滿吉勇 林永鋒 李叢林 袁 凱 吳東雷 田光明, 李 季 劉云慧

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 有機(jī)循環(huán)研究院 (蘇州)，江蘇 蘇州21510；3.北京京環(huán)新能環(huán)境科技有限公司，北京 100101；4.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院， 杭州 310058)

餐廚垃圾是指由居民、餐飲行業(yè)、學(xué)校、機(jī)關(guān)食堂等在食品生產(chǎn)、加工、消費(fèi)過程中產(chǎn)生的廢料和食物殘余[1]。預(yù)計(jì)至2025年，亞洲餐廚垃圾將急劇增加，將達(dá)4.16億t/年[2]?？紤]到我國的人口規(guī)模，我國已經(jīng)是餐廚垃圾的重災(zāi)區(qū)，不僅總量大，而且增長率快，餐廚垃圾的年增長率超過10%[3]。迅猛增加、數(shù)量巨大的餐廚垃圾已逐漸超出現(xiàn)有的處理能力，成為我國突出的環(huán)境問題之一[4]。

我國餐廚垃圾的處理相對(duì)依賴傳統(tǒng)利用方式，將其直接應(yīng)用為動(dòng)物飼料，即“潲水”、“泔水”[5]。然而，餐廚垃圾中含有多種動(dòng)物成分，直接將其作為動(dòng)物飼料使用時(shí)，易因生物同源問題造成喂養(yǎng)動(dòng)物品質(zhì)下降，產(chǎn)生同源性污染[6]。目前，此類處理方法被包括我國在內(nèi)的很多國家禁止[7-8]。在傳統(tǒng)的處理方式被限制后，我國目前僅有19.50%的餐廚垃圾可以得到有效的處理和利用[9]，而發(fā)達(dá)國家比如日本可以有效處理并利用1/3以上的餐廚垃圾[10]。此外，未被處理利用的餐廚垃圾極可能被不法商販利用來提取危害消費(fèi)者健康的“地溝油”[11]。因此，隨著我國垃圾分類資源化的推進(jìn)，餐廚垃圾的處理、處置已成為廣受關(guān)注的環(huán)境保護(hù)措施[12]。近些來，國內(nèi)一些研究把餐廚垃圾的去向重點(diǎn)放到堆肥化資源化利用上[13]，認(rèn)為餐廚垃圾富含有機(jī)質(zhì)，是一種適合堆肥的良好基質(zhì)[14]，并針對(duì)餐廚垃圾處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)[15-18]，以推動(dòng)餐廚垃圾堆肥的應(yīng)用，但對(duì)處理后尾料的資源利用研究和技術(shù)應(yīng)用卻開展的很少[19]。陳曉慧[20]以黑麥草為例，將餐廚垃圾堆肥、珍珠巖和泥炭按比例混和制成基質(zhì)，通過栽培試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)適量施用餐廚垃圾堆肥有利于黑麥草進(jìn)行光合作用，增強(qiáng)黑麥草的生長能力。張婷婷[21]研究表明餐廚垃圾堆肥中豐富的有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀等營養(yǎng)元素，配施珍珠巖可以有效促進(jìn)小白菜幼苗的生長；羅珈檸[22]選取上海市餐廚垃圾堆肥為研究對(duì)象，探討餐廚垃圾堆肥對(duì)植物生長的影響機(jī)理及其園林應(yīng)用適宜性，研究發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾堆肥對(duì)養(yǎng)分貧瘠、易呈堿性的城市土壤有良好的改善作用；陶啟威等[23]研究表明以青菜和青花菜等餐廚垃圾為試驗(yàn)材料的液體有機(jī)肥，可以有效解土壤酸化、減輕土壤鹽漬化程度、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，并促使蔬菜增產(chǎn)達(dá)13.73%～31.37%。上述研究大都基于室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，缺少大田試驗(yàn)驗(yàn)證，且試驗(yàn)材料是人工進(jìn)行調(diào)配，與實(shí)際產(chǎn)生餐廚垃圾的組成有所區(qū)別。此外，餐廚垃圾雖富含營養(yǎng)物質(zhì)，但因同時(shí)含有鹽分、油脂等具有潛在風(fēng)險(xiǎn)并導(dǎo)致其他可能的次生污染[24-25]，因此地方農(nóng)業(yè)部門對(duì)餐廚垃圾肥料利用有所顧慮，擔(dān)心其會(huì)影響水稻產(chǎn)量和土壤質(zhì)量，限制其進(jìn)入農(nóng)田利用，導(dǎo)致餐廚垃圾資源利用率很低。羊糞、豬糞等畜禽糞便好氧發(fā)酵堆肥已在農(nóng)田中廣泛運(yùn)用，并在土壤肥力提升上發(fā)揮作用[26-28]。目前尚缺乏餐廚垃圾好氧堆肥應(yīng)用的研究，因此，為探究餐廚垃圾原料好氧堆肥后施用到田間的效果以及判斷其是否會(huì)引起環(huán)境等問題，本研究擬通過田間試驗(yàn)比較施用餐廚堆肥、豬糞有機(jī)肥、雞糞有機(jī)肥、化肥對(duì)水稻生長、產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分含量的影響，以期為餐廚垃圾的農(nóng)田安全資源化利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)于2019年6—10月(6月15日移栽，10月25日收獲)在江蘇省蘇州市臨湖鎮(zhèn)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻生態(tài)農(nóng)場(chǎng)臨湖基地(31.12° N，120.45° E)，基地東西長約750 m，南北長約500 m，總面積約428 968 m2；屬于北亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候類型，四季分明、溫暖濕潤且日照充足；年均氣溫為16 ℃，年均降水量達(dá)1 160 mm。試驗(yàn)地土壤類型為長三角地區(qū)典型滲育型水稻土，表層(0～30 cm)土壤基本理化性狀為：pH為6.23，電導(dǎo)率為0.118 mS/cm，有機(jī)質(zhì)含量為27.71 g/kg，土壤全氮含量為1.48 g/kg，土壤全磷含量為0.66 g/kg，土壤全鉀含量為18.83 g/kg，土壤速效氮含量為153.42 mg/kg，土壤速效磷含量為28.19 mg/kg，土壤速效鉀含量為171.67 mg/kg。試驗(yàn)水稻品種為‘南粳46號(hào)’，采用移栽插秧的種植方式。

