基質(zhì)中不同廚余廢棄物配比對理化性質(zhì)及蔬菜生長的影響

錢佳宇 林永鋒 楊玉梅 俞仕福 李季 張雪洪 徐飛 徐天祥 田光明

摘 要 以菘菜、白菜為研究對象開展盆栽試驗，探究廚余廢棄物與農(nóng)林廢棄物不同配比的栽培基質(zhì)對蔬菜生長及基質(zhì)養(yǎng)分含量的影響。根據(jù)已完全腐熟的廚余廢棄物堆肥與農(nóng)林廢棄物堆肥（15%枝條、20%蘆葦、20%落葉、25%菌菇渣、20%秸稈）的不同配比共設(shè)6個處理，廚余肥料占比分別為0（T1處理）、10%（T2處理）、20%（T3處理）、30%（T4處理）、40%（T5處理）、50%（T6處理）。結(jié)果表明：兩種蔬菜T6處理的平均單株鮮重、總氮含量均高于其他處理;T6處理的白菜、菘菜產(chǎn)量比T1處理增加47.44%、41.06%;兩種蔬菜栽培基質(zhì)的容重、孔隙度、pH值、EC值等理化指標均在合理范圍內(nèi);白菜基質(zhì)中T5、T6處理的有機質(zhì)含量均有不同程度的上升，T5處理上升幅度最大，為21.78%，菘菜基質(zhì)中T5處理的有機質(zhì)含量上升幅度同樣最大，為18.29%。綜合分析，添加40%、50%的廚余肥料用作蔬菜栽培基質(zhì)，其肥力較好，為蔬菜提供了更適宜的生長環(huán)境，還能讓農(nóng)林廢棄物、廚余廢棄物得到較好的資源化利用。

關(guān)鍵詞 廚余廢棄物;農(nóng)林廢棄物;配比;理化性質(zhì);蔬菜;生長

中圖分類號：S141.4 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.05.008

根據(jù)2019年12月實施的《生活垃圾分類標志》（GB/T 19095—2019）中定義，廚余廢棄物主要是指易腐爛的、含有機質(zhì)的生活垃圾[1]，具有高含水率、高油脂、高有機質(zhì)、易腐爛等特點[2]，若處理不妥善，會污染城市水體、土壤、大氣，甚至危及人體健康[3]。2020年9月1日修訂后的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》推行實施，其中明確要求將廚余廢棄物進行無害化、資源化處理。推進廚余廢棄物的資源化利用，對實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，廚余廢棄物的資源化利用技術(shù)主要包括厭氧消化、好氧堆肥、生物飼料、昆蟲養(yǎng)殖、熱處理技術(shù)及生物煉制生產(chǎn)高附加值化學品等[4]。其中應用普遍的是好氧堆肥技術(shù)，具有處理周期短、堆料分解徹底、有效殺滅病原微生物的特點，且技術(shù)成熟、操作簡單、二次污染小[5]，通過好氧堆肥技術(shù)處理廚余廢棄物，可以變廢為寶、化害為利，有效解決廚余廢棄物填埋或焚燒造成的資源浪費和環(huán)境污染問題，實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一[6]。

廚余廢棄物堆肥不僅養(yǎng)分充足、有機質(zhì)含量高，而且雜質(zhì)少，幾乎不含重金屬和有毒物質(zhì)，是一種理想的栽培育苗基質(zhì)，具有良好的推廣利用價值[7]。目前關(guān)于廚余廢棄物作栽培基質(zhì)原料的研究還較少，現(xiàn)有育苗基質(zhì)原料主要為農(nóng)林有機廢棄物、畜牧業(yè)工業(yè)廢棄物和城市污泥等[8]。有研究表明，農(nóng)林廢棄物經(jīng)過發(fā)酵處理后，可以替代傳統(tǒng)栽培基質(zhì)，在育苗和常規(guī)栽培中都取得了良好的效果[9-11];張春英等研究表明在基質(zhì)中添加廚余廢棄物堆肥可以顯著提高基質(zhì)中有機質(zhì)、全氮、速效磷等含量，促進雞冠花的生長[12]。為了更好地挖掘和利用各種有機廢棄物資源，本試驗以廚余廢棄物、農(nóng)林廢棄物為蔬菜栽培基質(zhì)原料，探究不同配比對基質(zhì)養(yǎng)分變化及蔬菜生長的影響，尋求最佳基質(zhì)配比，以期為廚余廢棄物的資源化利用、蔬菜有機基質(zhì)栽培技術(shù)的改進和發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗材料

