有機垃圾顆粒肥料對玉米生長和氮磷含量的影響

有機垃圾顆粒肥料對玉米生長和氮磷含量的影響

隨著經(jīng)濟和城市化的快速發(fā)展和人口的增加，廢物問題已成為當今社會面臨的主要環(huán)境問題。我國城市生活垃圾處置的方式目前主要是填埋、焚燒和堆肥。其中,填埋約占垃圾全部處理量的70%,堆肥約占20%,焚燒占少量。垃圾填埋不僅占用日益緊缺的耕地,而且還會污染環(huán)境,垃圾焚燒既需要一定的設備,也會污染環(huán)境。生活垃圾富含有機物和植物必需營養(yǎng)元素,利用生活垃圾研制有機顆粒肥料既促進了垃圾的資源化利用,也為垃圾處理減輕壓力,應該是垃圾減量化和資源化的一個重要方向。同時施用利用垃圾生產(chǎn)的肥料還可減少化肥的用量,從而減少化肥生產(chǎn)過程的能源消耗和環(huán)境污染。鑒此,利用廚余、菜場垃圾、草坪垃圾、生活污泥等有機垃圾,通過發(fā)酵、配方和造粒等技術(shù)研制出5種不同配方的有機垃圾顆粒肥料(OF),并進行盆栽玉米試驗,以探索有機垃圾顆粒肥料對玉米生長和氮、磷含量及其分布的影響,進而為生活垃圾資源化利用提供依據(jù)。1材料和方法1.1材料表面1.1.1草坪作為顆粒肥料的使用所用有機垃圾顆粒肥料為利用生活垃圾研制的肥料。OF1是利用草坪垃圾、廚余、污泥發(fā)酵后配制成的顆粒肥料;OF2是由草坪垃圾、廚余和湖泊底泥發(fā)酵后配制成的顆粒肥料;OF3是利用草坪垃圾、廚余和細土發(fā)酵后配制成的顆粒肥料;OF4是利用草坪垃圾與細土發(fā)酵后配制成的顆粒肥料;OF5是利用草坪垃圾發(fā)酵后配制成的顆粒肥料。5種顆粒肥料養(yǎng)分含量見表1。1.1.2植物殘體所用盆栽土壤為潮土,采自湖北大學新體育館旁邊心土層。土壤采回后剔除石塊和植物殘體,風干后過5mm篩。供試土壤有機質(zhì)3.20g/kg,pH為7.85,堿解氮、速效磷和速效鉀分別為27.9、10.5、9.2mg/kg,土壤陽離子交換量(CEC)為7.56cmol/kg,土壤質(zhì)地為砂壤土。1.1.3收獲供試作物為玉米,品種為掖單14號,種子購于武漢市大東門千家街種子市場。1.2方法1.2.1玉米種子的覆蓋方法所用盆缽為直徑16cm,高18cm的圓柱形陶瓷缽,每盆裝過5mm篩的風干土壤3.5kg。本試驗設置5種有機垃圾顆粒肥料,并以化肥(CF)作對照共計6個處理,每處理重復3次,以每千克土200mgN為基準確定肥料用量。OF1、OF2、OF3、OF4處理,每盆肥料用量為6.67g,OF5處理,每盆肥料用量為4.35g。CF處理中,以尿素(CO(NH2)2)提供氮,磷酸二氫鉀(KH2PO4)和氯化鉀(KCl)提供磷和鉀,每盆施尿素1.52g,磷酸二氫鉀1.33g和氯化鉀0.10g。2007年4月3日拌肥、裝盆、播種,每盆播種玉米種子5粒,澆足水分后放入溫棚中,每天注意保持土壤濕潤。4月11日出苗,4月14日間苗,每盆留苗1株(間苗時各盆苗長勢一致)。將所有盆缽移到1.2m寬、2.1m長的推車上,雨天推進玻璃房防止雨水影響,非雨天推到室外在自然條件下生長。管理至玉米植株開始枯萎、種子完全成熟時收獲。7月14日收獲玉米,玉米整個生長時間為103d。玉米收獲時,按根系、莖稈、苞葉、籽粒、穗軸分開。莖稈、根系、苞葉帶回實驗室先用自來水清洗,再用蒸餾水洗干凈后剪成小于2cm的小段,裝入紙袋于60℃烘箱中烘干,然后在干燥器中冷卻后稱質(zhì)量,再用粉碎機磨細裝入塑料瓶密封備分析測試之用。籽粒用蒸餾水洗干凈后放入搪瓷杯中,在60℃的烘箱中烘干,然后在干燥器中冷卻后稱質(zhì)量,用粉碎機粉碎后裝瓶備用。穗軸用蒸餾水洗干凈后,用鉗子剪成小顆粒,裝入搪瓷杯,放入60℃的烘箱中烘干,然后在干燥器中冷卻后稱質(zhì)量,粉碎機磨細后裝瓶備用。將玉米收獲后的土壤攤開到塑料盆中,風干后每個處理充分混合均勻,用四分法選取100g土壤,用篩洗法將土壤和殘留根系分開,所得根系再用蒸餾水洗干凈,裝入紙袋在60℃的烘箱中烘干,于干燥器中冷卻后稱質(zhì)量,算出殘根占土壤的質(zhì)量比例,乘以每盆總土壤質(zhì)量即得殘留根系質(zhì)量,加上原先的根系質(zhì)量即為總根系質(zhì)量。