有机垃圾颗粒肥料对玉米生长和氮磷含量的影响

有机垃圾颗粒肥料对玉米生长和氮磷含量的影响

随着经济和城市化的快速发展和人口的增加，废物问题已成为当今社会面临的主要环境问题。我国城市生活垃圾处置的方式目前主要是填埋、焚烧和堆肥。其中,填埋约占垃圾全部处理量的70%,堆肥约占20%,焚烧占少量。垃圾填埋不仅占用日益紧缺的耕地,而且还会污染环境,垃圾焚烧既需要一定的设备,也会污染环境。生活垃圾富含有机物和植物必需营养元素,利用生活垃圾研制有机颗粒肥料既促进了垃圾的资源化利用,也为垃圾处理减轻压力,应该是垃圾减量化和资源化的一个重要方向。同时施用利用垃圾生产的肥料还可减少化肥的用量,从而减少化肥生产过程的能源消耗和环境污染。鉴此,利用厨余、菜场垃圾、草坪垃圾、生活污泥等有机垃圾,通过发酵、配方和造粒等技术研制出5种不同配方的有机垃圾颗粒肥料(OF),并进行盆栽玉米试验,以探索有机垃圾颗粒肥料对玉米生长和氮、磷含量及其分布的影响,进而为生活垃圾资源化利用提供依据。1材料和方法1.1材料表面1.1.1草坪作为颗粒肥料的使用所用有机垃圾颗粒肥料为利用生活垃圾研制的肥料。OF1是利用草坪垃圾、厨余、污泥发酵后配制成的颗粒肥料;OF2是由草坪垃圾、厨余和湖泊底泥发酵后配制成的颗粒肥料;OF3是利用草坪垃圾、厨余和细土发酵后配制成的颗粒肥料;OF4是利用草坪垃圾与细土发酵后配制成的颗粒肥料;OF5是利用草坪垃圾发酵后配制成的颗粒肥料。5种颗粒肥料养分含量见表1。1.1.2植物残体所用盆栽土壤为潮土,采自湖北大学新体育馆旁边心土层。土壤采回后剔除石块和植物残体,风干后过5mm筛。供试土壤有机质3.20g/kg,pH为7.85,碱解氮、速效磷和速效钾分别为27.9、10.5、9.2mg/kg,土壤阳离子交换量(CEC)为7.56cmol/kg,土壤质地为砂壤土。1.1.3收获供试作物为玉米,品种为掖单14号,种子购于武汉市大东门千家街种子市场。1.2方法1.2.1玉米种子的覆盖方法所用盆钵为直径16cm,高18cm的圆柱形陶瓷钵,每盆装过5mm筛的风干土壤3.5kg。本试验设置5种有机垃圾颗粒肥料,并以化肥(CF)作对照共计6个处理,每处理重复3次,以每千克土200mgN为基准确定肥料用量。OF1、OF2、OF3、OF4处理,每盆肥料用量为6.67g,OF5处理,每盆肥料用量为4.35g。CF处理中,以尿素(CO(NH2)2)提供氮,磷酸二氢钾(KH2PO4)和氯化钾(KCl)提供磷和钾,每盆施尿素1.52g,磷酸二氢钾1.33g和氯化钾0.10g。2007年4月3日拌肥、装盆、播种,每盆播种玉米种子5粒,浇足水分后放入温棚中,每天注意保持土壤湿润。4月11日出苗,4月14日间苗,每盆留苗1株(间苗时各盆苗长势一致)。将所有盆钵移到1.2m宽、2.1m长的推车上,雨天推进玻璃房防止雨水影响,非雨天推到室外在自然条件下生长。管理至玉米植株开始枯萎、种子完全成熟时收获。7月14日收获玉米,玉米整个生长时间为103d。玉米收获时,按根系、茎秆、苞叶、籽粒、穗轴分开。茎秆、根系、苞叶带回实验室先用自来水清洗,再用蒸馏水洗干净后剪成小于2cm的小段,装入纸袋于60℃烘箱中烘干,然后在干燥器中冷却后称质量,再用粉碎机磨细装入塑料瓶密封备分析测试之用。籽粒用蒸馏水洗干净后放入搪瓷杯中,在60℃的烘箱中烘干,然后在干燥器中冷却后称质量,用粉碎机粉碎后装瓶备用。穗轴用蒸馏水洗干净后,用钳子剪成小颗粒,装入搪瓷杯,放入60℃的烘箱中烘干,然后在干燥器中冷却后称质量,粉碎机磨细后装瓶备用。将玉米收获后的土壤摊开到塑料盆中,风干后每个处理充分混合均匀,用四分法选取100g土壤,用筛洗法将土壤和残留根系分开,所得根系再用蒸馏水洗干净,装入纸袋在60℃的烘箱中烘干,于干燥器中冷却后称质量,算出残根占土壤的质量比例,乘以每盆总土壤质量即得残留根系质量,加上原先的根系质量即为总根系质量。