蔬菜废弃物低成本规模化沤肥技术及应用推广研究

巩明明，文小兵，常芳红

（1.定西市农业生态与资源保护技术推广站，甘肃 定西 743000；2.临洮县农村能源工作站，甘肃 定西 743000）

蔬菜废弃物，俗称尾菜，是指在蔬菜种植、收获、加工、运输、销售等环节中不能成为商品的蔬菜残体及剩余物的总称[1]。2021年，仅甘肃省定西市尾菜产生量达到95 万t，占蔬菜总产量的36%以上。由于尾菜含水率较高、易腐烂[2]，随意丢弃、掩埋会造成严重的环境污染。

国外尾菜处理方法主要集中在好氧堆肥、厌氧消化以及好氧、厌氧联合处理法等方面[3-5]，但设施投资和后续处理成本都比较高。国内对蔬菜废弃物的研究主要集中在饲料化利用[6-7]、堆肥处理技术研究[8-13]、沼气发酵[14-15]和沤肥浸渍液防治病虫害研究方面[16-18]。尾菜产生特点是周期短、产生量非常大，且短期内就能产生严重的环境污染。直接还田技术存在未充分腐熟而传导病虫害和连作产量下降、品质降低等风险，其他研究方向无法解决量大周期短的问题，且投资成本高。因此，探索出适宜尾菜产生特点的低成本规模化处理技术具有很重要的意义。

本研究结合尾菜产生量大周期短的特点，创新提出尾菜低成本规模化沤肥技术，沤制尾菜生物肥，并在旱作区主要农作物种植上推广应用，旨在实现尾菜低成本规模化沤肥，探索最佳施肥方案，替代部分化肥使用，改良土壤，提高农作物产量。

1 关键技术要点

1.1 减量化沤肥

1.1.1 开挖多个沤肥池，每个沤肥池底部铺设棚膜，棚膜上铺垫底层干燥土壤，第一次倒入蔬菜废弃物，并喷施腐解菌剂，再覆盖顶层干燥土壤，顶层干燥土壤上方与沤肥池顶部之间具有一定高度的预留空间，所述顶层干燥土壤上覆盖聚乙稀保温棚膜，开始第一次减量化沤肥。

1.1.2 第一次减量化沤肥2～3 d 后，沤肥池内的覆盖层形成一定程度的塌陷，揭开顶部覆盖棚膜，继续向沤肥池中依次加入一层蔬菜废弃物和干燥土壤，蔬菜废弃物上喷施腐解菌剂，再覆膜继续进行减量化沤肥2～3 d；不断重复以上步骤，直至最后一次加入蔬菜废弃物和干燥土壤后高出地面2 m，然后覆盖聚乙烯保温棚膜，周边用土压实，继续发酵3～4月。

相比于其他沤肥技术，该技术处理量可增加5 倍左右；其次，可以减少尾菜中水分的下渗，确保对土壤不会造成污染；再次，可以保证尾菜与菌剂充分混合，提高发酵效率，节省发酵时间，提升肥效。

1.2 减量化沤肥混合参数

减量化沤肥技术所述底层干燥土壤的厚度、第一次倒入蔬菜废弃物的厚度、顶层干燥土壤的厚度、预留空间的高度之间比例为1∶（3～4）∶1∶（1～1.5）。该比例下，尾菜与土壤充分混合，完全发酵，能够最大化发挥菌剂沤肥效果，尾菜处理量大，沤制过程最大程度达到减量化的目标。

1.3 二次沤肥

对没有完全发酵腐熟的部分，将沤肥池中的初次沤制肥料进行深翻倒池，合并沤肥池中的初次沤制肥料，充分搅拌后，继续沤制3～4月。该技术可以保证在减量化沤肥的基础上，尾菜与菌剂更加充分混合，提高发酵效率，进一步提升肥效。

