蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤腐殖質(zhì)組成的影響

吳文輝，朱為靜，朱鳳香，洪春來(lái)，姚燕來(lái)，王旭東，王衛(wèi)平*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所，杭州 310021）

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求的不斷提高，蔬菜種植面積及種類、全季節(jié)供應(yīng)量都明顯增加，而無(wú)商品價(jià)值的蔬菜廢棄物產(chǎn)生量也隨之增加。在全國(guó)推動(dòng)秸稈禁燒的大背景下，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)廢棄物向資源化還田方向轉(zhuǎn)化勢(shì)在必行。大量研究表明蔬菜秸稈還田對(duì)改善土壤養(yǎng)分資源、提高土壤肥力、增加土壤腐殖質(zhì)含量等具有重要意義[1-4]。土壤腐殖質(zhì)作為土壤有機(jī)質(zhì)存在的主要形態(tài)，占農(nóng)田土壤中有機(jī)質(zhì)的70%～80%[5-6]。土壤腐殖質(zhì)主要由胡敏酸（HA）和富里酸（FA）組成，具有高速效性成分，易被土壤微生物分解礦化，直接影響植物養(yǎng)分供給，并且其在維持土壤肥力、提高土壤質(zhì)量和維持土壤碳庫(kù)平衡方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用[7]。然而蔬菜秸稈直接還田目前還存在諸多問(wèn)題，如：不同蔬菜品種秸稈產(chǎn)生量不同，還田量不同，秸稈化學(xué)組分、腐解周期由于受茬口不可控等因素影響，在一些輪作周期短的地區(qū)，常因上茬還田作物秸稈來(lái)不及腐解，嚴(yán)重影響下茬作物立苗生長(zhǎng)[8]。使用秸稈腐熟劑和廢棄物與腐熟劑快速堆腐技術(shù)處理秸稈發(fā)展較快，如“301”菌劑、腐稈靈、酵素菌等都在秸稈還田中有不同程度的應(yīng)用[9]。菌劑中的有益微生物以秸稈為載體大量繁殖，形成優(yōu)勢(shì)菌群，可以有效促進(jìn)秸稈腐解，抑制有害病原菌的生長(zhǎng)，消除秸稈堆料中的病蟲(chóng)害、雜草種子等有害物質(zhì)[10-11]。但由于腐熟劑成本較高，腐熟劑種類多、難選擇，使用受條件限制、工序繁瑣，施用效果不一，農(nóng)民接受度低，因而至今推廣速度不快，應(yīng)用面積有限[9]。目前大多數(shù)秸稈還田的研究均針對(duì)大田作物，如水稻、小麥、玉米、油菜等，蔬菜秸稈還田方面的研究較少，且因蔬菜種類較多，秸稈產(chǎn)生量和成分差異巨大，茬口差異也大，對(duì)還田后土壤腐殖質(zhì)形成及組成的影響研究更少。因此本研究通過(guò)分析蔬菜秸稈還田配施秸稈腐熟劑和農(nóng)用酵素在不同還田量下對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分含量的影響，篩選出較為適宜的菌劑和還田量，旨在為合理施用蔬菜秸稈還田這一簡(jiǎn)便易行的廢棄物處置方式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020 年6 月—8 月在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)區(qū)玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。供試土壤為濱海土，采自浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊渡科研創(chuàng)新基地，試驗(yàn)前土壤基本理化性質(zhì)：pH 8.21，EC 0.639 mS·cm-1，有機(jī)質(zhì)7.43 g·kg-1，全氮0.59 g·kg-1，堿解氮36.61 mg·kg-1，有效磷10.84 mg·kg-1，速效鉀61.89 mg·kg-1。將供試土壤去除石子及植物根莖雜物后，經(jīng)過(guò)晾曬研磨，過(guò)孔徑2～3 mm 篩，然后將過(guò)完篩的土壤混合均勻，以備使用。供試番茄秸稈、甘藍(lán)葉殘?bào)w來(lái)源于浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)區(qū)，經(jīng)過(guò)風(fēng)干晾曬，用鍘草機(jī)粉碎至5 cm 左右，其基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。供試微生物菌劑分為兩種：一種是由湖北中向生物工程有限公司生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑，有效活菌數(shù)≥2.0×107CFU·g-1，有效菌以纖維素分解微生物為主；另一種是自制農(nóng)用酵素（有效活菌數(shù)≥2×107～2×108CFU·mL-1），主要功能菌為乳酸桿菌，由浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所廢棄物資源化利用研究室以瓜類蔬菜果實(shí)殘次品加糖蜜（紅糖、蔬菜殘?bào)w和水質(zhì)量比為1∶3∶10）厭氧發(fā)酵制備而成。

