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作者简介:

徐金刚(1996-),男,湖北随州人,硕士研究生,主要从事农业废弃物资源化利用研究。E-mail:13545828381@163.com。

通讯作者:

陈云峰,E-mail:chen971314@163.com。

参考文献 1
杜鹏祥,韩雪,李彦明,等.我国蔬菜废弃物资源化高效利用潜力分析[J].中国蔬菜,2015(7):15-20.
参考文献 2
常瑞雪.蔬菜废弃物超高温堆肥工艺构建及其过程中的氮素损失研究[D].北京:中国农业大学,2017.
参考文献 3
龚建英,代学民,高云霞,等.蔬菜废物的堆肥处理技术的现状及发展趋势[J].河北建筑工程学院学报,2014,32(1):65-67.
参考文献 4
王丽英,张彦才,吴硕,等.蔬菜废弃物堆肥化处理研究进 [J].中国蔬菜,2014(6):6-12.
参考文献 5
杨岩,孙钦平,李妮,等.添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响[J].应用生态学报,2015,26(1):161-167.
参考文献 6
黄鼎曦,陆文静,王洪涛.农业蔬菜废物处理方法研究进展和探讨[J].环境污染治理技术与设备,2002,3(11):38-42.
参考文献 7
莫舒颖.蔬菜残株堆肥化利用技术研究[D].北京:中国农业科学院,2009.
参考文献 8
蔡军.茄果类蔬菜废弃物资源养分研究[J].北方园艺,2015(7):20-23.
参考文献 9
何宗均,梁海恬,李峰.天津地区蔬菜种植废弃物产生情况初步调查[J].中国农学通报,2017,33(21):33-37.
参考文献 10
韩雪,常瑞雪,李彦明,等.不同蔬菜种类的产废比例及性状分析[J].农业资源与环境学报,2015,32(4):377-382.
参考文献 11
张珑利.产业废弃物堆肥处理效果及碳素物质变化规律研究 [D].北京:中国农业大学,2014.
参考文献 12
徐大兵,赵书军,陈云峰,等.湖北省蔬菜废弃物资源量估算与分布特征[J].中国蔬菜,2019(4):66-72.
参考文献 13
鲍士旦.土壤农化分析(第3版)[M].北京:中国农业出版社,2005.
参考文献 14
王金主,王元秀,李峰,等.玉米秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的测定[J].山东食品发酵,2010,3:44-47.
参考文献 15
王朝辉,李生秀.蔬菜不同器官的硝态氮与水分、全氮、全磷的关系[J].植物营养与肥料学报,1996,2(2):144-152.
参考文献 16
郑帷婕,包维楷,辜彬,等.陆生高等植物碳含量及其特点 [J].生态学杂志,2007,26(3):307-313.
参考文献 17
李季,彭生平.堆肥工程实用手册[M].北京:化学工业出版社,2011.
参考文献 18
Bernal M P,Alburquerquea J A,Moral R.Composting of animal manures and chemical criteria for compost maturity assessment.A review[J].Bioresource Technology,2009,100:5444-5453.
参考文献 19
常瑞雪,王骞,李彦明,等.易降解有机质含量对黄瓜秧堆肥腐熟和氮损失的影响[J].农业工程学报,2017,33(1):231-237.
参考文献 20
杜鹏祥,龚建英,李彦明,等.蔬菜废物高温堆肥作为黄瓜育苗基质的生物毒性评估[J].北方园艺,2014(24):168-172.
参考文献 21
Mazuela P,Urrestarazu M.The effect of amendment of vegetable waste compost used as substrate in soilless culture on yield and quality of melon crops[J].2009,17(2):220-228.
目录contents

    摘要

    集散地是蔬菜废弃物产生的主要场所之一,目前大多数蔬菜废弃物养分调查主要集中在大田上,对集散地蔬菜废弃物养分特征的调查较少。以武汉市白沙洲蔬菜批发市场为例,调查 8 种叶菜类蔬菜、10 种茄果类蔬菜、12 种块茎类蔬菜的废弃物养分特征,并与大田、混合来源的废弃物养分特征进行比较,分析其作为堆肥原料的优缺点。结果表明,集散地蔬菜废弃物为高含水量(84.84% ~ 92.57%)、低碳氮比(11.61 ~ 23.27)的富氮原料,且有机质含量高(557.02 ~ 632.56 g·kg-1)、养分含量高(5.34% ~ 8.97%)、弱酸性(pH 为 4.86 ~ 5.33)。不同类蔬菜废弃物之间养分特征差异较大,碳氮比、半纤维素含量为叶菜类 < 茄果类 < 块茎类,氮磷钾养分则为叶菜类 > 茄果类 > 块茎类。与大田或混合来源的蔬菜废弃物相比,集散地蔬菜废弃物半纤维素含量更高,pH 及纤维素含量则较低。总之,集散地蔬菜废弃物是一种合适的堆肥原料,但水分过高,在原料配比中应注意水分的调节。

