豬糞水熱處理產(chǎn)物對(duì)土壤性質(zhì)及小白菜生長(zhǎng)的影響

摘要：為探討豬糞廢棄物資源化利用途徑，將不同溫度處理下的水熱產(chǎn)物作為添加劑，對(duì)土壤進(jìn)行培養(yǎng)研究其特性變化，通過小白菜種植試驗(yàn)驗(yàn)證不同溫度處理下豬糞水熱產(chǎn)物對(duì)土壤的改良效果。結(jié)果表明，與CK相比，土壤培養(yǎng)49 d時(shí)，各豬糞水熱產(chǎn)物處理均顯著降低了pH，且堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)及EC顯著提升，其中ZF180處理組提升最為明顯，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)及EC分別提高了29.10%、61.78%、22.94%、20.31%和25.70%。種植60 d時(shí)，小白菜產(chǎn)量、生物量、株高、單株葉面積、根長(zhǎng)都有所提高，其中ZF180處理組小白菜的生長(zhǎng)性狀表現(xiàn)最好，與CK對(duì)照組相比，分別增加了225.17%、225.39%、61.50%、104.78%和90.67%。因此，180 ℃水熱處理溫度是豬糞廢棄物水熱處理資源化利用的最適溫度。

關(guān)鍵詞：豬糞廢棄物；水熱產(chǎn)物；溫度；土壤性質(zhì)；小白菜

收稿日期：2024-10-29

基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（232102321049）。

第一作者：楊英（1980-），女，碩士，講師，從事固廢資源化綜合利用研究。E-mail：yangy@hpu.edu.cn。

通信作者：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)畜禽養(yǎng)殖行業(yè)每年能夠產(chǎn)生的糞污達(dá)到了3.8×109 t。這些糞污大多沒有被合理利用，綜合利用率大概在50%～60%之間［1-2］。目前，畜禽糞便有相當(dāng)一部分的處理方式是直接排入環(huán)境中，給大氣、水體、土壤都造成了嚴(yán)重的污染［3-5］。豬糞是畜禽糞便的主要組成部分，其處理和資源化利用是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。研究表明，健康豬只糞便中微量元素主要包括氮元素、磷元素、鉀元素；重金屬主要包括鈣、鐵、鋅、銫等，是一種潛在的有機(jī)肥料資源［6］。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用水熱技術(shù)處理豬糞，但是相關(guān)的研究還較少。水熱技術(shù)是指反應(yīng)物在高溫高壓下，以水為反應(yīng)介質(zhì)，利用水在高溫高壓下的特殊性質(zhì)，使有機(jī)固體廢棄物發(fā)生一系列降解反應(yīng)并獲得可利用產(chǎn)物的處理技術(shù)［7-9］。豬糞含水率較高，利用水熱法在一定的溫度、時(shí)間、壓力下發(fā)生聚合等反應(yīng)后，生成的固體產(chǎn)物中含有的機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分等含量符合我國(guó)有機(jī)肥料：NY/T 525-2021農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的農(nóng)用價(jià)值，可以作為有機(jī)肥來使用。

小白菜作為一種常見的葉菜類作物，菜根系分布淺，吸收能力弱，且生產(chǎn)周期短，施用化肥增產(chǎn)效果明顯。施肥是小白菜提高養(yǎng)分和產(chǎn)量的重要措施，合理的施肥配比能協(xié)調(diào)小白菜各生育期對(duì)養(yǎng)分的需求［10］。

本文主要研究豬糞原料經(jīng)過水熱處理后的固體產(chǎn)物作為添加劑對(duì)土壤進(jìn)行改良，探究土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分等基本性質(zhì)的變化，通過分析小白菜的生長(zhǎng)性狀以直觀地評(píng)價(jià)水熱處理豬糞作為有機(jī)肥料的改良效果，研究水熱固體產(chǎn)物作為有機(jī)肥的實(shí)用性，以期為豬糞廢棄物的資源化有效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2022年7月至2023年10月在河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展，原始土壤來源于學(xué)校西南菜園地，用作土壤培養(yǎng)試驗(yàn)原料，屬于土亞類潮粘土土屬，其基本理化性質(zhì)詳見表1。試驗(yàn)前將原始土壤去除石子和植物殘留的根系，風(fēng)干后研磨，過10目的篩子，備用。

