廢棄物4g）;B處理（餐廚廢棄物3.2g，炭化煙稈0.8g）;C處理（餐廚廢棄物3.2g，炭化谷殼0.8g）;D處理（餐廚廢棄物3.2g，炭化煙稈0.4g，炭化谷殼0.4g）;E處理（餐廚廢棄物2.8g，炭化煙稈0.8g，炭化谷殼0.4g）;F處理（餐廚廢棄物2.8g，炭化煙稈0.4g，炭化谷殼0.8g）;G處理（餐廚廢棄物2.4g，炭化煙稈0.8g，炭化谷殼0.8g）。

除CK處理外其余每盆土壤施用調理劑的總重量為4 g，按比例稱量好后與2 kg的供試土壤拌勻放入塑料桶中。定時調節(jié)土壤水分，保持土壤含水量為田間持水量70%。每個處理3次重復，分7次取適量樣品進行分析測試，取樣時間分別為培育試驗開始后的5d、10d、20d、30d、50d、70d、90d。

1.3測定項目及方法

土壤pH值采用pH計法（土水比為1：2.5）;堿解氮測定采用堿解擴散法;有效磷測定采用NaHCO3 浸提，鉬銻抗比色法;速效鉀測定采用NH4OAc浸提，火焰光度計法[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和圖表制作應用SPSS 18.0及Microsoft Excel軟件完成。

2結果與分析

2.1餐廚廢棄物調理劑對土壤pH的影響

土壤酸堿度是土壤理化性狀的重要指征，與土壤中的微生物分布、土壤養(yǎng)分有效性等均有密切關系，且對煙葉物理性狀、化學成分、中性香氣物有重要影響[10]。從表3可以看出，隨著培育時間的變化，CK處理、A處理（餐廚廢棄物4g）、B處理（餐廚廢棄物3.2g+炭化煙稈0.8g）土壤pH值的變化趨勢均是逐漸降低，C處理（餐廚廢棄物3.2g+炭化谷殼0.8g）、D處理（餐廚廢棄物3.2g+炭化煙稈0.4g+炭化谷殼0.4g）、E處理（餐廚廢棄物2.8g+炭化煙稈0.8g+炭化谷殼0.4g）、F處理（餐廚廢棄物2.8g+炭化煙稈0.4g+炭化谷殼0.8g）和G處理（餐廚廢棄物2.4g+炭化煙稈0.8g+炭化谷殼0.8g）土壤pH值的變化趨勢均是先降低而后升高。除培育50d時C處理土壤pH值（5.05）比CK處理低0.21個單位，其它培育時間CK處理土壤中pH值在所有處理中最低。培育90d時，各處理土壤pH值從大到小依次為E處理>G處理>C處理>F處理>E處理>A處理>B處理> CK處理，相比CK處理，其余施用有機廢棄物處理能有效改善土壤酸堿度。

2.2餐廚廢棄物調理劑對土壤堿解氮的影響

堿解氮能較好地反映近期內土壤氮素供應狀況和氮素釋放速率，是反映土壤供氮能力的重要指標之一[11]。由表4可知，培育前30d，各處理的堿解氮含量變化不大，差異較小;培育50d后，各處理的堿解氮含量出現(xiàn)分化;培育90d時，各處理土壤堿解氮含量比原始土壤增加了11.63%～30.30%;D處理的土壤堿解氮含量最高（107.41mg/kg），顯著高于CK處理、C處理、F處理、G處理;CK處理的土壤堿解氮含量最低（92.02mg/kg），與其他處理差異顯著。

2.3餐廚廢棄物調理劑對土壤有效磷的影響

土壤有效磷是當季作物可從土壤中獲取的主要磷養(yǎng)分資源，是衡量土壤肥力水平高低的標志之一[12]。由表5可知，培育90d時，各處理土壤有效磷含量比原始土壤增加了3.29%～76.04%;G處理土壤有效磷含量最大（18.22mg/kg），與D處理相比差異不大，但顯著高于其他處理;CK處理土壤有效磷含量最?。?0.69mg/kg），顯著低于其他處理。

