木薯淀粉工业污泥复混肥对木薯生产的效应分析

李富山　潘瑞坚　杨青松

摘要：【目的】研究施用木薯淀粉工业污泥复混肥对木薯生产的增产提质效果，为木薯淀粉工业污泥复混肥的推广应用提供科学依据。【方法】以木薯品种南植199和华南205为对象，分别探讨污泥复混肥不同用量（0、450.0、600.0、750.0、900.0 kg/ha）、不同肥料（常规施肥，常规施肥分别加污泥复混肥、复合肥、污泥、酒糟渣）和污泥复混肥不同施肥时期（前期；中期；后期；前、中、后期；前、中期；前、后期）对木薯农艺性状及产量和淀粉含量的影响。【结果】污泥复混肥单次施用量为600.0～750.0 kg/ha时对木薯的增产提质效果较好，以750.0 kg/ha最佳，该用量下两品种木薯的鲜薯产量和淀粉含量均最高，其中华南205平均产量为40126.00 kg/ha、南植199为34376.00 kg/ha，华南205平均淀粉含量为20.86%、南植199为26.77%。不同肥料的肥效排序为：污泥复混肥>复合肥>酒糟渣>污泥>常规施肥。在木薯生长前、中和后期各施污泥复混肥1次对木薯的增产提质效果最好，南植199产量达26196.23 kg/ha、淀粉含量达30.32%，华南205产量达41126.06 kg/ha、淀粉含量达23.74%。【结论】木薯淀粉工业污泥经与酒糟渣、煤灰、化肥按一定比例混合堆肥后用于作物栽培，具有节约化肥成本、降低企业污泥处理成本、减少环境污染、提高作物种植效益等优点，可在农业生产中推广应用。

关键词： 木薯；污泥复混肥；产量；淀粉含量；效应分析

中图分类号： S533.062 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）03-0377-05

0 引言

【研究意义】木薯是广西的一大优势资源，种植面积和总产量均占全国总量的70%左右，然而目前广西的大部分木薯淀粉厂家对生产中产生的大量污泥利用率很低，通常是对木薯淀粉工业污泥进行简单的机械脱水后即运往干化场堆放，造成了极大的资源浪费。若是对木薯淀粉工业污泥加以资源化利用，将其制作成生物有机肥，能有效增加污泥的附加值，从而带来极大的经济和社会效益。因此，木薯淀粉工业污泥处理已成为一项迫切需要解决的任务。【前人研究进展】已有研究表明，木薯工业废弃物可在以下3个方面加以利用：一是酒糟渣可用于有机肥、饲料、燃料、造纸、栽培基质、包装或花盘等环保产品（王晓芳等，2009；覃建果和陈冬涧，2012）；二是污泥用于土地填埋、海洋倾倒、焚烧、生物干燥、通过好氧微生物发酵方法生产生物有机肥（赵华和陈磊，2010）；三是废水的化学、生物处理及回收甲烷、蛋白质工业处理（邓国龙，2014）。如励飞（2011）研究了淀粉废水和木薯酒糟发酵制备饲料酵母工艺，冯波和刘族安（2014）研究了木薯淀粉废液制备车用生物天然气技术。有关木薯淀粉污泥的研究报道多在减量处理（王志刚，2011）、联合复合菌处理酒糟（历文成，2014）、污泥床处理淀粉废水等方面（颜智勇等，2004）。【本研究切入点】目前，有关木薯淀粉工业污泥农肥化应用在木薯种植上的技术及效果的研究未见报道。【拟解决的关键问题】以木薯为应用对象，研究施用木薯淀粉工业污泥复混肥（以下简称污泥复混肥）对木薯生产的增产提质效果，探讨不同施用量对木薯生长的影响，以期确定污泥复混肥资源化利用最适宜的施用量及施肥时期，总结一套木薯淀粉工业污泥的农用技术，为污泥复混肥的推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试木薯品种为南植199和华南205号，均为广西农垦明阳生化集团股份有限公司主推品种。木薯淀粉工业污泥采集自广西农垦明阳生化集团股份有限公司，经分析测定，其鲜样水分70%～80%、pH 4～5；烘干样水分6.2%、pH 7～8、氮（N）1.60%、磷（P2O5）1.65%、钾（K2O）0.47%。

1. 2 试验方法

试验时间为2011年3月～2014年2月，每組试验每年进行1次，连续进行3年重复试验。试验在广西南宁市广西农垦明阳生化集团股份有限公司木薯良种繁育苗圃进行，试验土壤pH 5.12、有机质2.5%、碱解氮（N）52.6 mg/kg、有效磷（P2O5）9.7 mg/kg、速效钾（K2O）43 mg/kg。试验地平坦向阳，为黄棕粘质壤土，质地较易板结，肥力中等。

1. 2. 1 污泥复混肥用量试验 污泥复混肥制作：按酒糟渣∶煤灰∶污泥=1∶1∶3的比例混合堆肥，为了提高氮磷钾含量，与磷酸铵、尿素和氯化钾按一定比例制成氮磷钾含量为14∶6∶8的污泥复混肥，发酵15 d后堆肥水含量为26%，有机质含量达20%。