供試廚余廢棄物堆肥為完全腐熟堆肥，首先將餐廚廢棄物進行預處理，包括去除雜質(zhì)、淋洗等，并經(jīng)三相分離后去除大部分的油脂和鹽分，然后添加鋸末混合，在生物干化一體機內(nèi)進行攪拌和發(fā)酵，經(jīng)過2～3 d后，得到水分為65%～70%的一次發(fā)酵物料;接著將一次發(fā)酵物料與農(nóng)林廢棄物混合，調(diào)節(jié)碳氮比為25～35，水分為55%～60%，進行高溫好氧堆肥，得到腐熟的有機肥料。供試的農(nóng)林廢棄物堆肥原料包括枝條、蘆葦、落葉、菌菇渣及秸稈，經(jīng)好氧堆肥發(fā)酵后制得。供試植物為當?shù)剌坎?、白菜?/p>

1.2 ?試驗地點

試驗場為蘇州吳中區(qū)東山蔬菜基地大棚。

1.3 ?試驗方法

試驗于2020年7月開始，將綠化后的枝條（15%）、蘆葦（20%）、落葉（20%）、菌菇渣（25%）及秸稈（20%）打碎混勻，灑水保持濕度，制成發(fā)酵床，放置在空地上進行發(fā)酵，20 d后，即可正常使用。本試驗取此基質(zhì)加上一定比例的臨湖腐熟肥料，拌勻，裝入長約45 cm、寬約17 cm的盆中，填裝無需壓實，每盆填裝基質(zhì)約2 kg。試驗設(shè)置6個處理，即T1處理：基質(zhì)土（枝條、蘆葦、落葉、菌菇渣、秸稈，下同）100%;T2處理：廚余廢棄物肥料10%+基質(zhì)土90%;T3處理：廚余廢棄物肥料20%+基質(zhì)土80%;T4處理：廚余廢棄物肥料30%+基質(zhì)土70%;T5處理：廚余廢棄物肥料40%+基質(zhì)土60%;T6處理：肥料50%+基質(zhì)土50%。

白菜、菘菜于2020年8月5日種植在東山蔬菜基地，白菜單盆約裝2 kg的基質(zhì)混肥料，6個處理，每個處理30盆，3次重復。蔬菜均松土點播，常規(guī)管理。

1.4 ?測定項目及方法

8月2日，基質(zhì)混合后、蔬菜栽植前進行基質(zhì)樣品采集，并于9月7日試驗結(jié)束后進行基質(zhì)樣品采集和蔬菜樣品采集。測定蔬菜植株的株高、葉片數(shù)、葉綠素含量、單株鮮重及總氮磷鉀含量;測定栽培基質(zhì)的容重、孔隙度、pH值、EC值及有機質(zhì)、總氮、有效磷、速效鉀含量。

株高：測定植株自然高度，從莖基部至植株最高點，單位cm。葉片數(shù)：選擇1株植株，數(shù)其所有的自然葉片。葉綠素含量（SPAD值）：選在晴朗無陰雨的上午9： 00—11： 00，利用葉綠素儀SPAD-502測定植物葉片的SPAD值。鮮重：清理植物樣品，用分析天平稱重。干重：將植物樣品放入烘箱，用105 ℃殺青0.5 h，再將溫度調(diào)至75 ℃烘干樣品，直到重量恒定為止，稱其干重。

植株的氮磷鉀含量按照《土壤農(nóng)化分析》（第三版）[13]測定。植物樣進行前期處理制成烘干樣，稱完干重后，經(jīng)粉碎研磨進行氮、磷、鉀含量測定。先用濃H2SO4-H2O2進行消煮，磷含量采用釩鉬酸比色法測定，氮含量采用連續(xù)流動分析儀測定，鉀含量采用火焰光度法進行測定。

栽培基質(zhì)容重（g·cm-3）和孔隙度（%）指標測定：用容積為80 cm3的鋁盒，稱其質(zhì)量W0;裝滿基質(zhì)后（基質(zhì)均為攪拌均勻、自然松散的狀態(tài)），稱質(zhì)量W1;之后在水中浸泡24 h，稱質(zhì)量W2;鋁盒中的水分自然瀝干后，稱質(zhì)量W3。

容重=（W1-W0）/鋁盒容積

總孔隙度=[（W2-W1）/鋁盒容積]×100

基質(zhì)pH采用2.5∶1水土比-酸度計測定，使用電導率測試儀測定EC值;基質(zhì)總氮含量采用連續(xù)流動分析儀測定;速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定;基質(zhì)速效鉀含量采用火焰光度計法測定;有機質(zhì)含量采用重量法，具體測定方法參考鮑士旦主編的《土壤農(nóng)化分析》（第三版）[13]。

1.5 ?數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，使用最小顯著差異法檢驗進行多重比較。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同廚余廢棄物配比基質(zhì)對蔬菜生長及產(chǎn)量的影響

如圖1所示，隨著時間增加，白菜和菘菜的葉綠素含量也隨之升高，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。栽培28 d后，白菜處理中T2處理的葉綠素含量最高，其次是T6處理;菘菜處理中，葉綠素含量最高的同樣是T2處理，其次是T6處理;T5處理的葉綠素含量較低。