表1 供試材料的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of test materials

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究采取室內(nèi)秸稈還田模擬試驗(yàn)。還田廢棄物為番茄秸稈（TS）和甘藍(lán)葉殘?bào)w（CR），每種廢棄物設(shè)置6 個(gè)處理，處理1：400 g 土+2.5 g 廢棄物；處理2：400 g 土+5 g 廢棄物；處理3：400 g 土+2.5 g 廢棄物+0.1 g 腐熟劑；處理4：400 g 土+5 g 廢棄物+0.1 g 腐熟劑；處理5：400 g土+2.5 g廢棄物+0.1 mL農(nóng)用酵素；處理6：400 g 土+5 g 廢棄物+0.1 mL 農(nóng)用酵素。每個(gè)處理重復(fù)4次，還田蔬菜廢棄物均以干質(zhì)量計(jì)，以每盆5 g 廢棄物用量折合為每畝（667 m2）1.8 t 新鮮廢棄物全量還田。菌劑用量實(shí)際按照新鮮秸稈最大還田量的0.2%施用，折合為54 kg·hm-2。花盆規(guī)格為口徑13.5 cm×高12 cm，底徑10.2 cm。先將菌劑加水均勻噴灑在廢棄物表面，然后與土混勻后裝盆，統(tǒng)一加入一定量水（土壤含水量為25%），用人為扎有一定密度小孔的塑料薄膜封住盆口。然后將各處理的花盆保持間距，依次排開(kāi)。

1.3 土壤樣品采集

采樣時(shí)間為蔬菜廢棄物還田后的7、14、21、28、35 d，每次取樣均在上午9時(shí)進(jìn)行。采樣時(shí)，每盆使用小型土鉆隨機(jī)取樣，采樣深度0～10 cm，采樣量為鮮土50 g，隨后將取得的新鮮土樣一部分風(fēng)干、研磨、過(guò)篩，用于測(cè)定土壤指標(biāo)，另一部分裝進(jìn)自封袋-20 ℃保存。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及其方法

1.4.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

每次采樣用土壤溫度計(jì)監(jiān)測(cè)土壤四周及中間區(qū)域10 cm 深處的溫度，取平均值作為土壤溫度，同時(shí)測(cè)定環(huán)境溫度。分別使用pH計(jì)和土壤電導(dǎo)儀測(cè)量土壤pH 值和電導(dǎo)率（EC）。土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定。還田后35 d土樣全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀分別采用半微量凱氏法、堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測(cè)定。

1.4.2 土壤腐殖質(zhì)的提取與分組

參照文獻(xiàn)[12]，稱取過(guò)60 目篩的風(fēng)干土樣5.00 g于100 mL 塑料離心管中，加入蒸餾水30 mL，在恒溫振蕩水浴中于（70±2）℃提取1 h，取下后以3 500 r·min-1離心15 min。將上清液用中速定量濾紙過(guò)濾到50 mL 容量瓶中，上清液合并，用蒸餾水定容，此溶液即為水溶性物質(zhì)（WSS）。將上述提取殘?jiān)尤?.1 mol·L-1NaOH 和Na2P2O7混合液，按上述步驟，振蕩、離心、定容，得到溶液即為可提取腐殖物質(zhì)（HE）。吸取上述堿提取液，加入1 mol·L-1H2SO4調(diào)pH 為1.0～1.5。將此溶液于60～70 ℃下保溫1.5 h，靜置過(guò)夜，溶液即為FA，沉淀即為HA。WSS、HE、HA 有機(jī)碳含量用德國(guó)耶拿總有機(jī)碳（TOC）分析儀測(cè)定，F(xiàn)A 含碳量采用差減法得到，即CFA=CHE-CHA。以HA 占腐殖質(zhì)的比例（PQ）表示土壤腐殖化程度，即PQ=CHA/（CHA+CFA）×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2007 和SPSS 21.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與方差分析，利用Origin pro 8.5繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.1.1 土壤溫度

