厨余有机肥替代化肥对小麦/玉米产量及土壤肥力的影响

关文义，曹士旭，廉梦云，刘健健，武 艳

（1.安徽国祯环卫科技有限公司，合肥 230000；2.安徽科技学院，安徽 凤阳 233100）

作为世界上人口最多的国家，我国每年会产生大量厨余垃圾。据统计，我国目前仅餐饮行业每天产生的厨余垃圾就高达13 万t，年产量更是高达5 000 万t[1]。目前，厨余垃圾的处理方式主要有两种。一是传统的处理方式，主要包括焚烧、填埋、直接做饲料等，二是生物处理技术，主要包括厌氧消化和好氧堆肥[2-3]。厨余垃圾含有丰富的有机物，同时含有大量植物生长必需的营养元素，因此它经过生物处理通常可以做成有机肥料[4]。近年来，我国多个城市陆续实施厨余垃圾分类处理，进一步促进了厨余垃圾资源化利用。本研究设置不同比例的厨余有机肥替代化肥，通过试验分析不同替代处理对小麦/玉米产量、养分吸收特征以及土壤肥力的影响，确定适宜的厨余有机肥替代比例，以期为厨余垃圾资源化利用和皖北地区麦玉轮作化肥减施提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地选在安徽省滁州市凤阳县山后村，地势平坦，土壤类型为黄棕壤，质地为壤土，pH 为6.1，有机质含量为13.0 g/kg，全氮为0.90 g/kg，碱解氮为120 mg/kg，有效磷为25.86 mg/kg，速效钾为117.67 mg/kg，阳离子交换量为13.5 cmol/kg。

1.2 供试肥料的基本情况

供试化肥为常规化肥，基肥为复合肥（N-P2O5-K2O，15-15-15），追肥的氮肥为尿素，小麦品种为烟农19，玉米品种为MC121。试验时间为2020 年11月至2021 年11 月，厨余有机肥的理化性质如下：有机质含量为38%，水分含量为23%，pH 为8.0，总养分（N+P2O5+K2O）为7.23%，种子发芽指数为77%，总砷、总汞未检出，总铅、总镉、总铬含量分别为4 mg/kg、2 mg/kg、38 mg/kg。

1.3 试验设置

试验设置4 个处理。一是常规施肥处理（UF）；二是化肥减量20%+厨余有机肥1 000 kg/hm2（OF20）；三是化肥减量40%+厨余有机肥2 000 kg/hm2（OF40）；四是不施肥对照处理（CK）。每个处理做3 次重复，每个小区面积为90 m2，随机进行区组排列，小区开沟隔开，防止串水串肥，试验地四周设置1 m 宽的保护行。

1.4 测定项目与方法

在小麦和玉米收获期采集植株样品，每块试验田采3 份样品，用于各器官氮素含量测定。在各小区选取三个10 m2区域的小麦和玉米，脱粒后测定籽粒质量，计算理论产量。将植株样品放入烘箱进行烘干，按部位粉碎后采用浓硫酸-双氧水联合法消解，用于测定氮、磷、钾的含量。氮的测定用奈式比色法，磷的测定用钼锑抗比色法，钾的测定用火焰光度计法。每个小区随机选取3 个点，采集20 cm 土层的土样，风干过筛后测定土壤理化性质。土壤全氮含量用凯氏定氮法测定，有机质用重铬酸钾外加热法测定，速效磷和速效钾分别采用钼锑抗比色法、火焰光度计法测定。

1.5 数据分析处理

本试验采用SPSS25 软件对数据进行统计分析，采用最小显著差异法（LSD）进行显著性差异比较。

2 结果与分析

2.1 厨余有机肥替代对小麦/玉米产量和养分吸收的影响

由表1 和表2 可以看出，与不施肥相比，施用化肥和有机肥能够显著增加小麦和玉米的产量。UF 处理的小麦和玉米产量均显著高于其他处理，0F20 和OF40处理的小麦和玉米千粒重和产量没有显著差异。OF40 处理的小麦地上部氮、磷、钾含量均显著高于OF20 处理，OF40 处理的玉米地上部氮、钾含量均显著高于OF20 处理，可见，厨余有机肥替代能够提高小麦和玉米的养分含量。

表1 不同处理对小麦产量和品质的影响

表2 不同处理对玉米产量和品质的影响

2.2 厨余有机肥替代对小麦/玉米品质的影响

由表1 可知，不同施肥处理的小麦不完善粒、淀粉和水分含量没有显著差异。UF 处理的小麦粗蛋白含量显著高于其他处理，而厨余有机肥替代能够显著降低小麦籽粒的杂质含量。同时，测定玉米籽粒的品质指标，结果如表2 所示，与小麦品质相同，UF 处理的玉米粗蛋白含量均显著高于其他处理。与OF40处理相比，OF20 处理的玉米籽粒品质显著提高，表现在蛋白质和钙含量的升高，表明20%的厨余有机肥替代能够提高玉米品质。

2.3 厨余有机肥替代对耕作层土壤养分含量的影响

从表3、表4 可以看出，与UF 处理相比，OF20处理和OF40 处理的小麦与玉米土壤有机质、速效钾含量有所提高。施用有机肥可提高土壤有机质和速效钾含量，增强土壤肥力[5]。同时，施用有机肥可调节土壤pH，提高土壤缓冲性和保肥能力，缓解土壤酸化问题。

表3 不同处理对小麦土壤理化性质的影响

表4 不同处理对玉米土壤理化性质的影响

3 结论

有机肥替代是农业生产中减少化肥施用、提升土壤肥力的重要措施，能够调节土壤pH，提高作物产量。施用厨余有机肥替代化肥后，小麦和玉米的产量有所降低，经分析，其肥效发挥较慢，而二者对速效养分的依赖度高，化肥的减施会在短时间内影响产量。OF20 处理与OF40 处理的小麦产量较UF 处理分别降低20.4%和16.8%，而玉米分别降低10.2%和12.3%。经过一季小麦的处理，厨余有机物质已经充分被土壤微生物分解，转化为可被作物吸收的养分，从而提高玉米产量。研究发现，与不施肥相比，厨余有机肥替代能够显著提高小麦和玉米的产量与品质；与纯施化肥相比，厨余有机肥替代能够显著提高土壤有机质含量，改善植物生长环境。OF20 处理和OF40处理的小麦和玉米产量没有显著差异，而OF20 处理则显著提高玉米籽粒品质和土壤速效钾含量。在皖北地区，施用厨余有机肥替代化肥能够提高作物品质，增加土壤有机质含量，缓解土壤酸化，合理的替代比例为20%。