餐厨废弃物调理剂对土壤pH及有效养分的影响

蔡海洋，刘欢

摘要：本文选用餐厨废弃物、炭化谷壳、炭化烟秆按比例混合后施入土壤进行室内培育，以探讨其对土壤pH和土壤有效养分的影响，为酸性土壤调理剂的研制提供依据。结果表明：施用餐厨废弃物及生物质炭均可有效提高土壤pH值，至培育9d时，施用调理剂的各个处理比对照处理（CK）增加了0.13～0.78个单位;至培育90d时，D处理（餐厨废弃物3.2g+炭化烟秆0.4g+炭化谷壳0.4g）、E处理（餐厨废弃物2.8g+炭化烟秆0.8g+炭化谷壳0.4g）和G处理（餐厨废弃物2.4g+炭化烟秆0.8g+炭化谷壳0.8g）能有效提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量，显著高于对照处理（CK）。综合土壤pH值和有效养分，G处理和E处理培育土壤效果较佳，餐厨废弃物混合生物质炭对土壤肥力有良好地培育作用。

关键词：餐厨废弃物;炭化烟秆;炭化谷壳;pH值;有效养分

中图分类号：S156.2     文献标识码：A

Effects of Kitchen Waste Conditioner on Soil pH and Available Nutrients

CAI Haiyang  LIU Huan

（College of Resources and Environment， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian Province， 350002 China）

Abstract： In this paper， kitchen waste， carbonized husk and carbonized tobacco stalk were mixed in proportion and applied to the soil for indoor cultivation， so as to explore their effects on soil pH and soil available nutrients， to provide a basis for the development of acid soil conditioner. The results showed that the application of kitchen waste and biochar could effectively improve the soil pH value. At 9d of incubation， each treatment with conditioner increased by 0.13 ～ 0.78 units compared with the control treatment （CK）; At 90d of incubation， treatment D （3.2g of kitchen waste + 0.4g of carbonized tobacco stalk + 0.4g of carbonized husk）， treatment E （2.8g of kitchen waste + 0.8g of carbonized tobacco stalk + 0.4g of carbonized husk） and treatment G （2.4G of kitchen waste + 0.8g of carbonized tobacco stalk + 0.8g of carbonized husk） could effectively improve the contents of soil alkali hydrolyzable nitrogen， available phosphorus and available potassium， which were significantly higher than those of the control treatment （CK）. Combined with soil pH value and available nutrients， G treatment and E treatment had better soil cultivation effect， and kitchen waste mixed biomass carbon have a good cultivation effect on soil fertility.

Key Words： Kitchen waste; Carbonized tobacco stem; Carbonized rice husk; pH value; Available nutrients

土壤酸化嚴重影响土壤生态，已成为制约现代农业可持续发展的关键问题之一。传统的方法是采用石灰或石灰石粉作为改良剂，其效果显著，使用后能中和土壤活性酸和潜性酸，善土壤结构等。土壤施用石灰虽有一定的后效，但碱性消耗后土壤存在加剧的复酸化过程[1]。因而频繁施用石灰可能加重土壤酸化程度[2]，操作不当易导致石灰的过量施用引发诸如土壤板结、营养元素不平衡等问题。除了矿物源土壤调理剂外，农业生产中利用有机物料改良土壤由来已久，但多集中在利用作物秸秆或畜禽粪便或种植绿肥（尤其是豆科绿肥）[3-6]等单一的土壤改良剂，其改良效果可能受有机物料本身性质、土壤特性制约[6]存在改良效果不全面或有不同程度的负面影响等不足之处。近年来，许多研究者将目光投向了复合型土壤调理剂的开发，以弥补单一品种土壤调理剂的不足之处，提高其施用效果。据研究餐厨废弃物可以作为有机肥代替部分化学肥料和其他动物性有机肥，改善土壤养分状况，促进作物生长[7]。高炭基有机物料可以增加土壤有机碳含量，协调土壤养分循环，促进植物生长[8]。因此，利用餐厨废弃物、炭化烟秆和炭化谷壳研制既能促进有机废弃物的资源化，又能培育土壤、质量安全的酸性土壤调理剂具有生产实践意义。

