徐大兵，謝媛圓，夏賢格，周劍雄，袁家富，趙書軍

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廢棄物肥料化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∕湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，武漢 430064）

近年來，中國蔬菜種植面積和產(chǎn)量逐年增加，2016年播種面積達(dá)2 232.8 萬hm2，總產(chǎn)量7.98 億t，其中，湖北省總產(chǎn)量達(dá)4 002 萬t，占全國蔬菜總產(chǎn)量的5.04%［1］。隨著蔬菜生產(chǎn)量的增加，蔬菜廢棄物（尾菜）處理問題逐漸凸顯出來。蔬菜廢棄物（尾菜）主要產(chǎn)生于蔬菜產(chǎn)區(qū)、蔬菜集散地和蔬菜加工場所。蔬菜廢棄物主要為較易腐爛、不宜長途運(yùn)輸?shù)娜~菜類、茄果類和無食用價值的蔬菜組織，種類多而復(fù)雜。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，葉菜類蔬菜廢棄物（尾菜）占全部蔬菜廢棄物（尾菜）總量的71%，塊根塊莖類蔬菜占8.59%，豆類占2.79%，瓜類蔬菜幾乎為零［2］。

2016年中國蔬菜廢棄物（尾菜）產(chǎn)量近2.92億t［3］，其中，湖北省蔬菜廢棄物（尾菜）產(chǎn)量近198萬t，可資源化利用的蔬菜廢棄物（尾菜）為158.4 萬t，氮磷鉀養(yǎng)分儲量為氮（N）4.93 萬t，磷（P2O5）2.69 萬t，鉀（K2O）5.53 萬t，數(shù)量巨大，因此，如何合理利用蔬菜廢棄物（尾菜）資源是目前湖北省乃至全國亟待解決的問題［4］。蔬菜廢棄物（尾菜）資源化潛力較高，當(dāng)前適宜資源化利用的主要途徑包括直接還田、飼料化利用、簡易厭氧漚肥、沼氣化利用和混合好氧堆肥等，但資源化利用方式各有優(yōu)缺點(diǎn)［3，5］。因地制宜，根據(jù)種植模式和蔬菜種類，進(jìn)一步節(jié)本增效是實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物資源化利用的關(guān)鍵。

紅菜薹（Brassica campestrisL. ssp.chinensisvar.utiliTsen et Lee）又名紫菜薹，皮色紫紅、花金黃，是十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種的一個變種，是中國南方秋冬季時令蔬菜，主要分布于長江流域，以湖北省武漢市的洪山菜薹最為知名［6］。紅菜薹主要在秋季進(jìn)行播種和定植，秋冬季節(jié)抽薹采收，采收后殘留大量的尾菜。前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)紅菜薹采收后尾菜資源量達(dá)45 000～90 000 kg∕hm2。如何處理尾菜關(guān)系到紅菜薹產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。與堆肥或厭氧發(fā)酵方式處理蔬菜廢棄物相比，還田不需要前期建設(shè)，并且可以避免蔬菜廢棄物收集運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的人力及經(jīng)濟(jì)投入?；诖耍狙芯恳约t菜薹尾菜為原料，研究紅菜薹還田后對下季四季豆產(chǎn)量和養(yǎng)分累積的影響，以期為紅菜薹直接還田提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于武漢市蔡甸區(qū)永安鎮(zhèn)高新村（東經(jīng)113°57"16.96″，北緯30°25"23.66″），是以壟崗為主體的丘陵性湖沼平原，屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，年平均氣溫為17.1 ℃，年降水量為1 302.4 mm，日照為1 639.3 h。

1.2 供試材料

1.2.1 供試土壤 供試土壤類型為潮土，基本理化性質(zhì)：pH 6.70，有機(jī)質(zhì)27.6 g∕kg，堿解氮134.5 mg∕kg，速效磷34.6 mg∕kg，速效鉀167.5 mg∕kg。