試驗(yàn)期間各處理土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化如圖1 所示。從圖1 中看出不同處理的土壤溫度變化趨勢(shì)與大氣溫度基本相同。除還田第7 d，試驗(yàn)期間甘藍(lán)葉殘?bào)w各還田處理的土壤溫度整體比番茄秸稈處理高。對(duì)于番茄秸稈還田來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)期間各處理的土壤溫度均表現(xiàn)為T(mén)S2＞TS1、TS4＞TS3、TS6＞TS5，說(shuō)明相同條件下，還田量越大，土壤溫度越高。并且TS6 處理的土壤溫度一直顯著高于其他各處理（P＜0.05）。而還田后7 d，甘藍(lán)葉殘?bào)w還田各處理的土壤溫度變化與番茄秸稈處理相反，這可能是由于甘藍(lán)葉木質(zhì)纖維化程度低，此時(shí)經(jīng)微生物分解產(chǎn)生的水分進(jìn)入土壤，降低了土壤環(huán)境溫度。土壤溫度越低，表明甘藍(lán)葉分解程度越高。還田后14 d，番茄秸稈各還田處理中TS6的土壤溫度相比TS2 增幅最大，達(dá)4.31%，其次是TS5比TS1 增加了3.38%，而甘藍(lán)葉殘?bào)w各還田處理變化不大。還田后28 d，TS6 處理土壤溫度比TS2 顯著提高3.54%，比TS4 增加了1.39%，可以看出番茄秸稈配施酵素處理的土壤溫度較高，說(shuō)明此時(shí)土壤微生物對(duì)還田秸稈腐解程度較高。

2.1.2 土壤pH和電導(dǎo)率

蔬菜廢棄物還田后不同處理方式對(duì)土壤pH值和電導(dǎo)率的影響如表2 所示。蔬菜廢棄物不同還田方式在一定程度上可以降低堿性土壤pH 值，并且隨著還田時(shí)間延長(zhǎng)，整體呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。還田后7 d，TS4 處理的pH 值具有較高水平，其次是TS5，TS2 處理的pH 值最低；對(duì)于甘藍(lán)葉殘?bào)w來(lái)說(shuō)，CR1 處理的pH值顯著高于其他處理，其中CR3處理的pH值與CR1 相比降幅最大，達(dá)到了3.47%，CR2、CR4 和CR6處理的pH值無(wú)顯著差異。還田后14 d，TS4處理的pH 值最低，比TS2 降低了0.09 個(gè)單位，對(duì)于同時(shí)添加腐熟劑的處理，TS4比TS3降低0.14個(gè)單位，而甘藍(lán)葉殘?bào)w各處理之間無(wú)顯著差異。之后pH 值逐漸增加，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)各處理的pH值與供試土壤差距不大。各還田處理隨著還田量增加，電導(dǎo)率EC也隨之增加。還田期間番茄秸稈添加菌劑還田與直接還田處理的電導(dǎo)率無(wú)顯著差異。由于甘藍(lán)葉殘?bào)w木質(zhì)纖維化程度較低，被分解程度較高，直到還田后35 d，甘藍(lán)葉添加菌劑還田的土壤EC值仍顯著高于未施用菌劑處理（P＜0.05）?？梢钥闯龈仕{(lán)葉殘?bào)w添加菌劑還田可能會(huì)造成土壤可溶性鹽類離子略微增加，但都在正常范圍內(nèi)變化。

表2 秸稈還田期間土壤pH值和電導(dǎo)率變化Table 2 Changes of soil pH and electrical conductivity during the straw return to the field