2.4餐廚廢棄物調理劑對土壤速效鉀的影響

土壤速效鉀含量能夠直觀反映植物可利用的鉀元素水平，可以直接反映土壤肥力水平[13]。由表6可知，各處理在培育90d時，土壤速效鉀含量比空白土壤增加-5.87%～19.80%;G處理土壤速效鉀含量（135.99mg/kg）最大;CK處理土壤速效鉀含量最?。?06.85mg/kg），顯著低于其他處理;施用餐廚廢棄物及其復合調理劑的各個處理間無顯著差異性。

3 討論

3.1餐廚廢棄物調理劑對植煙土壤pH的影響

本試驗中A處理（餐廚廢棄物4.0g）培育過程中土壤pH值比CK處理高出0.01～0.32個單位，培育90d時其pH值顯著高于CK處理。王伯仁等[14]通過對紅壤旱地13年定位監(jiān)測研究后發(fā)現(xiàn)在施用化學肥料的NP、NPK處理中，土壤的pH值從5.7下降至4.5左右，而單施N肥處理，土壤pH值則降至4.16;但添加有機肥料的NPKM和M處理，土壤的pH值分別增加了0.24和0.69個單位。賈璇等[15]和羅珈檸[16]分別將餐廚廢棄物堆肥后施入果園和園林植物后發(fā)現(xiàn)餐廚廢棄物可有效改善土壤pH值。顯然化肥的長期不合理施用是導致土壤酸化的重要原因之一，而添加有機肥料對土壤酸度有良好的提升效果。

本試驗中添加餐廚廢棄物處理（A～G處理）的植煙土壤在培育前期和后期pH值均顯著高于CK處理，而餐廚廢棄物混合生物質炭可明顯提高改善土壤pH值的幅度。本試驗中餐廚廢棄物混合炭化煙稈和炭化谷殼的各個處理pH值，以E處理（餐廚廢棄物2.8g+炭化煙稈0.8g+炭化谷殼0.4g）的最高（pH 5.99），與CK處理（空白）和A處理相比差異顯著。這是由于生物質炭呈堿性，且比表面積巨大，可以吸附較多的H+和Al3+，從而改善了土壤pH值。至培育結束（90d）時，添加1.2g生物質炭處理（E和F處理）相比添加1.6g生物質炭處理（G處理），其pH值并無顯著差異。考慮到高炭基土壤調理劑的成本，適量添加生物質炭即可。

3.2餐廚廢棄物調理劑對植煙土壤有效養(yǎng)分的影響

本試驗中土壤加入相同施用量的有機物料，本試驗中培育90d時D處理、B處理、A處理、E處理的堿解氮差異不大，顯著高于CK處理。有效磷含量以G處理最高（18.22mg/kg），D處理、E處理的有效磷含量也較高，均顯著高于CK處理。施用餐廚廢棄物及生物質炭的各個處理間速效鉀含量無明顯差異，而顯著高于CK處理。顯然相同施用量條件下，餐廚廢棄物混合生物質炭的調理劑比單純施用餐廚廢棄物（A處理）對土壤pH和有效養(yǎng)分含量有更好的改良作用。生物質炭施入土壤可以改良土壤，提高土壤肥力，這與張阿鳳等[17]的研究相一致。但Spokas等[18]對有關生物質炭對作物產量影響的部分研究統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，其中50%的研究結果發(fā)現(xiàn)生物質炭可以提高作物產量，30%的研究結果則是生物質炭對作物產量沒有影響，甚至有20%的研究結果顯示為生物質炭導致作物產量的減少。Lehmann等[19]認為生物質炭能否提高作物產量的關鍵在于土壤自身的養(yǎng)分供應狀況，僅在氮含量很低或極貧瘠的土壤上才能明顯提高作物產量。本試驗原始土壤的堿解氮含量（82.35mg/kg）屬于稍缺程度[20]，而B處理至G處理是餐廚廢棄物與生物質炭按不同比例混合而成，這可能是生物質炭的存在激發(fā)了餐廚廢棄物的分解所致，因而B處理至G處理的堿解氮、有效磷、速效鉀含量與CK處理相比均有顯著的提高。

綜合各處理對pH和有效養(yǎng)分含量的影響，餐廚廢棄物混合生物質炭配比的各個處理以G處理和E處理較佳。

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基金項目：福建農林大學科技創(chuàng)新項目KFA17401A/HXF150001

作者簡介：蔡海洋（1976—），男，博士，副教授。研究方向為土壤化學與植物營養(yǎng)。