中藥渣資源化產(chǎn)品在不同作物上的應(yīng)用效果研究

奚世超, 盧嘯旸, 曹衛(wèi)宇, 張 偉

(全國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)中心/上海化工研究院有限公司 上海 200062)

“十三五”期間,中醫(yī)藥發(fā)展頂層設(shè)計(jì)加快完善,政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化,支持力度不斷加大,我國(guó)中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展,中藥渣逐年增加,據(jù)估算每年排放的含水中藥渣高達(dá)幾千萬噸[1]。排放的中藥渣若不能合理處置,不僅嚴(yán)重影響環(huán)境,而且會(huì)造成有效資源的極大浪費(fèi)[2]。 中藥渣中殘留大量的纖維素、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及多種微量元素,是一種可循環(huán)利用的生物質(zhì)資源[3],如果能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為生物有機(jī)肥料,對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)以及推動(dòng)農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展具有重要的意義[4-5]。

為了考察以中藥渣為原料生產(chǎn)制備的有機(jī)肥料的效果,本研究選取同一地塊先后種植青菜、玉米2 種常見的作物,進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于上海市崇明區(qū)建設(shè)鎮(zhèn),試驗(yàn)開始前對(duì)試驗(yàn)地的土壤進(jìn)行取樣,相關(guān)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 供試土壤的基本理化性狀

1.2 試驗(yàn)用材料

試驗(yàn)所用中藥渣分別為白芍渣和酒萸肉渣。白芍渣是白芍經(jīng)一次藥物提取后產(chǎn)生的副產(chǎn)物,固態(tài),水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%。 酒萸肉渣是山茱萸經(jīng)一次藥物提取后產(chǎn)生的副產(chǎn)物,主要成分為山茱萸, 含少量牡丹皮, 固態(tài), 水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。

供試作物為青菜和玉米,相關(guān)信息見表2。

表2 供試作物

1.3 中藥渣有機(jī)肥料的制備

白芍渣在堿性條件下氧化處理、中和、烘干、粉碎后制備得到白芍中藥渣有機(jī)肥料,酒萸肉渣在堿性條件下氧化處理、洗滌、烘干、粉碎后制備得到酒萸肉中藥渣有機(jī)肥料。 參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)肥料》(NY/T 525—2021)[6],對(duì)2 種中藥渣有機(jī)肥料的主要成分進(jìn)行了分析(見表3)。 從市場(chǎng)采購(gòu)一種有機(jī)肥料產(chǎn)品作為對(duì)照,產(chǎn)品名稱為茶草C 有機(jī)肥料,由杭州匯仁復(fù)合有機(jī)肥料有限公司生產(chǎn),主要成分見表3。

表3 不同有機(jī)肥料的主要成分

由表3 可見,白芍渣和酒萸肉渣在堿性條件下氧化處理及制備后,制得的有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)依然保持較高的含量,符合NY/T 525—2021 中所規(guī)定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量要求,因此可直接作為有機(jī)肥產(chǎn)品使用。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對(duì)白芍中藥渣、酒萸肉中藥渣制備的有機(jī)肥料進(jìn)行大田小區(qū)試驗(yàn),以市場(chǎng)采購(gòu)的茶草C 有機(jī)肥料產(chǎn)品作為對(duì)照。 試驗(yàn)共設(shè)計(jì)7 個(gè)處理(見表4),其中每個(gè)產(chǎn)品設(shè)置2 個(gè)施用量(高施用量和低施用量),另設(shè)置1 個(gè)空白對(duì)照(CK)。

表4 大田小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列。 青菜與玉米試驗(yàn)在同一塊試驗(yàn)地按相同的排列開展,每個(gè)小區(qū)的面積為30 m2,小區(qū)之間設(shè)置間隔。 各處理施用的基礎(chǔ)肥料為復(fù)合肥料(15-15-15),每個(gè)小區(qū)施用量為2.5 kg。

1.5 試驗(yàn)過程

青菜試驗(yàn):2021 年9 月20 日施用肥料,翻耕地塊;9 月21 日播種,小區(qū)播種量為18 g;種植期間按照正常種植需要進(jìn)行澆水、除草,所有處理均采用相同操作;2021 年12 月19 日收獲。

玉米試驗(yàn):2022 年6 月20 日施用肥料,翻耕地塊;6 月21 日播種,小區(qū)播種量為128 g;種植期間按照正常種植需要進(jìn)行澆水、除草,所有處理均采用相同操作;2022 年10 月8 日收獲。

1.6 測(cè)定項(xiàng)目及方法

有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測(cè)定;總氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定;堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定;有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀含量采用1 mol/L CH3COONH4浸提,火焰光度法測(cè)定;pH 采用電位法(水∶土=2.5 mL ∶1 g)測(cè)定;水分含量采用烘干法(質(zhì)量法)測(cè)定;可溶性鹽濃度采用水浸提法(水∶土=5 mL ∶1 g)測(cè)定。 各測(cè)定項(xiàng)目具體測(cè)定方法參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[7]。