1.4 处理成本

利用该技术处理1 t 尾菜成本平均为20～30 元，1 t 尾菜可以沤制200 kg 尾菜生物肥。

1.5 沤肥池周边环境空气质量

经甘肃华鼎环保科技有限公司检测，沤肥池周边空气中，硫化氢含量均小于0.003 mg/m3, 氨含量小于0.03 mg/m3,臭气浓度小于10，周边空气质量达到GB 3095—2012 要求（表1）。

表1 沤肥池周边空气质量

1.6 肥效指标

经甘肃省农业科学院农业资源环境重点实验室检测，尾菜生物肥粪大肠菌群和蛔虫卵死亡率达到《生物有机肥》（NY 884—2012）的要求（表2），总养分、pH 值和重金属含量符合《有机肥料》（NY/T 525—2021）的标准（表3 和表4）。

表2 蔬菜废弃物低成本规模化沤制生物肥粪大肠菌群和蛔虫卵死亡率

表3 蔬菜废弃物低成本规模化沤制生物肥技术指标

表4 蔬菜生废物弃肥物重低金成属本含规量模化沤制 mg/kg

2 尾菜生物肥在旱作区主要农作物上的推广应用

2.1 试验地

研究田间试验于2019—2021年在定西市临洮县新添镇现代农业产业园区进行，土壤类型为黄绵土。土壤养分含量为有机质14.2 g/kg，全氮1.03 g/kg，有效磷82.9 mg/kg，速效钾158 mg/kg，pH 值8.45。

2.2 田间设计

应用作物为马铃薯（新大坪）和玉米（豫玉22 号），采用旱作农业全膜双垄沟播技术种植，覆膜前施复合肥300 kg/hm2。每个处理区域面积为50 m2，3 次重复，随机区组设计，各试验梯度尾菜生物肥施用量见表5，其他田间管理农艺措施相同。数据统计分析采用SPSS21.0 软件完成，应用Excel2013 办公软件进行数据处理。

表5 不同处理尾菜生物肥施用量 kg/km2

2.3 结果与分析

2.3.1 尾菜生物肥施用对耕地土壤理化性状的影响

通过连续3年在玉米种植上应用，随着尾菜生物肥施用量的增加，除了pH 值和全氮含量差异性不显著（P>0.05）以外，有机碳、有机质、有效磷和速效钾含量均有不同程度提高，与对照相比，T4、T5 和T6 3 个梯度的土壤理化性状均有显著性提高（P<0.05）。试验认为，尾菜生物肥施用量达到30 000 kg/km2时，就可以明显改善耕地土壤理化质量（表6）。

表6 尾菜生物肥施用对耕地土壤理化性状的影响

2.3.2 尾菜生物肥施用对玉米产量构成因子及产量的影响

从生物学性状分析，施用尾菜生物肥可以显著提高玉米营养生长强度，各处理玉米植株生物量与对照相比，均有显著提高（P<0.05），T6 达到最大值，但与T5差异不显著（P>0.05）；穗重和百粒重对施用尾菜生物肥的响应非常明显，各处理较对照均有显著提高（P<0.05）。从产量分析，各个处理玉米产量较对照均有极显著提高（P<0.05），T5 增产效果最为明显，达到9 549.8 kg/hm2，较对照增产14.25%。由此可见，对于旱作区全膜玉米来说，施用复合肥300 kg/hm2，尾菜生物肥40 000 kg/hm2，既能满足玉米生长发育对养分需求，提高产量，又可以改良土壤理化环境，是最佳的施肥方式（表7）。

