餐厨废弃物土壤调理剂对土壤理化性状及水稻产量的影响

2023-08-01王京文袁杭杰商小兰尉吉乾

农学学报 2023年6期

李丹，王京文，袁杭杰，商小兰，黄越，尉吉乾

（杭州市农业技术推广中心，杭州 310020）

0 引言

土壤是农业生产的基础，巨大的人口基数使得中国人均土地资源十分匮乏。高强度、超负荷的耕作模式导致土壤退化严重，主要表现为耕性变差、盐渍化、酸化、养分匮乏等，直接影响土壤的生产力[1-2]。为解决这些问题，很多企业开始研究和推广土壤调理剂，在农业部登记备案的产品从2014年的40多个增加到现在的212 个（截至2022 年5 月6 日）[3]。土壤调理剂原料丰富，主要包括天然矿物质、人工提取或合成高分子化合物、固体废弃物、有机类等[4]。众多学者研究表明，合理施用土壤调理剂能改善土壤pH，降低或减少铝毒危害[5-7]；改良盐渍化现象，调节土壤盐基饱和度和阳离子交换量[8-9]；钝化重金属活性，修复污染土壤[10-13]；调节微生物区系，保持良好微环境[14-15]等。更有研究表明，调理剂配合有机物料不仅能改善土壤障碍因子，还能调节养分体系，促进养分有效供应，使之能进行优质高效的农业生产活动[16-18]。

目前，将有机废弃物资源化利用制备新型土壤调理剂，用于改善土壤障碍因子，提高地力水平，已成为该领域的研究热点[19-22]。餐厨废弃物富含氮、磷、钾、钙等植物所需的营养元素，是制备新型土壤调理剂的理想原料之一[23]，但采用餐厨废弃物土壤调理剂进行土壤改良的研究却鲜有报道。为此，本研究以水稻为供试作物开展田间试验，探讨餐厨废弃物土壤调理剂对改良土壤质量、促进作物生长的综合效果，旨在为水稻高产稳产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在富阳东洲街道进行，种植地块为新垦水田，土壤肥力较贫瘠，供试作物为水稻，品种为‘甬优1540’。

1.2 试验设计

采用田间小区试验，各小区面积为28 m2。试验设置7 个处理：（1）对照（CK，不施任何肥料和调理剂）；（2）化肥-有机肥7500 kg/hm2配施(T1)；（3）调理剂7500 kg/hm2+化肥(T2)；（4）调理剂15000 kg/hm2+化肥(T3)；（5）调理剂30000 kg/hm2+化肥(T4)；（6）调理剂45000 kg/hm2+化肥(T5)；（7）调理剂60000 kg/hm2+化肥(T6)。每个处理设置3 个重复，随机区组排列。除CK外，每个处理化肥施用量一致，有机肥和调理剂均作为底肥，施用方法为水稻种植前1周施用，与土壤旋耕混匀。各处理田间管理措施均一致。水稻于7月初移栽，11月初收获，每小区测定水稻产量。

1.3 检测项目与方法

水稻收割后采集各小区耕层土壤样品，用常规方法对土样进行预处理。土壤pH 及有机质、全氮、有效磷、速效钾、水溶性盐含量采用常规方法分析[24]。采用Microsoft Excel 2010 对所有试验数据进行处理；统计分析采用DPS 完成；采用LSD 法进行差异多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤酸碱性的影响

pH是衡量土壤酸碱性的最常用指标之一，pH 6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，适宜多数作物生长[25]。由图1 可知，对照CK 土壤pH 最高，为pH 7.06，呈弱碱性，施用有机肥和调理剂后，土壤pH都略有降低。在调理剂各处理中，土壤pH随调理剂的用量呈先下降后上升的趋势。

2.2 不同处理对土壤盐分的影响

土壤盐分是评价作物安全生长的重要指标，也是农田生态环境的重要指标。从图2可知，总体上土壤水溶性盐含量较低，对照CK土壤水溶性盐含量最低，为0.43 g/kg；施用有机肥后，土壤水溶性盐含量也较低，为0.47 g/kg；施用调理剂后，土壤水溶性盐含量均有不同程度的上升，且整体随调理剂用量的增加呈上升的趋势，T4和T6土壤水溶性盐含量最高，均为0.57 g/kg。

