廚余有機(jī)肥替代化肥對(duì)小麥/玉米產(chǎn)量及土壤肥力的影響

關(guān)文義，曹士旭，廉夢(mèng)云，劉健健，武 艷

（1.安徽國(guó)禎環(huán)衛(wèi)科技有限公司，合肥 230000；2.安徽科技學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

作為世界上人口最多的國(guó)家，我國(guó)每年會(huì)產(chǎn)生大量廚余垃圾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前僅餐飲行業(yè)每天產(chǎn)生的廚余垃圾就高達(dá)13 萬t，年產(chǎn)量更是高達(dá)5 000 萬t[1]。目前，廚余垃圾的處理方式主要有兩種。一是傳統(tǒng)的處理方式，主要包括焚燒、填埋、直接做飼料等，二是生物處理技術(shù)，主要包括厭氧消化和好氧堆肥[2-3]。廚余垃圾含有豐富的有機(jī)物，同時(shí)含有大量植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，因此它經(jīng)過生物處理通常可以做成有機(jī)肥料[4]。近年來，我國(guó)多個(gè)城市陸續(xù)實(shí)施廚余垃圾分類處理，進(jìn)一步促進(jìn)了廚余垃圾資源化利用。本研究設(shè)置不同比例的廚余有機(jī)肥替代化肥，通過試驗(yàn)分析不同替代處理對(duì)小麥/玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收特征以及土壤肥力的影響，確定適宜的廚余有機(jī)肥替代比例，以期為廚余垃圾資源化利用和皖北地區(qū)麥玉輪作化肥減施提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選在安徽省滁州市鳳陽縣山后村，地勢(shì)平坦，土壤類型為黃棕壤，質(zhì)地為壤土，pH 為6.1，有機(jī)質(zhì)含量為13.0 g/kg，全氮為0.90 g/kg，堿解氮為120 mg/kg，有效磷為25.86 mg/kg，速效鉀為117.67 mg/kg，陽離子交換量為13.5 cmol/kg。

1.2 供試肥料的基本情況

供試化肥為常規(guī)化肥，基肥為復(fù)合肥（N-P2O5-K2O，15-15-15），追肥的氮肥為尿素，小麥品種為煙農(nóng)19，玉米品種為MC121。試驗(yàn)時(shí)間為2020 年11月至2021 年11 月，廚余有機(jī)肥的理化性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)含量為38%，水分含量為23%，pH 為8.0，總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）為7.23%，種子發(fā)芽指數(shù)為77%，總砷、總汞未檢出，總鉛、總鎘、總鉻含量分別為4 mg/kg、2 mg/kg、38 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)設(shè)置4 個(gè)處理。一是常規(guī)施肥處理（UF）；二是化肥減量20%+廚余有機(jī)肥1 000 kg/hm2（OF20）；三是化肥減量40%+廚余有機(jī)肥2 000 kg/hm2（OF40）；四是不施肥對(duì)照處理（CK）。每個(gè)處理做3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為90 m2，隨機(jī)進(jìn)行區(qū)組排列，小區(qū)開溝隔開，防止串水串肥，試驗(yàn)地四周設(shè)置1 m 寬的保護(hù)行。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在小麥和玉米收獲期采集植株樣品，每塊試驗(yàn)田采3 份樣品，用于各器官氮素含量測(cè)定。在各小區(qū)選取三個(gè)10 m2區(qū)域的小麥和玉米，脫粒后測(cè)定籽粒質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量。將植株樣品放入烘箱進(jìn)行烘干，按部位粉碎后采用濃硫酸-雙氧水聯(lián)合法消解，用于測(cè)定氮、磷、鉀的含量。氮的測(cè)定用奈式比色法，磷的測(cè)定用鉬銻抗比色法，鉀的測(cè)定用火焰光度計(jì)法。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3 個(gè)點(diǎn)，采集20 cm 土層的土樣，風(fēng)干過篩后測(cè)定土壤理化性質(zhì)。土壤全氮含量用凱氏定氮法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，速效磷和速效鉀分別采用鉬銻抗比色法、火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析處理