供試新鮮豬糞采自河南省焦作市某小型私人養(yǎng)豬場(chǎng)，養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)的豬只通過攝入市售標(biāo)準(zhǔn)配方的豬飼料完成其生長(zhǎng)周期，新鮮豬糞的含水率為75%，采集到實(shí)驗(yàn)室后用密封桶密封保存在冰柜中備用。水熱試驗(yàn)采用反應(yīng)釜作為綜合反應(yīng)器，可以實(shí)現(xiàn)物料的加熱、攪拌、 冷卻及低高速混配的物理化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)容器內(nèi)添加350 g物料和200 mL去離子水，轉(zhuǎn)速為100 r·min-1， 分別升溫至120，150，180，210和 240 ℃保溫30 min后自然冷卻至室溫，各溫度處理設(shè)置 3 組重復(fù)。

水熱處理后的產(chǎn)物用抽濾機(jī)進(jìn)行固液分離，固體產(chǎn)物在烘箱中105 ℃烘干至恒重。

豬糞原料分別在120，150，180，210和240 ℃條件下的水熱固體產(chǎn)物作為供試物料，分別命名為ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210和ZF240，其基本理化性質(zhì)詳見表2。

種植試驗(yàn)供試土壤來源于花卉市場(chǎng)購(gòu)置的營(yíng)養(yǎng)土，小白菜種子為種苗基地官網(wǎng)購(gòu)買的四季市售小白菜，經(jīng)過篩選留下健康飽滿種子備用。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

土壤培養(yǎng)試驗(yàn)：采用盆栽試驗(yàn)，選用60 mm×120 mm（上口徑×高）的塑料盆。每個(gè)花盆裝入原始土壤1 kg，按照1%的質(zhì)量比，分別取ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240供試物料10 g施入土壤，使其混合均勻，以原始土壤為空白對(duì)照CK，共設(shè)置7組不同處理的培養(yǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，按田間最大持水量60%澆透水，研究不同豬糞處理對(duì)土壤的基本理化性質(zhì)的影響。

小白菜種植試驗(yàn)：采用盆栽試驗(yàn)，選用60 mm×120 mm（上口徑×高）的塑料盆。每個(gè)花盆裝入2 kg的市售營(yíng)養(yǎng)土，按照1%的質(zhì)量比，分別施加ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240供試物料20 g，混合攪拌均勻，表面均勻播撒30粒小白菜種子，覆土2 cm左右，按田間最大持水量60%澆透水，定期進(jìn)行澆水管理，分析不同豬糞處理對(duì)小白菜生長(zhǎng)情況的影響。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土肥試驗(yàn)土壤基本性質(zhì)的測(cè)定：基礎(chǔ)土壤加入不同豬糞水熱產(chǎn)物進(jìn)行培養(yǎng)后的7，21，35和49 d，按照五點(diǎn)取土法每盆取土50 g，取后風(fēng)干、研磨和過80目篩，放置4 ℃下保存?zhèn)溆?。將待測(cè)土樣與水以5∶1的比例浸提后，用pH計(jì)及電導(dǎo)率儀進(jìn)行pH、EC的測(cè)定；依據(jù)NY/T 525-2021中重鉻酸鉀容量法來測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)的含量；依據(jù)LY/T 1228-2015中堿解擴(kuò)散法來測(cè)定土壤堿解氮的含量；依據(jù)NY/T 1121.7-2014中鹽酸氟化銨法來測(cè)定土壤有效磷的含量；依據(jù)NY/T 889-2004中乙酸銨浸提火焰光度計(jì)法來測(cè)定土壤速效鉀含量。

小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定：用刻度尺測(cè)定株高（地面到最高葉片尖端的距離）與單株葉面積（葉面積=0.75×長(zhǎng)×寬）；收獲時(shí)將小白菜緊貼土壤表層剪下，將地上部分別用自來水和蒸餾水清洗，擦干后稱量，測(cè)定小白菜產(chǎn)量；稱完產(chǎn)量后，于烘箱中105 ℃殺青30 min，然后用60 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量測(cè)定小白菜地上部生物量；在盡量不破壞根系的情況下將根取出，用蒸餾水清洗，然后用吸水紙擦拭干凈，測(cè)定每株小白菜的單根質(zhì)量，再用刻度尺測(cè)量小白菜的根長(zhǎng)；測(cè)完單根質(zhì)量后，最后將根系置于烘箱中烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定小白菜地下部生物量；并計(jì)算收獲指數(shù)，具體公式如下：

