糠醛渣有机碳生态肥配方筛选及对甜菜经济效益的影响

魏腾飞，陈修斌

（甘州区红沙窝林场，甘肃张掖734000）

糠醛渣有机碳生态肥配方筛选及对甜菜经济效益的影响

魏腾飞，陈修斌*

（甘州区红沙窝林场，甘肃张掖734000）

以改性糠醛渣、甜菜多元肥和生物菌肥为原料，进行了糠醛渣有机碳生态肥配方筛选及对甜菜经济效益影响的研究。结果表明：糠醛渣有机碳生态肥配方为：改性糠醛渣0.8180∶甜菜多元肥0.1718∶生物菌肥0.0102。糠醛渣有机碳生态肥施用量与甜菜农艺性状、经济性状间呈显著的正相关关系，糠醛渣有机碳生态肥施用量（x）与甜菜块根产量（y）间的肥料效应回归方程式为y=61.57+2.5175x-0.0256x2，经济效益最佳施用量为14.68t/hm2，甜菜块根理论产量为93.01t/hm2。不同处理甜菜农艺性状、经济性状由大到小的顺序依次为：糠醛渣有机碳生态肥>传统化肥>对照（不施肥）。施用糠醛渣有机碳生态肥与传统化肥比较，甜菜叶丛高度、根体长度、根直径、单根重、根产量、增产值、施肥利润和投资效率分别增加3.11%、6.36%、7.56%、4.67%、5.38%、1669.50元/hm2、478.18元/hm2和0.02元/元。

甜菜；糠醛渣有机碳生态肥；经济效益

甘肃省河西走廊日照时间3000～3400h，年均温度7.0～7.5℃，≥10的积温为2400～2800℃，年降水量150～250mm，年蒸发量2000～3000mm，是杂交玉米制种的最佳区域[1]。近15年来吸引了国内外90多家种业集团，建立了杂交玉米制种基地10万hm2，年产玉米芯和玉米秸秆270万t。为了促进资源循环利用，甘肃共享化工有限公司等4个糠醛厂用玉米芯和玉米秸秆生产糠醛，每年排出的糠醛渣约250万t。经室内化验分析，糠醛渣含有丰富的有机质及大量和微量元素，而重金属离子Hg、Cd、Cr、Pb含量均小于GB8172—87规定的标准[2]。有关糠醛渣废弃物资源的开发利用，前人做了大量的研究工作[3-5]，而糠醛渣生态肥配方筛选及对甜菜经济效益影响的研究，尚未见文献报道，为了促进废弃物糠醛渣资源的循环利用和增值，本文应用作物营养平衡施肥理论，选择改性糠醛渣、甜菜多元肥和生物菌肥[6-7]为原料，采用正交试验方法筛选配方，在室内合成糠醛渣生态肥进行田间验证试验，以便对糠醛渣生态肥的肥效做出确切的评价，也为糠醛渣废弃物资源的循环利用和增值提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验地概况试验于2012—2016年在甘肃省酒泉市肃州区铧尖乡漫水滩村进行，试验地土壤类型是盐化潮土[8]，0～20 cm土层含有机质10.12g/kg，碱解氮28.07mg/kg，速效磷5.02mg/kg，速效钾129.76mg/kg，有效硼0.46mg/kg，有效锌0.39mg/kg，有效钼0.11mg/kg，pH值8.34，全盐2.24g/kg，容重1.42g/cm3，总孔隙度46.42%。

1.1.2 参试材料尿素（含N 46%）；磷酸二铵（含N 18%，含P2O546%）；硫酸钾（含K 50%）；硫酸锌（含Zn 23%）；硼酸（含B 17.50%）；钼酸铵（含Mo 54.3%）；甜菜多元肥（自主研发）：将硫酸钾、尿素、磷酸二铵、硫酸锌、硼酸、钼酸铵风干重量比按0.5000∶0.3095∶0.1429∶0.0360∶0.0089∶0.0027混合，含N 15.44%，P2O56.57%，K2O 25.00%，Zn 0.83%，B 0.16%，Mo 0.15%；改性糠醛渣：在糠醛渣中加入4%的碳酸氢铵，将糠醛渣pH由原来的2.20～3.10调整到6.00～6.50，经室内化验分析，含有机碳73.23%、腐殖酸11.63%、全氮0.61%、全磷0.36%、全钾1.18%，粒径0.05～1 mm；生物菌肥，有效活菌数≥10亿个/g；甜菜品种为张甜201，由甘肃省张掖市农业科学研究院选育。

