餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响

徐四新，严谨，诸海焘，蔡树美，张德闪，金海洋*

(1.上海市农业科学院 生态环境保护研究所，上海 201106；2.上海市农业技术推广服务中心，上海 201103)

随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的产生量不断增长。据统计，我国城市生活垃圾的年产生量约为2亿t，并每年以平均10%的速度增长[1]；而城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理与利用已成为当前我国城市高质量发展的一个制约因素。餐厨垃圾是指由家庭、食堂及餐饮行业等在食物加工或消费过程中产生的废弃物或食物残渣[2]，是一种具有易腐性的有机废弃物[3]，占城市生活垃圾产生量的37%～62%[4]，餐厨垃圾具有量大、含水率高、有机物质和养分含量丰富等特点[5]，是一种有机肥生产原料，利用餐厨垃圾进行好氧堆肥是餐厨有机废弃物资源循环与利用的重要途径，具有很大的推广价值[6]，但目前我国利用餐厨垃圾生产商品有机肥料的工作尚处于起步探索阶段。

我国现行的有机肥料标准(NY/T 525-2021)已将厨余废弃物(经分类和陈化)列入评估类原料，经安全性评价后可生产商品有机肥。为此本研究通过开展设施菜地餐厨有机肥田间试验，探讨餐厨有机肥对设施蔬菜产量及土壤理化性质的影响，为餐厨垃圾在农业上资源化利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

开展试验的设施菜地位于上海市奉贤区庄行镇上海市农业科学院庄行综合试验站内，地理坐标为121.378 872°E，31.890 951°N。试验田块的土壤类型为滨海盐土，土壤肥力中等，肥力均匀；试验田块基础土壤样品的有机质含量为16.6 g·kg-1，全氮含量为1.73 g·kg-1，速效氮含量为117.4 mg·kg-1，有效磷含量为25.4 mg·kg-1，速效钾含量为157.6 mg·kg-1，可溶性总盐含量为2.25 g·kg-1，pH值为5.35。

1.2 试验材料

试验供试作物为青菜，品种为艳春。试验于2022年2月9日播种，播种量667 m20.5 kg；青菜于2022年3月23日采收。试验用餐厨有机肥由具有处理餐厨有机废弃物资质的有机肥厂生产，有机肥料质量符合NY/T 525-2021规定的要求，商品有机肥和复合肥(N、P2O5、K2O分别为15%、15%、15%)均由市场采购；餐厨有机肥试验供试有机肥料的养分含量见表1。

表1 餐厨有机肥试验供试有机肥料养分含量Table 1 Nutrient content of organic fertilizers tested in the kitchen organic fertilizer experiment

1.3 试验方案

试验设5个处理，重复3次，随机区组排列，小区面积15 m2。处理1(T1)为无肥处理，不施任何肥料；处理2(T2)为化肥对照，667 m2施复合肥(N、P2O5、K2O分别为15%、15%、15%)40 kg；处理3(T3)商品有机肥对照，667 m2施复合肥(N、P2O5、K2O分别为15%、15%、15%)40 kg，667 m2配施商品有机肥料1 t；处理4(T4)为餐厨有机肥处理，667 m2施复合肥(N、P2O5、K2O分别为15%、15%、15%)40 kg，配施餐厨有机肥料1 t；处理5为高用量餐厨有机肥处理，667 m2施复合肥(N、P2O5、K2O分别为15%、15%、15%)40 kg，配施餐厨有机肥料3 t；除处理1无肥处理外，其他处理的有机肥和复合肥均在播种前作基肥一次性施入；试验期间的病、虫、草害等防治管理按常规进行，且各处理间保持一致。

1.4 检测项目和方法

试验前采用对角线法采集试验地耕作层基础土样；试验结束后利用五点混合取样法采集各试验小区的耕作层土壤样品。土壤样品分别检测土壤有机质含量，速效氮、磷、钾养分含量，土壤水溶性总盐含量，土壤水稳性团聚体和土壤pH值。其中采用重铬酸钾-外加热容量法测定土壤有机质含量；利用碱解扩散法测定土壤速效氮含量；采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定土壤有效磷含量；采用1 mol·L-1NH4OAC浸提，火焰光度法测定土壤速效钾含量；采用去CO2蒸馏水浸提，烘干法测定土壤水溶性总盐含量；土壤pH值采用pH计法测定。土壤水稳性团聚体采用湿筛法进行测定[7]，使用团聚体分析仪进行湿筛分析，套筛孔径分别为2、1、0.5、0.25和0.106 mm。