供試肥料包括尾料好氧堆肥產(chǎn)品(以下簡稱餐廚堆肥)為餐廚垃圾生化一體機(jī)處理尾料經(jīng)過條垛式好氧堆肥腐熟的肥料產(chǎn)品(其原料主要為餐飲垃圾)(氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為129∶24∶20)；豬糞有機(jī)肥為杭州某有機(jī)肥料有限公司生產(chǎn)的商品肥料產(chǎn)品 (氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為291∶117∶214)；雞糞有機(jī)肥，為南通某生物有機(jī)肥有限公司的商品肥料產(chǎn)品 (氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為160∶11∶66)；化肥為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門測(cè)土配置的化肥 (氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量比為16∶12∶17)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間小區(qū)試驗(yàn)于2019年6—11月進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：餐廚堆肥(C1)、豬糞有機(jī)肥(C2)、雞糞有機(jī)肥(C3)、化肥(CF)、和不施肥對(duì)照(CK)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為10 m×10 m。整地、設(shè)置保護(hù)行，為避免串灌串排，小區(qū)采用單灌單排，各小區(qū)用田埂隔開。小區(qū)試驗(yàn)區(qū)域總長90 m，寬45 m，總面積約為4 000 m2；試驗(yàn)田埂寬0.5 m，高度0.4 m，兩邊薄膜埋深0.2 m，預(yù)留小口不覆蓋薄膜，設(shè)置單獨(dú)進(jìn)出水道，防止竄水竄肥。

施肥量及施肥時(shí)間:按照等氮量，氮素施用量為300 kgN/hm2，具體處理及肥料用量見表1，于水稻移栽前作為基肥一次性施用。試驗(yàn)處理及施肥量見表2。試驗(yàn)樣地設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.3 樣品采集及處理