图2 不同处理对土壤水溶性盐总量的影响

2.3 不同处理对土壤肥力状况的影响

不同处理对土壤肥力的影响如表1所示。T6土壤有机质含量最高，为19.60 g/kg；CK土壤有机质含量最低，为12.57 g/kg；T6 土壤全氮含量最高，为1.21 g/kg；CK 土壤全氮含量最低，为0.78 g/kg。总体来看，各处理土壤有机质和全氮含量变化趋势一致：调理剂各处理土壤有机质和全氮含量均要高于空白对照和有机肥处理；在调理剂各处理中，土壤有机质和全氮含量整体上随着调理剂用量的增加而增加。

表1 不同处理对土壤肥力的影响

总体上土壤有效磷含量中等水平，T6土壤有效磷含量最高，为44.49 mg/kg；T2土壤有效磷含量最低，为29.96 mg/kg；在调理剂各处理中，土壤有效磷含量整体上随着调理剂用量的增加而增加。T6 土壤速效钾含量最高，为155.90 mg/kg；T3 土壤速效钾含量最低，为117.47 mg/kg。在调理剂各处理中，土壤速效钾含量与调理剂用量无明显相关性。

2.4 不同处理对水稻产量的影响

不同处理对水稻产量的影响如图3所示。T3产量最高达到8892.55 kg/hm2，T1产量排第2为8839.10 kg/hm2，T6 产量最低，仅为5296.75 kg/hm2。与有机肥处理相比，T3 水稻产量略高，但其余调理剂处理均低于有机肥处理，尤其是T6 处理，水稻产量显著降低。施用同样量情况下，施用调理剂的T2 处理，水稻产量明显低于施用有机肥的T1 处理。在调理剂各处理中，T3 产量最高，随着调理剂用量的增加，水稻产量呈先增加后降低趋势。

图3 不同处理对水稻产量的影响

3 结论

施用餐厨废弃物土壤调理剂能有效改善土壤pH，对土壤养分的调节也具有较好的效果，可显著增加土壤有机质、全氮、有效磷等养分含量，但不同用量对不同指标具有不一样的效果。T4 和T5 改善土壤pH 效果最佳，T4、T5 和T6 提升土壤有机质、全氮和有效磷含量效果较好，T4 和T6 增加土壤速效钾含量效果较好。土壤水溶性盐总体较低，但施用调理剂后，土壤水溶性盐含量均有不同程度的上升，T4 和T6 盐分累积风险最大。从水稻产量来看，T3增产效果最佳。

基于土壤改良、盐分积累和水稻增产的综合分析，效果较好的是T3和T4处理。

4 讨论

4.1 餐厨废弃物土壤调理剂对土壤理化性状的影响

贾旋等[23,26]研究表明餐厨废弃物土壤调理剂能调节土壤酸碱度，改善土壤养分的存在形态，显著提高土壤中的总有机碳，增加0.5～5 mm粒级团聚体有机质含量。本研究结论与其一致，施用调理剂后，土壤pH略有改善，尤其是T4和T5处理，分别降至pH 6.44和pH 6.55，适宜大多数作物生长；施用调理剂后，土壤有机质含量均高于空白对照和有机肥处理，与有机肥处理相比，增幅在4.4%～51.6%之间，T4和T6处理增幅最为明显，分别高达50.2%和51.6%。

过量的盐分积累可能影响土壤的理化性质及生物学性质，造成土壤盐碱化，严重影响作物生长[27]。餐厨废弃物盐分含量较高，因此在餐厨废弃物土壤调理剂的使用过程中，必须关注土壤中的盐分积累问题。本研究通过比较各处理土壤的水溶性盐总量发现，施用该调理剂后，土壤水溶性盐含量均高于空白对照和有机肥处理。由此可见，该调理剂的大量施用存在土壤盐分累积的风险。

本研究发现，施用餐厨废弃物调理剂后，土壤氮、磷养分均高于空白对照和有机肥处理，与有机肥处理相比，T4、T5和T6处理效果较为明显，氮、磷增幅都在20%以上，这与崔恒等[28]的研究结果一致。