1材料与方法

1.1试验材料

室内培育试验所用的土壤取自水稻土耕作层（0～20cm），置于室内通风处，自然风干-剔除杂物后过1mm筛，充分混匀备用。供试土壤样品的基本理化性质见表1。

由福建省利洁环卫公司收集三明市的城市泔水经固液分离、洗盐得到食物残渣固废物后制作成餐厨废弃物有机肥;炭化烟秆和炭化谷壳由辽宁金和福农业开发有限公司生产，其基本理化性状见表2。

1.2试验设计

将餐厨废弃物与炭化烟秆、炭化谷壳按重量比混合后施入土壤进行室内培育试验，研究其对土壤pH及有效养分的影响。具体处理设置：CK处理（不施调理剂）;A处理（餐厨废弃物4g）;B处理（餐厨废弃物3.2g，炭化烟秆0.8g）;C处理（餐厨废弃物3.2g，炭化谷壳0.8g）;D处理（餐厨废弃物3.2g，炭化烟秆0.4g，炭化谷壳0.4g）;E处理（餐厨废弃物2.8g，炭化烟秆0.8g，炭化谷壳0.4g）;F处理（餐厨废弃物2.8g，炭化烟秆0.4g，炭化谷壳0.8g）;G处理（餐厨废弃物2.4g，炭化烟秆0.8g，炭化谷壳0.8g）。

除CK处理外其余每盆土壤施用调理剂的总重量为4 g，按比例称量好后与2 kg的供试土壤拌匀放入塑料桶中。定时调节土壤水分，保持土壤含水量为田间持水量70%。每个处理3次重复，分7次取适量样品进行分析测试，取样时间分别为培育试验开始后的5d、10d、20d、30d、50d、70d、90d。

1.3测定项目及方法

土壤pH值采用pH计法（土水比为1：2.5）;碱解氮测定采用碱解扩散法;有效磷测定采用NaHCO3 浸提，钼锑抗比色法;速效钾测定采用NH4OAc浸提，火焰光度计法[9]。

1.4 数据处理与分析

数据统计分析和图表制作应用SPSS 18.0及Microsoft Excel软件完成。

2结果与分析

2.1餐厨废弃物调理剂对土壤pH的影响

土壤酸碱度是土壤理化性状的重要指征，与土壤中的微生物分布、土壤养分有效性等均有密切关系，且对烟叶物理性状、化学成分、中性香气物有重要影响[10]。从表3可以看出，随着培育时间的变化，CK处理、A处理（餐厨废弃物4g）、B处理（餐厨废弃物3.2g+炭化烟秆0.8g）土壤pH值的变化趋势均是逐渐降低，C处理（餐厨废弃物3.2g+炭化谷壳0.8g）、D处理（餐厨废弃物3.2g+炭化烟秆0.4g+炭化谷壳0.4g）、E处理（餐厨废弃物2.8g+炭化烟秆0.8g+炭化谷壳0.4g）、F处理（餐厨废弃物2.8g+炭化烟秆0.4g+炭化谷壳0.8g）和G处理（餐厨废弃物2.4g+炭化烟秆0.8g+炭化谷壳0.8g）土壤pH值的变化趋势均是先降低而后升高。除培育50d时C处理土壤pH值（5.05）比CK处理低0.21个单位，其它培育时间CK处理土壤中pH值在所有处理中最低。培育90d时，各处理土壤pH值从大到小依次为E处理>G处理>C处理>F处理>E处理>A处理>B处理> CK处理，相比CK处理，其余施用有机废弃物处理能有效改善土壤酸碱度。

2.2餐厨废弃物调理剂对土壤碱解氮的影响

碱解氮能较好地反映近期内土壤氮素供应状况和氮素释放速率，是反映土壤供氮能力的重要指标之一[11]。由表4可知，培育前30d，各处理的碱解氮含量变化不大，差异较小;培育50d后，各处理的碱解氮含量出现分化;培育90d时，各处理土壤碱解氮含量比原始土壤增加了11.63%～30.30%;D处理的土壤碱解氮含量最高（107.41mg/kg），显著高于CK处理、C处理、F处理、G处理;CK处理的土壤碱解氮含量最低（92.02mg/kg），与其他处理差异显著。

2.3餐厨废弃物调理剂对土壤有效磷的影响

土壤有效磷是当季作物可从土壤中获取的主要磷养分资源，是衡量土壤肥力水平高低的标志之一[12]。由表5可知，培育90d时，各处理土壤有效磷含量比原始土壤增加了3.29%～76.04%;G处理土壤有效磷含量最大（18.22mg/kg），与D处理相比差异不大，但显著高于其他处理;CK处理土壤有效磷含量最小（10.69mg/kg），显著低于其他处理。