收獲指數(shù)=地上部生物量（地上部生物量+地下部生物量）

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

使用 Excel 2019和Origin 2021對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 豬糞水熱固體產(chǎn)物對(duì)盆栽土壤基本性質(zhì)的影響

2.1.1 土壤pH

如圖1所示，與CK對(duì)照組相比，在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，各豬糞水熱產(chǎn)物處理都顯著降低了土壤的pH（Plt;0.05），對(duì)土壤pH降低效果從低到高依次是ZF0、ZF120、ZF240、ZF150、ZF210、ZF180 處理組。不同處理組之間也存在顯著性差異（Plt;0.05）。ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240 處理組的pH從添加物料后開始降低，在21 d時(shí)達(dá)到最低值，分別為7.48，7.21，7.13，6.72，6.88和7.06，ZF180 處理組的土壤pH最低。在培養(yǎng)21 d后土壤的pH開始回升，在培養(yǎng)49 d結(jié)束時(shí)ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240 處理組的土壤pH回升至7.73，7.62，7.44，7.23，7.32和7.53，與 CK對(duì)照組的土壤pH相比依然較低。在整個(gè)培養(yǎng)過程中可以看出，土壤的pH與添加物的pH以及培養(yǎng)時(shí)間密切相關(guān)。

2.1.2 土壤EC

如表3所示，與CK對(duì)照組相比，在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，各豬糞水熱產(chǎn)物處理都顯著升高了土壤的EC值（Plt;0.05），對(duì)土壤EC提升效果從高到低依次是ZF0、ZF120、 ZF150、ZF180、ZF210、ZF240 處理組。每個(gè)不同的處理組之間也存在顯著性差異（Plt;0.05）。在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，CK對(duì)照組的土壤EC值變化不大，ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240處理組的土壤EC值一直呈上升趨勢(shì)，在第49天時(shí)分別達(dá)到了0.957，0.850，0.792，0.768，0.699和0.678 mS·cm-1，相對(duì)于原始土壤的EC值，分別提高了56.63%、39.12%、29.62%、25.70%、14.40%和10.97%。在整個(gè)培養(yǎng)的過程中可以看出，土壤的EC值與添加物豬糞水熱產(chǎn)物的初始EC值以及培養(yǎng)時(shí)間有關(guān)。

2.1.3 土壤有機(jī)質(zhì)含量

如圖2所示，與CK對(duì)照組相比，各豬糞水熱產(chǎn)物處理在培養(yǎng)的整個(gè)過程中都顯著提高了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量（Plt;0.05），對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)含量提升效果從高到低依次是ZF240、ZF210、ZF180、ZF0、ZF150、 ZF120處理組。在培養(yǎng)的49 d中，CK對(duì)照組的土壤有機(jī)質(zhì)含量提升，在49 d時(shí)達(dá)到了16.99 g·kg-1，較原始土壤提高了26.13%，ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240 處理組的土壤有機(jī)質(zhì)含量在第49天時(shí)分別達(dá)到18.76，16.70，18.45，20.44，21.03和21.75 g·kg-1較CK分別提高了10.42%、-1.71%、8.59%、20.31%、23.78%和28.02%。在整個(gè)培養(yǎng)過程中， 處理組的土壤有機(jī)質(zhì)含量在培養(yǎng)前35 d處于緩慢下降的趨勢(shì)，35 d之后趨于穩(wěn)定。從整個(gè)培養(yǎng)的過程來看，土壤的有機(jī)質(zhì)含量與添加物豬糞水熱產(chǎn)物的有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。