    Abstract

    The vegetable distribution center is one of the most important sources of vegetable wastes. At present,most investigations have focused on nutrients characteristics of vegetable wastes from farmland,and seldom on distribution center. In this study,the nutrient characteristics of 8 kinds of leaf vegetable wastes,10 kinds of solanaceous vegetable wastes and 12 kinds of tuber vegetable wastes from Baishazhou market of agricultural and sideline products in Wuhan were investigated to evaluate the feasibility of vegetable wastes as the raw materials for compost. The waste nutrient characteristics from vegetable distribution center were compared with those from farm and mixed sources of farm and vegetable distribution center. The results showed that vegetable wastes from the distribution center had the characteristics of high moisture content (84.84% ~ 92.57%),low carbon nitrogen ratio(C/N,11.61 ~ 23.27),high organic matter content(557.02 ~ 632.56 g·kg-1),high nutrient content(5.34% ~ 8.97%),and low pH(4.86 ~ 5.33). There were great distinctions of properties in different types of wastes,the C/N and the content of hemicellulose ranked with leaf vegetables < solanaceous vegetables < tuber vegetables,while opposite results were observed on nitrogen,phosphorus and potassium contents. Comparing to the wastes from farm and mixed sources,the wastes from distribution center had higher hemicellulose content,lower pH and cellulose. In conclusion,vegetable wastes from the distribution center are suitable composting raw materials,but the moisture content is too high. Therefore,attention should be paid to the adjustment of moisture in the raw material ratio.

  • 蔬菜废弃物主要指蔬菜在收获、加工、运输、储存过程中产生的无商品价值的植株残株和废弃果实[1]。我国每年产生各类蔬菜废弃物6亿多吨,但其资源化利用率却不足30%[2]。部分蔬菜废弃物含有大量病虫害或残留的农药,随意处理极易导致病虫害和环境污染[3]。蔬菜废弃物资源化利用方式主要有直接还田、沼气、饲料和高温好氧堆肥4种[4-5]。由于高温好氧堆肥能杀死蔬菜残体中的病原菌,并将其转化为商品肥料,因此被认为是实现蔬菜废弃物快速资源化利用的最有效途径[1]

  • 蔬菜废弃物的养分资源特性,如含水量、氮磷钾养分、碳氮比、电导率、有机质含量和性质等对堆肥的工艺、产品质量影响较大。目前关于蔬菜废弃物养分资源特征方面的调查并不多,且大多集中在蔬菜产地,对集散地蔬菜废弃物调查较少。黄鼎曦等[6]调查了滇池地区大田叶类菜养分状况;莫舒颖等[7]测定了辣椒、番茄、黄瓜、茄子、结球甘蓝和芹菜6种蔬菜采摘后残株的养分特性;蔡军[8]分析了渝中区大田和温室茄果类蔬菜废弃物养分资源特征;何宗均等[9] 调查了天津地区几种蔬菜废弃物养分资源特征及重金属含量。韩雪等[10]调查了北京蔬菜生产基地和集散地叶菜类、根茎类和瓜果类蔬菜废弃物养分特征,但没有比较大田和集散地蔬菜废弃物养分特征的差异。此外,一些学者根据蔬菜废弃物堆肥原料特征,进行大田调查,综述了蔬菜废弃物的养分特征[2-411-12]。这些研究结果表明,蔬菜废弃物含水量、有机质、养分及电导率均较高,碳氮比低,呈弱酸性。

  • 集散地是蔬菜废弃物产生的主要场所之一,其产生的废弃物约占整个蔬菜废弃物的27.4%[1]。当前集散地蔬菜废弃物主要按照城市生活垃圾方式进行处理,不仅成本高还浪费资源。与大田蔬菜废弃物相比,集散地蔬菜废弃物更容易收集,土块、塑料绳等杂质更少,做堆肥原料时收集、前处理成本更低。此外,由于集散地蔬菜与大田蔬菜废弃部位不同,主要为可食部分,其养分特征也应与大田蔬菜废弃物有所不同。目前,集散地蔬菜废弃物养分特征方面的调查研究很少,本研究以一个大型蔬菜批发市场为例,系统调查集散地蔬菜废弃物养分特征并分析其作为堆肥原料的优缺点,为推进集散地蔬菜废弃物堆肥化利用提供科学依据。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 调查地点与方法