如圖2所示，隨著時間增加，白菜和菘菜的葉片數(shù)量也隨之增加，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。栽培28 d后，白菜處理中T2、T3和T4處理的葉片數(shù)最大，其次是T5處理;菘菜處理中，葉片數(shù)最大的同樣是T4、T2處理，其次是T6處理。

如圖3所示，隨著時間增加，白菜和菘菜的株高也隨之增加，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。栽培28 d后，T4處理的白菜株高最高，其次是T6、T3處理;菘菜處理中，株高最高的同樣是T4處理，其次是T6處理。

如圖4所示，白菜T6處理的單株鮮重最大，T4處理次之;菘菜也是T6處理的鮮重最高，T4處理次之;兩種蔬菜均是T1處理的鮮重最低，可見添加30%和50%廚余廢棄物肥料的基質(zhì)配方對蔬菜生長有促進作用，效果完全優(yōu)于不添加肥料的基質(zhì)產(chǎn)品。與全基質(zhì)土處理相比，添加30%肥料處理的白菜、菘菜的增產(chǎn)幅度分別為36.22%、8.28%，添加50%肥料處理的白菜、菘菜的增產(chǎn)幅度分別為47.44%、41.06%;其次是T5處理，即添加40%肥料的白菜、菘菜產(chǎn)量增幅分別為22.44%、5.30%。

如圖5所示，隨著基質(zhì)中肥料添加量的增多，蔬菜的含氮量呈波動上升的趨勢。白菜的總氮含量是T6處理最高，T2處理次之，T3處理最低;菘菜的總氮含量有類似的趨勢，也是T6處理最高，T2處理次之，T1處理最低。

如圖6所示，蔬菜的總磷含量呈先增加后下降的趨勢。白菜的總磷含量是T3處理最高，T4處理次之;菘菜的總磷含量是T2處理最高，T3處理次之。

由圖7可以看出，隨著基質(zhì)中肥料添加量的增多，蔬菜的總鉀含量呈先增加后下降的趨勢。白菜的總鉀含量是T5處理最高，T3處理次之;菘菜的總鉀含量也是T5處理最高，T3處理次之。

2.2 ?不同廚余廢棄物配比對基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

由表1可見，在白菜處理中，基質(zhì)容重從栽培前至栽培28 d后大體呈下降趨勢，只有T4、T6處理略微有所上升，幅度不大。除了T3處理的孔隙度略微上升外，其余處理的孔隙度均呈下降趨勢。6個處理基質(zhì)的pH值、EC值均呈下降趨勢，且基質(zhì)的EC值下降幅度較顯著?？傮w來說，白菜土的容重、孔隙度、pH值和EC值均處于栽培基質(zhì)的適宜范圍。

由表2可見，在菘菜處理中，基質(zhì)的基本理化性質(zhì)與白菜表現(xiàn)出相似的變化趨勢，除了T2處理基質(zhì)容重略微上升以外，其他5個處理的容重均呈下降趨勢;6個處理的孔隙度均呈下降趨勢;除T1處理的pH值略微上升外，T2～T6處理的pH值均有不同程度的降低;6個處理的EC值在栽培后均呈顯著下降趨勢，T6處理的下降幅度最大，其EC值也最低，為0.093 mS·cm-1，但菘菜基質(zhì)的基礎(chǔ)理化性質(zhì)也均在適宜范圍內(nèi)。

如表3所示，白菜基質(zhì)土的有機質(zhì)含量大部分呈下降趨勢，除了T5、T6處理的有機質(zhì)含量呈上升趨勢，其中T5處理的上升幅度最大，達21.78%，T6處理的上升幅度次之，為13.97%。白菜基質(zhì)中的總氮、有效磷和速效鉀含量，所有處理均呈顯著下降趨勢，可見白菜對速效養(yǎng)分的需求量較大;種植前T1、T2處理的總氮、有效磷、速效鉀含量均不同程度地高于其他處理，可見農(nóng)林廢棄物中含有較多的氮磷鉀元素。

如表4所示，菘菜基質(zhì)土的有機質(zhì)含量只有T1、T4處理呈下降趨勢，其余4個處理則是上升趨勢，其中T5處理的上升幅度最大，為18.29%，T6處理次之，為14.32%?？偟渴荰1～T4處理均呈下降趨勢，T5處理不變，T6處理呈上升趨勢。有效磷含量上，T1～T4處理呈顯著下降趨勢，而T5、T6處理呈上升趨勢。速效鉀含量是各處理均呈下降趨勢。