2.1.3 土壤有機(jī)碳含量

不同還田時(shí)期，蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤有機(jī)碳（SOC）的影響見(jiàn)圖2。供試土壤的有機(jī)碳為4.31 g·kg-1，還田后7 d 各處理的有機(jī)碳含量均迅速增加，增加范圍為0.55～1.73 g·kg-1。番茄秸稈相同還田量下添加酵素與直接還田處理土壤有機(jī)碳含量差異不顯著，但配施腐熟劑處理TS4 的有機(jī)碳量比TS2 顯著增加了12.08%（P＜0.05），而甘藍(lán)葉殘?bào)w則是配施酵素全量還田處理的土壤有機(jī)碳量顯著高于其他處理，并且不同還田量處理有機(jī)碳含量CR6 比CR5、CR4 比CR3 分別高出17.65%、6.04%。還田后14 d，番茄秸稈與甘藍(lán)葉殘?bào)w相同還田量下添加菌劑處理的有機(jī)碳量與未添加處理差異不顯著，且還田量對(duì)配施酵素處理的有機(jī)碳含量影響較大。還田后21 d，番茄秸稈添加菌劑還田處理相比第14 d的土壤有機(jī)碳量均有不同程度的降低，其中TS4處理降幅最大，達(dá)到14.58%，其次是TS6，而未施菌劑處理的有機(jī)碳含量則逐漸增加。甘藍(lán)葉殘?bào)w還田后21 d 各處理與還田后14 d 的有機(jī)碳含量差異不大。之后隨著還田時(shí)間延長(zhǎng)，各處理的有機(jī)碳含量略微降低并趨于穩(wěn)定。

圖2 蔬菜廢棄物還田期間土壤有機(jī)碳（SOC）含量變化Figure 2 Changes in soil organic carbon（SOC）content during vegetable waste returning to the field

2.1.4 土壤養(yǎng)分含量

如表3 所示，蔬菜廢棄物還田35 d 后均能顯著提高土壤中全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，并且各養(yǎng)分指標(biāo)均表現(xiàn)為還田量越大含量越高。番茄秸稈半量還田時(shí)施用菌劑與直接還田處理各養(yǎng)分指標(biāo)差異不大，而TS6 處理的土壤全氮、堿解氮和速效鉀含量分別比TS2 處理顯著增加了14.49%、9.30% 和5.61%（P＜0.05）。番茄秸稈相同還田量下菌劑類型對(duì)各處理土壤全氮、堿解氮和有效磷含量的影響較小，但添加酵素處理的土壤速效鉀含量整體比施用腐熟劑處理要高。對(duì)于甘藍(lán)葉廢棄物而言，相比CR2 處理，CR6 處理的土壤堿解氮含量增加了8.92%，有效磷含量增幅最大，達(dá)到了34.98%。添加腐熟劑全量還田CR4 處理的速效鉀含量比CR2 處理提高9.03%。菌劑的不同對(duì)土壤有效磷含量影響較大，CR6處理的土壤有效磷含量比CR4 處理增加了25.08%。綜上可以看出，蔬菜廢棄物還田可以有效改善土壤肥力，其中添加酵素全量還田對(duì)增加土壤養(yǎng)分有效性作用更加突出。

表3 蔬菜廢棄物還田前后土壤養(yǎng)分含量變化Table 3 Changes of soil nutrient content before and after returning vegetable waste to the field

2.2 蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分的影響

2.2.1 水溶性物質(zhì)含量

蔬菜廢棄物還田后土壤水溶性物質(zhì)（WSS）含量的動(dòng)態(tài)變化如圖3 所示。兩種蔬菜廢棄物還田后各處理的WSS 含量均呈先增加后減少的趨勢(shì)。在還田期間，由于甘藍(lán)葉木質(zhì)素含量較低，易被微生物分解，還田第7 d 土壤WSS 含量即達(dá)到最高，而番茄秸稈則是在還田21 d 土壤WSS 含量達(dá)到峰值。還田后7 d，番茄秸稈各處理的WSS含量均顯著高于TS1處理，其他處理之間變化不大。甘藍(lán)葉殘?bào)w各還田處理土壤WSS 含量表現(xiàn)為CR5＞CR6，CR4＞CR3，CR2＞CR1，其中CR6 處理與CR2 差異不大，而CR4 處理比CR2 顯著增加了40%，說(shuō)明此時(shí)甘藍(lán)葉殘?bào)w添加腐熟劑還田可以顯著提高土壤中水溶性物質(zhì)含量。還田后14 d，番茄秸稈TS4 與TS6 還田處理的WSS 含量顯著高于其他處理，但兩者之間無(wú)顯著差異。甘藍(lán)葉殘?bào)w在還田后14 d，CR3、CR4、CR5、CR6 處理的WSS 含量均有不同程度降低，而CR1和CR2處理WSS 含量則比第7 d 的分別增加了48.82%、11.46%，說(shuō)明此時(shí)甘藍(lán)葉殘?bào)w直接還田的分解速率正在加快，腐殖化程度還未達(dá)到最大，相比配施菌劑還田腐解周期更長(zhǎng)。在還田后21 d，番茄秸稈和甘藍(lán)葉殘?bào)w全量還田處理的WSS含量均高于半量還田處理。之后各處理的水溶性物質(zhì)含量趨于穩(wěn)定。