污泥复混肥用量试验方案：污泥复混肥每次施用量设5个水平：（1）450.0 kg/ha；（2）600.0 kg/ha；（3）750.0 kg/ha；（4）900.0 kg/ha；（5）对照（CK），不施用污泥复混肥。每处理3次重复，随机区组排列，每小区面积1.0 m×20.0 m（下同）；木薯种植株行距为0.8 m×1.0 m，每小区植20株（下同）。分别在木薯下种时、苗期和结薯期各施肥1次。其他栽培管理措施保持一致。

1. 2. 2 污泥复混肥效果对比试验 试验设5个处理：（1）常规施肥（CK），下种时施干鸡粪750.0 kg/ha作基肥，苗期施1次尿素300.0 kg/ha，结薯期追施1次氯化钾375.0 kg/ha；（2）在常规施肥基础上增施污泥复混肥（14-6-8），每次按600.0 kg/ha施用；（3）在常规施肥基础上增施进口复合肥（15-15-15），每次按373.3 kg/ha施用，施用量与处理（2）的污泥复混肥等氮磷钾总量；（4）在常规施肥基础上增施纯污泥（1.60-1.65-0.47），每次按4516.1 kg/ha施用，施用量与处理（2）的污泥复混肥等氮磷钾总量；（5）在常规施肥基础上增施纯酒糟渣（4.5-5.0-2.7），每次按1377.0 kg/ha施用，施用量与处理（2）的污泥复混肥等氮磷钾总量。分别在木薯下种时、苗期和结薯期各施肥1次。其他栽培管理措施保持一致。

1. 2. 3 污泥復混肥施肥时期试验 污泥复混肥施肥时期设6个处理：（1）前期；（2）中期；（3）后期；（4）前、中、后期；（5）前、中期；（6）前、后期。施肥时间分为前期（2～4月）、中期（5～7月）、后期（8～10月），每次按600.0 kg/ha施用。

1. 3 生长指标和品质测定

在木薯收获期的12月，每小区随机抽取10株测量。（1）单薯周径：每株选取1个中等大小的薯条，用软尺在薯条中部紧绕一圈读取其周长；（2）单株鲜薯条数：记录单株结薯的条数；（3）鲜薯产量：每小区抽取20 m2左右进行测产，再由小区实测产量折算公顷鲜薯产量；（4）鲜薯淀粉含量：每小区随机抽取中等大小的薯条8条，在收获的当天或次日采用DNS法测定淀粉含量。

2 结果与分析

2. 1 污泥复混肥不同用量对木薯生长及产量和淀粉含量的影响

2. 1. 1 对单薯周径的影响 从表1可以看出，各污泥复混肥处理的单薯周径均大于相应的对照处理，当污泥复混肥施用量为750.0 kg/ha时，两个品种木薯单薯周径均最大，该处理对两个品种的影响效应一致。方差分析结果显示，除华南205 900.0 kg/ha污泥复混肥处理的单薯周径与对照差异不显著外（P>0.05，下同），其他污泥复混肥处理的单薯周径均显著大于对照（P<0.05，下同），说明污泥复混肥施用量对木薯大小影响较大，污泥复混肥有助于促进木薯块根膨大。

2. 1. 2 对单株薯条数的影响 从表1可以看出，施用污泥复混肥处理在两个品种间产生的效应一致，除华南205 900.0 kg/ha污泥复混肥处理外，其他处理单株鲜薯条数均较对照增加，两品种单株鲜薯条数比对照增加11.11%～66.67%，两品种均在施用量为450.0 kg/ha时鲜薯条数最多。方差分析结果显示，除华南205 900.0 kg/ha污泥复混肥处理的单株鲜薯条数与对照差异不显著外，其他同一品种不同处理间单株鲜薯条数均达显著水平。结合2.1.1中“施用量在750.0 kg/ha时的单薯周径最大”结论，说明污泥复混肥有促进薯块膨大而相对减少薯条数的作用。

2. 1. 3 对鲜薯产量的影响 由表1可知，污泥复混肥在一定施用量范围内可促进木薯块根膨大，显著提高鲜薯产量，其中，在750.0 kg/ha处理下的鲜薯产量最高，华南205平均产量为40126.00 kg/ha，比对照增产100.63%，南植199平均产量为34376.00 kg/ha，比对照增产105.22%；但污泥复混肥用量过高（≥900.0 kg/ha）时，木薯产量又会下降，甚至低于不施污泥复混肥的对照，说明木薯对污泥复混肥的承受量有一定限度。

2. 1. 4 对鲜薯淀粉含量的影响 由表1可知，施用污泥复混肥处理下的两个品种薯块淀粉含量均高于对照，说明污泥复混肥有利于提高薯块淀粉含量，其中，施用量在750.0 kg/ha时的鲜薯淀粉含量最高，该处理下的南植199平均淀粉含量为26.77%，比对照高34.66%，华南205平均淀粉含量为20.86%，比对照高20.93%，其次是600.0 kg/ha处理。可见，600.0～750.0 kg/ha是较适宜的施用量。