水稻植株樣品采集于水稻黃熟期，每個(gè)小區(qū)取3點(diǎn)，每點(diǎn)5叢，稱重后，稻穗、莖、葉、根分離，稻穗70 ℃烘干并人工脫粒用于考種；每個(gè)小區(qū)取3個(gè)1 m×1 m樣方的水稻(避開邊緣部分水稻)稱重后用于地上部生物量和產(chǎn)量的測(cè)定；稻莖樣品105 ℃殺青，80 ℃烘干后用植物粉碎機(jī)粉碎過篩保存。土壤樣品于水稻分蘗期(2019-07-18)、水稻拔節(jié)期(2019-08-09)、水稻抽穗期(2019-08-30)、水稻揚(yáng)花期(2019-09-17)、水稻灌漿期(2019-09-29)、水稻黃熟期(2019-10-17)，用土鉆采集土壤表層樣品(0～30 cm)，風(fēng)干后粉碎過篩保存，用于常規(guī)養(yǎng)分的測(cè)試。

1.4 水稻測(cè)產(chǎn)方法

水稻成熟后，小區(qū)全部收獲脫粒測(cè)產(chǎn)，產(chǎn)量以風(fēng)干質(zhì)量表示。

1.5 測(cè)試指標(biāo)

外觀形態(tài)指標(biāo)：分別于水稻分蘗期、水稻拔節(jié)期、水稻抽穗期、水稻揚(yáng)花期、水稻灌漿期、水稻黃熟期，測(cè)定植株株高 (為地面至植株最高點(diǎn)的距離)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株調(diào)查 (避開長勢(shì)明顯異常的水稻)。

表1 不同肥料基本信息Table 1 Basic information of different fertilizers

表2 試驗(yàn)處理及施肥量Table 2 Experimental treatments and fertilizer application amount kg/hm2

圖1 試驗(yàn)樣地設(shè)計(jì)Fig.1 Test plots design

土壤肥力指標(biāo)：土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法測(cè)定，土壤速效氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷按《土壤農(nóng)化分析》[29]所述方法進(jìn)行測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2016整理，在SPSS 25.0進(jìn)行方差分析，多重比較采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn) (α=0.05)，數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。有機(jī)質(zhì)相關(guān)計(jì)算公式如下：

有機(jī)質(zhì)絕對(duì)增量= 施肥處理后有機(jī)質(zhì)含量-有機(jī)質(zhì)初始含量

(1)

有機(jī)質(zhì)相對(duì)增量=(施肥處理后有機(jī)質(zhì)含量-有機(jī)質(zhì)初始含量) /有機(jī)質(zhì)初始含量

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)水稻株高和株重的影響

由表3可知:在水稻分蘗期，與對(duì)照相比，化肥、雞糞有機(jī)肥顯著促進(jìn)水稻植株生長，株高分別增加11.00和4.56 cm；在水稻拔節(jié)期，化肥、餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥、豬糞有機(jī)肥均顯著促進(jìn)水稻植株生長，與對(duì)照相比，株高分別增加14.03、7.90、8.57、4.77 cm；在水稻抽穗期至水稻揚(yáng)花期，化肥處理顯著促進(jìn)水稻植株生長，與對(duì)照相比，株高分別增加7.93、5.08 cm;在水稻灌漿期，化肥、雞糞有機(jī)肥、餐廚堆肥處理顯著促進(jìn)水稻植株生長，與對(duì)照相比，株高分別增加9.97、9.17、6.63 cm；在水稻黃熟期，化肥、餐廚堆肥處理顯著促進(jìn)水稻生長，分別較對(duì)照處理增加11.09、9.08 cm。綜上，在水稻的全發(fā)育時(shí)期，施用化肥對(duì)水稻株高的促進(jìn)效果最佳，且在分蘗期和拔節(jié)期對(duì)于株高的影響顯著高于其他各處理組，但自抽穗期至黃熟期，施用餐廚堆肥處理可以取得與化肥相近的株高促進(jìn)效果，且效果略優(yōu)于豬糞有機(jī)肥，水稻收獲時(shí)株高表現(xiàn)為：化肥>餐廚堆肥>雞糞有機(jī)肥>豬糞有機(jī)肥>對(duì)照。

