廚余堆肥對枇杷產量品質及土壤性質的影響

董倩倩， 林永鋒， 俞仕福， 錢佳宇， 田光明,3*

(1.中農新科(蘇州)有機循環研究院有限公司，江蘇 蘇州 215000；2.蘇州華優洞庭枇杷科技發展有限公司，江蘇 蘇州 215000； 3.浙江大學 環境與資源學院，浙江 杭州 310013)

根據來源不同，餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾。餐廚垃圾也是被稱為廚余垃圾，主要是居民在生活消費過程中形成的生活廢物，是食物垃圾中最主要的一種[1]，包括家庭、學校、食堂及餐飲行業等產生的食物加工下角料(廚余)和食用殘余(泔腳)[2]。其成分復雜，主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質的混合物，特點是極易腐爛變質，散發惡臭，傳播細菌和病毒[3]。我國廚余垃圾數量十分巨大，并呈快速上升趨勢，廚余垃圾的非法收集和回收利用會對環境和居民健康產生威脅，因此，加強廚余垃圾污染治理顯得尤為重要，而資源化利用使得這些廚余廢棄物的價值得以顯現。廚余垃圾的肥料化處理方法主要包括好氧堆肥和厭氧消化兩種[4]。好氧堆肥過程是在有氧條件下，利用好氧微生物分泌的胞外酶將固體有機物分解為可溶性有機物質，再滲入到細胞中，通過微生物的新陳代謝，完成整個堆肥過程[5]。厭氧消化處理是指在特定的厭氧條件下，微生物將有機垃圾進行分解，其中的碳、氫、氧轉化為甲烷和二氧化碳[6]，而氮、磷、鉀等元素則存留于殘留物中，并轉化為易被動植物吸收利用的形式[7]。廚余垃圾作為原料，價格低廉，供應量巨大，產品營養豐富，利潤區間幅度較大，具有較強的市場競爭力。因此，通過對廚余垃圾進行無害化處理制成肥料，一方面可提高廚余垃圾的資源化利用，另一方面能夠有效的減少生態環境污染。

廚余垃圾中含有豐富的氮、磷、鉀、鈣及各種微量元素，經一定的前處理，再加入園林廢棄物、秸稈等發酵處理可制成廚余堆肥[8]，以實現廚余垃圾的資源化利用。本研究通過田間試驗分析了廚余堆肥、復合肥(N 15%、P2O515%和K2O 15%)、配方肥(N 16%、P2O55%和K2O 28%)、羊糞、菜籽餅、商品有機肥等對枇杷生長發育、產量及果實品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年10月份開始，為期為2 a，枇杷分別在2020年和2021年的5月收獲。

本試驗選在蘇州市吳中區萬家生態林，基地位于太湖東南岸東山半島西南部，屬中亞熱帶與北亞熱帶過渡區域，加上太湖小氣候的調節作用，較同緯度其他地區暖濕，年降雨量1 139 mm，年平均氣溫16 ℃，年無霜期298 d。試驗田土壤為太湖淤泥土，田間設施完好，灌溉條件便利。土壤肥力偏低，保水保肥與供水供肥性能一般，通氣透水性能一般。試驗大田0～20 cm土樣，有機質 6.2 g·kg-1，全氮0.05 g·kg-1，有效磷15.2 mg·kg-1，速效鉀163 mg·kg-1，pH 8.1；20～40 cm土樣的有機質5.5 g·kg-1，全氮0.05 g·kg-1，有效磷16.7 mg·kg-1，速效鉀158 mg·kg-1，pH 8.5。

供試驗作物是枇杷，品種為本地主栽品種白玉，樹齡5 a，株行距為4 m×6 m。

1.2 處理設計

試驗設8個處理：T1，9—10月花前肥施菜籽餅1.5 kg·株-1+石灰，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T2，9—10月花前肥施配方肥0.3 kg·株-1，2—3月保果肥施菜籽餅1.5 kg·株-1，4月壯果肥施配方肥0.3 kg·株-1，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T3，9—10月花前肥施復合肥0.5 kg·株-1，2—3月保果肥施菜籽餅1.5 kg·株-1，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T4，9—10月花前肥施廚余堆肥15 kg·株-1，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T5，9—10月花前肥施菜籽餅1.5 kg·株-1，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T6，9—10月花前肥施羊糞15 kg·株-1，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T7，9—10月花前肥施廚余堆肥15 kg·株-1+石灰，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1；T8，9—10月花前肥施商品有機肥15 kg·株-1，5—6月采果肥施復合肥0.5 kg·株-1。

