施用厨余有机肥对皖北小麦产量及土壤理化性质的影响

王 燕，武 艳，乔策策，刘健健，关文义

（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）

皖北地区是我国小麦的重要产区，保证其生产安全对于我国粮食安全具有的重要意义。在小麦生产过程中，农户为了追求产量，往往会施用大量化肥，但也带来一系列的环境问题。在碳达峰碳中和的背景下，我国化肥使用需要实现零增长，农业生产对肥料的合理施用提出更高的要求。有机肥与化肥配施是实现化肥减量增效的重要途径，也是提高土壤肥力，保证粮食产量的重要措施。

厨余废弃物是人类生产生活中产生的一系列易腐烂的、含有有机质的垃圾，处理不当会严重影响人居环境，甚至危及人体健康。目前，厨余废弃物资源化利用的主要方式是好氧堆肥，其产物富含有机质和多种养分，几乎不含重金属和有毒有害物质，是一种较为理想的有机肥原料。钱佳宇等[1]研究指出，在白菜、菘菜栽培基质中添加一定比例的厨余堆肥产物，能够显著提高白菜和菘菜产量。张春英等[2]研究表明，适量添加厨余废弃物可显著提高堆肥基质的养分含量。目前，在大田作物生产中，有关有机肥替代无机肥的研究较多，但是以厨余废弃物为主要原料的有机肥替代无机肥的研究鲜有报道。本研究以两年厨余废弃物替代化肥定位试验为平台，探讨厨余有机肥施用对皖北小麦产量和土壤肥力的影响，旨在为厨余堆肥产物在大田作物中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

试验地位于安徽省滁州市凤阳县府城镇山后村，处于安徽省东北部，地处淮河中游南岸，气候呈北亚热带向南温带渐变的特征，年均气温为15.6 ℃，年均降水量为850 mm，全年无霜期为212 d。试验地土壤类型为黄棕壤，pH 为6.3，有机质含量为17.0 g/kg，全氮含量为0.75 g/kg，碱解氮含量为112 mg/kg，有效磷含量为90.4 mg/kg，速效钾含量为114.5 mg/kg。

1.1 供试材料

供试材料主要有3 种。一是阜阳市义丰肥业有限公司生产的商品有机肥，氮磷钾含量不小于5%，有机质含量不小于45%；二是厨余有机肥，它是课题组前期堆肥产物，氮磷钾含量大于5.5%，有机质含量大于43%；三是复合肥，N、P2O5、K2O 的含量均为15%。小麦品种为烟农19。试验时间为2021年11月至2023年6月。

1.2 试验设计

试验共设4 个处理。一是对照组CK，不施肥，作为空白对照；二是COF20，采用20%厨余有机肥替代化肥（每667 m2施用有机肥200 kg+复合肥40 kg）；三是SOF20，采用20%商品有机肥替代化肥（每667 m2施用有机肥200 kg+复合肥40 kg）；四是UF，常规施用化肥，每667 m2施用复合肥50 kg。采用随机区组设计小区，小区面积为91 m2（7 m×13 m），每个处理重复3 次。

1.3 测定项目及方法

选用梅花法确定土壤样品采集位置，每个样点用土钻采集距地表20 cm 的耕层土壤，每个小区的5 个样点混合成1 个样品。按照相应方法[3]测定土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾。土壤容重采用环刀法测定，土壤团聚体稳定性采用干筛法进行测定。小麦采样在收获期进行，每个小区随机选取4 m2收获测产，同时随机选取1 m 双行小麦进行穗数、穗粒数和千粒重的调查测定，每个小区重复3 次。

1.4 数据分析

试验数据采用WPS Office 软件进行计算，利用SPSS 19.0 软件进行统计分析。

2 结果分析

2.1 厨余有机肥施用对小麦产量的影响

如表1所示，与不施肥对照处理相比（CK），纯施化肥（UF）和有机肥替代（SOF20，COF20）均能显著提高小麦穗数、穗粒数、千粒重及产量。其中，UF 处理的小麦产量最高，并且显著高于COF20和SOF20 处理。两年产量数据表明，与CK 相比，COF20 和SOF20 处理的小麦产量分别提高44.54%、42.23%。此外，SOF20 处理的小麦千粒重在2022年的试验中显著高于COF20 处理，其他指标则与COF20处理无显著差异。

