錢佳宇，林永鋒，楊玉梅，俞仕福，3，李 季，張雪洪，徐 飛，徐天祥，田光明，5*

[1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有機(jī)循環(huán)研究院（蘇州），江蘇蘇州 215100；2.山東省濱州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東濱州 256699；3.蘇州華優(yōu)洞庭枇杷科技發(fā)展有限公司，江蘇蘇州 215164；4.蘇州太湖現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇蘇州 215164；5.浙江大學(xué)，浙江杭州310058]

根據(jù)2019 年12 月實(shí)施的《生活垃圾分類標(biāo)志》（GB/T 19095—2019）中定義，廚余廢棄物主要是指易腐爛的、含有機(jī)質(zhì)的生活垃圾[1]，具有高含水率、高油脂、高有機(jī)質(zhì)、易腐爛等特點(diǎn)[2]，若處理不妥善，會(huì)污染城市水體、土壤、大氣，甚至危及人體健康[3]。2020 年9 月1 日修訂后的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》推行實(shí)施，其中明確要求將廚余廢棄物進(jìn)行無害化、資源化處理。推進(jìn)廚余廢棄物的資源化利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，廚余廢棄物的資源化利用技術(shù)主要包括厭氧消化、好氧堆肥、生物飼料、昆蟲養(yǎng)殖、熱處理技術(shù)及生物煉制生產(chǎn)高附加值化學(xué)品等[4]。其中應(yīng)用普遍的是好氧堆肥技術(shù)，具有處理周期短、堆料分解徹底、有效殺滅病原微生物的特點(diǎn)，且技術(shù)成熟、操作簡單、二次污染小[5]，通過好氧堆肥技術(shù)處理廚余廢棄物，可以變廢為寶、化害為利，有效解決廚余廢棄物填埋或焚燒造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一[6]。

廚余廢棄物堆肥不僅養(yǎng)分充足、有機(jī)質(zhì)含量高，而且雜質(zhì)少，幾乎不含重金屬和有毒物質(zhì)，是一種理想的栽培育苗基質(zhì)，具有良好的推廣利用價(jià)值[7]。目前關(guān)于廚余廢棄物作栽培基質(zhì)原料的研究還較少，現(xiàn)有育苗基質(zhì)原料主要為農(nóng)林有機(jī)廢棄物、畜牧業(yè)工業(yè)廢棄物和城市污泥等[8]。有研究表明，農(nóng)林廢棄物經(jīng)過發(fā)酵處理后，可以替代傳統(tǒng)栽培基質(zhì)，在育苗和常規(guī)栽培中都取得了良好的效果[9-11]；張春英等研究表明在基質(zhì)中添加廚余廢棄物堆肥可以顯著提高基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷等含量，促進(jìn)雞冠花的生長[12]。為了更好地挖掘和利用各種有機(jī)廢棄物資源，本試驗(yàn)以廚余廢棄物、農(nóng)林廢棄物為蔬菜栽培基質(zhì)原料，探究不同配比對(duì)基質(zhì)養(yǎng)分變化及蔬菜生長的影響，尋求最佳基質(zhì)配比，以期為廚余廢棄物的資源化利用、蔬菜有機(jī)基質(zhì)栽培技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試廚余廢棄物堆肥為完全腐熟堆肥，首先將餐廚廢棄物進(jìn)行預(yù)處理，包括去除雜質(zhì)、淋洗等，并經(jīng)三相分離后去除大部分的油脂和鹽分，然后添加鋸末混合，在生物干化一體機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌和發(fā)酵，經(jīng)過2～3 d 后，得到水分為65%～70%的一次發(fā)酵物料；接著將一次發(fā)酵物料與農(nóng)林廢棄物混合，調(diào)節(jié)碳氮比為25～35，水分為55%～60%，進(jìn)行高溫好氧堆肥，得到腐熟的有機(jī)肥料。供試的農(nóng)林廢棄物堆肥原料包括枝條、蘆葦、落葉、菌菇渣及秸稈，經(jīng)好氧堆肥發(fā)酵后制得。供試植物為當(dāng)?shù)剌坎恕撞恕?/p>

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)場為蘇州吳中區(qū)東山蔬菜基地大棚。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020 年7 月開始，將綠化后的枝條（15%）、蘆葦（20%）、落葉（20%）、菌菇渣（25%）及秸稈（20%）打碎混勻，灑水保持濕度，制成發(fā)酵床，放置在空地上進(jìn)行發(fā)酵，20 d后，即可正常使用。本試驗(yàn)取此基質(zhì)加上一定比例的臨湖腐熟肥料，拌勻，裝入長約45 cm、寬約17 cm 的盆中，填裝無需壓實(shí)，每盆填裝基質(zhì)約2 kg。試驗(yàn)設(shè)置6 個(gè)處理，即T1處理：基質(zhì)土（枝條、蘆葦、落葉、菌菇渣、秸稈，下同）100%；T2 處理：廚余廢棄物肥料10%+基質(zhì)土90%；T3 處理：廚余廢棄物肥料20%+基質(zhì)土80%；T4處理：廚余廢棄物肥料30%+基質(zhì)土70%；T5處理：廚余廢棄物肥料40%+基質(zhì)土60%；T6 處理：肥料50%+基質(zhì)土50%。