2.4餐厨废弃物调理剂对土壤速效钾的影响

土壤速效钾含量能够直观反映植物可利用的钾元素水平，可以直接反映土壤肥力水平[13]。由表6可知，各处理在培育90d时，土壤速效钾含量比空白土壤增加-5.87%～19.80%;G处理土壤速效钾含量（135.99mg/kg）最大;CK处理土壤速效钾含量最小（106.85mg/kg），显著低于其他处理;施用餐厨废弃物及其复合调理剂的各个处理间无显著差异性。

3 讨论

3.1餐厨废弃物调理剂对植烟土壤pH的影响

本试验中A处理（餐厨废弃物4.0g）培育过程中土壤pH值比CK处理高出0.01～0.32个单位，培育90d时其pH值显著高于CK处理。王伯仁等[14]通过对红壤旱地13年定位监测研究后发现在施用化学肥料的NP、NPK处理中，土壤的pH值从5.7下降至4.5左右，而单施N肥处理，土壤pH值则降至4.16;但添加有机肥料的NPKM和M处理，土壤的pH值分别增加了0.24和0.69个单位。贾璇等[15]和罗珈柠[16]分别将餐厨废弃物堆肥后施入果园和园林植物后发现餐厨废弃物可有效改善土壤pH值。显然化肥的长期不合理施用是导致土壤酸化的重要原因之一，而添加有机肥料对土壤酸度有良好的提升效果。

本试验中添加餐厨废弃物处理（A～G处理）的植烟土壤在培育前期和后期pH值均顯著高于CK处理，而餐厨废弃物混合生物质炭可明显提高改善土壤pH值的幅度。本试验中餐厨废弃物混合炭化烟秆和炭化谷壳的各个处理pH值，以E处理（餐厨废弃物2.8g+炭化烟秆0.8g+炭化谷壳0.4g）的最高（pH 5.99），与CK处理（空白）和A处理相比差异显著。这是由于生物质炭呈碱性，且比表面积巨大，可以吸附较多的H+和Al3+，从而改善了土壤pH值。至培育结束（90d）时，添加1.2g生物质炭处理（E和F处理）相比添加1.6g生物质炭处理（G处理），其pH值并无显著差异。考虑到高炭基土壤调理剂的成本，适量添加生物质炭即可。

3.2餐厨废弃物调理剂对植烟土壤有效养分的影响

本试验中土壤加入相同施用量的有机物料，本试验中培育90d时D处理、B处理、A处理、E处理的碱解氮差异不大，显著高于CK处理。有效磷含量以G处理最高（18.22mg/kg），D处理、E处理的有效磷含量也较高，均显著高于CK处理。施用餐厨废弃物及生物质炭的各个处理间速效钾含量无明显差异，而显著高于CK处理。显然相同施用量条件下，餐厨废弃物混合生物质炭的调理剂比单纯施用餐厨废弃物（A处理）对土壤pH和有效养分含量有更好的改良作用。生物质炭施入土壤可以改良土壤，提高土壤肥力，这与张阿凤等[17]的研究相一致。但Spokas等[18]对有关生物质炭对作物产量影响的部分研究统计分析后发现，其中50%的研究结果发现生物质炭可以提高作物产量，30%的研究结果则是生物质炭对作物产量没有影响，甚至有20%的研究结果显示为生物质炭导致作物产量的减少。Lehmann等[19]认为生物质炭能否提高作物产量的关键在于土壤自身的养分供应状况，仅在氮含量很低或极贫瘠的土壤上才能明显提高作物产量。本试验原始土壤的碱解氮含量（82.35mg/kg）属于稍缺程度[20]，而B处理至G处理是餐厨废弃物与生物质炭按不同比例混合而成，这可能是生物质炭的存在激发了餐厨废弃物的分解所致，因而B处理至G处理的碱解氮、有效磷、速效钾含量与CK处理相比均有显著的提高。

综合各处理对pH和有效养分含量的影响，餐厨废弃物混合生物质炭配比的各个处理以G处理和E处理较佳。

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基金项目：福建农林大学科技创新项目KFA17401A/HXF150001

作者简介：蔡海洋（1976—），男，博士，副教授。研究方向为土壤化学与植物营养。