奚世超, 卢啸旸, 曹卫宇, 张 伟
(全国循环经济技术中心/上海化工研究院有限公司 上海 200062)
“十三五”期间,中医药发展顶层设计加快完善,政策环境持续优化,支持力度不断加大,我国中医药产业得到了迅速发展,中药渣逐年增加,据估算每年排放的含水中药渣高达几千万吨[1]。排放的中药渣若不能合理处置,不仅严重影响环境,而且会造成有效资源的极大浪费[2]。
中药渣中残留大量的纤维素、蛋白质、脂质及多种微量元素,是一种可循环利用的生物质资源[3],如果能够将其转化为生物有机肥料,对构建资源节约型、环境友好型社会以及推动农业的绿色发展具有重要的意义[4-5]。
为了考察以中药渣为原料生产制备的有机肥料的效果,本研究选取同一地块先后种植青菜、玉米2 种常见的作物,进行试验验证。
1.1 试验地概况
试验地位于上海市崇明区建设镇,试验开始前对试验地的土壤进行取样,相关指标的检测结果见表1。
表1 供试土壤的基本理化性状
1.2 试验用材料
试验所用中药渣分别为白芍渣和酒萸肉渣。白芍渣是白芍经一次药物提取后产生的副产物,固态,水的质量分数为55%。
酒萸肉渣是山茱萸经一次药物提取后产生的副产物,主要成分为山茱萸, 含少量牡丹皮, 固态, 水的质量分数为20%。
供试作物为青菜和玉米,相关信息见表2。
表2 供试作物
1.3 中药渣有机肥料的制备
白芍渣在碱性条件下氧化处理、中和、烘干、粉碎后制备得到白芍中药渣有机肥料,酒萸肉渣在碱性条件下氧化处理、洗涤、烘干、粉碎后制备得到酒萸肉中药渣有机肥料。
参照行业标准《有机肥料》(NY/T 525—2021)[6],对2 种中药渣有机肥料的主要成分进行了分析(见表3)。
从市场采购一种有机肥料产品作为对照,产品名称为茶草C 有机肥料,由杭州汇仁复合有机肥料有限公司生产,主要成分见表3。
表3 不同有机肥料的主要成分
由表3 可见,白芍渣和酒萸肉渣在碱性条件下氧化处理及制备后,制得的有机肥中有机质及氮、磷、钾等营养物质依然保持较高的含量,符合NY/T 525—2021 中所规定的营养物质的含量要求,因此可直接作为有机肥产品使用。
1.4 试验设计
针对白芍中药渣、酒萸肉中药渣制备的有机肥料进行大田小区试验,以市场采购的茶草C 有机肥料产品作为对照。
试验共设计7 个处理(见表4),其中每个产品设置2 个施用量(高施用量和低施用量),另设置1 个空白对照(CK)。
表4 大田小区试验设计
每个处理设置3 次重复,随机区组排列。
青菜与玉米试验在同一块试验地按相同的排列开展,每个小区的面积为30 m2,小区之间设置间隔。
各处理施用的基础肥料为复合肥料(15-15-15),每个小区施用量为2.5 kg。
1.5 试验过程
青菜试验:2021 年9 月20 日施用肥料,翻耕地块;9 月21 日播种,小区播种量为18 g;种植期间按照正常种植需要进行浇水、除草,所有处理均采用相同操作;2021 年12 月19 日收获。
玉米试验:2022 年6 月20 日施用肥料,翻耕地块;6 月21 日播种,小区播种量为128 g;种植期间按照正常种植需要进行浇水、除草,所有处理均采用相同操作;2022 年10 月8 日收获。
1.6 测定项目及方法
有机质含量采用重铬酸钾-硫酸氧化法测定;总氮含量采用凯氏定氮法测定;碱解氮含量采用碱解扩散法测定;有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提,钼锑抗比色法测定;速效钾含量采用1 mol/L CH3COONH4浸提,火焰光度法测定;pH 采用电位法(水∶土=2.5 mL ∶1 g)测定;水分含量采用烘干法(质量法)测定;可溶性盐浓度采用水浸提法(水∶土=5 mL ∶1 g)测定。