2.1.4 土壤堿解氮含量

如圖3所示，與CK對(duì)照組相比，在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，所有豬糞水熱產(chǎn)物處理方式都顯著提升了土壤中堿解氮的含量，提升效果從高到低依次是ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、 ZF240處理組。在培養(yǎng)7和21 d，所有處理組之間也存在顯著性差異。整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，CK對(duì)照組的土壤堿解氮含量無太大變化，所有處理組的土壤堿解氮含量從豬糞水熱產(chǎn)物后呈下降趨勢(shì)，在21 d時(shí)降到最低值，從21 d到培養(yǎng)結(jié)束，土壤中堿解氮含量無較大變化，處于穩(wěn)定狀態(tài)。培養(yǎng)結(jié)束時(shí)對(duì)照組土壤堿解氮含量為61.96 mg·kg-1，ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240的土壤堿解氮含量分別為85.22，84.32，80.67，79.99，78.49和76.12 mg·kg-1，相較于對(duì)照組分別增加了37.54%、36.09%、30.20%、29.10%、26.68%和22.85%。

2.1.5 土壤有效磷含量

如圖4所示，與CK對(duì)照組相比，在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，所有豬糞水熱產(chǎn)物處理都顯著提升了土壤中有效磷的含量。同時(shí)，在整個(gè)培養(yǎng)過程中，除了ZF120、ZF150處理組之間沒有顯著性差異之外，其余的不同處理組之間存在著顯著性差異。在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，對(duì)土壤中有效磷含量的提升效果從高到低依次是ZF240、ZF210、ZF180、ZF150、ZF120、ZF0處理組，CK對(duì)照組的土壤有效磷含量無太大變化，各處理組的土壤有效磷含量從添加物料后呈下降趨勢(shì)，在21 d時(shí)降到最低值，之后開始回升。培養(yǎng)結(jié)束時(shí)各處理組的土壤有效磷含量從高到低分別為16.29，14.11，12.87，12.56，11.97和10.34 mg·kg-1， 相較于對(duì)照組分別增加了104.65%、77.26%、61.78%、57.79%、50.38%和29.90%。

2.1.6 土壤速效鉀含量

如圖5所示，與CK對(duì)照組相比，在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，所有組都顯著提高了土壤中速效鉀的含量，對(duì)土壤中速效鉀含量的提升效果從高到低依次是ZF0、ZF120、ZF150、 ZF180、ZF210、ZF240處理組。同時(shí)，在整個(gè)49 d的培養(yǎng)過程中，所有處理組之間也存在顯著性差異。在49 d培養(yǎng)結(jié)束后，ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240 處理組的土壤速效鉀含量分別為224.98，199.04，188.32，180.45， 172.48和163.56 mg·kg-1，與 CK對(duì)照組相比分別增加了53.28%、35.64%、 28.30%、22.94%、17.51%和11.43%。

2.2 豬糞水熱固體產(chǎn)物對(duì)小白菜生長(zhǎng)狀況的影響

2.2.1 對(duì)不同時(shí)期小白菜外觀的影響

由圖6可以看出，與CK對(duì)照組相比，在種植10 d時(shí)，豬糞水熱產(chǎn)物處理組的小白菜從外觀上看長(zhǎng)勢(shì)沒有太大差異，說明施加物料對(duì)前期的小白菜生長(zhǎng)沒有太大影響。由圖7可以看出，ZF150、ZF180、ZF210、ZF240處理組的小白菜從外觀上看長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于CK對(duì)照組，說明添加物料后在種植30 d時(shí)對(duì)小白菜生長(zhǎng)情況已經(jīng)產(chǎn)生了促進(jìn)作用。由圖8可以看出，在種植60 d時(shí)，每個(gè)處理組的小白菜從外觀上看長(zhǎng)勢(shì)都優(yōu)于CK對(duì)照組，說明在種植60 d后，所有豬糞水熱產(chǎn)物處理組與CK對(duì)照組相比對(duì)小白菜的長(zhǎng)勢(shì)都有促進(jìn)作用。由圖9可以看出，在種植60 d時(shí)，所有處理組的小白菜的根系從外觀上看都要優(yōu)于CK對(duì)照組，特別是ZF150、ZF180、ZF210處理組的小白菜的根系與CK對(duì)照組相比明顯粗壯。所以可以推斷出豬糞及其水熱固體產(chǎn)物作為土壤改良劑添加到土壤中對(duì)小白菜的生長(zhǎng)有正向作用。