1.2.2 供試作物 供試作物為四季豆，品種為架豆。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年4—6月進(jìn)行，設(shè)置4 個處理，處理1，不還田，常規(guī)施肥，1 125 kg∕hm2復(fù)合肥（15-15-15），計(jì)作CF；處理2，還田量為廢棄物總量的50%，計(jì)作CF+50%VW；處理3，還田量為廢棄物總量的100%，計(jì)作CF+VW；處理4，還田量為廢棄物總量的100%+在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上減肥30%，計(jì)作70%CF+VW。各處理具體施肥量見表1，尾菜和80% 復(fù)合肥作基肥，20% 復(fù)合肥于開花結(jié)果時穴施追肥。洪山菜薹新鮮資源量為50 250 kg∕hm2，含水量為89.53%，干物質(zhì)量為5 261 kg∕hm2，氮、磷、鉀養(yǎng)分含量分別為2.81%、0.42%和4.37%。

每處理重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為4 m×10 m=40 m2。還田方式為菜薹收獲后，采取旋耕的方式還田；50% 尾菜還田，即取走小區(qū)面積一半的菜薹后剩余部分，采取旋耕的方式全部還田。在還田旋耕前施750 kg∕hm2生石灰消毒殺菌。

表1 不同處理施肥量

1.4 樣品采集與測定

每次收獲時將各記產(chǎn)小區(qū)分別稱重，計(jì)算總的產(chǎn)量。在盛果期每個小區(qū)采集4 株植株樣品，洗凈后105 ℃殺青30 min，再70 ℃烘干至恒量，稱量并測定養(yǎng)分量。植株全氮采用硫酸-過氧化氫消煮，用BRAN+LUEBBE Auto Analyzer 3 測定氮含量，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用火焰光度計(jì)法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算，采用SPSS 16.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析（Duncan’s 多重比較），不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對四季豆產(chǎn)量和生物量的影響

從圖1 可以看出，與CF 相比，CF+50%VW 和CF+VW 四季豆產(chǎn)量分別增加了13.41% 和29.43%，但是差異均不顯著。70%CF+VW 四季豆產(chǎn)量則比CF 減少了3.46%，差異亦不顯著。70%CF+VW 則比CF+VW 產(chǎn)量減少了25.41%，而處理間差異仍然不顯著。就生物量而言，CF+50%VW、CF+VW 和70%CF+VW 分別比CF 增加了19.20%、39.19% 和9.38%，70%CF+VW 則比CF+VW 生物量減少了21.42%，但各處理間差異不顯著。

圖1 不同處理對四季豆產(chǎn)量和生物量的影響

2.2 不同處理對四季豆不同部位干物質(zhì)量的影響

不同處理對四季豆不同部位干物質(zhì)量的影響如圖2 所示。就根部干物質(zhì)量而言，CF+50%VW、CF+VW 分別比CF 減少了15.54% 和21.44%，而70%CF+VW 則比CF 增加了36.98%，且與CF+50%VW和CF+VW 差異達(dá)顯著水平。CF+50%VW、CF+VW和70%CF+VW 處理莖部干物質(zhì)量比CF 分別增加了9.61%、26.00% 和7.85%，而CF+VW 分別比CF+50%VW 和70%CF+VW 莖部干物質(zhì)量增加了14.95% 和16.82%。CF+50%VW、CF+VW 和70%CF+VW 處理葉部干物質(zhì)量比CF 分別增加了5.64%、31.20% 和6.62%，而70%CF+VW 比CF+VW 減少了14.40%。對于總的干物質(zhì)量而言，CF+50%VW、CF+VW 和70%CF+VW 總干物質(zhì)量比CF 分別增加了2.57%、24.24% 和7.02%，而CF+50%VW 和70%CF+VW 分別比CF+VW 減少了17.44% 和13.86%，但各處理間差異均不顯著。

圖2 不同處理對四季豆不同部位干物質(zhì)量含量的影響

2.3 不同處理對四季豆不同部位氮素累積量的影響

由圖3 可知，與CF 相比，CF+50%VW 莖、葉和果實(shí)氮素累積量分別增加了32.94%、23.61% 和3.57%，而CF+VW 則分別增加了40.43%、31.27%和32.87%。與CF+VW 相比，70%CF+VW 根、莖氮素累積量分別增加了33.41% 和12.04%，但葉和果實(shí)則分別減少了4.23% 和25.38%。對于植株總氮素累積量而言，CF+50%VW、CF+VW 和70%CF+VW分別比CF 增加了18.72%、32.55% 和22.99%，且差異達(dá)顯著水平。而70%CF+VW 則比CF+VW 減少了7.21%，處理間差異不顯著。