圖3 蔬菜廢棄物還田期間水溶性物質(zhì)WSS含量變化Figure 3 Changes in the content of water-soluble substance WSS during vegetable waste returning to the field

2.2.2 腐殖物質(zhì)含量

如圖4 所示，各還田處理的土壤可提取腐殖質(zhì)（HE）含量整體呈先增加后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，并且各處理的土壤腐殖質(zhì)含量均高于原始土壤。還田后7 d，番茄秸稈各還田處理的HE 含量迅速增加，添加腐熟劑處理TS4 和TS3 的HE 含量幾乎無(wú)區(qū)別，而添加酵素處理TS6 比TS5 顯著增加11%，比TS2 提高21%。甘藍(lán)葉殘?bào)w添加菌劑處理之間HE 含量無(wú)顯著明顯差異，均顯著高于直接還田處理（P＜0.05）。還田后14 d，番茄秸稈添加腐熟劑與未施菌劑還田處理的HE 含量均有所降低，而添加酵素處理HE 含量則無(wú)明顯變化，表明此時(shí)添加酵素可以促使土壤微生物活性提升，加快對(duì)還田秸稈的腐解，使得土壤中的腐殖質(zhì)含量保持較高水平。甘藍(lán)葉殘?bào)w還田后則表現(xiàn)為還田量越大HE含量越高，此時(shí)CR6比CR5、CR4比CR3、CR2 比CR1 分別增加了15.78%、9.24%、8.32%，且相同還田量，配施不同菌劑處理之間HE 量差異不大。還田后21 d，番茄秸稈配施菌劑與未添加菌劑處理的土壤腐殖質(zhì)含量無(wú)明顯變化，甘藍(lán)葉殘?bào)w配施菌劑處理的HE含量無(wú)顯著差異，但均顯著高于廢棄物直接還田處理（P＜0.05）。還田后期，兩種蔬菜廢棄物還田處理的土壤腐殖質(zhì)含量均高于供試原始土壤。

圖4 蔬菜廢棄物還田期間可提取腐殖質(zhì)（HE）含量變化Figure 4 Changes in content of extractable humus（HE）during vegetable waste returning to the field

2.2.3 胡敏酸含量

蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤胡敏酸（HA）含量的影響如圖5所示。由圖5可看出，還田前期（7 d）番茄秸稈還田處理中TS6 處理的HA 含量最高，其次是TS4處理，并且呈現(xiàn)隨著還田量增加HA含量增加的趨勢(shì)，TS6 比TS5、TS4 比TS3 的HA 含量分別增加15%、3%。甘藍(lán)葉殘?bào)w各處理HA含量變化趨勢(shì)與番茄秸稈基本一致。還田后14 d，番茄秸稈添加酵素處理的胡敏酸含量TS6比TS2、TS5比TS1分別提高了19.04%、18.22%。甘藍(lán)葉殘?bào)w相同還田量下配施腐熟劑與未施菌劑處理的土壤胡敏酸含量差異不大，但添加酵素全量還田CR6處理的土壤胡敏酸含量卻比CR2 處理顯著增加了9.40%（P＜0.05）。還田后21 d，兩種蔬菜廢棄物配施不同菌劑還田土壤胡敏酸含量差異不大，但都顯著高于直接還田處理（P＜0.05）。綜上可以看出，蔬菜廢棄物配施酵素全量還田對(duì)土壤胡敏酸含量的增加有明顯促進(jìn)作用。