  • 调查地点为武汉市最大的蔬菜集散地武汉白沙洲农副产品大市场(简称白沙洲市场)。调查时间为2019年6月17日至12月11日,取样12次,每次收集8~10种蔬菜废弃物,每种蔬菜样品3~5个,一共收集30种蔬菜废弃物,112个样品。取样时,在蔬菜废弃物堆体中随机采取2000~3000g样品装入取样袋,带回实验室分析蔬菜废弃物理化性质,同时记录蔬菜产地、种植模式(大棚或露天)等。将收集到的蔬菜废弃物分为叶菜类、茄果类和块茎类3大类,其中叶菜类废弃物8种,包括白菜、包菜、菠菜、大葱、卷心白、芹菜、空心菜、西芹;茄果类废弃物10种,包括冬瓜、豆角、茄子、瓠子、辣椒、南瓜、四季豆、豌豆、番茄、黄瓜;块茎类废弃物12种,包括白萝卜、胡萝卜、红薯、紫薯、山药、土豆、莴苣、香芋、洋葱、芋艿、藕带、莲藕。

  • 此外,本调查比较了集散地、大田、集散地与大田混合来源的废弃物养分特征,其中大田、混合来源的废弃物养分特征来源于公开发表的文献[2-46-79-12]

  • 1.2 蔬菜废弃物养分特征测定

  • 测定蔬菜废弃物含水量、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、电导率(EC)、纤维素、半纤维素、木质素,同时计算蔬菜废弃物养分总量(氮、磷、钾养分之和)、碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)。蔬菜废弃物含水量采用烘干法测定;pH采用水浸提,酸度计测定;有机质采用重铬酸钾氧化外热源法测定;全氮、全磷、全钾提取方法均为H2SO4-H2O2 消煮,全氮采用半微量蒸馏法测定、全磷采用钒钼黄比色法测定、全钾采用火焰光度计测定;EC采用电导率仪测定,以上测定方法参见鲍士旦[13]的 《土壤农化分析》。纤维素、半纤维素和木质素测定方法参见王金主等[14]文献。

  • 1.3 数据分析

  • 利用Excel2010计算蔬菜废弃物养分平均值、变异系数等。采用双因素方差分析叶菜类、茄果类、块茎类养分特征之间的差异。不满足齐次性统计假设的数据在分析之前采用平方根、倒数、 lg(x+1)等方式进行转换,以满足齐次性统计假设。采用SPSS 19.0进行统计分析,P<0.05时认为差异显著。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 叶菜类废弃物养分资源特征

  • 白沙洲市场叶菜类废弃物水分较高(90%以上),C/N较低(平均为11.61),与混合来源的叶菜类废弃物类似,但C/N低于大田来源的叶菜类废弃物(表1、表2),这可能是蔬菜不同部位C、N积累量不一致导致的[15-16]。堆肥原料调节主要是将高水分、低C/N的富氮原料(如畜禽粪便、蔬菜废弃物)与低水分、高C/N的富碳原料(如秸秆)混合,使水分控制在50%~60%,C/N控制在25~30[17]。由于堆肥对水分更敏感,一般先调节水分,再调节C/N。叶菜类废弃物过高的含水量、过低的C/N,导致很难同时将水分和C/N调至理想状态,且在堆肥过程中易产生厌氧条件。此外,含水量高必然干物质少,从而导致成肥量低,因此,不建议叶菜类废弃物单独作为富N原料参与堆肥。

  • 集散地叶菜类废弃物pH平均为5.32,为酸性原料,低于大田及混合来源的叶菜类废弃物(表1、表2)。由于堆肥最适pH为6.5~8.0[18],因此在原料调配过程中,应适当增加一些碱性原料,如畜禽粪便等。

  • 堆肥原料适宜的有机质含量为200~800g·kg-1[11],白沙洲市场叶菜类废弃物有机质含量平均为580.31g·kg-1,与畜禽粪便有机质含量类似[17],处于一种较高的水平。此外,叶菜类废弃物有机质含量略高于大田和混合来源的叶菜废弃物,这可能与蔬菜种类和废弃部位不同有关(表1、表2)。叶菜类废弃物半纤维素、纤维素、木质素分别为21.14%、5.29%、3.59%,与大田、混合来源的叶菜类废弃物相比,纤维素和木质素处于较低水平,而半纤维素处于较高水平(表1、表2)。这是因为在集散地蔬菜废弃物主要丢弃的是可食部分,可食部分更加鲜嫩,半纤维素含量高,纤维素和木质素含量低。由于半纤维素易被微生物降解,纤维素和木质素较难被微生物降解且对堆肥过程起到限速作用[211],因此,叶菜类废弃物堆肥周期会较短。

  • 表1 白沙洲市场叶菜类废弃物养分特征

  • 表2 白沙洲市场蔬菜废弃物与其他来源蔬菜废弃物养分特征比较

  • 注:同一列中不同字母表示在0.05水平下差异显著。

  • 磷对堆肥微生物的生长起着重要作用,堆肥原料中合适的C/P为75~150[17]。本调查中,叶菜类废弃物C/P均值为90.25,但变异较大,因此在原料调配过程中,在调节水分和C/N的基础上,应适当调整C/P。