不同肥料處理對(duì)水稻株重的影響如圖2所示，可見施用化肥、餐廚堆肥處理水稻地上部生物量顯著增加，分別較對(duì)照增加38.71%、32.26%，其中施用化肥處理的水稻地上部生物量最高，達(dá)到0.14 kg/株，而雞糞、豬糞有機(jī)肥在水稻地上部生物量的積累方面與對(duì)照相比無顯著差異。這表明，與畜禽源的雞糞、豬糞有機(jī)肥相比，餐廚堆肥在地上部生物量的積累上更加有益，甚至可以取得與化肥相近的促進(jìn)效果。

圖2 不同肥料處理對(duì)水稻地上部生物量的影響Fig.2 Effects of different fertilizer treatments on aboveground biomass of rice

2.2 不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由圖3可知：施用餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥、化肥處理的水稻產(chǎn)量顯著高于對(duì)照，增產(chǎn)分別達(dá)19.40%、15.53%、13.13%，其中施用餐廚堆肥處理的水稻產(chǎn)量最高，其產(chǎn)量為8 380.45 kg/hm2，且較豬糞有機(jī)肥處理顯著提高，產(chǎn)量提升為12.95%，較雞糞有機(jī)肥和化肥，產(chǎn)量雖有提高，但未達(dá)到顯著差異。綜合來看，施用餐廚堆肥可以顯著提高水稻產(chǎn)量，甚至在增產(chǎn)效果上優(yōu)于豬糞有機(jī)肥，略優(yōu)于雞糞有機(jī)肥和化肥。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素上來看，餐廚堆肥處理水稻有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)高于其余各處理組，但彼此之間差異不顯著(表4)。此外，豬糞有機(jī)肥在稻谷千粒重上顯著高于化肥處理，但與對(duì)照、餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥處理差異不顯著。綜合來看，施用餐廚堆肥并不會(huì)對(duì)水稻成穗、結(jié)實(shí)、稻谷大小和飽和程度造成負(fù)面影響，甚至在促進(jìn)成穗和結(jié)實(shí)上，略優(yōu)于豬糞和雞糞有機(jī)肥(表4)。

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

土壤測(cè)定結(jié)果顯示(圖4)：與對(duì)照處理相比，施用餐廚堆肥處理可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且效果優(yōu)于豬糞和雞糞有機(jī)肥處理，提升比例分別達(dá)19.87%、11.64%，施用豬糞和雞糞有機(jī)肥暫未導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量的顯著提高。施用餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)絕對(duì)增量和相對(duì)增量會(huì)發(fā)生顯著增加，其中餐廚堆肥處理提升效果最為顯著，絕對(duì)增量為6.45 g/kg、相對(duì)增量為23.29%，化肥、豬糞有機(jī)肥絕對(duì)增量和相對(duì)增量并未發(fā)生顯著增加(圖5和6)。

圖3 不同肥料處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響Fig.3 Effects of different fertilizer treatments on rice yield

表4 不同施肥處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 4 Yield and composition factors of rice under different fertilization treatments

圖4 不同肥料處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Fig.4 Effects of different fertilizer treatments on soil organic matter

圖5 不同肥料處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)絕對(duì)增量的影響Fig.5 Effects of different fertilizer treatments on the absolute increment of soil organic matter

圖6 不同肥料處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)相對(duì)增量的影響Fig.6 Effects of different fertilizer treatments on the relative increment of soil organic matter