圖5 蔬菜廢棄物還田期間胡敏酸（HA）含量變化Figure 5 Changes in content of humic acid（HA）during vegetable waste returning to the field

2.2.4 富里酸含量

蔬菜廢棄物還田期間富里酸（FA）含量變化如圖6所示，還田后7 d，兩種蔬菜廢棄物的土壤FA含量與原始土變化不大，并且各還田處理之間無(wú)顯著差異。還田后14 d，番茄秸稈各處理的FA 含量均有不同程度增加，其中TS6處理的增幅最大，達(dá)到37.87%，其次是TS5，增幅為27.71%。甘藍(lán)葉殘?bào)w還田后各處理的FA 含量略微增加，添加菌劑的各還田處理與未施菌劑處理差異不顯著。還田后21 d，番茄秸稈添加菌劑處理的FA含量略低于直接還田處理。

2.2.5 胡敏酸占比

胡敏酸占比（PQ值）作為土壤腐殖化程度的重要指標(biāo)，其變化見(jiàn)圖7。還田后7 d 番茄秸稈各還田處理的PQ值均達(dá)到最大，施用菌劑處理與直接還田處理的PQ值無(wú)顯著差異。甘藍(lán)葉殘?bào)w配施菌劑還田處理的腐殖化程度也達(dá)最高水平，未施菌劑處理則呈緩慢增加趨勢(shì)，這可能是由于還田原料番茄秸稈的碳氮比較高，更適于微生物活性的提高，腐殖化程度增速較快，而低碳氮比的甘藍(lán)葉中微生物活性較低，加之未施菌劑還田，腐殖化程度增加緩慢。還田14 d后，番茄秸稈各還田處理的PQ值均有不同程度降低（1.89～7.01個(gè)百分點(diǎn)）。甘藍(lán)葉殘?bào)w配施菌劑處理的PQ值也有所下降，但直接還田處理的PQ值則增加到最大。

圖7 蔬菜廢棄物還田期間PQ值動(dòng)態(tài)變化Figure 7 Dynamic changes of PQ value during vegetable waste returning to the field

2.3 蔬菜廢棄物還田后7 d 土壤腐殖質(zhì)與各土壤因素相關(guān)性分析

由表4 可以看出，番茄秸稈還田后7 d，土壤腐殖質(zhì)（HE）和胡敏酸（HA）含量與土壤溫度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），但是甘藍(lán)葉殘?bào)w還田處理HE和HA則與之呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），可能是由于甘藍(lán)葉木質(zhì)纖維化程度低，腐解速度快，其分解釋放的水分降低了土壤環(huán)境溫度。甘藍(lán)葉殘?bào)w還田的EC值與腐殖質(zhì)各組分含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），這也是由于甘藍(lán)葉殘?bào)w纖維素、木質(zhì)素含量低，易被土壤微生物礦化，有機(jī)物質(zhì)分解產(chǎn)生大量的小分子物質(zhì)，其中包括小分子有機(jī)酸和陰陽(yáng)離子等，使土壤EC值上升；但番茄秸稈還田土壤EC 值與其他土壤因子則呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明秸稈中有機(jī)物質(zhì)分解產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸和陰陽(yáng)離子被微生物轉(zhuǎn)化形成腐殖質(zhì)類物質(zhì)，EC 值降低[13]。兩種蔬菜廢棄物還田期間土壤胡敏酸含量與腐殖質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.05），而與富里酸含量呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明土壤微生物將蔬菜廢棄物分解轉(zhuǎn)化形成胡敏酸速度比胡敏酸分解為富里酸速度快。各還田處理的土壤腐殖質(zhì)含量與有機(jī)碳含量均呈正相關(guān)。

表4 蔬菜廢棄物還田后7 d各土壤因子之間相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of various soil factors 7 days after returning vegetable waste to the field

