蔬菜廢棄物堆肥對土壤肥力及酶活性的影響

李劍 喬衛(wèi)花 王濤 奧巖松

摘要：研究商品有機肥、蔬菜廢棄物堆肥、商品有機肥+微生物菌劑、蔬菜廢棄物堆肥+微生物菌劑4種處理對青菜大棚土壤理化性狀及過氧化氫酶的影響。結果表明，各處理均能顯著降低土壤pH，增加土壤有機質含量和陽離子交換量，一定程度降低土壤容重和增加土壤孔隙度，添加微生物菌劑處理效果更為明顯。各處理土壤堿解氮含量顯著增加，速效磷、速效鉀含量不同程度增加，以蔬菜廢棄物堆肥處理效果為好。 各處理均能提高土壤過氧化氫酶含量，蔬菜廢棄物堆肥效果好于商品有機肥，以蔬菜廢棄物堆肥配施微生物菌劑效果為好。各處理均能有效改善土壤理化性狀和提高土壤生物活性，對土壤影響效果由強到弱依次為蔬菜廢棄物堆肥+微生物菌劑、商品有機肥+微生物菌劑、蔬菜廢棄物堆肥、商品有機肥。

關鍵詞：蔬菜廢棄物;微生物菌劑;商品有機肥;土壤肥力;酶活性

中圖分類號：S141.4;S156.92?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）07-0059-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.07.013

Abstract： The effects of four different organic fertilizer treatments，commercial organic fertilizer，vegetable waste compost，commercial organic fertilizer + microbial inoculum，vegetable waste compost + microbial inoculum on the physicochemical properties and catalase of vegetable greenhouse soil were studied. The results show that each treatment can significantly reduce soil pH，increase soil organic matter content and cation exchange capacity，reduce soil bulk density and increase soil porosity to a certain extent，and the effect of adding microbial inoculants is more obvious. The content of alkali-hydrolyzed nitrogen in each treatment increased significantly，and the content of available phosphorus and available potassium increased to varying degrees. The effect of compost treatment of vegetable waste was better. Each treatment can increase the content of catalase in the soil. The composting effect of vegetable waste is better than commercial organic fertilizer. The effect of composting vegetable waste compost with microbial inoculum is better. Each treatment can effectively improve the physical and chemical properties of the soil and increase the biological activity of the soil. The effect on the soil from strong to weak is vegetable waste compost + microbial inoculum，commercial organic fertilizer + microbial inoculum，vegetable waste compost，and commercial organic fertilizer.

Key words： vegetable waste; microbial inoculum; commercial organic fertilizer; soil fertility; enzyme activity

化肥的常年使用造成土壤理化性狀惡化、土壤鹽漬化、板結等問題，影響農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著有機農業(yè)的興起和環(huán)境保護的要求，有機肥的使用得到日益關注。有機肥含有豐富的有機物和各種營養(yǎng)元素，具有來源廣泛、養(yǎng)分全面、施用污染少等優(yōu)點。長期施用有機肥可以增加土壤有機質及活性，提高土壤中N、P、K等元素含量，改善土壤理化性狀和結構，對防止土壤板結、消除有害的硝態(tài)氮殘留、抑制土壤病原菌的滋生有重要作用[1]。本研究對蔬菜廢棄物進行資源化利用，以蔬菜廢棄物、豬糞、稻草秸稈等為原料，接種微生物菌劑進行發(fā)酵，發(fā)酵腐熟后作為基肥用于青菜的種植，并與傳統(tǒng)商品有機肥做對比，通過檢測土壤的理化指標以及過氧化氫酶指標，研究蔬菜廢棄物堆肥對土壤性狀的影響。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

試驗在上海多利農業(yè)發(fā)展有限公司農場內具有代表性的塑料管棚內進行，塑料管棚長60 m，寬8 m。塑料管棚前茬種植葉用甘薯，清棚后晾棚15 d。

1.2?試驗材料

1.2.1?青菜品種?新夏青，上海市農業(yè)科學院選育的雜交青菜品種。

1.2.2?供試土壤?供試管棚內的土壤基本理化性狀背景值（試驗前測得）如下，pH 8.20，導電率（EC）0.96 mS/cm，容重1.42 g/cm3，有機質含量1.93%，堿解氮含量143.85 mg/kg，速效磷含量55.11 mg/kg，速效鉀含量302.50 mg/kg。