1.3 測定項目

每個處理隨機選取5株長勢一致、樹冠大小中等的健康成年個體樹為樣株，果實成熟期采集土壤、葉片和果實。在每個處理的5棵枇杷樹上隨機采集無病蟲害、無機械損傷、果實端正、成熟度和大小基本一致的新鮮果實20～30個，采樣方位和冠層均一致，用于果實品質指標測定。

在樹冠東、南、西、北4個方向各取2片葉子，共采集葉片40～60片，葉片采集后，用質量分數0.1%洗衣粉溶液洗滌30 s，然后用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗3次，放于尼龍網袋中懸掛于通風處陰干。將初步干燥的葉片/果實樣品置于烘箱中，105 ℃干燥30 min，降至75 ℃烘至恒重，研磨，過100目尼龍篩，貯于塑料瓶中用于葉片/果實礦質元素測定。在樹冠滴水線下東、南、西、北4個方向分別確定4個點，用取土器鉆取地表0～30 cm的土樣，混合，風干，研磨，過篩(100目)，用于土壤pH和礦質元素含量的測定。

用游標卡尺(精度0.05 mm)測定鮮果果實橫徑和縱徑，用電子分析天平測定單果質量；用電子分析天平稱量種子、果皮和果肉的質量，并用游標卡尺測定果肉厚度，計算可食率；滴定法測量果肉中可滴定酸含量。

植株的氮、磷、鉀含量按《土壤農化分析》測定。植物樣進行前期處理，制成烘干樣。稱完干重后，經粉碎研磨進行氮、磷、鉀含量的測定。先用濃H2SO4-H2O2進行消煮，磷采用釩鉬酸比色法測定，氮采用連續流動分析儀測定，鉀采用火焰光度法測定。各指標測定均重復3次，結果取平均值。

1.4 數據分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進行數據統計分析，使用最小顯著差異法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 對枇杷產量及品質的影響

圖1所示，T2處理同T3、T7處理相比，枇杷產量存在顯著差異，T4處理同T5、T1、T6、T2、T8處理的枇杷產量沒有顯著性差異。所有處理中T2處理的枇杷產量最高，達2 304 kg·hm-2，T7處理的產量最低，為1 755 kg·hm-2。T4處理的產量為2 169 kg·hm-2，僅次于T2處理，有良好的增產效果。

柱間無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)，(圖2～9同)。

圖2所示，T1處理枇杷橫徑顯著高于T7、T8處理，T4處理同T8處理相比差異顯著，而與T1、T2、T3、T5、T6、T7處理差異不顯著。其中橫徑最大的是T1處理，為41.5 mm，最小的是T8處理，為37.3 mm，T4處理的橫徑為39.8 mm。

圖2 不同施肥處理對枇杷橫徑的影響

圖3所示，T4處理的枇杷縱徑顯著低于T5、T1處理，略低于T8處理，顯著高于T2、T3、T7處理。其中縱徑最大的是T5處理，為35.9 mm，最小的是T3處理，為33.9 mm，T4縱徑為35.3 mm。T4處理的枇杷果形大小在各處理中處于中等水平。

圖3 不同施肥處理對枇杷縱徑的影響

圖4所示，T1處理與T7處理的枇杷單果重存在顯著性差異，其他各處理間均無顯著性差異。其中T1單果重最大，為38.62 g，而T7最小，為33.39 g，T4的單果重為34.16 g。

圖4 不同施肥處理對枇杷單果重的影響

圖5所示，T4處理的可溶性固形物含量顯著高于T1、T2、T3和T6處理，與T5、T7、T8處理差異不顯著。T4、T7處理的可溶性固形物含量均較高，其中T4為14.98%，而T2處理的含量最低，為12.86%，兩者相差2.12百分點，可見廚余堆肥能顯著提高枇杷中可溶性固形物的含量。

圖5 不同施肥處理對枇杷可溶性固形物含量的影響

圖6所示，T4處理的枇杷可食率顯著高于T1、T2、T3、T5、T6、T7處理，略高于T8處理，除T4處理外，其他各處理間的可食率無顯著性差異。其中，T4處理的可食率最高，為76%，最低的是T3處理，為71%。可見廚余堆肥處理可顯著提高枇杷的可食率，提升商品價值。

圖6 不同施肥處理對枇杷可食率的影響

2.2 對枇杷葉片營養含量的影響

圖7所示，T4處理同T2、T3、T5、T6、T7、T8處理葉片的氮含量無顯著性差異，T4處理的葉片氮含量顯著高于T1處理。其中，葉片氮含量最高的是T6處理，為1.61%，最低的是T1處理，為1.31%。