白菜、菘菜于2020 年8 月5 日種植在東山蔬菜基地，白菜單盆約裝2 kg 的基質(zhì)混肥料，6 個(gè)處理，每個(gè)處理30盆，3次重復(fù)。蔬菜均松土點(diǎn)播，常規(guī)管理。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

8月2日，基質(zhì)混合后、蔬菜栽植前進(jìn)行基質(zhì)樣品采集，并于9 月7 日試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行基質(zhì)樣品采集和蔬菜樣品采集。測定蔬菜植株的株高、葉片數(shù)、葉綠素含量、單株鮮重及總氮磷鉀含量；測定栽培基質(zhì)的容重、孔隙度、pH 值、EC 值及有機(jī)質(zhì)、總氮、有效磷、速效鉀含量。

株高：測定植株自然高度，從莖基部至植株最高點(diǎn)，單位cm。葉片數(shù)：選擇1 株植株，數(shù)其所有的自然葉片。葉綠素含量（SPAD 值）：選在晴朗無陰雨的上午9:00—11:00，利用葉綠素儀SPAD-502測定植物葉片的SPAD 值。鮮重：清理植物樣品，用分析天平稱重。干重：將植物樣品放入烘箱，用105 ℃殺青0.5 h，再將溫度調(diào)至75 ℃烘干樣品，直到重量恒定為止，稱其干重。

植株的氮磷鉀含量按照《土壤農(nóng)化分析》(第三版)[13]測定。植物樣進(jìn)行前期處理制成烘干樣，稱完干重后，經(jīng)粉碎研磨進(jìn)行氮、磷、鉀含量測定。先用濃H2SO4-H2O2進(jìn)行消煮，磷含量采用釩鉬酸比色法測定，氮含量采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測定，鉀含量采用火焰光度法進(jìn)行測定。

栽培基質(zhì)容重(g·cm-3)和孔隙度(%)指標(biāo)測定：用容積為80 cm3的鋁盒，稱其質(zhì)量W0；裝滿基質(zhì)后（基質(zhì)均為攪拌均勻、自然松散的狀態(tài)），稱質(zhì)量W1；之后在水中浸泡24 h，稱質(zhì)量W2；鋁盒中的水分自然瀝干后，稱質(zhì)量W3。

容重=(W1-W0)/鋁盒容積

總孔隙度=[(W2-W1)/鋁盒容積]×100

基質(zhì)pH 采用2.5∶1 水土比-酸度計(jì)測定，使用電導(dǎo)率測試儀測定EC 值；基質(zhì)總氮含量采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測定；速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定；基質(zhì)速效鉀含量采用火焰光度計(jì)法測定；有機(jī)質(zhì)含量采用重量法，具體測定方法參考鮑士旦主編的《土壤農(nóng)化分析》(第三版)[13]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，使用最小顯著差異法檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同廚余廢棄物配比基質(zhì)對(duì)蔬菜生長及產(chǎn)量的影響

如圖1 所示，隨著時(shí)間增加，白菜和菘菜的葉綠素含量也隨之升高，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。栽培28 d 后，白菜處理中T2 處理的葉綠素含量最高，其次是T6 處理；菘菜處理中，葉綠素含量最高的同樣是T2 處理，其次是T6 處理；T5 處理的葉綠素含量較低。

圖1 白菜、菘菜的葉綠素含量變化

如圖2 所示，隨著時(shí)間增加，白菜和菘菜的葉片數(shù)量也隨之增加，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。栽培28 d后，白菜處理中T2、T3 和T4 處理的葉片數(shù)最大，其次是T5 處理；菘菜處理中，葉片數(shù)最大的同樣是T4、T2處理，其次是T6處理。

圖2 白菜、菘菜的葉片數(shù)變化

如圖3 所示，隨著時(shí)間增加，白菜和菘菜的株高也隨之增加，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。栽培28 d 后，T4處理的白菜株高最高，其次是T6、T3處理；菘菜處理中，株高最高的同樣是T4處理，其次是T6處理。