3 ?小結(jié)與討論

廚余廢棄物與農(nóng)林廢棄物中含有較高的養(yǎng)分，對植物生長具有一定的促進作用。本試驗結(jié)果表明，白菜與菘菜的植株指標基本表現(xiàn)出相似的變化趨勢，T4處理在葉片數(shù)、株高方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，T6處理的單株鮮重最高，兩種蔬菜的鮮重均是T1處理最低，可見純粹農(nóng)林廢棄物的栽培基質(zhì)不適宜蔬菜栽培，可能與農(nóng)林廢棄物C/N較高有關(guān);相比T1處理，T6處理的白菜、菘菜的增產(chǎn)幅度分別為47.44%、41.06%，其次是T5處理，白菜、菘菜產(chǎn)量增幅分別為22.44%、5.30%;T6處理對氮元素的轉(zhuǎn)移量最大，T5處理對鉀元素的轉(zhuǎn)移量較大，可見速生型蔬菜對養(yǎng)分有較強的轉(zhuǎn)移能力。綜合兩種蔬菜的生長情況，T6處理“50%廚余廢棄物+50%基質(zhì)土（枝條、蘆葦、落葉、菌菇渣、秸稈）”的配比較適宜蔬菜生長。

基質(zhì)的理化性質(zhì)是篩選適宜栽培基質(zhì)的重要條件。本試驗中白菜基質(zhì)、菘菜基質(zhì)的容重、孔隙度、pH值、EC值均表現(xiàn)相似趨勢，基質(zhì)容重、孔隙度在栽培后均呈下降趨勢，作為無土栽培的理想基質(zhì)，容重適宜值在0.1～0.8 g·cm-3，總孔隙度適宜值在54%～96%，上述基質(zhì)的容重和孔隙度均在合理范圍內(nèi)。白菜、菘菜基質(zhì)中均是T5處理的容重最小，T6處理次之，在一定范圍內(nèi)基質(zhì)的容重越小，其通氣性、透水性就越好，可見T5、T6處理較適宜蔬菜幼苗的生長。蔬菜生長的適宜pH值在5.5～8.5，試驗結(jié)果可以看出，兩種蔬菜基質(zhì)的pH值都呈下降趨勢，其范圍也均在合理范圍內(nèi)，實際生產(chǎn)中可以根據(jù)不同作物屬性，適當調(diào)節(jié)基質(zhì)pH。EC值可以反映基質(zhì)土中含鹽量的高低，廚余廢棄物的添加，含鹽量隨之增加，但最高值也不足3 mS·cm-1，在蔬菜栽培的合理范圍值內(nèi)（1～4 mS·cm-1），且在栽培后，基質(zhì)中的EC值呈下降趨勢，白菜基質(zhì)T2處理的EC值最低，為0.1 mS·cm-1，菘菜基質(zhì)中T6處理的EC值最低，為0.093 mS·cm-1，其EC值下降可能是澆水等行為所致。

有機質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要指標，其在作物生長進程中起著重要作用，在基質(zhì)栽培中也同樣適用。本試驗研究表明，在栽培前，T5、T6處理的有機質(zhì)含量顯著低于其他處理，但在栽培28 d后，T1、T2、T3、T4處理的有機質(zhì)含量均有所下降，而T5、T6處理呈上升趨勢，其白菜基質(zhì)中T5、T6處理的有機質(zhì)含量增幅分別為21.78%、13.97%;菘菜基質(zhì)具有相似趨勢，T5、T6處理的有機質(zhì)含量上升幅度最大，分別達到18.29%、14.32%。土壤全氮含量能從側(cè)面反映土壤潛在肥力高低，種植28 d后，T1～T5處理基質(zhì)中的總氮含量均有所降低，僅T6處理總氮含量略有上升，可能與廚余廢棄物養(yǎng)分釋放比農(nóng)林廢棄物慢有關(guān)。白菜基質(zhì)的有效磷含量最高的是T5處理，為143.23 g·kg-1，菘菜基質(zhì)的有效磷含量最高是T6處理，為187.75 g·kg-1。6個處理的速效鉀含量均呈下降趨勢，白菜、菘菜基質(zhì)土中均是T6處理的速效鉀含量下降幅度最小，分別為29.41%、35.63%。綜上可見，T5、T6處理中廚余廢棄物肥料含量較高，可以增強基質(zhì)的保肥性能，緩慢釋放基質(zhì)養(yǎng)分，這與李水鳳等關(guān)于辣椒栽培中最佳基質(zhì)配比（廚余廢棄物占比45%）的結(jié)果[14]相近。

本試驗探究不同配比廚余廢棄物作栽培基質(zhì)對白菜、菘菜生長及基質(zhì)養(yǎng)分的影響，篩選出廚余廢棄物與農(nóng)林廢棄物的最佳組合配方。結(jié)果表明，添加40%、50%廚余廢棄物的配方更適宜作蔬菜栽培基質(zhì)，效果較為理想。

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（責任編輯：易 ?婧）