2.2.2 對(duì)種植第60天時(shí)小白菜生長(zhǎng)性狀的影響

由表4可以看出，與CK對(duì)照組相比，經(jīng)過60 d的種植，所有處理組的小白菜產(chǎn)量、地上生物量、地下生物量、株高、單株葉面積、根長(zhǎng)、單根質(zhì)量都顯著增加，各豬糞水熱產(chǎn)物處理（ZF0、ZF120、ZF150、ZF180、ZF210、ZF240）與CK對(duì)照組相比小白菜的產(chǎn)量分別增加了25.00%、66.30%、122.80%、225.17%、84.12%、39.36%；各處理組小白菜地上生物量分別增加了25.11%、66.43%、122.96%、225.39%、84.12%、39.36%；各處理組的小白菜株高分別增加了17.32%、23.14%、42.61%、 61.50%、45.69%和37.06%；各處理組的小白菜單株葉面積分別增加了14.37%、18.09%、40.39%、104.78%、67.62%和48.12%；各處理組的小白菜根長(zhǎng)分別增加了18.22%、46.22%、65.11%、90.67%、45.11%和41.78%；除了ZF0處理組之外，所有處理組的收獲指數(shù)都顯著低于CK（Plt;0.05）。

通過對(duì)表4中的不同處理下的小白菜的生長(zhǎng)性狀情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)添加豬糞水熱固體產(chǎn)物對(duì)小白菜產(chǎn)量、地上生物量、地下生物量、株高、單株葉面積、根長(zhǎng)、單根質(zhì)量都有積極作用。整體上來說，所有處理組與CK對(duì)照組相比都對(duì)小白菜的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，其中ZF180處理組對(duì)小白菜的所有性狀的提升表現(xiàn)最好。

3 討論

3.1 豬糞水熱固體產(chǎn)物對(duì)土壤性質(zhì)的影響

3.1.1 土壤pH和EC

研究結(jié)果顯示，從培養(yǎng)開始到21 d時(shí)，土壤的pH與培養(yǎng)時(shí)間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，這是由于豬糞及其水熱固體產(chǎn)物本身呈酸性，加入土壤后中和了土壤的酸堿度，所以能夠在較短時(shí)間內(nèi)降低土壤的pH。而且，當(dāng)豬糞水熱固體產(chǎn)物施加到土壤中后，能夠促進(jìn)土壤中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中可能會(huì)生成一些酸性物質(zhì)，同時(shí)土壤中的微生物的代謝活動(dòng)也會(huì)生成一些酸性基團(tuán)，這些酸性物質(zhì)有一部分會(huì)保留到土壤中，所以培 養(yǎng)前期土壤的pH顯著下降［11］。豬糞水熱產(chǎn)物處理組在21～49 d時(shí)，土壤的pH有所回升，這種現(xiàn)象可能是由于豬糞及其水熱固體產(chǎn)物中含有K、Ca等灰分元素，這些灰分元素能夠溶于土壤中，可以對(duì)土壤中鹽基飽和度進(jìn)行改善，所以土壤的pH有所提升。這一現(xiàn)象與前人等［12-13］的研究結(jié)果一致。另有研究表明，培養(yǎng)后期土壤pH回升的另一個(gè)原因可能是添加豬糞水熱固體產(chǎn)物會(huì)對(duì)土壤中微生物的還原反應(yīng)具有促進(jìn)作用，會(huì)增加微生物的活性［14-15］。

隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，土壤的EC值呈緩慢上升趨勢(shì)，原因可能是豬糞水熱固體產(chǎn)物本身就具有很高的電導(dǎo)率，當(dāng)作為添加物施加到土壤中后相當(dāng)于直接往土壤中加入了大量的外源性鹽離子，所以土壤的電導(dǎo)率能夠在較短的時(shí)間內(nèi)得到大幅提升。Qin等［16］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加物中含有較高的灰分元素時(shí)，加入土壤后能夠?qū)ν寥赖碾妼?dǎo)率有提升效果。而且，豬糞水熱固體產(chǎn)物中含有大量的有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下分解的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些礦質(zhì)鹽分，這些礦質(zhì)鹽分也會(huì)導(dǎo)致土壤的電導(dǎo)率增加。