土壤速效氮測(cè)定結(jié)果顯示，從水稻分蘗期至水稻黃熟期，以餐廚堆肥處理土壤速效氮含量最高，最高可達(dá)224.00 mg/kg，且在分蘗期、抽穗期、黃熟期顯著高于豬糞有機(jī)肥處理(圖7)。土壤速效磷測(cè)定結(jié)果顯示：各施肥處理在水稻各發(fā)育時(shí)期，對(duì)于土壤速效磷含量的提升上無顯著差異；餐廚堆肥處理較對(duì)照處理土壤速效磷含量雖有提升，但提升效果不顯著。土壤速效鉀的測(cè)定結(jié)果顯示，與對(duì)照處理相比，餐廚堆肥處理可以在分蘗期顯著提高土壤速效鉀含量，土壤速效鉀含量為188.00 mg/kg，且提升效果顯著高于豬糞有機(jī)肥處理，但在水稻揚(yáng)花期顯著低于豬糞有機(jī)肥處理、在水黃熟期顯著低于雞糞有機(jī)肥、豬糞有機(jī)肥處理(表5)。

水稻收獲后，與未施肥前相比，餐廚堆肥處理土壤速效氮含量發(fā)生提升，增加量為2.28%，豬糞、雞糞有機(jī)肥處理土壤速效氮含量發(fā)生下降，減少量為2.47%、1.14%，但均未達(dá)到顯著差異，而化肥處理土壤速效氮含量發(fā)生顯著下降，較未施肥前下降8.37%；豬糞有機(jī)肥、化肥、餐廚堆肥、雞糞有機(jī)肥處理土壤速效磷含量均發(fā)生顯著下降，分別較未施肥前下降41.68%、39.32%、33.58%、28.26%；餐廚堆肥、化肥處理土壤速效鉀含量發(fā)生顯著下降，分別較未施肥前下降22.72%、9.03%，豬糞、雞糞有機(jī)肥處理土壤速效鉀含量較施肥前并未發(fā)生顯著下降(表5)。

圖7 不同肥料處理對(duì)土壤速效氮含量的影響Fig.7 Effects of different fertilizer treatments on the soil available nitrogen content

以上結(jié)果表明，相對(duì)于化肥，餐廚堆肥可以持續(xù)的供應(yīng)氮素，以滿足水稻各發(fā)育時(shí)期對(duì)于速效氮的需求，且效果優(yōu)于豬糞、雞糞有機(jī)肥，但在土壤速效磷的提升上與豬糞、雞糞有機(jī)肥相比，無明顯優(yōu)勢(shì)，甚至在土壤速效鉀的提升上，略差于豬糞、雞糞有機(jī)肥。

2.4 不同施肥處理對(duì)土壤pH、重金屬和鹽分含量的影響

稻田土壤中重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As含量各不相同(表6)，對(duì)照處理中Cr的含量最高，Hg的含量最低，Cd、As、Pb含量介于 Hg和Cr之間。土壤重金屬的測(cè)定結(jié)果顯示，與對(duì)照處理相比，各施肥處理不同程度顯著提高了土壤Hg、Pb、As的總含量，其中，施用雞糞有機(jī)肥后土壤Hg和As含量增加最多，分別較對(duì)照增加0.08、5.72 mg/kg；施用豬糞有機(jī)肥后Pb含量增加最多，較對(duì)照增加18.10 mg/kg；施用餐廚堆肥處理土壤Hg、Pb、As含量發(fā)生顯著增加，分別較對(duì)照增加0.05，16.00，3.32 mg/kg。土壤pH的測(cè)定結(jié)果顯示，與對(duì)照處理相比，化肥處理土壤pH顯著提高，餐廚堆肥及其他肥料處理土壤pH無顯著變化。土壤鹽分含量測(cè)定結(jié)果顯示，與對(duì)照處理相比，各施肥處理不同程度的提高了土壤Na+含量和EC值，但彼此之間無顯著差異，土壤全鹽含量并未發(fā)生顯著變化；其中，餐廚堆肥處理土壤Na+含量發(fā)生顯著增加，其增加值為0.02%，EC值和全鹽含量無顯著變化。