1.2.3?供試肥料及微生物菌劑?商品有機肥;蔬菜廢棄物堆肥（蔬菜廢棄物∶水稻秸稈∶豬糞=20∶30∶50）;微生物菌劑，由上海創(chuàng)博生態(tài)工程有限公司提供，含有枯草芽孢桿菌等多種有益微生物及其活性代謝產物，為淺棕色半透明液體，活菌總數(shù)≥2×108 CFU/mL。

1.3?試驗設計

將塑料管棚土壤翻耕后，劃分成20個小區(qū)，每個處理4個小區(qū)，各個處理完全隨機排列。試驗設1個對照，對照不施有機肥，也不使用微生物菌劑;4個處理見表1。施入有機肥，按照產品說明噴灑微生物菌劑，隨即用小型旋耕機將各個小區(qū)再次翻耕，平整后選取長勢一致的青菜苗定植。

9月1日開始育苗，9月10日整地定植，株行距10 cm×10 cm。青菜生長期間的管理按照常規(guī)方法進行，各處理管理水平一致。

1.4?土壤樣品采集

于定植后4、8、12、16 d隨機從各處理每個小區(qū)內選取青菜植株3株，用鏟刀連根挖出，取每株根際附近土壤500 g，將土樣放在塑料薄膜上混勻攤開，采用四分法選取土樣大約500 g，將土樣裝入取樣袋，立即帶回實驗室，自然風干，過1 mm篩，用于測定酶活性。10月1—3日青菜采收，清棚后采集各處理土樣測定土壤理化性質。

1.5?測定指標與方法

1.5.1?土壤理化性狀的測定[2，3]?土壤容重采用環(huán)刀法測定;孔隙度采用計算法，即孔隙度=（1-容重/比重）×100%;pH、EC用土∶水=1∶5浸提，用pH計和電導儀測定;堿解氮采用堿解擴散法測定;速效磷采用M3浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用NH4OAC浸提，火焰光度計測定;有機質采用稀釋熱法測定;陽離子交換量采用NH4Cl-NH4OAc法測定;全C、全N采用元素分析儀（Elementar Vario EL Ⅲ）測定。

1.5.2?土壤酶活性的測定?過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法（25 ℃，20 min），以0.02 mol/（L·g）表示為1活性單位（U）[4]。

1.6?數(shù)據處理

用SAS、Excel軟件進行數(shù)據分析和作圖。

2?結果與分析

2.1?不同處理土壤理化性狀的變化

2.1.1?pH、EC的變化?土壤的pH是土壤的重要物理指標，對土壤的微生物活性、礦物質和有機質的分解起著重要的作用，并影響土壤養(yǎng)分元素的釋放、固定和遷移[5]。土壤過酸過堿都會影響營養(yǎng)元素的利用，當pH在6.5～7.5時，磷的有效性最大，當pH大于7.5或是小于6.5時，磷形成難溶鹽而被固定。pH的大小對土壤中氮素的硝化作用和有機質的礦化影響較大[6]。

各處理土壤的pH均比背景值有所下降（圖1），分別下降1.9%、6.1%、2.2%和5.8%，各處理與背景值之間均呈顯著差異。S+EM、C+EM處理較S、C處理降低效果更為明顯，差異顯著。這是因為施入有機肥后，土壤中有機質含量增加，對土壤的酸堿度有一定的緩沖作用;微生物制劑中含有多種有益微生物及其代謝產物，對土壤起到一定的酸化作用，對降低鹽漬化土壤的高pH效果更為明顯。