3.1.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量

俞盈等［17］研究表明，豬糞水熱固體產(chǎn)物是高碳材料，其有機(jī)質(zhì)含量非常高，施加到土壤中相當(dāng)于直接向土壤中輸入了大量的外源性有機(jī)質(zhì)，所以土壤中有機(jī)質(zhì)的含量在短時(shí)間內(nèi)可得到大幅度提升。本研究中，豬糞水熱產(chǎn)物處理組的土壤有機(jī)質(zhì)含量較于對(duì)照組明顯升高，這與杜忍讓等［18］研究結(jié)果相似。此外，處理組的土壤有機(jī)質(zhì)含量在培養(yǎng)過程中先下降后趨于穩(wěn)定。這可能是由于土壤以及豬糞水熱固體產(chǎn)物中含有較多的不穩(wěn)定組分，這些不穩(wěn)定組分在培養(yǎng)過程中會(huì)發(fā)生礦化作用［19］。而且，豬糞水熱固體產(chǎn)物的表面由豐富的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)組成，具有高度的芳構(gòu)化程度［20］。這種結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，這與韓瑋等［21］的研究結(jié)果相似。

3.1.3 土壤堿解氮含量

Melo等［22］比較了水熱轉(zhuǎn)化污泥和礦物肥料在盆栽試驗(yàn)中對(duì)土壤性質(zhì)的影響，證實(shí)了豬糞及其水熱固體產(chǎn)物本身含有大量的氮元素，施加到土壤中后相當(dāng)于直接向土壤中施加了大量的氮源，水熱固體產(chǎn)物可通過礦化作用將自身的有效氮釋放到土壤中，所以培養(yǎng)初期土壤中的堿解氮含量和CK對(duì)照組相比顯著提高（Plt;0.05）。培養(yǎng)前期，處理組的土壤堿解氮含量下降。Subedi等［23］與Bargmann等［24］均認(rèn)為是微生物的固氮作用導(dǎo)致土壤溶液中的礦質(zhì)氮濃度降低。還有研究發(fā)現(xiàn)，豬糞及其水熱固體產(chǎn)物中可能具有氧化官能團(tuán)，此官能團(tuán)可以吸附土壤中的硝酸鹽，所以會(huì)導(dǎo)致土壤中堿解氮含量降低［25］，這與本研究結(jié)果一致。

3.1.4 土壤有效磷含量

朱陸偉等［26］的研究表明豬糞及其水熱固體產(chǎn)物本身含有大量的磷元素，施加到土壤中后相當(dāng)于直接向土壤中施加了大量的磷源，所以施加材料后土壤中有效磷的含量在較短時(shí)間內(nèi)有顯著提升（Plt;0.05）。培養(yǎng)7 d到21 d時(shí)，土壤中有效磷的含量有所下降，可能是由于土壤顆粒的吸附、解吸、阻塞沉淀、溶解沉淀，或者是土壤中微生物的遷移或固定化造成的［27-28］。本研究中，在21 d之后，土壤中有效磷含量回升。Christel等［29］認(rèn)為豬糞水熱固體產(chǎn)物適合做磷的緩釋肥料，比市面上普通的礦物磷肥料磷損失到水環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)要低。

3.1.5 土壤速效鉀含量

處理組土壤速效鉀含量較CK對(duì)照組相比顯著提升（Plt;0.05），原因可能是豬糞及其水熱固體產(chǎn)物本身含有大量的鉀元素，施加到土壤中后相當(dāng)于直接向土壤中施加了大量的鉀源。Bento等［30］在評(píng)估水炭的養(yǎng)分釋放試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)在土壤中添加水熱產(chǎn)物后土壤中的鉀元素含量有大幅提升。劉建軍等［31］將豬糞作為露地黃瓜的有機(jī)肥后也觀察到了類似現(xiàn)象。