3 討 論

3.1 對(duì)水稻生長的影響

水稻的生長發(fā)育會(huì)受到肥料類型的影響:化學(xué)肥料以速效養(yǎng)分為主，養(yǎng)分釋放快，因此可以快速地提供水稻生長發(fā)育所需養(yǎng)分;有機(jī)物料以緩效養(yǎng)分為主，氮素釋放延后，可能會(huì)造成水稻前期缺氮[30]。本研究中，施用化肥和有機(jī)物料后，水稻生長較對(duì)照有明顯改善，水稻株高顯著增加，其中化肥自水稻發(fā)育前期就對(duì)水稻株高的增加有最佳的促進(jìn)效果，并貫穿水稻整個(gè)發(fā)育周期，這可能是因?yàn)榛士梢钥焖籴尫诺V質(zhì)肥料養(yǎng)分，短期內(nèi)提高土壤和地表水的有效氮、磷含量，進(jìn)而促進(jìn)水稻的生長[31]。但株高增加后倒伏風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)相應(yīng)增加，且可能會(huì)提高對(duì)于稻田害蟲的吸引力，因而產(chǎn)量只有在一定范圍內(nèi)株高的增加，才有利于產(chǎn)量的提高[32]。畜禽糞便源的豬糞有機(jī)肥和雞糞有機(jī)肥雖然可以促進(jìn)水稻生長，且在株高上有顯著的促進(jìn)作用，但是效果不如餐廚堆肥，這可能因餐廚堆肥中含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)[22]，減緩?fù)寥赖氐倪w移轉(zhuǎn)化，延長土壤中銨態(tài)氮的停留時(shí)間，顯著減少氮素?fù)p失，提高氮肥利用率。也有可能與肥料中氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量的比例相關(guān)[33]，肥料中磷的含量過高可能會(huì)影響水稻對(duì)于其他元素的吸收[34]，進(jìn)而影響水稻生長。因此，在餐廚堆肥實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)水稻特性配置出最優(yōu)氮磷鉀質(zhì)量比。

本研究中餐廚堆肥在水稻揚(yáng)花至黃熟的中后期取得與化肥相近的促進(jìn)效果。與對(duì)照相比，地上部生物量顯著增加，說明餐廚堆肥在水稻發(fā)育中后期發(fā)揮作用，釋放營養(yǎng)物質(zhì)，有利于增加水稻的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，更加符合水稻吸收營養(yǎng)的需要[35]。但此結(jié)果與盆栽試驗(yàn)中餐廚堆肥抑制水稻生長的結(jié)論不一致[16]，這可能與餐廚垃圾的原料的成分和處理工藝相關(guān)，也可能與試驗(yàn)樣地所在的蘇州地區(qū)雨水充沛有關(guān)。7、8月份雨季充足的雨水會(huì)有效稀釋餐廚堆肥中的油鹽，從而避免其對(duì)水稻生長產(chǎn)生抑制效果；如果在雨水較少的地區(qū)，餐廚垃圾原料未經(jīng)過有效處理，較高的含鹽量可能會(huì)抑制水稻生長，甚至導(dǎo)致土壤鹽堿化的發(fā)生[36-38]。此外，雨水雖可以稀釋油鹽，但治標(biāo)不治本， 油鹽隨著雨水的沖洗，會(huì)進(jìn)入地表或地下水中造成次生污染[39]。因此提高餐廚垃圾堆肥對(duì)于水稻生長的促進(jìn)效果，還需從源頭對(duì)餐廚垃圾的原料進(jìn)行把控，通過三相分離技術(shù)[40]、水洗-脫水[41]、添加微生物菌劑[42]、添加輔料[43]等方法，將油鹽控制到安全濃度范圍內(nèi)，最大程度的發(fā)揮餐廚垃圾堆肥的肥力，促進(jìn)水稻生長。