1.2.2土壤理化性質(zhì)的測定(1)土壤基本理化性質(zhì)分析采用常規(guī)方法分析,即有機質(zhì)用硫酸-重鉻酸鉀外加熱氧化,硫酸亞鐵滴定法測定;pH用精密數(shù)顯酸度計測定(水土比為2.5∶1);速效磷用鉬銻抗顯色分光光度法測定;堿解氮用堿解擴散法測定;速效鉀用火焰光度法測定;陽離子交換量用醋酸銨法測定;土壤質(zhì)地用手測法測定。(2)植物樣品氮、磷含量的測定:用H2SO4-H2O2消煮,氮(N)采用靛酚藍比色法、磷(P)用鉬銻抗顯色分光光度法測定。2結(jié)果與分析2.1其他處理對穗軸生物量的影響表2表明,不同肥料處理的玉米生物量不同。OF2、OF3、OF4、OF5處理的莖稈生物量顯著高于CF,而OF1的與CF無顯著差異。OF1的籽粒產(chǎn)量顯著低于CF和OF2、OF4、OF5處理,其他處理與CF之間無顯著差異。顆粒肥料處理的穗軸生物量與化肥處理之間無顯著差異,但OF4、OF5顯著高于OF1、OF2、OF3處理。OF3、OF4、OF5處理的根系生物量顯著高于CF處理,而OF1、OF2與CF之間無顯著差異。OF2、OF4、OF5處理的總生物量顯著高于CF處理,且OF4、OF5總生物量顯著高于其他顆粒肥料處理,其中OF4和OF5的總生物量分別比CF高11.0%和12.9%。2.2影響玉米谷物、莖和穗軸氮和磷含量2.2.1不同處理玉米穗軸和秸稈含氮量的變化由表3可知,玉米籽粒含氮量以OF4處理最高,比CF處理高17.0%。穗軸和莖稈含氮量以CF處理最高,說明施用有機垃圾顆粒肥料降低了玉米穗軸和莖稈中的含氮量,莖稈含氮量降低13.9%～26.6%,穗軸含氮量降低9.9%～34.3%。表3也表明,所有處理玉米不同部位的含氮量均呈籽粒>莖稈>穗軸的分布規(guī)律。2.2.2cf與其他常用指標比較表4表明,施用OF的處理玉米籽粒含磷量比對照CF高3.8%～24.4%,且OF1、OF2、OF3與CF間差異顯著。施用OF的各處理玉米穗軸的磷含量比CF低13.2%～22.1%,且OF各處理與CF間差異顯著,而施用OF的各處理玉米莖稈含磷量與CF間均無顯著差異。所有處理玉米不同部位的含磷量均呈籽粒>莖稈>穗軸的分布規(guī)律。2.3不同處理對穗軸含氮量、含磷量的影響由表5可見,籽粒的含氮量與莖稈和穗軸的含氮量差異極大,籽粒的含氮量是穗軸的4.86～7.94倍,是莖稈的2.36～3.52倍。施用OF的處理,其籽粒與穗軸含氮量的比值均顯著高于CF處理,且籽粒與莖稈含氮量的比值也表現(xiàn)為各OF處理顯著高于CF。表5還表明,各OF處理籽粒磷含量是穗軸的3.86～5.75倍,是莖稈的3.16～4.12倍。無論是籽粒與穗軸的含磷量比值還是籽粒與莖稈的含磷量比值,都表現(xiàn)為各OF處理顯著高于CF。由此可見,同CF相比,施用OF有利于玉米莖稈和穗軸的氮和磷向籽粒轉(zhuǎn)移。3結(jié)論和討論3.1不同處理對玉米籽粒產(chǎn)量的影響雖然除OF1籽粒產(chǎn)量顯著低于化肥處理(CF)外,其他OF處理的籽粒產(chǎn)量與CF無顯著差異,但從總生物量來看,除了OF1外,同CF相比,其余OF處理均促進了玉米總生物量的增加,而且OF4和OF5的增加幅度均在10%以上。由于本試驗只施用一次基肥,玉米生長后期養(yǎng)分有所虧缺,影響了籽粒產(chǎn)量的進一步提高。如果適當增施追肥,OF4和OF5的籽粒產(chǎn)量可以繼續(xù)增加。因為OF處理莖稈、根系等生物量均高于CF,而莖稈、根系是形成籽粒的生理基礎。3.2玉米含氮量的測定氮和磷既是植物生長必需的大量元素,也是影響作物品質(zhì)的重要元素。氮是蛋白質(zhì)、核酸、核蛋白、酶、葉綠素、維生素、生物堿等的成分,作物籽粒中的氮多以蛋白質(zhì)氮為主,禾谷類及油料作物籽粒中粗蛋白的測定就是用凱氏法測定總氮,再乘以換算系數(shù)。因此,玉米籽粒含氮量的高低一定意義上可以表征玉米蛋白質(zhì)含量的高低。磷是核酸、核蛋白、植素、磷脂和高能化合物如ATP等的構(gòu)成元素,所以磷參與和影響植物體內(nèi)的多種代謝途徑,磷還能增強植物的抗逆性,如抗旱、抗寒、抗酸堿變化等。適當配方的OF能提高玉米籽粒的氮、磷含量,說明同化肥相比,施用OF對改善玉米籽粒的品質(zhì)是有利的。3.3不同處理玉米秸稈和穗軸含磷量的比較施