3.2 豬糞水熱固體產(chǎn)物對(duì)小白菜生長(zhǎng)狀況的影響

本研究中，不同溫度處理下的豬糞水熱處理產(chǎn)物對(duì)小白菜生長(zhǎng)的影響存在顯著差異。其中180 ℃處理組小白菜的生長(zhǎng)性狀達(dá)到了最佳，與CK對(duì)照組相比，ZF180處理組小白菜產(chǎn)量、地上生物量、株高、單株葉面積、根長(zhǎng)分別增加了225.17%、225.39%、61.50%、104.78%和90.67%。這可能與ZF180處理組中腐殖質(zhì)含量和腐殖化率最高有關(guān)。相比之下，較低溫度處理組（如ZF120和ZF150）雖然也對(duì)土壤性質(zhì)和小白菜生長(zhǎng)有改善作用，但效果相對(duì)較弱。而較高溫度處理組（如ZF210和ZF240）雖然在某些指標(biāo)上仍表現(xiàn)出改善作用，但可能由于高溫導(dǎo)致部分有效成分的破壞或轉(zhuǎn)化，使得整體效果不如ZF180處理組。

綜上所述，180 ℃水熱處理溫度是豬糞廢棄物資源化利用的最適溫度。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)具有重要的借鑒意義。通過采用180 ℃水熱處理技術(shù)，可以將豬糞廢棄物轉(zhuǎn)化為高效的有機(jī)肥料。在實(shí)際應(yīng)用中，可以考慮將豬糞水熱處理產(chǎn)物與其他有機(jī)廢棄物或無機(jī)肥料進(jìn)行復(fù)配使用，以進(jìn)一步提高其肥效。

本研究?jī)H關(guān)注了土壤性質(zhì)和小白菜生長(zhǎng)的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，未全面評(píng)估處理產(chǎn)物對(duì)土壤微生物群落、土壤酶活性等方面的影響。后續(xù)應(yīng)增加這些方面的評(píng)估內(nèi)容，以便更全面地了解處理產(chǎn)物對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響。

4 結(jié)論

在49 d的土壤培養(yǎng)試驗(yàn)中，所有添加豬糞水熱產(chǎn)物處理組相較于對(duì)照組（CK）顯著降低了土壤pH，同時(shí)提高了土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量以及EC值。其中ZF180處理組效果最為顯著，與CK對(duì)照組相比，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)及EC分別提升了29.10%、61.78%、22.94%、20.31%和25.70%。在小白菜種植試驗(yàn)中，添加豬糞水熱產(chǎn)物的處理組均對(duì)小白菜的生長(zhǎng)參數(shù)有積極影響，尤其是ZF180處理組，與CK對(duì)照組相比，產(chǎn)量、地上生物量、株高、單株葉面積和根長(zhǎng)分別增加了225.17%、225.39%、61.50%、104.78%和90.67%。此外，180 ℃的水熱處理溫度被認(rèn)為是豬糞廢棄物資源化利用的最佳溫度。

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Effects of Hydrothermal Treatment Products from Pig Manure on Soil Properties and Growth of Chinese Cabbage

YANG Ying， BAO Xingxing， ZHAO Yanqi， ZHAI Zimeng

（School of Resources and Environment， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454003，China）

Abstract：In order to explore the ways of pig manure waste recycling， the hydroheat

treatment products of pig manure under different temperatures were used as additives， the soil characteristics were studied， and the improvement effect of hydroheat products on soil was verified through the cabbage planting experiment. The results showed that compared with CK， at 49 days of planting， each hydroheat treatment products of pig manure treatment group significantly reduced the pH， and the alkali nitrogen， effective phosphorus， quick potassium， organic matter and EC were significantly improved in all treatment groups， among which the alkaline hydrdyzed nitrogen， available phosphorus， available potassium， organic matter and EC increased by 29.10%， 61.78%， 22.94%， 20.31% and 25.70%， respectively. At 60 days of planting， the fresh weight， biomass， single plant height， leaf area of single plant， root length， root weight and harvest index of Chinese cabbage all improved， among which the growth traits of ZF180 treated group were the best. Compared with the CK control group， the Chinese cabbage yield， aboveground biomass， single plant height， single plant leaf area， and root length increased by 225.17%， 225.39%， 61.50%， 104.78%， and 90.67%， respectively. Therefore， 180 ℃ hydrothermal treatment temperature is the optimal temperature for pig manure waste recycling.

Keywords：pig manure waste； hydrothermal products； temperature； soil properties； Chinese cabbage