2 結(jié)果與討論

2.1 對(duì)青菜生長(zhǎng)的影響

青菜大田小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 青菜大田小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知,中藥渣有機(jī)肥對(duì)青菜生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。 與CK 處理相比,各施用有機(jī)肥處理的株高均出現(xiàn)一定程度的增加;在相同有機(jī)肥施用量條件下,不同有機(jī)肥處理對(duì)株高的影響不大。 與CK 處理相比,各施用有機(jī)肥處理的展開直徑都有所增大,增幅為2.7%～7.1%;在相同施肥量條件下,不同有機(jī)肥處理對(duì)展開直徑的影響不大;隨著有機(jī)肥施用量的增加,展開直徑的增長(zhǎng)幅度并不明顯。 施用有機(jī)肥對(duì)青菜的生長(zhǎng)都有明顯的促進(jìn)作用,且隨著施肥量的增加,青菜的產(chǎn)量也有所增加。

綜上所述,中藥渣有機(jī)肥料對(duì)青菜的株高、展開直徑、產(chǎn)量均有一定的提升作用,由中藥渣制備的有機(jī)肥料與茶草C 有機(jī)肥料對(duì)比效果差異不大,能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

2.2 對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

玉米大田小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 玉米大田小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果

從表6 可知,在高施用量條件下,施用中藥渣有機(jī)肥后,玉米的株高、生物學(xué)產(chǎn)量和玉米棒子產(chǎn)量均較CK 處理的有一定幅度的提高,玉米棒子的增產(chǎn)率均達(dá)到10%以上,說明中藥渣制備的有機(jī)肥料對(duì)玉米棒子的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。 從不同的中藥渣有機(jī)肥料的施用量可知,株高、生物學(xué)產(chǎn)量以及玉米棒子的產(chǎn)量均隨著施用量的增加而提高。 試驗(yàn)結(jié)果表明,在土壤中施用一定量的中藥渣有機(jī)肥料,能促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和干物質(zhì)的積累,主要原因是其中含有豐富的養(yǎng)分,可以直接作用于植物的生長(zhǎng),與李靜娟等[8]的研究結(jié)果一致。

在低施用量條件下,中藥渣有機(jī)肥料對(duì)玉米的增產(chǎn)效果與茶草C 有機(jī)肥料相比有一定的差距;隨著施用量的提高,中藥渣有機(jī)肥料與茶草C有機(jī)肥料的增產(chǎn)效果較為接近。

結(jié)合青菜與玉米的試驗(yàn)數(shù)據(jù),中藥渣有機(jī)肥料與茶草C 有機(jī)肥料對(duì)促進(jìn)青菜和玉米生長(zhǎng)的效果有一定的差異,表明有機(jī)肥料對(duì)不同作物可能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。 因此,對(duì)于中藥渣有機(jī)肥料的推廣還需要更多、更全面的農(nóng)化數(shù)據(jù)作為支撐,從而有針對(duì)性地施用于不同作物,達(dá)到較理想的施用效果。

2.3 對(duì)土壤肥力的影響

分別對(duì)不同有機(jī)肥產(chǎn)品在第一次、第二次施用后的土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行分析,結(jié)果見表7。

從表7 可知:2 次施用有機(jī)肥料后,土壤中的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量整體呈升高的趨勢(shì),僅T3 處理的有機(jī)質(zhì)含量在第二次施用后較第一次的略有降低,說明3 種產(chǎn)品對(duì)土壤的養(yǎng)護(hù)和改良有一定的促進(jìn)作用;T4 處理對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量的提升效果尤為顯著,明顯優(yōu)于其他處理的。 試驗(yàn)結(jié)果在一定程度上與黃卉[9]等的研究結(jié)論一致,中藥渣有機(jī)肥能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量,改善土壤理化性質(zhì)。 還有研究表明[10],中藥渣具有通氣性好、質(zhì)輕的特點(diǎn),可以作為一種輕基質(zhì)改善土壤的通透性。

施用有機(jī)肥料2 次后,土壤中可溶性鹽的濃度變化不大,這說明在施用中藥渣有機(jī)肥的過程中,未引入大量的可溶性鹽,在此方面是相對(duì)安全可靠的,有助于不同中藥渣資源化產(chǎn)品的再利用,提高了中藥渣的綜合附加值和經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。

3 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)結(jié)果表明,2 種中藥渣有機(jī)肥對(duì)作物增產(chǎn)的效果以及土壤養(yǎng)分的提高,與市售的普通有機(jī)肥產(chǎn)品接近,各項(xiàng)指標(biāo)符合NY/T 525—2021的要求,因此白芍渣和酒萸肉渣具備了作為生產(chǎn)有機(jī)肥原料的條件。 以上研究將中藥渣、環(huán)保與生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)合在一起,對(duì)于構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)有重要的意義。