1.2.2土壤理化性质的测定(1)土壤基本理化性质分析采用常规方法分析,即有机质用硫酸-重铬酸钾外加热氧化,硫酸亚铁滴定法测定;pH用精密数显酸度计测定(水土比为2.5∶1);速效磷用钼锑抗显色分光光度法测定;碱解氮用碱解扩散法测定;速效钾用火焰光度法测定;阳离子交换量用醋酸铵法测定;土壤质地用手测法测定。(2)植物样品氮、磷含量的测定:用H2SO4-H2O2消煮,氮(N)采用靛酚蓝比色法、磷(P)用钼锑抗显色分光光度法测定。2结果与分析2.1其他处理对穗轴生物量的影响表2表明,不同肥料处理的玉米生物量不同。OF2、OF3、OF4、OF5处理的茎秆生物量显著高于CF,而OF1的与CF无显著差异。OF1的籽粒产量显著低于CF和OF2、OF4、OF5处理,其他处理与CF之间无显著差异。颗粒肥料处理的穗轴生物量与化肥处理之间无显著差异,但OF4、OF5显著高于OF1、OF2、OF3处理。OF3、OF4、OF5处理的根系生物量显著高于CF处理,而OF1、OF2与CF之间无显著差异。OF2、OF4、OF5处理的总生物量显著高于CF处理,且OF4、OF5总生物量显著高于其他颗粒肥料处理,其中OF4和OF5的总生物量分别比CF高11.0%和12.9%。2.2影响玉米谷物、茎和穗轴氮和磷含量2.2.1不同处理玉米穗轴和秸秆含氮量的变化由表3可知,玉米籽粒含氮量以OF4处理最高,比CF处理高17.0%。穗轴和茎秆含氮量以CF处理最高,说明施用有机垃圾颗粒肥料降低了玉米穗轴和茎秆中的含氮量,茎秆含氮量降低13.9%～26.6%,穗轴含氮量降低9.9%～34.3%。表3也表明,所有处理玉米不同部位的含氮量均呈籽粒>茎秆>穗轴的分布规律。2.2.2cf与其他常用指标比较表4表明,施用OF的处理玉米籽粒含磷量比对照CF高3.8%～24.4%,且OF1、OF2、OF3与CF间差异显著。施用OF的各处理玉米穗轴的磷含量比CF低13.2%～22.1%,且OF各处理与CF间差异显著,而施用OF的各处理玉米茎秆含磷量与CF间均无显著差异。所有处理玉米不同部位的含磷量均呈籽粒>茎秆>穗轴的分布规律。2.3不同处理对穗轴含氮量、含磷量的影响由表5可见,籽粒的含氮量与茎秆和穗轴的含氮量差异极大,籽粒的含氮量是穗轴的4.86～7.94倍,是茎秆的2.36～3.52倍。施用OF的处理,其籽粒与穗轴含氮量的比值均显著高于CF处理,且籽粒与茎秆含氮量的比值也表现为各OF处理显著高于CF。表5还表明,各OF处理籽粒磷含量是穗轴的3.86～5.75倍,是茎秆的3.16～4.12倍。无论是籽粒与穗轴的含磷量比值还是籽粒与茎秆的含磷量比值,都表现为各OF处理显著高于CF。由此可见,同CF相比,施用OF有利于玉米茎秆和穗轴的氮和磷向籽粒转移。3结论和讨论3.1不同处理对玉米籽粒产量的影响虽然除OF1籽粒产量显著低于化肥处理(CF)外,其他OF处理的籽粒产量与CF无显著差异,但从总生物量来看,除了OF1外,同CF相比,其余OF处理均促进了玉米总生物量的增加,而且OF4和OF5的增加幅度均在10%以上。由于本试验只施用一次基肥,玉米生长后期养分有所亏缺,影响了籽粒产量的进一步提高。如果适当增施追肥,OF4和OF5的籽粒产量可以继续增加。因为OF处理茎秆、根系等生物量均高于CF,而茎秆、根系是形成籽粒的生理基础。3.2玉米含氮量的测定氮和磷既是植物生长必需的大量元素,也是影响作物品质的重要元素。氮是蛋白质、核酸、核蛋白、酶、叶绿素、维生素、生物碱等的成分,作物籽粒中的氮多以蛋白质氮为主,禾谷类及油料作物籽粒中粗蛋白的测定就是用凯氏法测定总氮,再乘以换算系数。因此,玉米籽粒含氮量的高低一定意义上可以表征玉米蛋白质含量的高低。磷是核酸、核蛋白、植素、磷脂和高能化合物如ATP等的构成元素,所以磷参与和影响植物体内的多种代谢途径,磷还能增强植物的抗逆性,如抗旱、抗寒、抗酸碱变化等。适当配方的OF能提高玉米籽粒的氮、磷含量,说明同化肥相比,施用OF对改善玉米籽粒的品质是有利的。3.3不同处理玉米秸秆和穗轴含磷量的比较施