表7 尾菜生物肥施用对玉米产量构成因子及产量的影响

2.3.3 尾菜生物肥施用对马铃薯产量构成因子及产量的影响

由表8 可见，随着尾菜生物肥施肥量的增加，单株薯总数和商品薯数有逐渐增加的趋势，从T3 开始，较对照有显著性差异（P<0.05），T5 达到最大值，平均单株商品薯达到7.9 个。T6 的单株商品薯数虽然较T5有所减少，但由于单个薯型较大，导致商品薯产量较T5 有所提高，但差异不显著（P>0.05），T6 中出现空心薯现象；随着施肥量的增加，马铃薯产量有显著性提高，施肥量达到45 000 kg/hm2（T4）时，马铃薯产量达到26 698.95 kg/hm2，较对照增产达到22.54%，且与T3有显著性差异（P<0.05）。T5 马铃薯产量达到最大值，但与T4 和T6 相比，差异不显著（P>0.05）。可见，对于旱作区马铃薯种植来说，施用复合肥300 kg/hm2，尾菜生物肥45 000 kg/hm2，可以显著提高马铃薯产量，改良土壤理化性状，是最佳的施肥方式。

表8 尾菜生物肥施用对马铃薯产量构成因子及产量的影响

3 讨论

3.1 尾菜生物肥有机质含量较低的原因分析

研究所属尾菜生物肥是以大白菜、甘蓝、萝卜、青笋、洋葱等蔬菜废弃物为原料，在菌剂的作用下，沤制而成的生物肥料。经检测，尾菜生物肥中粪大肠菌群和蛔虫卵死亡率达到《生物有机肥》（NY 884—2012）的要求，总养分、pH 值和重金属含量符合《生物有机肥》（NY/T 525—2021）的标准，但是有机质含量较低。主要原因是，蔬菜中含量最多的是水分，达到65%～96%，而糖类化合物、含N 化合物、纤维素和木质素等有机成分含量很少；沤肥使用的土壤为黄绵土，黄绵土分布区干旱少雨，有机质的积累和提取较弱，含量一般在0.5%左右，全氮含量更低，不到0.1%。以上原因导致尾菜生物肥中有机质含量相对较少。

3.2 马铃薯种植中T6 处理导致单株薯数减少和空心薯现象的原因分析

尾菜生物肥在马铃薯种植中发现，施肥量达到75 000 kg/hm2时，单株薯数开始下降，且出现了大量的空心薯。主要原因是因为施肥量过大，水分供应不合理，导致马铃薯营养生长旺盛，块茎发育过于迅速，组织扩展不均衡，出现了薯型过大且空心的现象，虽然外观看不出来，但影响马铃薯的品质和口感。

3.3 尾菜生物肥推广应用前景分析

研究在甘肃省定西市临洮县新添镇现代农业产业园区建设尾菜沤肥基地，2021年利用该技术资源化处理尾菜10.8 万t，沤制尾菜生物肥2 万t。据对40 户用户的使用调查分析，在旱作农业区玉米和马铃薯种植上使用，可以减少化肥用量600～750 kg/hm2，节约成本250～280 元/667 m2。目前，利用本技术沤制的尾菜生物肥在马铃薯、玉米等旱作农业主要农作物上累计推广使用1.6 万t，增产效果良好，土壤改良效果显著。

4 结论

4.1 研究创新性提出蔬菜废弃物（尾菜）低成本规模化沤肥技术模式，选择适宜性菌剂，通过减量化沤肥技术和二次沤肥技术，沤制尾菜生物肥。技术处理方式简单易行、成本低、推广利用率高、群众易于接受，达到了对尾菜资源化处理的目的。

4.2 尾菜生物肥施用量达到30 000 kg/km2时，可以显著改善耕地土壤理化质量；施用复合肥300 kg/hm2，尾菜生物肥40 000 kg/hm2，是旱作区全膜玉米种植最佳的施肥方式；施用复合肥300 kg/hm2，尾菜生物肥45 000 kg/hm2，是旱作区马铃薯种植最佳的施肥方式。按照最佳施肥方式施用尾菜生物肥，可以减少化肥用量约600～750 kg/hm2，节约成本3 750～4 200 元/km2。

4.3 尾菜生物肥的推广应用，不仅实现了化肥减量化，而且节约了种植成本，增加了农作物产量，显著改良了土壤理化环境，可以在旱作农业区大面积推广应用。