各测定项目具体测定方法参照《土壤农业化学分析方法》[7]。
2.1 对青菜生长的影响
青菜大田小区试验结果见表5。
表5 青菜大田小区试验结果
由表5 可知,中药渣有机肥对青菜生长有一定的促进作用。
与CK 处理相比,各施用有机肥处理的株高均出现一定程度的增加;在相同有机肥施用量条件下,不同有机肥处理对株高的影响不大。
与CK 处理相比,各施用有机肥处理的展开直径都有所增大,增幅为2.7%～7.1%;在相同施肥量条件下,不同有机肥处理对展开直径的影响不大;随着有机肥施用量的增加,展开直径的增长幅度并不明显。
施用有机肥对青菜的生长都有明显的促进作用,且随着施肥量的增加,青菜的产量也有所增加。
综上所述,中药渣有机肥料对青菜的株高、展开直径、产量均有一定的提升作用,由中药渣制备的有机肥料与茶草C 有机肥料对比效果差异不大,能够满足农业生产的需求。
2.2 对玉米生长的影响
玉米大田小区试验结果见表6。
表6 玉米大田小区试验结果
从表6 可知,在高施用量条件下,施用中药渣有机肥后,玉米的株高、生物学产量和玉米棒子产量均较CK 处理的有一定幅度的提高,玉米棒子的增产率均达到10%以上,说明中药渣制备的有机肥料对玉米棒子的生长有明显的促进作用。
从不同的中药渣有机肥料的施用量可知,株高、生物学产量以及玉米棒子的产量均随着施用量的增加而提高。
试验结果表明,在土壤中施用一定量的中药渣有机肥料,能促进作物的生长和干物质的积累,主要原因是其中含有丰富的养分,可以直接作用于植物的生长,与李静娟等[8]的研究结果一致。
在低施用量条件下,中药渣有机肥料对玉米的增产效果与茶草C 有机肥料相比有一定的差距;随着施用量的提高,中药渣有机肥料与茶草C有机肥料的增产效果较为接近。
结合青菜与玉米的试验数据,中药渣有机肥料与茶草C 有机肥料对促进青菜和玉米生长的效果有一定的差异,表明有机肥料对不同作物可能会产生不同的影响。
因此,对于中药渣有机肥料的推广还需要更多、更全面的农化数据作为支撑,从而有针对性地施用于不同作物,达到较理想的施用效果。
2.3 对土壤肥力的影响
分别对不同有机肥产品在第一次、第二次施用后的土壤养分含量进行分析,结果见表7。
从表7 可知:2 次施用有机肥料后,土壤中的有机质、全氮、有效磷和速效钾含量整体呈升高的趋势,仅T3 处理的有机质含量在第二次施用后较第一次的略有降低,说明3 种产品对土壤的养护和改良有一定的促进作用;T4 处理对土壤中有机质、有效磷、速效钾含量的提升效果尤为显著,明显优于其他处理的。
试验结果在一定程度上与黄卉[9]等的研究结论一致,中药渣有机肥能够提高土壤中有机质的含量,改善土壤理化性质。
还有研究表明[10],中药渣具有通气性好、质轻的特点,可以作为一种轻基质改善土壤的通透性。
施用有机肥料2 次后,土壤中可溶性盐的浓度变化不大,这说明在施用中药渣有机肥的过程中,未引入大量的可溶性盐,在此方面是相对安全可靠的,有助于不同中药渣资源化产品的再利用,提高了中药渣的综合附加值和经济效益,实现了变废为宝。
试验结果表明,2 种中药渣有机肥对作物增产的效果以及土壤养分的提高,与市售的普通有机肥产品接近,各项指标符合NY/T 525—2021的要求,因此白芍渣和酒萸肉渣具备了作为生产有机肥原料的条件。
以上研究将中药渣、环保与生态农业结合在一起,对于构建资源节约型社会有重要的意义。
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