圖7 不同施肥處理對枇杷葉片氮含量的影響

圖8所示，T4處理葉片的磷含量顯著高于T3、T5、T6、T7、T8處理，與T1、T2處理無顯著性差異。葉片磷含量最高的是T4處理，為0.41%；含量最低的是T7處理，為0.27%。可見廚余堆肥處理較多的磷元素被轉移。

圖8 不同施肥處理對枇杷葉片磷含量的影響

圖9所示，T4處理中葉片鉀含量顯著高于T6、T7處理，與T1、T2、T3、T5、T8處理無顯著性差異。其中葉片鉀含量最高的是T3處理，為1.42%，最低的是T6處理，為1.18%，T4處理的葉片鉀含量為1.27%。

圖9 不同施肥處理對枇杷葉片鉀含量的影響

2.3 對土壤的影響

表1所示，T4處理的土壤有機質含量顯著高于其他各處理，為11.53 g·kg-1，T5處理的土壤有機質含量僅次于T4處理。T2處理的土壤有機質含量最低，為6.38 g·kg-1，可見T4處理可以顯著提高土壤有機質含量，改善土壤性質。T4處理的土壤水解氮含量顯著高于T1處理，而與其他處理沒有顯著性差異。T4處理的土壤有效磷含量顯著低于T5、T7處理，與其他處理無顯著性差異，可能是T4處理的部分磷元素被植株轉移。T4處理的土壤速效鉀含量與T3處理無顯著性差異，但顯著低于其他處理，土壤速效鉀含量最高的是T6處理，為272.04 mg·kg-1，含量最低的是T4處理，為153.57 mg·kg-1。

表1 不同施肥處理對土壤理化性質的影響

表2所示，8個處理土樣重金屬元素均未超標。8個處理的As含量均在GB 15618—2008(≤20 mg·kg-1)范圍內，其中T6中的As含量顯著高于其他處理，為15.64 mg·kg-1，T1、T2處理的土壤未檢出As。8個處理土壤的Cr含量均在GB 15618—2008范圍內(≤250 mg·kg-1)，其中T2處理顯著高于其他處理，為156.03 mg·kg-1。

表2 不同施肥處理對土壤重金屬含量的影響

3 小結與討論

3.1 廚余堆肥對枇杷產量及品質的影響

廚余堆肥富含有機質和植物生長所需的營養元素，能有效提高土壤肥力，提高作物產量[9]。本試驗研究結果也印證了這一點，廚余堆肥第一年的施用對枇杷的品質及增產取得了初步的成效。施用廚余堆肥的處理枇杷橫徑顯著高于商品有機肥處理，與普通農戶常用的肥料相比，施用廚余堆肥在可溶性固形物含量、可食率方面呈顯著優勢，施用廚余堆肥的枇杷可溶性固形物、可食率分別為14.98%和76%。施用廚余堆肥的枇杷產量為2 169 kg·hm-2，僅次于配方肥處理。可見廚余堆肥對枇杷產量有較好的提高效果，且對枇杷的品質有大幅提升。

3.2 廚余堆肥對枇杷葉片營養成分含量的影響

試驗研究表明，廚余堆肥處理的枇杷葉片中氮、磷、鉀含量分別為1.49%、0.41%、1.27%，對肥料中的養分均有不同程度的轉移。廚余堆肥處理對葉片中磷元素的轉移影響最為顯著，為0.41%，均高于其他處理。

3.3 廚余堆肥對土壤的影響

城市生活垃圾中常含有一定的重金屬，施入土壤有可能造成土壤的重金屬污染，因此，重金屬含量是廚余堆肥應用的主要考慮因子之一。本試驗研究表明，在土壤重金屬檢測中，8個處理的As、Cr、Hg、Pb、Cd含量均未超GB 15618—2008規定，這與曹長明等[10]的研究結果相一致。土壤有機質含量是衡量果園肥力水平的重要指標之一[11]，在本試驗中，廚余堆肥處理土壤的有機質含量顯著高于其他處理，為11.53 g·kg-1，且廚余堆肥處理土壤的水解氮含量也處于較高水平，為96.75 mg·kg-1，土壤有效磷和速效鉀含量同其他處理相比相對較低。可見，廚余堆肥能改善土壤肥力，增加土壤中的養分含量，同時在施用廚余堆肥時可考慮增加磷、鉀肥的配合施用。

本試驗表明，與其他施肥處理相比，施用廚余堆肥可以顯著提高枇杷的生物學性狀與產量，改善果實品質，提高土壤肥力，且能有效利用廢棄資源，降低生產成本。在今后的枇杷生產中，采用廚余堆肥替代部分化肥或有機肥，可提高資源再利用與轉化率，有良好的應用前景。