圖3 白菜、菘菜的株高變化

如圖4所示，白菜T6處理的單株鮮重最大，T4處理次之；菘菜也是T6處理的鮮重最高，T4處理次之；兩種蔬菜均是T1處理的鮮重最低，可見添加30%和50%廚余廢棄物肥料的基質(zhì)配方對(duì)蔬菜生長有促進(jìn)作用，效果完全優(yōu)于不添加肥料的基質(zhì)產(chǎn)品。與全基質(zhì)土處理相比，添加30%肥料處理的白菜、菘菜的增產(chǎn)幅度分別為36.22%、8.28%，添加50%肥料處理的白菜、菘菜的增產(chǎn)幅度分別為47.44%、41.06%；其次是T5處理，即添加40%肥料的白菜、菘菜產(chǎn)量增幅分別為22.44%、5.30%。

圖4 白菜、菘菜的平均單株鮮重比較

如圖5所示，隨著基質(zhì)中肥料添加量的增多，蔬菜的含氮量呈波動(dòng)上升的趨勢。白菜的總氮含量是T6處理最高，T2處理次之，T3處理最低；菘菜的總氮含量有類似的趨勢，也是T6處理最高，T2處理次之，T1處理最低。

圖5 白菜、菘菜的總氮含量比較

如圖6 所示，蔬菜的總磷含量呈先增加后下降的趨勢。白菜的總磷含量是T3 處理最高，T4 處理次之；菘菜的總磷含量是T2處理最高，T3處理次之。

圖6 白菜、菘菜的總磷含量比較

由圖7可以看出，隨著基質(zhì)中肥料添加量的增多，蔬菜的總鉀含量呈先增加后下降的趨勢。白菜的總鉀含量是T5 處理最高，T3 處理次之；菘菜的總鉀含量也是T5處理最高，T3處理次之。

圖7 白菜、菘菜的總鉀含量比較

2.2 不同廚余廢棄物配比對(duì)基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

由表1 可見，在白菜處理中，基質(zhì)容重從栽培前至栽培28 d后大體呈下降趨勢，只有T4、T6處理略微有所上升，幅度不大。除了T3 處理的孔隙度略微上升外，其余處理的孔隙度均呈下降趨勢。6 個(gè)處理基質(zhì)的pH值、EC值均呈下降趨勢，且基質(zhì)的EC值下降幅度較顯著?？傮w來說，白菜土的容重、孔隙度、pH值和EC值均處于栽培基質(zhì)的適宜范圍。

表1 白菜各處理的基質(zhì)土理化性質(zhì)變化

由表2 可見，在菘菜處理中，基質(zhì)的基本理化性質(zhì)與白菜表現(xiàn)出相似的變化趨勢，除了T2處理基質(zhì)容重略微上升以外，其他5個(gè)處理的容重均呈下降趨勢；6個(gè)處理的孔隙度均呈下降趨勢；除T1處理的pH值略微上升外，T2～T6處理的pH 值均有不同程度的降低；6個(gè)處理的EC值在栽培后均呈顯著下降趨勢，T6處理的下降幅度最大，其EC 值也最低，為0.093 mS·cm-1，但菘菜基質(zhì)的基礎(chǔ)理化性質(zhì)也均在適宜范圍內(nèi)。

表2 菘菜各處理的基質(zhì)土理化性質(zhì)變化

如表3 所示，白菜基質(zhì)土的有機(jī)質(zhì)含量大部分呈下降趨勢，除了T5、T6 處理的有機(jī)質(zhì)含量呈上升趨勢，其中T5 處理的上升幅度最大，達(dá)21.78%，T6 處理的上升幅度次之，為13.97%。白菜基質(zhì)中的總氮、有效磷和速效鉀含量，所有處理均呈顯著下降趨勢，可見白菜對(duì)速效養(yǎng)分的需求量較大；種植前T1、T2處理的總氮、有效磷、速效鉀含量均不同程度地高于其他處理，可見農(nóng)林廢棄物中含有較多的氮磷鉀元素。

表3 白菜各處理的基質(zhì)土養(yǎng)分含量變化

如表4 所示，菘菜基質(zhì)土的有機(jī)質(zhì)含量只有T1、T4 處理呈下降趨勢，其余4 個(gè)處理則是上升趨勢，其中T5 處理的上升幅度最大，為18.29%，T6處理次之，為14.32%?？偟渴荰1～T4 處理均呈下降趨勢，T5 處理不變，T6 處理呈上升趨勢。有效磷含量上，T1～T4 處理呈顯著下降趨勢，而T5、T6 處理呈上升趨勢。速效鉀含量是各處理均呈下降趨勢。