  • 本调查中,叶菜类废弃物氮、磷、钾养分均值分别为3.11%、1.03%、4.84%,总养分为8.98%,高于大田及混合来源的叶菜类废弃物养分含量(表1、表2),这可能与蔬菜种类或废弃部位不同有关。由于商业堆肥总养分超过5%即可,因此叶菜类废弃物总养分属于较高水平。此外,叶菜类废弃物氮钾养分较高,磷养分较低,这与他人研究结果类似[10-11]。不同种类的叶菜类废弃物养分差异较大,如菠菜总养分15.75%,而大葱养分仅5.45%。因此,利用叶菜类废弃物做堆肥原料时,应监测不同批次废弃物养分含量,以调节堆肥养分含量。

  • EC反映了堆肥原料中可溶性盐的含量,过高的EC将影响植物的正常生长[19]。本研究中,叶菜类废弃物EC平均为10.07mS·cm-1,与韩雪等[10] 调查结果类似(表2),远低于畜禽粪便(50~150mS·cm-1[10],但仍远高于育苗基质的EC范围[20],因此在利用堆肥产品做育苗基质时仍要注意添加比例。

  • 2.2 茄果类蔬菜废弃物养分资源特征

  • 白沙洲市场茄果类废弃物水分与叶菜类类似,略高于大田及混合来源的废弃物,但C/N显著高于叶菜类,且高于大田及混合来源的茄果类(表2、表3)。pH较低,平均为4.86,番茄pH甚至低至4.00,显著低于叶类菜废弃物,也低于大田、混合来源的废弃物(表2、表3)。

  • 茄果类废弃物有机质含量显著高于叶菜类,也高于大田来源的废弃物,与混合来源的废弃物类似(表2)。在有机质性质上,半纤维素含量较高,显著高于叶菜类废弃物,也高于大田及混合来源的废弃物,纤维素及木质素则处于较低水平(表2、表3)。茄果类废弃物氮、磷、钾养分含量与大田、混合来源的废弃物类似,但氮、钾及总养分显著低于叶菜类废弃物(表2、表3)。茄果类废弃物C/P与叶菜类废弃物类似,变异系数也较大,EC则显著低于叶菜类蔬菜废弃物,变异系数变动较大,豌豆EC低至3.55。

  • 2.3 块茎类蔬菜废弃物养分特征

  • 块茎类废弃物含水量显著低于叶菜类和茄果类,略低于大田、混合来源的废弃物(表2),C/N则显著高于叶菜类和茄果类废弃物。综合考虑含水量和C/N,一些蔬菜废弃物如胡萝卜、红薯、紫薯等废弃物可以直接堆肥。

  • 块茎类废弃物pH与叶菜类相近,显著高于茄果类,但低于混合来源的块茎类废弃物。有机质含量与叶菜类相似,低于混合来源的块茎类废弃物(表2)。半纤维素含量较高,显著高于叶菜类和茄果类废弃物,也高于大田及混和来源的废弃物(表2、表4)。

  • 在3大类蔬菜废弃物中,块茎类氮、磷、钾及总养分最低,也低于大田和混合来源的块茎类废弃物,C/P却最高(表2、表4),这表明块茎类蔬菜元素组成与叶菜类、茄果类差异较大。茄果类废弃物EC变异系数较大,其均值显著高于茄果类低于叶菜类。块茎类废弃物做堆肥时,将EC降低在可控范围内(0.75~1.99mS·cm-1[21],可部分或全部取代草灰作为育苗基质[319]

  • 3 结论

  • 集散地蔬菜废弃物是高含水量、低C/N的富N原料,有机质及总养分含量较高,pH较低,是一种较好的堆肥原料,但水分较高,在原料配比中应注意水分的调节。

  • 不同类别蔬菜废弃物养分特性差异较大,其中块茎类废弃物水分显著低于叶菜类和茄果类;茄果类废弃物pH显著低于叶类菜和块茎类,但有机质则显著高于叶类菜和块茎类;C/N、半纤维素含量、 C/P为叶菜类< 茄果类< 块茎类;氮、磷、钾养分则叶菜类> 茄果类> 块茎类。

  • 集散地蔬菜废弃物与大田或混合来源的废弃物废弃部分不同,导致其养分特征与大田或混合来源的废弃物存在差异,主要表现在集散地蔬菜废弃物半纤维素含量更高,pH、纤维素较低。

  • 表3 白沙洲市场茄果类蔬菜废弃物养分特征

  • 表4 白沙洲市场块茎类废弃物养分特征及分析

  • 参考文献

    • [1] 杜鹏祥,韩雪,李彦明,等.我国蔬菜废弃物资源化高效利用潜力分析[J].中国蔬菜,2015(7):15-20.

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