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理试验一：糠醛渣有机碳生态肥配方筛选。2012年5月8日选择改性糠醛渣、甜菜多元肥、生物菌肥为原料，每种原料设计3个梯度施用量，按正交表L9（33）设计9个处理[9]（表1）。

表1 L(3)正交试验设计编码及用量

试验二：糠醛渣有机碳生态肥肥效试验。（1）糠醛渣有机碳生态肥最佳施用量试验：2013—2014年每年的5月8日，依据试验一筛选的配方，将改性糠醛渣、甜菜多元肥、生物菌肥风干重量比按0.8180∶0.1718∶0.0102合成糠醛渣有机碳生态肥，经室内化验分析，含有机质60.53%，N 2.65%，P2O51.13%，K2O 4.30%，Zn 0.14%，B 0.03%，Mo 0.03%，有效活菌数≥0.10亿个/g。将上述合成的糠醛渣有机碳生态肥施用量梯度设计为0.00（CK），3.50，7.00，10.50，14.00，17.50，21.00t/hm2共7个处理，以处理1为CK（对照），每个处理重复3次，随机区组排列。

（2）糠醛渣有机碳生态肥与传统化肥对比试验：2015—2016年每年的5月8日，在纯N、P2O5、K2O、Zn、B、Mo投入量相等的条件下（纯N 371.00kg/hm2+P2O5158.20kg/hm2+K2O 602.00kg/hm2+Zn 19.60kg/hm2+B 4.20kg/hm2+Mo 4.20kg/hm2），试验共设3个处理：处理1，对照（不施任何肥料）；处理2，施用传统化肥（尿素671.96kg/hm2+磷酸二铵343.91kg/hm2+硫酸钾1204.00kg/hm2+硫酸锌85.22kg/hm2+硼酸24.00kg/hm2+钼酸铵18.26kg/hm2）；处理3，施用糠醛渣有机碳生态肥（14000kg/hm2）。每个处理重复3次，随机区组排列。

1.2.2 种植方法田间试验小区面积为40m2（8m×5m），小区四周筑埂，埂宽30cm，高35cm。2012—2016年每年的5月8日播种，选择90cm地膜，采用高垄覆膜双行种植，垄距50cm，垄宽50cm，垄高40cm，在播种垄中间开一条深20cm的沟，将糠醛渣有机碳生态肥、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、硼酸和钼酸铵撒施在沟内，覆土起垄，播种深度1～1.5 cm，株距24cm，行距50cm，每垄2行，每个小区共种植330株，两行穴眼错开呈三角形。尿素分别在甜菜生长盛期和块根膨大期结合灌水追施，追肥方法为穴施。分别在播种后、播种20d后、生长盛期、块根膨大期各灌水1次，每个试验小区灌水量相等。

1.2.3 测定指标甜菜收获时，在试验小区内按照对角线采样方法，布置5个样品采集点，每个点连续采集10株，测定叶丛高度、根体长度、根直径和单株块根重，取平均数进行统计分析，每个试验小区单独收获，将小区产量折合成公顷产量进行统计分析。

1.2.4 数据处理方法差异显著性采用SPSS 10.0统计软件分析，多重比较，LSR检验法。依据经济效益最佳施用量计算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c求得糠醛渣有机碳生态肥最佳施用量（x0）[10-11]，依据肥料效应回归方程式y=a+bx+cx2，求得糠醛渣有机碳生态肥最佳施用量时的甜菜理论产量（y）[12]。

2 结果与分析

2.1 糠醛渣有机碳生态肥配方确定

2.1.1 糠醛渣有机碳生态肥原料间的效应从2012年9月30日甜菜收获测定数据（表2）可以看出，糠醛渣有机碳生态肥因素间的效应（R）是B＞A＞C，说明影响甜菜产量的因素依次是：甜菜多元肥（R=92.89）＞改性糠醛渣（R=83.83）＞生物菌肥（R=43.36）。

2.1.2 各因素不同水平的T值比较各因素不同水平的T值可以看出，TA1＞TA3＞TA2，说明改性糠醛渣不要超过12.00t/ hm2；TB3＞TB2＞TB1，说明随着甜菜多元肥施用量梯度的增加，甜菜产量增加，甜菜多元肥适宜施用量一般为2.52t/hm2；TC3＞TC1和TC2，说明随着生物菌肥施用量梯度的增加，甜菜产量在增加，生物菌肥适宜施用量为0.15t/hm2。