表4 菘菜各處理的基質(zhì)土養(yǎng)分含量變化

3 小結(jié)與討論

廚余廢棄物與農(nóng)林廢棄物中含有較高的養(yǎng)分，對(duì)植物生長具有一定的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，白菜與菘菜的植株指標(biāo)基本表現(xiàn)出相似的變化趨勢，T4處理在葉片數(shù)、株高方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，T6處理的單株鮮重最高，兩種蔬菜的鮮重均是T1處理最低，可見純粹農(nóng)林廢棄物的栽培基質(zhì)不適宜蔬菜栽培，可能與農(nóng)林廢棄物C/N較高有關(guān)；相比T1處理，T6處理的白菜、菘菜的增產(chǎn)幅度分別為47.44%、41.06%，其次是T5 處理，白菜、菘菜產(chǎn)量增幅分別為22.44%、5.30%；T6 處理對(duì)氮元素的轉(zhuǎn)移量最大，T5 處理對(duì)鉀元素的轉(zhuǎn)移量較大，可見速生型蔬菜對(duì)養(yǎng)分有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力。綜合兩種蔬菜的生長情況，T6 處理“50%廚余廢棄物+50%基質(zhì)土（枝條、蘆葦、落葉、菌菇渣、秸稈）”的配比較適宜蔬菜生長。

基質(zhì)的理化性質(zhì)是篩選適宜栽培基質(zhì)的重要條件。本試驗(yàn)中白菜基質(zhì)、菘菜基質(zhì)的容重、孔隙度、pH 值、EC 值均表現(xiàn)相似趨勢，基質(zhì)容重、孔隙度在栽培后均呈下降趨勢，作為無土栽培的理想基質(zhì)，容重適宜值在0.1～0.8 g·cm-3，總孔隙度適宜值在54%～96%，上述基質(zhì)的容重和孔隙度均在合理范圍內(nèi)。白菜、菘菜基質(zhì)中均是T5 處理的容重最小，T6處理次之，在一定范圍內(nèi)基質(zhì)的容重越小，其通氣性、透水性就越好，可見T5、T6處理較適宜蔬菜幼苗的生長。蔬菜生長的適宜pH 值在5.5～8.5，試驗(yàn)結(jié)果可以看出，兩種蔬菜基質(zhì)的pH 值都呈下降趨勢，其范圍也均在合理范圍內(nèi)，實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)不同作物屬性，適當(dāng)調(diào)節(jié)基質(zhì)pH。EC 值可以反映基質(zhì)土中含鹽量的高低，廚余廢棄物的添加，含鹽量隨之增加，但最高值也不足3 mS·cm-1，在蔬菜栽培的合理范圍值內(nèi)（1～4 mS·cm-1），且在栽培后，基質(zhì)中的EC 值呈下降趨勢，白菜基質(zhì)T2 處理的EC 值最低，為0.1 mS·cm-1，菘菜基質(zhì)中T6 處理的EC 值最低，為0.093 mS·cm-1，其EC值下降可能是澆水等行為所致。

有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，其在作物生長進(jìn)程中起著重要作用，在基質(zhì)栽培中也同樣適用。本試驗(yàn)研究表明，在栽培前，T5、T6處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著低于其他處理，但在栽培28 d 后，T1、T2、T3、T4 處理的有機(jī)質(zhì)含量均有所下降，而T5、T6 處理呈上升趨勢，其白菜基質(zhì)中T5、T6 處理的有機(jī)質(zhì)含量增幅分別為21.78%、13.97%；菘菜基質(zhì)具有相似趨勢，T5、T6 處理的有機(jī)質(zhì)含量上升幅度最大，分別達(dá)到18.29%、14.32%。土壤全氮含量能從側(cè)面反映土壤潛在肥力高低，種植28 d后，T1～T5處理基質(zhì)中的總氮含量均有所降低，僅T6處理總氮含量略有上升，可能與廚余廢棄物養(yǎng)分釋放比農(nóng)林廢棄物慢有關(guān)。白菜基質(zhì)的有效磷含量最高的是T5 處理，為143.23 g·kg-1，菘菜基質(zhì)的有效磷含量最高是T6處理，為187.75 g·kg-1。6 個(gè)處理的速效鉀含量均呈下降趨勢，白菜、菘菜基質(zhì)土中均是T6處理的速效鉀含量下降幅度最小，分別為29.41%、35.63%。綜上可見，T5、T6處理中廚余廢棄物肥料含量較高，可以增強(qiáng)基質(zhì)的保肥性能，緩慢釋放基質(zhì)養(yǎng)分，這與李水鳳等關(guān)于辣椒栽培中最佳基質(zhì)配比（廚余廢棄物占比45%）的結(jié)果[14]相近。

本試驗(yàn)探究不同配比廚余廢棄物作栽培基質(zhì)對(duì)白菜、菘菜生長及基質(zhì)養(yǎng)分的影響，篩選出廚余廢棄物與農(nóng)林廢棄物的最佳組合配方。結(jié)果表明，添加40%、50%廚余廢棄物的配方更適宜作蔬菜栽培基質(zhì)，效果較為理想。