圖3 不同處理對四季豆不同部位氮素累積量的影響

2.4 不同處理對四季豆不同部位磷素累積量的影響

由圖4 可知，各處理不同部位磷素累積量差異均不顯著。就植株總磷素累積量而言，CF+50%VW、CF+VW 和70%CF+VW 分別比CF 增加了6.35%、38.22% 和17.29%，而70%CF+VW 則比CF+VW 減少了15.14%，但處理間差異不顯著。

圖4 不同處理對四季豆不同部位磷素累積量的影響

2.5 不同處理對四季豆不同部位鉀素累積量的影響

由圖5 可知，與CF 相比，CF+50%VW 處理莖、葉和果實(shí)鉀素累積量分別增加了6.77%、2.73% 和10.83%，而CF+VW 處理則分別增加了33.33%、35.27% 和57.89%。與CF+VW 相比，70%CF+VW處理根、莖和葉鉀素累積量分別增加了54.02%、13.25% 和15.57%，但是果實(shí)則減少了30.62%。對于植株總鉀素累積量而言，CF+50%VW、CF+VW 和70%CF+VW 處理分別比CF 增加了5.73%、38.38%和41.87%，且CF+VW 和70%CF+VW 與CF 差異達(dá)顯著水平。而70%CF+VW 則比CF+VW 增加了2.52%，但是處理間差異不顯著。

圖5 不同處理對四季豆不同部位鉀素累積量的影響

3 小結(jié)與討論

蔬菜廢棄物所含的養(yǎng)分大部分均為蔬菜作物生長所需，因此很容易被植株吸收而不會產(chǎn)生淋溶風(fēng)險(xiǎn)。蔬菜廢棄物的還田處理研究，目前仍處于起步階段［4］。劉本生等［7］研究發(fā)現(xiàn)與不噴消毒劑相比，噴消毒劑能夠使西蘭花的產(chǎn)量提高13.42%。在本試驗(yàn)中，施750 kg∕hm2生石灰后四季豆并沒有發(fā)生病害，這可能是由于前期菜薹病害并不嚴(yán)重，而且本試驗(yàn)僅為第一季還田，此外，也有可能是由于菜薹和四季豆為2 種不同類型蔬菜，從而減緩了病害發(fā)生。因此，蔬菜廢棄物還田仍然需要考慮病蟲草害消殺問題。Shen 等［8］研究表明芹菜廢棄物還田后的大白菜產(chǎn)量較空白增加37.0%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，紅菜薹廢棄物半量和全量還田后較常規(guī)施肥四季豆分別增產(chǎn)13.41% 和29.43%。然而，楊巖［5］研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，芹菜廢棄物還田對第一茬生菜的產(chǎn)量無顯著影響，第二茬還田處理較對照處理平均增產(chǎn)5.90%，這可能是由于試驗(yàn)條件（還田量、還田時間以及后茬作物種類等）不同所致。尚丹等［9］將苧麻地冬閑套種蔬菜廢棄物還田后，苧麻產(chǎn)量降低5.4%～19.4%，這與本研究得出的蔬菜廢棄物還田對后茬產(chǎn)量的影響存在較大差異。因此，蔬菜廢棄物直接還田對后茬作物產(chǎn)量的影響還需進(jìn)一步研究。

針對蔬菜廢棄物還田后的產(chǎn)量效應(yīng)及對土壤的影響研究相對較多，而關(guān)于后茬作物養(yǎng)分吸收的研究比較鮮見。溫明霞等［10］研究表明，榨菜葉配施化肥處理對氮磷鉀的吸收積累量和收獲指數(shù)都高于等氮磷鉀養(yǎng)分含量的其他處理。水稻吸收的氮和磷大部分儲存于子粒中，而鉀主要存在于秸稈中。在本研究中，與常規(guī)施肥相比，紅菜薹還田氮素、磷素和鉀素累積量分別增加了18.72%～32.55%、6.35%～38.22% 和5.73%～41.87%，且富集的氮鉀主要存在于莖、葉和果實(shí)中。此外，即使化肥用量減少30%仍然能夠獲得與全量化肥+洪山薹菜廢棄物全部還田處理相當(dāng)?shù)牡租涴B(yǎng)分累積量。由此可見，在紅菜薹還田的基礎(chǔ)上，化肥減施量應(yīng)該不能超過30%，至于減少多少化肥的投入能使農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收益最高，還需要田間試驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證。