2.1.3 糠醛渣有机碳生态肥配方确定从各因素的T值可以看出，因素间最佳原料组合为A1改性糠醛渣12.00t/hm2∶B3甜菜多元肥2.52t/hm2∶C3生物菌肥0.15t/hm2。即改性糠醛渣、甜菜多元肥、生物菌肥风干重量比按0.8180∶0.1718∶0.0102混合，得到糠醛渣有机碳生态肥。

2.2 不同剂量糠醛渣有机碳生态肥对甜菜性状及效益的影响

2.2.1 对农艺性状及经济性状的影响连续定点试验2年后，从2014年9月30日甜菜收获测定数据（表3）可知，随着糠醛渣有机碳生态肥施用量梯度的增加，甜菜农艺性状及经济性状在递增。糠醛渣有机碳生态肥施用量21.00t/hm2，与CK比较，叶丛高度、根体长度、根直径、单根重和根产量分别增加35.92%、54.69%、62.06%、56.76%和57.69%，差异极显著（P＜0.01）。经相关分析，糠醛渣有机碳生态肥施用量与叶丛高度、根体长度、根直径、单根重和根产量间呈显著的正相关关系，相关系数（R）分别为0.8074、0.8925、0.8228、0.9449和0.9496。

2.2.2 糠醛渣有机碳生态肥经济效益最佳施用量的确定随着糠醛渣有机碳生态肥施用量梯度的增加，边际利润在递增（表3）。糠醛渣有机碳生态肥施用量14.00t/hm2时，边际利润为80.32元/hm2，当糠醛渣有机碳生态肥施用量超过14.00t/hm2时，边际利润出现负值。将表3糠醛渣有机碳生态肥施用量与甜菜块根产量间的关系采用肥料效应回归方程y=a+bx+cx2拟合，得到的回归方程是：

表2 L(3)正交试验分析

表3 不同剂量糠醛渣有机碳生态肥对甜菜农艺性状及经济性状和效益的影响

对回归方程进行显著性测验的结果表明回归方程拟合良好。糠醛渣有机碳生态肥价格（Px）为618.05元/ t，2013—2014年甜菜块根市场平均收购价（Py）为350元/t，将（Px）、（Py）、回归方程的系数b和c，代入经济效益最佳施用量计算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得糠醛渣有机碳生态肥经济效益最佳施用量（x0）为14.68t/ hm2，将x0代入（1）式，求得甜菜块根理论产量（y）为93.01t/hm2，回归分析结果与田间试验处理5糠醛渣有机碳生态肥施用量14.00t/hm2基本吻合（表3）。

2.3 施用糠醛渣有机碳生态肥与传统化肥对甜菜效益的影响

2.3.1 对甜菜农艺性状及经济性状的影响由2016年9月30日甜菜收获测定结果（表4）可知，不同处理甜菜农艺性状和经济性状由大到小的顺序依次为：糠醛渣有机碳生态肥＞传统化肥＞对照。施用糠醛渣有机碳生态肥与传统化肥比较，甜菜叶丛高度增加3.11%，差异不显著（P＞0.05），根体长度、根直径、单根重和根产量分别增加6.36%、7.56%、4.67%和5.38%，差异显著（P＜0.05）；与对照比较，叶丛高度、根体长度、根直径、单根重和根产量分别增加34.42%、52.76%、57.48%、49.33%和50.58%，差异极显著（P＜0.01）。

表4 糠醛渣有机碳生态肥与传统化肥对比对甜菜农艺性状及经济性状和效益的影响

2.3.2 对甜菜经济效益的影响不同处理甜菜增产值、施肥利润由大到小的变化顺序依次为：糠醛渣有机碳生态肥＞传统化肥（表4）。施用糠醛渣有机碳生态肥与传统化肥比较，增产值、施肥利润和投资效率分别增加1669.50元/hm2、478.18元/hm2和0.02元/元。