3.2 對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

在不施用殺蟲劑和殺菌劑的情況下，水稻的產(chǎn)量的高低主要取決于生長季節(jié)病蟲害造成損失的輕重[14]。施用化肥處理的水稻產(chǎn)量低于餐廚堆肥處理，可能與化肥處理在水稻生長發(fā)育前期植株內(nèi)氮素積累過多相關(guān)，氮素積累雖然可以刺激水稻光合作用，進(jìn)一步促進(jìn)植物生長，但會(huì)導(dǎo)致植株顏色更綠，更吸引稻田害蟲[14]，并影響最終產(chǎn)量。與其相比，有機(jī)物料氮素緩慢釋放，可以在一定程度上避免葉面過綠，減輕蟲害的發(fā)生程度。

水稻的產(chǎn)量與抽穗期的氮吸收量息息相關(guān)[44]，餐廚堆肥處理中，較高的有效穗數(shù)(表4)有利于水稻在抽穗期對(duì)于氮素的吸收，增加結(jié)實(shí)率，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。此外，施用餐廚堆肥可以保證水稻生育后期土壤有效氮的充足供應(yīng)(表5)，從而在有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率等方面，均表現(xiàn)較好，取得與豬糞、雞糞有機(jī)肥相近的效果，并在各施肥處理中，獲得最高產(chǎn)量。已有研究認(rèn)為施用氮肥增加產(chǎn)量是因?yàn)橛行霐?shù)和千粒重的增加[45]。本研究中施用餐廚堆肥處理稻谷千粒重與對(duì)照無顯著差異，有效穗數(shù)雖有增加，但未與對(duì)照形成顯著差異，這可能是因?yàn)樵谒痉痔Y前期，餐廚堆肥處理土壤速效氮含量釋放過多，致使水稻前期氮素積累過多，對(duì)后期氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生一定的抑制作用，影響有效穗數(shù)的增加。此外，與對(duì)照相比，施用豬糞有機(jī)肥后，水稻產(chǎn)量并未發(fā)生顯著增加，這可能是因?yàn)樨i糞有機(jī)肥養(yǎng)分釋放緩慢，不利于水稻分蘗，進(jìn)而降低有效穗數(shù)，影響水稻產(chǎn)量[46]。施用餐廚堆肥處理水稻產(chǎn)量發(fā)生顯著增加，且顯著高于豬糞有機(jī)肥、略高于雞糞有機(jī)肥處理，說明餐廚堆肥在水稻增產(chǎn)上的潛力，可能是因?yàn)椴蛷N垃堆肥礦化速率快于豬糞、雞糞有機(jī)肥，從而可以更快的釋放養(yǎng)分，提高水稻產(chǎn)量。有關(guān)餐廚堆肥在水稻田的養(yǎng)分礦化速率和特性，目前研究尚少，仍需進(jìn)一步了解餐廚垃圾堆肥特性，以便準(zhǔn)確控制肥料的施用量，達(dá)到精準(zhǔn)施用，最大程度提高產(chǎn)作用。

3.3 對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

徐明崗等[47]的10年長期定位試驗(yàn)表明，不施肥和施化肥處理土壤活性和有機(jī)含量會(huì)發(fā)生不同程度的下降，而有機(jī)肥配施化肥可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。衛(wèi)婷等[48]通過4年的定位試驗(yàn)證明，與施化肥相比較，有機(jī)肥可以提高土壤活性碳含量。但不同的有機(jī)肥料會(huì)因礦化速率的不同，對(duì)土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生不同的影響[49-50]。謝鈞宇等[51]研究表明畜禽糞便有機(jī)肥主要通過增加粗顆粒有機(jī)碳含量來增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。有關(guān)餐廚堆肥提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的機(jī)理研究相對(duì)較少。本研究中，在等氮量施用的條件下，餐廚堆肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤速效氮含量的增加程度顯著高于雞糞、豬糞有機(jī)肥，可能是因?yàn)椴蛷N堆肥原料的有機(jī)質(zhì)含量高于豬糞、雞糞有機(jī)肥(表1)；也有可能是因?yàn)椴蛷N堆肥較畜禽有機(jī)肥更易分解，從而礦化效率更快，養(yǎng)分釋放更加迅速。王站付等[52]研究也表明餐廚垃圾堆肥中有機(jī)質(zhì)、易氧化有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于畜禽有機(jī)肥，具有較強(qiáng)的供肥潛力，利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累，培肥地力。