3 討論

3.1 蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

土壤溫度是影響土壤肥力和作物生長(zhǎng)的重要因素[14]。本研究中蔬菜廢棄物還田期間土壤溫度受外界溫度影響較大，并且還田量越大土壤溫度越高[15]。隨著還田時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤pH 表現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)[16-17]。蔬菜廢棄物還田能有效增加土壤有機(jī)碳含量，改善土壤性狀，提高土壤肥力等[18]。但是廢棄物秸稈中含有大量的纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素等含碳化合物，它們之間依靠共價(jià)鍵緊緊相連，從而導(dǎo)致秸稈難以降解[17]。研究表明添加菌劑可以有效促進(jìn)土壤微生物酶活性，然后在一系列的酶作用下降解秸稈中主要限速有機(jī)物——木質(zhì)素[19]。本研究中，添加菌劑比直接還田處理的土壤有機(jī)碳增加更明顯，并且甘藍(lán)葉殘?bào)w還田后土壤有機(jī)碳含量普遍高于番茄秸稈還田處理，這是由于甘藍(lán)葉木質(zhì)化程度較低，一部分易分解木質(zhì)素經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)[20]。蔬菜廢棄物還田均能夠增加土壤全氮、堿解氮、有效磷及速效鉀含量[21]，其中添加酵素全量還田時(shí)，土壤各養(yǎng)分指標(biāo)增幅最大，說(shuō)明廢棄物全部配施酵素還田可以提高土壤養(yǎng)分的有效性，提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力。

3.2 蔬菜廢棄物還田量及配施菌劑對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分含量的影響

蔬菜秸稈廢棄物還田時(shí)，廢棄物中有機(jī)物質(zhì)經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化為腐殖物質(zhì)，進(jìn)而增加土壤腐殖質(zhì)含量，腐殖質(zhì)適度的黏性和化學(xué)反應(yīng)活性，使其在改善土壤結(jié)構(gòu)、維持土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力、增加土壤緩沖能力等方面均發(fā)揮重要作用[22-24]。本研究中，各還田處理的土壤腐殖質(zhì)含量先增加后波動(dòng)變化，這是由于蔬菜秸稈還田后，秸稈中易分解的碳水化合物、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)微生物分解轉(zhuǎn)化為CO2釋放到大氣中，僅有少量難分解的纖維素和木質(zhì)素最終轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)碳[25-26]。并且還田期間，兩種廢棄物處理均是在添加全量酵素時(shí)土壤腐殖質(zhì)含量較高。胡敏酸已經(jīng)廣泛用于替代有機(jī)質(zhì)，是土壤腐殖質(zhì)的主要提取物質(zhì)[27]。本研究結(jié)果表明蔬菜廢棄物添加菌劑還田處理的土壤胡敏酸含量比未添加菌劑處理高，并且相同還田量下，不同菌劑對(duì)秸稈催腐效果也不同，表現(xiàn)為全量還田時(shí)配施酵素處理的胡敏酸含量較高，半量還田時(shí)則是配施腐熟劑的胡敏酸具有較高水平。

胡敏酸占比（PQ值）通常用來(lái)描述土壤腐殖質(zhì)化程度，PQ值越大，表示土壤腐殖化程度越高。本研究由于試驗(yàn)蔬菜秸稈還田量較少，施用菌劑與單獨(dú)直接還田處理對(duì)土壤腐殖化程度的影響差異不明顯，番茄秸稈與甘藍(lán)葉殘?bào)w處理PQ值均是在還田后7 d，上升到最大，之后趨于穩(wěn)定[28-29]，說(shuō)明其中胡敏酸含量增加，組分所占比例增大，土壤性質(zhì)逐漸變得穩(wěn)定，能夠?yàn)檗r(nóng)作物提供更多的養(yǎng)分。

4 結(jié)論

（1）蔬菜廢棄物還田可以提高土壤酸堿緩沖能力。相比單獨(dú)秸稈還田，配施菌劑處理能夠有效增強(qiáng)土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，其中配施酵素處理增效更加明顯。

（2）蔬菜廢棄物配施菌劑還田能夠有效促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)各組分含量增加，并且施用酵素全量還田處理增幅最大。

（3）蔬菜廢棄物各還田處理的土壤腐殖化程度均在還田后7 d 達(dá)到最大。整體來(lái)說(shuō)，蔬菜秸稈配施酵素全量還田[每畝（667 m2）1.8 t]的資源化利用效果優(yōu)于其他還田處理。