尾菜有機肥對甜瓜和番茄產量、品質及土壤養(yǎng)分的影響

張新建 ，高賢彪 ，陳秋生 ，張玉婷 ，梁 靜 ，梁海恬 ，何宗均 ，田 陽 ，路 垚 ，李 峰

（1.天津市農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津300383；2.天津市農業(yè)科學院農業(yè)質量標準與檢測技術研究所，天津300383）

2014 年的全國農業(yè)工作會議上，首次提出農業(yè)面源污染防治的目標是“一控兩減三基本”，其中，“三基本”就是要實現(xiàn)畜禽糞便、農作物秸稈、農膜基本資源化利用。十八大以來，中央對農業(yè)資源環(huán)境保護工作高度關注，要求把農業(yè)資源環(huán)境保護納入到國家環(huán)境保護總體戰(zhàn)略，統(tǒng)籌加以推進。這意味著農業(yè)面源污染的防治工作轉入帶有明確目標的具體實踐，并且由部門行動上升到國家意志，環(huán)境問題越來越受到政府和社會的關注。農業(yè)廢棄物處理不當、利用效率不高及資源浪費等諸多問題，是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)造成污染的主要來源，在導致大量養(yǎng)分和高附加值成分流失的同時，持續(xù)造成農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境惡化，對我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展產生了極大影響。據統(tǒng)計，2017 年京津冀地區(qū)的蔬菜種植面積為 757.69 萬 hm2，蔬菜產量高達 5 484.96 萬 t[1-3]。在蔬菜產業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，京津冀地區(qū)蔬菜尾菜年形成量高達1 842.95 萬t（折損比33.6%）[4]，尾菜相對集中，數量較大，對農業(yè)生態(tài)環(huán)境影響顯著。據研究，尾菜干物質含量為5%～15%，含水量為85%～95%，干樣含氮量為1.9%～2.4%、含磷量為1.3%～1.8%、含鉀量為1.2%～2.1%、有機質含量為35%～50%[5-6]。尾菜中含有大量的營養(yǎng)元素及微量元素，具有很大的利用空間。因此，蔬菜尾菜資源化利用成為解決目前困境的重要途徑，為有效解決蔬菜尾菜的污染問題，在傳統(tǒng)堆肥的基礎上，結合微生物菌劑，將蔬菜尾菜經過高溫發(fā)酵制成尾菜有機肥，還田施用，實現(xiàn)了養(yǎng)分在生產過程中的循環(huán)。蔬菜尾菜堆肥之后施用于土壤，不僅解決了蔬菜尾菜資源浪費與農業(yè)環(huán)境問題，還可以替代部分化肥減少成本、提升土壤有機質含量、調節(jié)土壤結構、提高土壤微生物的種群數量，進而對蔬菜的生產產生增產增效的作用，具有良好的生態(tài)效益、經濟效益和社會效益。

耿鳳展等[7]研究發(fā)現(xiàn)，番茄秸稈高溫堆肥作為番茄的育苗基質，可以促進番茄的生長；楊冬艷等[8]研究發(fā)現(xiàn)，番茄秸稈堆肥還田能夠持續(xù)促進番茄植株生長，改善果實品質，提高番茄產量，增加土壤養(yǎng)分含量和有機質含量；農業(yè)秸稈堆肥還田后，具有改善土壤結構、增加土壤中的有機質含量、提升果實品質和產量等優(yōu)點[9-11]。關于蔬菜尾菜堆肥化利用的研究已有報道，但是大多數集中在番茄秸稈和辣椒秸稈堆肥化利用方面。

為了促進蔬菜主產區(qū)尾菜無害化處理和資源化利用，尾菜經粉碎高溫堆腐可形成尾菜有機肥，其中含有大量的營養(yǎng)物質，資源化利用回歸農田，可實現(xiàn)養(yǎng)分的循環(huán)利用、有效減少設施蔬菜的丟棄量和環(huán)境污染。但目前，尾菜有機肥作為肥料還田利用的研究報道較少，對尾菜有機肥的施用量和施用效果尚不明確。

本試驗研究了不同用量尾菜有機肥對甜瓜和番茄的產量、品質及土壤養(yǎng)分的影響，旨在篩選適宜甜瓜和番茄種植的尾菜有機肥用量，為蔬菜尾菜的無害化處理和資源化利用提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河北省饒陽縣大尹村鎮(zhèn)南北巖村（38°14′46″N，115°49′41″E），屬于暖溫帶亞濕潤季風氣候，冬季寒冷降雪少，春季干旱風沙多，夏季高溫多雨，秋季天氣晴朗，冷暖適中。年平均氣溫12.5 ℃，年降水總量510 mm 左右。土壤質地為褐土化潮土。甜瓜試驗供試土壤基本理化性質為有機質18.45g/kg，堿解氮 183.27 mg/kg，速效磷 249.31 mg/kg，速效鉀 226.64 mg/kg，全鹽 0.85 g/kg，pH 值 8.6；番茄試驗供試土壤基本理化性質為有機質20.62 g/kg，堿解氮258.61 mg/kg，速效磷252.75 mg/kg，速效鉀287.84 mg/kg，全鹽 0.93 g/kg，pH 值 8.6。