除S處理外，其余3個處理土壤的EC比背景值均顯著下降（圖1）。兩組噴施微生物菌劑效果相反，S+EM處理比S處理EC明顯下降，而C+EM處理比C處理EC明顯上升，這可能與兩種有機肥中所含礦質元素的狀態(tài)有關，也可能與不同處理下植株對土壤礦物質的吸收量有關。

2.1.2?土壤容重、孔隙度的變化?土壤容重及孔隙度是反映土壤緊實程度、孔隙狀況等結構特性的重要指標。關系到土壤水、氣、熱的流通和貯存[7]。容重是土壤質地、結構、孔隙等物理性狀的綜合反映，同時也受到外部因素，如降水、灌溉等的影響。一般來說，容重可以大體上反映土壤的結構狀況。容重越?。ú恍∮?.14），土壤越疏松，結構性越好，反之，表明土壤緊實，結構性差。

孔隙度狀況影響水、氣含量，影響土壤中營養(yǎng)的轉化和保水保肥能力，對土溫有一定的作用。土壤的松緊度和孔隙狀況對土壤肥力的影響較大[8]，進而對作物的生長產生影響。土壤過于緊實，孔隙度小，會影響植物根系的生長;土壤過于疏松，孔隙度大，植物扎根不穩(wěn)，易倒伏。

各處理均一定程度降低了土壤容重（圖2），分別比背景值降低了11.9%、6.0%、6.5%和4.5%。除S外，其余各處理對土壤容重的影響均不顯著，而4種處理之間差異也不顯著。各處理均增加了土壤孔隙度，分別比背景值增加20.8%、21.1%、19.4%和14.8%，其中只有S+EM處理與背景值差異顯著。說明施用有機肥能夠降低土壤容重和提高土壤孔隙度，改善土壤物理性狀，但不同有機肥處理間并無明顯差異。

2.1.3?有機質和陽離子交換量的變化?有機質是土壤的重要組成部分，常被作為土壤肥力的重要指標。由于有機質具有膠體性質，可吸附較多離子，對土壤肥力起著重要的調節(jié)作用，使土壤具有保肥性和緩沖性[9]。

各處理均顯著提高了土壤的有機質含量（圖3），S、S+EM、C和C+EM處理有機質含量分別比背景值提高0.80、0.99、1.30和1.23個百分點，提高幅度分別為41.5%、51.4%、67.0%和63.4%。這是因為有機肥中含有豐富的有機質，除被土壤微生物及植物消耗外，還有一定的積累，從而造成土壤有機質含量的增加。

陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源，是改良土壤和合理施肥的重要依據，常被作為評價土壤保肥能力的指標。由圖3可見，S+EM、C+EM處理下土壤的陽離子交換量分別比背景值提高了29.6%和28.4%，兩個處理與背景值差異顯著;S+EM處理比S處理陽離子交換量提高20.1%，C+EM處理比C處理提高30.0%。這說明有機肥處理可提高土壤的緩沖性能，噴施微生物菌劑對土壤緩沖性能的提高效果更為明顯。

2.1.4?土壤速效養(yǎng)分含量的變化?土壤中的養(yǎng)分是可以循環(huán)利用的，作物吸收的養(yǎng)分只占土壤養(yǎng)分的一小部分。被植物吸收利用的一般是速效養(yǎng)分，其含量高低決定土壤的肥力水平，也是土壤供肥能力的標志[10]。土壤中速效氮、磷、鉀的含量直接影響作物產量。

各處理的堿解氮含量均比試驗前顯著增加（圖4），S和S+EM處理比背景值提高了89%、57%，而C和C+EM處理比背景值提高了1.11和1.13倍。說明有機肥處理可以增加土壤中有效氮含量，蔬菜廢棄物堆肥在效果上比商品有機肥更好。處理S+EM、C和C+EM的速效磷含量比背景值顯著增加，分別提高 16.86%、21.10%和23.05%;處理C+EM增加效果最為顯著。