表1 厨余有机肥替代对小麦产量及其构成要素的影响

2.2 厨余有机肥施用对土壤结构的影响

良好的土壤结构可以促进植物生长，提高土壤微生物活性。由表2 可知，COF20、SOF20 处理的土壤容重均显著低于UF 和CK，但不同种类有机肥处理的土壤容重没有显著差异。此外，还测定不同施肥处理对非水稳性土壤团聚体的影响。结果表明，各处理中2～5 mm 非水稳性团聚体占比最大，其中COF20、SOF20 处理的1～2 mm、0.5～1.0 mm 非水稳性团聚体占比显著高于UF 和CK，其他粒径的非水稳性团聚体则没有显著差异。

表2 厨余有机肥替代对土壤容重和非水稳性团聚体分布的影响

2.3 厨余有机肥施用对土壤化学性质的影响

为了进一步评估厨余有机肥替代化肥对土壤肥力的影响，本研究测定不同处理耕层土壤pH、有机质、全氮、速效磷和速效钾的含量。如表3所示，UF、COF20、SOF20 处理土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾含量均显著高于CK 处理。与UF 和CK 相比，施用有机肥能够显著提高土壤pH，缓解土壤酸化问题。COF20 处理对土壤有机质水平的提升效果最好，其次是SOF20 处理，并且不同有机肥种类替代化肥处理的土壤有机质含量均显著高于UF 处理。与此同时，COF20 处理的土壤全氮和碱解氮含量也显著高于其他3 个处理，而COF20 和SOF20 处理的速效磷和速效钾则没有显著差异。

表3 厨余有机肥替代对土壤化学性质的影响

3 讨论

当前，随着经济社会的快速发展，居民的饮食结构发生较大改变，厨余废弃物在生活垃圾中所占比重逐年上升。厨余垃圾富含有机物质，具有高油高盐特性，因此将厨余废弃物转化为有机肥不仅可以提高资源利用率，也能避免厨余废弃物处理不当造成环境污染。李强等[4]研究表明，厨余垃圾堆肥施用比例为30%～60%时，普通白菜的品质显著优于施用商品有机肥，其中施用比例为45%时品质最佳。盛利[5]研究表明，施用厨余垃圾有机肥部分替代化肥能够促进小麦生长，提高产量，降低资源浪费。在本研究中，与CK 相比，COF20 处理的小麦产量显著提高，并且与商品有机肥没有显著差异，表明以厨余废弃物为原料生产的有机肥能够达到商品有机肥的肥效。与UF相比，两种有机肥替代化肥处理的小麦产量有所降低，经分析，有机肥替代化肥的肥效发挥较纯化肥慢，但也可能与UF 处理养分投入过高有关。

大量研究表明，有机肥部分替代化肥对于改善土壤理化性质和培肥土壤具有重要作用。有机肥富含有机物质，施入土壤能够为土壤微生物提供碳源，促进微生物繁殖，同时矿化分解产生多种小分子化合物，能够进一步刺激作物生长，并充当胶结物质，胶黏土壤颗粒，形成团聚体，改善土壤物理性质，降低土壤容重，提高土壤通气和保水保肥能力。研究发现，COF20 处理的1～2 mm、0.5～1.0 mm 非水稳性团聚体占比显著高于UF，分别高出2.06%和1.80%。刘明月等[6]的研究表明，施用有机物料能够显著增加土壤中大团聚体（粒径大于0.250 mm）的含量。此外，本研究还发现，施用有机肥能够降低土壤容重，缓解土壤板结问题。因此，厨余废弃物的有机肥料化处理对于改善土壤物理性质具有重要作用。

土壤有效养分含量的高低是作物产量的决定性因素，有机肥配施化肥可以显著增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤养分的有效性。马宁宁等[7]的研究表明，増施有机肥能够显著提高土壤肥力，增加土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量。李娟等[8]通过长期定位试验发现，有机肥配施化肥能够提高土壤微生物活性和养分含量。研究表明，相较于纯施化肥，施用厨余有机肥能够显著提高土壤有机质、全氮和碱解氮含量，主要原因是厨余有机肥富含有机质，施入土壤能够提高土壤有机质含量，同时提高土壤中氮素的储备和有效氮的含量。此外，厨余有机肥富含多种有机物质，施入土壤能够活化土壤微生物，在促进有机物质矿化过程中加快速效磷、速效钾等土壤有效养分的释放，增加土壤有效态磷钾的含量。

4 结论

施用厨余有机肥能够降低土壤容重，提高土壤团聚体稳定性，改善土壤水热状况。与纯施化肥相比，施用厨余有机肥能够显著提高土壤有机质和速效养分含量，并且提高土壤pH，缓解土壤酸化问题。因此，厨余有机肥替代化肥能够培肥土壤，有助于皖北地区小麦稳产。