1.2 試驗材料

供試甜瓜品種為河北茂華種業(yè)有限公司生產的“久紅瑞”，供試番茄品種為西安秦皇種苗有限公司生產的“秦皇露地粉王”。供試腐熟牛糞為農戶從附近養(yǎng)殖場購置新鮮牛糞后露天堆肥后的產物，供試尾菜有機肥為天津市農業(yè)資源與環(huán)境研究所以各種蔬菜尾菜為原料研制。尾菜有機肥和腐熟牛糞的基本性質如表1 所示。

表1 尾菜有機肥和腐熟牛糞的基本理化性質

1.3 試驗方法

甜瓜田間試驗共設置5 個處理，番茄田間試驗共設置4 個處理，每個處理3 個重復，每個小區(qū)面積18 m2，不同處理基肥施用標準如表2 所示。后期追肥量和追肥方式相同。試驗在盛果期采集甜瓜和番茄的果實測定其品質指標。

表2 試驗處理設置

1.4 測定項目及方法

品質指標主要測定可溶性固形物、維生素C 和硝酸鹽。果實品質指標中，維生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定[12]，可溶性固形物采用折射法測定[13]，硝酸鹽含量采用水楊酸法測定[14]。試驗結束后，采集各處理0～20 cm 土壤樣品，風干后研磨分別過0.15、0.85 mm 篩，備用。采用堿解擴散法測定堿解氮含量，采用鉬銻抗比色法測定速效磷含量，采用火焰光度法測定速效鉀含量，采用重鉻酸鉀容量法- 外加熱法測定土壤有機質含量[15]；使用電位計法測定pH 值。

1.5 數據分析

試驗數據采用Excel 軟件進行處理，采用SPSS 16.0 統(tǒng)計軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

從表3 可以看出，不同用量尾菜有機肥處理下，種植甜瓜的土壤有機質和各營養(yǎng)指標比CK 顯著提高，且土壤 pH 值顯著降低（P＜0.05），土壤堿性顯著降低，有效改善了土壤結構；T4 處理下土壤有機質含量最高，比CK 顯著增加44.9%（P＜0.05），T3 處理下土壤有機質含量次之，且與T4 處理間無顯著差異；其他土壤養(yǎng)分指標堿解氮、速效磷、速效鉀含量均在T3 處理下達到最優(yōu)。

表3 不同處理條件下的土壤養(yǎng)分指標

對種植番茄的土壤養(yǎng)分指標統(tǒng)計結果顯示，不同用量尾菜有機肥處理下，種植番茄的土壤有機質和各營養(yǎng)指標比CK 顯著提高（P＜0.05）；土壤pH值隨濃度增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；T3 處理下有機質含量最高，比CK 顯著增加18.87%（P＜0.05），T2 處理下速效鉀含量最高，但這2 個指標在不同用量尾菜有機肥處理間差異均不顯著；其他土壤養(yǎng)分指標堿解氮、速效磷含量均在T3 處理下達到最優(yōu)。

綜上，施用尾菜有機肥可提升土壤中的有機質和養(yǎng)分含量，養(yǎng)分含量隨施用尾菜有機肥量的增加而升高。

2.2 不同施肥處理對作物產量的影響

從表4 可以看出，施用尾菜有機肥后，甜瓜產量均有所提升，增產幅度為3.8%～14.98%；隨有機肥用量增加增產率逐漸降低，但不同處理之間差異不顯著（P＞0.05）；T1 處理和 T2 處理下增產率分別為14.98%和12.45%。同樣，施用尾菜有機肥后，番茄的產量也均有所提升，增產幅度為4.38%～7.95%；其中，T2 處理下增產率最高，為7.95%，T3處理次之，為6.47%。可見，施用尾菜有機肥均能提升甜瓜和番茄的產量，但各處理產量之間差異均不顯著。

表4 不同施肥處理條件下甜瓜和番茄的產量

2.3 不同施肥處理對果實品質的影響

由表5 可知，T1 和T2 處理下，甜瓜可溶性固形物和維生素C 含量均高于CK，且硝酸鹽含量低于CK；T2 處理下甜瓜的可溶性固形物含量和維生素C 含量均最高，分別為10.80%和14.21 mg/100 g，分別是 CK 的 1.04 倍和 1.39 倍；T1 處理下硝酸鹽含量最低，為38.80 mg/kg，是CK 的0.95 倍。可見，甜瓜的3 個品質指標在T1 或T2 處理下達到最優(yōu)。

表5 不同施肥處理條件下甜瓜和番茄的品質

同樣地，T1 和T2 處理下，番茄的可溶性固形物和維生素C 含量均高于CK，且硝酸鹽含量低于CK；T1 處理下可溶性固形物含量最高，為4.80%，是 CK 的 1.14 倍；T2 處理下維生素 C 含量最高，為7.71 mg/100 g，是 CK 的 1.10 倍；T1 處理下硝酸鹽含量最低，為20.00 mg/kg，是對照的0.91 倍。可見，番茄的3 個品質指標在T1 或T2 處理下達到最優(yōu)。