本研究發(fā)現(xiàn)餐廚堆肥對(duì)土壤速效氮含量的增加程度顯著高于豬糞有機(jī)肥、略高于雞糞有機(jī)肥，但在土壤速效鉀的提升上低于豬糞、雞糞有機(jī)肥，可能與肥料本身的酸堿性相關(guān)，餐廚堆肥pH較小呈酸性，會(huì)抑制土壤中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，減少氮素?fù)p失，不利于土壤速效磷、速效鉀的釋放；豬糞、雞糞有機(jī)肥呈堿性，可能有利于肥料中速效磷、速效鉀的釋放，但不利于土壤中氮素的保留；也有可能與餐廚堆肥中有機(jī)質(zhì)含量較高相關(guān)，土壤活性有機(jī)碳的增加可以為微生物提供充足的碳源，從而促進(jìn)固氮微生物的生長，減少氮素?fù)p失[53]。本研究中，施用餐廚堆肥和其余有機(jī)肥料對(duì)土壤磷鉀速效養(yǎng)分的提升效果不明顯，可能與本試驗(yàn)施用時(shí)間較短相關(guān)[48]，長期施用各類有機(jī)肥或者與化肥配施，或可顯著提高土壤速效磷鉀含量[54]。餐廚垃圾成分多以可降解的有機(jī)物為主，包括主食所含的淀粉、蔬菜及植物莖葉所含的纖維素、聚戊糖， 肉類食物所含的蛋白質(zhì)和脂肪等，化學(xué)組成以C、H、O、N、S、Cl 為主[55]，可能是餐廚堆肥處理土壤速效氮增加效果高于其余肥料、土壤速效磷、速效鉀含量略低于其他施肥處理的主要原因。因此，餐廚堆肥對(duì)于土壤養(yǎng)分含量的影響，還需要長期定位試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，有機(jī)肥料的效果，還與土壤特性、作物種類、氣候等因素相關(guān)[56-57]，在餐廚堆肥的應(yīng)用中，應(yīng)進(jìn)一步探索適宜的施用方式和施用時(shí)間。

4 結(jié) 論

1)與對(duì)照組相比，在南方單季晚稻區(qū)餐廚堆肥在田間可以有效促進(jìn)水稻生長，暫未造成土壤鹽堿化現(xiàn)象的發(fā)生，且在等氮量施用的條件下，餐廚堆肥在水稻中后期可取得與化肥近似的水稻生長促進(jìn)效果，優(yōu)于豬糞有機(jī)肥。

2)餐廚堆肥并未對(duì)水稻成穗、結(jié)實(shí)、稻谷大小和飽和程度造成負(fù)面影響。與對(duì)照相比，餐廚堆肥可以不同程度的提高水稻有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，顯著促進(jìn)水稻產(chǎn)量的提高，增產(chǎn)達(dá)19.40%，且增產(chǎn)效果明顯優(yōu)于豬糞有機(jī)肥，取得與化肥、雞糞有機(jī)肥相近的效果。

3)與對(duì)照組相比，餐廚堆肥可以持久供應(yīng)土壤速效氮，以滿足水稻各發(fā)育時(shí)期對(duì)于氮素的需求，供氮能力優(yōu)于豬糞、雞糞有機(jī)肥，且在土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升上優(yōu)于豬糞、雞糞有機(jī)肥，可以有效改善土壤質(zhì)量。

4)腐熟的餐廚堆肥可以在改善土壤養(yǎng)分環(huán)境的同時(shí)，保障水稻產(chǎn)量，具備大面積推廣和應(yīng)用的潛力。

未來需要進(jìn)一步改進(jìn)堆肥工藝，提高堆肥效率，不斷控掘餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品潛力。此外，本試驗(yàn)時(shí)間較短，長期施用餐廚堆肥后是否會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化的發(fā)生，能否持久有效的改良土壤質(zhì)量，仍需要長期定位試驗(yàn)來檢驗(yàn)其施用效果。