本試驗(yàn)采用SPSS25 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行顯著性差異比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 廚余有機(jī)肥替代對(duì)小麥/玉米產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響

由表1 和表2 可以看出，與不施肥相比，施用化肥和有機(jī)肥能夠顯著增加小麥和玉米的產(chǎn)量。UF 處理的小麥和玉米產(chǎn)量均顯著高于其他處理，0F20 和OF40處理的小麥和玉米千粒重和產(chǎn)量沒有顯著差異。OF40 處理的小麥地上部氮、磷、鉀含量均顯著高于OF20 處理，OF40 處理的玉米地上部氮、鉀含量均顯著高于OF20 處理，可見，廚余有機(jī)肥替代能夠提高小麥和玉米的養(yǎng)分含量。

表1 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

表2 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.2 廚余有機(jī)肥替代對(duì)小麥/玉米品質(zhì)的影響

由表1 可知，不同施肥處理的小麥不完善粒、淀粉和水分含量沒有顯著差異。UF 處理的小麥粗蛋白含量顯著高于其他處理，而廚余有機(jī)肥替代能夠顯著降低小麥籽粒的雜質(zhì)含量。同時(shí)，測(cè)定玉米籽粒的品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果如表2 所示，與小麥品質(zhì)相同，UF 處理的玉米粗蛋白含量均顯著高于其他處理。與OF40處理相比，OF20 處理的玉米籽粒品質(zhì)顯著提高，表現(xiàn)在蛋白質(zhì)和鈣含量的升高，表明20%的廚余有機(jī)肥替代能夠提高玉米品質(zhì)。

2.3 廚余有機(jī)肥替代對(duì)耕作層土壤養(yǎng)分含量的影響

從表3、表4 可以看出，與UF 處理相比，OF20處理和OF40 處理的小麥與玉米土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量有所提高。施用有機(jī)肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量，增強(qiáng)土壤肥力[5]。同時(shí)，施用有機(jī)肥可調(diào)節(jié)土壤pH，提高土壤緩沖性和保肥能力，緩解土壤酸化問題。

表3 不同處理對(duì)小麥土壤理化性質(zhì)的影響

表4 不同處理對(duì)玉米土壤理化性質(zhì)的影響

3 結(jié)論

有機(jī)肥替代是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中減少化肥施用、提升土壤肥力的重要措施，能夠調(diào)節(jié)土壤pH，提高作物產(chǎn)量。施用廚余有機(jī)肥替代化肥后，小麥和玉米的產(chǎn)量有所降低，經(jīng)分析，其肥效發(fā)揮較慢，而二者對(duì)速效養(yǎng)分的依賴度高，化肥的減施會(huì)在短時(shí)間內(nèi)影響產(chǎn)量。OF20 處理與OF40 處理的小麥產(chǎn)量較UF 處理分別降低20.4%和16.8%，而玉米分別降低10.2%和12.3%。經(jīng)過一季小麥的處理，廚余有機(jī)物質(zhì)已經(jīng)充分被土壤微生物分解，轉(zhuǎn)化為可被作物吸收的養(yǎng)分，從而提高玉米產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，與不施肥相比，廚余有機(jī)肥替代能夠顯著提高小麥和玉米的產(chǎn)量與品質(zhì)；與純施化肥相比，廚余有機(jī)肥替代能夠顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善植物生長(zhǎng)環(huán)境。OF20 處理和OF40處理的小麥和玉米產(chǎn)量沒有顯著差異，而OF20 處理則顯著提高玉米籽粒品質(zhì)和土壤速效鉀含量。在皖北地區(qū)，施用廚余有機(jī)肥替代化肥能夠提高作物品質(zhì)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，緩解土壤酸化，合理的替代比例為20%。