綜合來看，施用一定量的尾菜有機肥能夠同時提升甜瓜和番茄的品質。

2.4 效益分析

從成本效益分析，結果如表6 所示，腐熟牛糞、尾菜有機肥、甜瓜和番茄的價格按試驗時市場平均價格計算，與 CK 相比，處理 T1、T2、T3、T4 的甜瓜分別增收 3.34 萬、1.60 萬、-1.44 萬、-2.30 萬元 /hm2。所以，推薦15 t/hm2尾菜有機肥的用量為甜瓜最優(yōu)施肥量；與 CK 相比，處理 T1、T2 和 T3 的番茄分別增收 1.63 萬、1.64 萬、-0.06 萬元 /hm2，處理 T2 比T1 增收 0.01 萬元 /hm2，但處理 T2 比 T1 多施用15 t/hm2尾菜有機肥，考慮每公頃施用15 t 有機肥的人工費用，所以，也推薦15 t/hm2尾菜有機肥的用量為番茄最優(yōu)施肥量。

表6 成本效益分析結果

3 結論與討論

土壤是農業(yè)生產的基礎，保持土壤肥力的可持續(xù)性、建立良性高效的農業(yè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，是農業(yè)生產的必然趨勢[16]。秸稈還田能改善土壤結構，提升土壤有機質含量和礦質養(yǎng)分含量。蔬菜尾菜即蔬菜秸稈堆肥化處理是蔬菜尾菜無害化和資源化的重要途徑。蔬菜尾菜中含有纖維素、蛋白質、氮、磷、鈣、鎂等多種成分，其有機質含量較高，是其他農家肥的1.70～7.43 倍，可有效提高土壤有機質的含量，增強土壤肥力，為作物提供多種營養(yǎng)[17]。另外，蔬菜尾菜堆肥后含有大量的菌群，可促進土壤有益微生物的繁殖，并可增加土壤中小分子有機酸含量，活化土壤養(yǎng)分，有效提高土壤速效養(yǎng)分含量[18]。腐熟的畜禽糞便雖然具有肥力高、成本低的特點，但畜禽糞便中重金屬含量較高，連續(xù)使用可能會導致土壤中重金屬的積累，農產品的品質下降，對人們的健康造成影響[19]。與腐熟畜禽糞便相比，尾菜有機肥具有增產效果明顯、綠色環(huán)保，能有效預防設施土壤次生鹽漬化的發(fā)生等特點，在蔬菜生產上具有良好的市場前景，大力推廣尾菜有機肥可以實現(xiàn)蔬菜尾菜的資源化利用[8]，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。胡曉婷等[20]研究發(fā)現(xiàn)，番茄秸稈腐熟物與園土以10%的混配比例種植番茄時可以促進番茄的生長，提高產量和改善果實品質；辣椒秸稈與雞糞混合堆肥對番茄生長和根結線蟲防治效果較好[21]；楊冬艷等[8]研究表明，在日光溫室夏秋茬栽培中，利用番茄或者辣椒秸稈堆肥與50%化肥配施，可以明顯提高番茄的產量和品質；劉佳等[22]研究表明，施用蔬菜秸稈肥對菜心產量提高最為明顯，可比對照增產15.91%。

本試驗研究結果表明，尾菜有機肥能明顯提升土壤中的有機質和堿解氮、速效磷和速效鉀等養(yǎng)分含量，提升甜瓜和番茄的產量和品質，實現(xiàn)甜瓜增產3.80%～14.98%、番茄增產4.38%～6.47%，研究結果與已有試驗研究的結果基本一致[23-27]。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，施用一定量的尾菜有機肥能夠提升甜瓜和番茄的可溶性固形物和維生素C 含量，降低硝酸鹽含量，說明尾菜有機肥施用后，可以有效改善果實品質，這與胡曉婷等[10]和吳東升[4]的研究結果基本一致。造成果實品質提升的主要原因可能是由于蔬菜尾菜有機肥與土壤相互作用，營養(yǎng)物質緩慢釋放，減了了養(yǎng)分的流失，增強了土壤對養(yǎng)分的固定，提高了養(yǎng)分的可利用性；同時，尾菜有機肥為微生物提供了營養(yǎng)，促進了微生物的活動，利于根系發(fā)育，促進了作物生長，進而改善了果實品質[28]。

本研究通過不同用量尾菜有機肥和腐熟牛糞的對比試驗，發(fā)現(xiàn)尾菜有機肥能明顯提升土壤中的有機質和養(yǎng)分含量，同時能提高甜瓜和番茄的產量和品質，綜合成本效益（直接經濟效益）分析，在甜瓜和番茄的種植中，以15 t/hm2尾菜有機肥的用量為最優(yōu)施肥量。研究結果為蔬菜尾菜發(fā)酵產生的有機肥的循環(huán)利用提供了理論支持。