1.5 数据处理

采用 Excel2019和SPSS19.0 软件进行数据处理和统计分析，不同处理间采用最小显著差异法(LSD)进行差异显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 餐厨有机肥对蔬菜产量的影响

表2是餐厨有机肥试验青菜产量结果，结果显示，施用有机肥料处理比无肥处理的平均产量高5.3%～11.6%；其中处理5的青菜平均产量最高，为37 293.5 kg·hm-2；相同有机肥料用量的处理3青菜平均产量略高于处理4，分别为35 646.5和35 175.5 kg·hm-2；化肥对照处理青菜的平均产量较低，为35 058.0 kg·hm-2。但各处理间的青菜平均产量差异均不显著。试验结果说明，增施有机肥可以提高青菜的产量，餐厨有机肥和商品有机肥在提高蔬菜产量效果方面无显著差异。

表2 餐厨有机肥试验产量结果Table 2 Production of different kitchen organic fertilizer treatments 单位：kg·hm-2

2.2 餐厨有机肥对菜地土壤有机质的影响

餐厨有机肥试验结果(图1)显示，施用餐厨有机肥可明显提高菜地土壤有机质的含量，餐厨有机肥处理(T4、T5)的土壤有机质含量比无肥处理(T1)高25.5%～31.8%，比化肥处理(T2)高12.3%～19.6%；但餐厨有机肥处理和商品有机肥处理间菜地土壤有机质含量无显著差异。试验结果说明，施用有机肥可显著提高菜地土壤有机质的含量，餐厨有机肥和商品有机肥对提高土壤有机质含量的效果基本类似。

同组柱上无相同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)，图2～6同。图1 餐厨有机肥试验土壤有机质含量结果Fig.1 Organic matter content of soil in kitchen organic fertilizer test

2.3 餐厨有机肥对土壤速效氮、磷、钾含量的影响

餐厨有机肥试验结果(图2～4)显示，和无肥处理(T1)相比，餐厨有机肥处理(T4、T5)菜地土壤的速效氮含量增加8.6%～11.3%，餐厨有机肥(T4、T5)和商品有机肥处理(T3)间土壤速效氮含量无显著差异；和无肥处理(T1)相比，餐厨有机肥处理(T4、T5)菜地土壤有效磷含量增加3.1%～12.6%，餐厨有机肥(T4、T5)和商品有机肥处理(T3)间土壤有效磷含量未出现显著差异；和无肥处理(T1)相比，餐厨有机肥处理(T4、T5)菜地土壤速效钾含量增加6.5%～8.2%，餐厨有机肥(T4、T5)和商品有机肥处理(T3)间的速效钾含量差异不显著；但商品有机肥处理(T3)钾含量高于其他处理，这可能和商品钾含量较高有关。总的来看，施用有机肥料可以提高土壤速效氮、磷、钾的含量，餐厨有机肥和商品有机肥处理在提高土壤速效养分效果方面基本类似。

图2 餐厨有机肥试验土壤速效氮含量Fig.2 Soil available N content in different kitchen organic fertilizer treatments

图3 餐厨有机肥试验土壤有效磷含量Fig.3 Soil available P content in different kitchen organic fertilizer treatments

图4 餐厨有机肥试验土壤速效钾含量Fig.4 Soil available K content of soil in different kitchen organic fertilizer treatments