3 小结

研究结果表明：将改性糠醛渣、甜菜多元肥、生物菌肥风干重量比按0.8180∶0.1718∶0.0102合成的糠醛渣有机碳生态肥，对甜菜农艺性状、经济性状影响效果较明显，不同剂量的糠醛渣有机碳生态肥施用量甜菜农艺性状、经济性状呈显著的正相关关系，经回归统计分析，糠醛渣有机碳生态肥经济效益最佳施用量为14.68t/hm2，甜菜理论产量为93.01t/hm2。不同种类施肥处理甜菜农艺性状、经济性状和效益由大到小的变化顺序依次为：糠醛渣有机碳生态肥＞传统化肥＞对照。在甘肃河西走廊的盐化潮土上施用糠醛渣有机碳生态肥，提高了甜菜产量和效益，促进了糠醛渣废弃物资源的循环利用和增值。

[1]闫治斌，秦嘉海，王爱勤，等.改土型专用肥对玉米田物理性质和玉米经济性状及效益的影响[J].水土保持通报，2012，32（5）：281-285.

[2]陈世和，张所明.城市垃圾堆肥原理与工艺[M].上海：复旦大学出版社，1990：52-68

[3]秦嘉海，吕彪，南永慧，等.糠醛渣的改土增产效应[J].土壤通报，1994，25（5）：237-238.

[4]秦嘉海，金自学，陈修斌，等.含钾有机废弃物糠醛渣改土培肥效应研究[J].土壤通报，2007，38（4）：705-708.

[5]廖宗文.工业废物的农用资源化：理论、技术和实践[M].北京：中国环境科学出版社，1996.

[6]葛均青，于贤昌，王竹红.微生物肥料效应及其应用展望[J].中国生态农业学报，2003，11（3）：87-88

[7]高树清，徐静，王炳华，等.生物有机肥生产中发酵菌剂的选择研究[J].安徽农业科学，2010，38（14）：7251-7253.

[8]秦嘉海，吕彪.河西土壤与合理施肥[M].兰州：兰州大学出版社，2001：150-155.

[9]明道绪.田间试验与统计分析[M].北京：科学出版社，2014：185-188.

[10]陈伦寿，李仁岗.农田施肥原理与实践[M].北京：中国农业出版社，1983：185-186.

[11]陕西省农林学校.土壤肥料学[M].北京：中国农业出版社，1987：227-228.

[12]于秀林，任雪松.多元统计分析[M].北京：中国统计出版社，1999，166-170.

Formula Screening of Ecological Fertilizer from Furfural Residue Organic Carbon and Impact on Economic Benefits of Sugar Beet

WEI Teng-fei,CHEN Xiu-bin
(HongShaWo Forest Farm of Ganzhou District,Zhangye,Gansu 734000,China)

The modified furfural residue,beet multielement fertilizer and bio-bacterial manure as experimental materials,formula screening of furfural residue organic carbon ecological fertilizer and effects on the economic benefit of sugarbeet were explored.The Results showed that the furfural residue organic carbon ecological fertilizer formula is:the modified furfural residue 0.8180:beet multielement fertilizer 0.1718:0.0102 bio-bacterial manure.There was significantly positive correlation between application rate of furfural residue organic carbon ecological fertilizer(x)and agronomic characters and economic characters of sugar beet,the regression equation: root yield of sugar beet,y=61.57+2.5175 x-0.0256 x2.The theoretical root yield of sugar beet was 93.01 t/ha when fertilizer application rate of optimum economic benefits were 14.68 t/ha.Under different type fertilizer treatment,agronomic characters and economic characters of sugar beet was sorted by descending order:furfural residue organic carbon traditional ecological fertilizer＞tradition fertilizer＞control(no fertilizer).Compared with traditional fertilizer,the plant height,root length,root diameter,single root weight,root yield and rate of root yield,fertilization profit and investment efficiency of sugar beet increased by 3.11%,6.36%,7.56%,4.67%, 5.38%,1669.50 yuan(RMB)/ha,478.18 yuan(RMB)/ha and 0.02 yuan/yuan,respectively.

sugar beet;furfural residue organic carbon ecological fertilizer;economic benefits

S566.3

A

1007－2624（2017）02－0011－04

10.13570/j.cnki.scc.2017.02.004

2016-12-12

甘肃科技支撑计划：农业类（144NKCA241）。

魏腾飞（1985-），男，学士，助理林业工程师，研究方向：植物营养与施肥。

陈修斌（1968-），男，河南邓州市人，硕士研究生，教授，研究方向：新型肥料开发。E-mail：qinjiahai123@163.com