2. 2 污泥复混肥、复合肥、污泥和酒糟渣使用效果比较

从表2可以看出，施用污泥复混肥处理下的两个木薯品种的单薯大小、鲜薯产量、淀粉含量均明显高于其他肥料处理，肥效整体排序为：污泥复混肥>复合肥>酒糟渣>污泥>常规对照。

2. 3 污泥复混肥不同施肥时期对木薯农艺性状及产量和品质的影响

从表3可以看出，不同时期施肥处理的效果有明显不同，两品种表现一致，综合生长量和淀粉含量指标来看，不同施肥时期处理的效果依次为：前、中、后期>前、中期>前、后期>前期>中期>后期。可见，为了培育质量双优木薯，施肥时期宜早不宜晚，施肥次数以适量多次为宜，在前期（2～4月）、中期（5～7月）和后期（8～10月）分别作基肥和追肥施3次污泥复混肥的效果最好，既能促进木薯增产、又可提高淀粉含量，其中南植199产量达26196.23 kg/ha、淀粉含量达30.32%，华南205产量达41126.06 kg/ha、淀粉含量达23.74%。只在后期施肥，木薯的生长状况表现最劣。

3 讨论

淀粉污泥是淀粉、酒精生产过程中经压滤机后产生的沉淀物，是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒及胶体等组成的极其复杂的非均质体（Couillard and Zhu，1992）。淀粉污泥含有丰富的有机质、氮磷钾和各种植物生长所需的微量元素，且重金属含量低。污泥经过与其他有机物按一定比例混合高温好氧堆肥，在微生物作用下高温发酵分解有机物，将固体有机物降解或转化为相对稳定的腐殖类物质、细胞物质、水和二氧化碳（Hernández et al.，1988）。经无害化处理后的污泥无臭味，不滋生蚊蝇，作为肥料或土壤改良剂使用， 既能增加肥效，又可改善土壤。因此，淀粉污泥农用是重要的无害化和资源化途径。

本研究对污泥复混肥不同用量分析结果表明，在木薯生长过程中施用3次污泥复混肥，对木薯有明显的增产提质效果，但其承受量有一定限度，600.0～ 750.0 kg/ha是适宜的单次施用量，750.0 kg/ha为最佳施用量。本研究对不同肥料分析比较结果表明，在等氮磷钾总量条件下，各肥料肥效排序为：污泥复混肥>复合肥>酒糟渣>污泥>常规对照。黄庆等（2007）利用污水处理厂的脱水污泥进行堆肥，将污泥堆肥用于药用植物紫花茉莉栽培，结果表明，污泥堆肥可使紫花茉莉的株高增加6.7%～20.0%，茎围增加16.0%～36.0%，块根干物量增加9.6%～28.0%，茎叶干物量增加19.0%～ 37.0%。李文英等（2010）研究表明，城镇污水处理厂污泥复混肥对苦瓜有显著的增产效果，氮磷钾总量同等时，比商品复混肥增产20.4%，比复合肥（15-15-15）增产15.0%，比单质混合肥增产11.2%，并可增加果实长度、瓜围、单瓜重。可见，本研究结果与黄庆等（2007）、李文英等（2010）的研究结果相似，均肯定了污泥的农用效果，即污泥可为植物提供营养元素，改良土壤结构，提高土壤肥力。

污泥农用是一種很好的资源化利用和无害化处置方式（龚明睿，2012），但其推广应用受诸多因素的制约，如对污泥中重金属、有害有机化合物的含量和种类的不确定性及相关农产品可能给人体健康带来隐患，对污泥用作肥料可能导致土壤板结、土壤重金属污染等（崔春红，2008）的顾虑，使得污泥农用技术难以推广。研究证明，在正常施用污泥及污泥中有机污染物浓度在正常范围内不会导致地下水污染，但部分有机污染物通过植物或动物富集进入食物链的风险非常大，具体风险视污泥中有机污染物的含量及污泥利用量而定，污泥利用前应进行相应处理，以降解有机污染物，从而提高污泥利用的安全性（李广涛等，2011）。本研究中污泥复混肥在750.0 kg/ha的施用水平下不会造成环境污染，并证实“过量施用污泥会导致作物徒长甚至烧苗”，可见使用污泥时需掌握好适当用量以免造成不良后果。受条件限制，本研究仅探讨污泥复混肥对木薯生长、产量及淀粉含量的影响，对木薯的抗病、抗逆性等综合效应及土壤养分、土壤重金属环境、地下水等的影响仍有待进一步研究。

4 结论

本研究结果表明，木薯淀粉工业污泥经与酒糟渣、煤灰、化肥按一定比例混合堆肥后用于作物栽培，具有节约化肥成本、降低企业污泥处理成本、减少环境污染、提高作物种植效益等优点，可在农业生产中推广应用。在木薯栽培中，建议分别在木薯生长前期（2～4月）、中期（5～7月）和后期（8～10月）施用600.0～ 750.0 kg/ha的污泥复混肥，以达到培育品质与产量双优木薯、保护环境和改良土壤的目的。

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（責任编辑 麻小燕）