2.4 餐厨有机肥对可溶性总盐含量的影响

餐厨有机肥试验土壤可溶性总盐含量(图5)显示，施肥具有提高土壤可溶性总盐含量的趋势；施肥后化肥对照(T2)、商品有机肥(T3)、餐厨有机肥(T4)和高用量餐厨有机肥处理(T5)的土壤可溶性总盐含量分别比无肥处理(T1)高5.5%、1.1%、5.8%和4.0%，尽管含量均有增加，但上升幅度较小，这可能和设施菜地基础土壤的可溶性总盐含量较高有关，试验结果和张青青等[8]研究结果一致。经统计分析，各处理间可溶性总盐含量差异均不显著。试验结果说明，施用餐厨有机肥或商品有机肥对土壤可溶性总盐含量的影响不大。

图5 餐厨有机肥试验土壤可溶性总盐含量Fig.5 Total soluble salt content of soil in different kitchen organic fertilizer treatments

2.5 餐厨有机肥对土壤水稳性团聚体的影响

土壤团聚体是土壤的基本结构单元，也是形成良好土壤理化性质的基础物质[9]。土壤团聚体的形成受土壤物理条件、化学因素和生物综合作用等影响，一定程度上决定了土壤肥力的高低[10-11]。表3是餐厨有机肥试验土壤水溶性团聚体结果。

表3 餐厨有机肥试验土壤水溶性团聚体含量Table 3 Content of water-soluble aggregates in the soil of different kitchen organic fertilizer treatments 单位：%

粒径≥2 mm的土壤团聚体含量占5.79%～8.64%，其中处理3、处理5和处理1的差异达到显著水平；1～<2 mm的土壤团聚体占4.63%～6.35%，各处理间的差异不显著；500～1 000 μm的土壤团聚体占8.09%～10.40%，各处理间的差异不显著；250～<500 μm的土壤团聚体占14.66%～15.57%，各处理间的差异不显著；106～<250 μm的土壤团聚体占15.92%～19.88%，施用有机肥料处理间的差异不显著；<106 μm的土壤团聚体占44.40%～49.92%，施用有机肥料处理间的差异不显著。总的来看，和处理1(无肥处理)相比，施用有机肥处理可提高土壤水稳性大粒径团聚体的含量，但餐厨有机肥和商品有机肥之间无明显差异；说明施用有机肥可以提高土壤水稳性大粒径团聚体的含量。试验结果和吕元春等[12]、李传哲等[13]的研究结果一致，新进入的外源碳主要分配在大团聚体中，施用有机肥料可明显提高土壤大团聚体的含量。

土壤粒径>0.25 mm的土壤水稳性团聚体称为大团聚体，土壤粒径<0.25 mm称为微团聚体[14]。把粒径>0.25 mm的土壤水稳性大团聚体的含量用R0.25值表示。试验结果(图6)显示，施用餐厨有机肥可以提高土壤水稳性大团聚体含量(R0.25)9.9～14.5百分点；其中处理5和处理1、2之间的差异达到显著水平，但餐厨有机肥和商品有机肥处理之间无显著差异。说明施用有机肥可以显著提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)的含量，但餐厨有机肥和商品有机肥对提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)的效果基本相似。

图6 餐厨有机肥试验土壤大团聚体(R0.25)含量Fig.6 Soil macroaggregate (R0.25)content in different kitchen organic fertilizer treatments

3 结论与讨论

试验结果表明，施用餐厨有机肥料可提高蔬菜产量5.3%～11.6%，和商品有机肥的增产效果无明显差异。餐厨有机肥可提高设施菜地土壤的有机质和土壤速效养分含量，试验结果和杨宏博等[15]、罗珈柠[16]、朱琳等[17]的研究结果一致。一般认为大团聚体所占比例高是土壤肥沃的标志之一，施用餐厨有机肥可以提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量9.9～14.5百分点，和杨华等[18]施用有机肥可以明显促进土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量的研究结果一致；餐厨有机肥和商品有机肥在提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)方面效果未出现显著差异。餐厨有机废弃物原料中盐分含量较高[19]，可能导致施用餐厨有机肥后土壤水溶性总盐含量上升，试验结果显示，餐厨有机肥处理的菜地土壤可溶性总盐含量增加4.0%～5.8%，其上升幅度和商品有机肥料处理未出现显著差异，但长期施用餐厨有机肥对土壤可溶性总盐的影响还需进一步开展试验研究。