各處理土壤中速效磷含量增加量為C+EM>C>S+EM>S。除S處理外，S+EM、C和C+EM均較背景值顯著增加，分別增加了9.29、11.63、12.70 mg/kg，增加幅度為16.86%、21.10%和23.05%。各處理土壤速效鉀含量增加量為C+EM>S+EM>C>S。處理C+EM較背景值顯著增加，增加了101.67 mg/kg，處理S、處理S+EM和處理C比背景值有所增加，但是差異不顯著。對照的速效磷和速效鉀含量均較背景值顯著降低。

2.2?不同處理土壤過氧化氫酶活性的變化

過氧化氫酶主要來源于細菌、真菌及植物根系的分泌物，它能破壞土壤中生化反應生成的過氧化氫，減輕對植物的危害。過氧化氫酶的活性可表征土壤腐殖化強度大小和有機質積累程度[11]，也可參與土壤有機氯污染的修復[12]。過氧化氫酶活性與土壤中好氧微生物數(shù)量密切相關。

在青菜的整個生長期，過氧化氫酶活性隨時間的推移呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，最后趨于平穩(wěn)（圖5）。在定植8 d內，各處理的過氧化氫酶活性差異不顯著，且在這期間過氧化氫酶活性變化不明顯，隨著定植時間的延長，其活性差異逐漸增大，表明各處理對過氧化氫酶活性的影響具有時間效應。在12 d時，處理S+EM和處理C+EM活性較高，兩者之間無顯著差異，比處理S和處理C分別高出27.0%和62.7%，說明微生物菌劑中的有益菌對提高過氧化酶活性有促進作用;在16 d和種植試驗結束時，各處理過氧氫酶活性比對照有顯著性提高，處理S、處理S+EM、處理C和處理C+EM分別比對照提高29.1%～49.3%、45.2%～58.7%、31.9%～51.1%和58.8%～59.7%。從不同處理對土壤過氧氫酶活性的影響來看，施入有機肥可以提高過氧化氫酶活性，有機肥與微生物菌劑配施效果更佳。試驗中，蔬菜廢棄物堆肥對提高過土壤氧氫酶活性的效果比商品有機肥更好。

3?小結與討論

1）各處理的土壤理化性狀均比試驗前有所改善。各處理土壤的pH均顯著下降，尤其是S+EM和C+EM兩個處理，分別比背景值下降6.1%和5.8%;各處理對土壤EC的影響沒有明顯的規(guī)律。各處理在一定程度上降低了土壤容重，并增加了土壤孔隙度，說明有機肥和微生物菌劑處理對改善土壤的物理結構有明顯作用。

各處理都顯著增加了土壤的有機質含量。施用蔬菜廢棄物堆肥比商品有機肥增加效果更為明顯，C和C+M處理均與S處理之間呈顯著差異。有機肥配施微生物菌劑顯著提高了陽離子交換量，S+EM、C+EM處理分別比背景值提高29.6%和28.4%。

2）各處理土壤堿解氮含量均顯著增加，說明施用有機肥除滿足植物生長發(fā)育對氮素需求外，還可以增加土壤中有效氮含量。對照處理的堿解氮比試驗前有所增加，但是差異不顯著，這可能是因為土壤中微生物活動使有機質礦化，增加土壤中有效氮含量。

綜合分析可以得出，各處理對土壤堿解氮、速效磷、速效鉀的影響效果C+EM>C>S+EM>S，對有效鉀，S+EM比C效果好。說明蔬菜廢棄物堆肥比商品有機肥效果要好，可能是因為堆肥中含有的特殊的微生物有助于分解和釋放有效養(yǎng)分。噴施微生物菌劑的處理要比沒有噴施的好，這可能與菌劑中含有的微生物有關。微生物大量繁殖促進土壤中有機質的礦化，使土壤中的被固定養(yǎng)分向有效養(yǎng)分轉化。

3）不同處理均能提高土壤過氧化氫酶活性。在4個處理中，蔬菜廢棄物堆肥配施微生物菌劑效果最好，且蔬菜廢棄物堆肥處理比商品有機肥處理效果要好。

綜合4個處理對土壤理化性質及過氧化氫酶活性的影響效果可見，處理效果是C+EM>S+EM>C>S。

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