商品有机肥与餐厨垃圾堆肥产品多指标比较

来源:用户上传      作者:王站付 金海洋 杨晓磊 徐四新 陆萍 黄璐璐 朱恩

　　摘要 为评估餐厨垃圾堆肥产品的肥效价值，对比商品有机肥和餐厨垃圾堆肥产品的异同，对这2种有机肥的基本性状、养分、重金属等指标分别进行检测。结果表明：商品有机肥与餐厨垃圾堆肥产品在多项指标上存在差异;餐厨垃圾堆肥产品中有机质、易氧化有机质、养分含量均高于商品有机肥;餐厨垃圾堆肥产品肥效潜力大，重金属含量低，是优良的有机肥料，但粗脂肪平均含量高达7.59%，且pH平均值为5.95，呈弱酸性，建议餐厨垃圾脱油处理后充分腐熟，以降低餐厨垃圾堆肥产品中粗脂肪含量，提高pH。
　　关键词 商品有机肥;餐厨垃圾;养分;重金属
　　中图分类号 S141.4  文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）20-0062-03
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.20.018
　　Comparison of Multiple Indexes between Commercial Organic Fertilizer and Kitchen Waste Compost Products
　　WANG Zhan-fu， JIN Hai-yang，YANG Xiao-lei et al （1.Extension Service Center of Agricultural Technology of Shanghai，Shanghai 201103;2.Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403;3.Jiading New District of Shanghai Agro-Technology Extension Service Center，Shanghai 201201）
　　Abstract To evaluate the fertilizer value of kitchen waste compost products and compare the similarities and differences between commercial organic fertilizer and kitchen waste compost products， the basic characters， nutrients， heavy metals and other indexes of these two kinds of fertilizers were tested respectively.The results showed that there were differences between commercial organic fertilizer and kitchen waste compost products， organic matter， easily oxidized organic matter and nutrient content in kitchen waste compost products were higher than those in commercial organic fertilizer， but the average crude fat content was 7.59%， and the pH average value was 5.95，which was weakly acidic.It was recommended that the kitchen waste would be fully decomposed after degreasing to reduce the crude fat content in the kitchen waste compost products and increase the pH.
　　Key words Commercial organic fertilizer;Kitchen waste;Nutrient;Heavy metal
　　商品有机肥是以畜禽粪便、动植物残体为原料，经过发酵腐熟后制成的含碳有机物料。因有机肥养分全面，可以提供作物生长必需的元素，提高作物产量，肥效持久，具有培肥改土的作用，对提高农作物的抗逆性及品质、风味等方面也有重要的作用，逐渐被种植户所接受 [1]。
　　餐厨垃圾是指家庭、学校、机关、公共食堂以及餐饮行业的食物废料、餐饮剩余物、食品加工废料及不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物，是城市生活垃圾的一部分。随着我国经济的快速增长、城市化进程的加快和人民生活水平的普遍提高，城市生活垃圾和餐厨垃圾的产生量都在快速增加，由于餐廚垃圾高含水率、高有机质和高氯含量的特性不利于填埋或焚烧处理，近年来国内一些大中型城市纷纷探索餐厨垃圾资源化利用的新模式，处理方法包括高温好氧堆肥、厌氧发酵、蚯蚓消化处理、干燥热处理和湿热处理等。其中，将餐厨垃圾作为制备有机肥的原料进行肥料化利用开始兴起，并部分应用于绿化工程、苗木种植等 [2-3]。
　　该研究针对商品有机肥和餐厨垃圾好氧堆肥产品的盐分、养分、重金属等化学指标进行检测，以分析2种肥料的差异，初步评估餐厨垃圾堆肥产品的肥料价值，并对餐厨垃圾堆肥产品可能存在的不利因素提出建设性意见。
　　1 材料与方法
　　1.1 供试材料
　　供试商品有机肥为2019年3月采自上海市辖区内44家商品有机肥生产企业，有机肥主料为畜禽粪便，包括鸡粪、羊粪、猪粪和牛粪等，辅料为秸秆、菌菇渣等，混合后经好氧堆肥发酵制成。供试餐厨垃圾堆肥产品由上海环兴环境资源利用有限公司不同批次生产，主料为酒店、食堂餐厨垃圾，辅料为米糠、秸秆，混合后经好氧堆肥发酵制成。以上有机肥采回后实验室自然风干，过2 mm筛后备用。 　　1.2 测定方法
　　有机肥的含水量采用烘干法测定，有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定;pH和电导率（EC）在水土比 5∶1条件下，采用常规方法测定;粗脂肪采用无水乙醚萃取法测定;有机物总量、易氧化有机质采用肥料和土壤调理剂有机质分级测定方法（NY/T 2876—2015）;Na、S、Cl采用水溶肥钠、硫、氯含量的测定方法（NY/T 1972—2010）;氮、磷及钾采用有机肥测定方法（NY 525—2012）测定;重金属元素含量采用H2SO4-H2O2消解，原子吸收分光光度法测定 [4]。
　　1.3 统计分析
　　试验数据使用Microsoft Excel 2010软件进行初步处理，采用SPSS 19.0统计分析软件进行数据分析。
　　2 结果与讨论
　　2.1 两种有机肥的基本性状
　　由表1可见，商品有机肥的总有机物、易氧化有机质、粗脂肪、Na、Cl含量均低于餐廚垃圾堆肥产品，仅S、EC值高于餐厨垃圾堆肥产品。商品有机肥样本中未检出粗脂肪，而餐厨垃圾堆肥产品的粗脂肪含量范围为7.28%～8.11%，平均值达7.59%;餐厨垃圾堆肥产品中的总有机物、易氧化有机质比商品有机肥中含量分别高出18.25%、15.47%，有机物含量明显丰富。另外，餐厨垃圾堆肥产品中的Na、Cl含量也明显高于商品有机肥。由此可见，餐厨垃圾制作的有机肥表现出明显的高有机物、高油脂、高盐分特征。
　　2.2 两种有机肥的养分含量及pH
　　由表2可见，商品有机肥的全磷、全钾含量平均值为3.37%、1.79%，是餐厨垃圾堆肥产品的1.89、1.66倍;商品有机肥pH为8.12，呈现弱碱性，餐厨垃圾堆肥产品pH为5.95，呈现弱酸性。商品有机肥氮含量略低于餐厨垃圾堆肥产品，有机质含量（60.09%）显著低于餐厨垃圾堆肥产品（80.92%）。由此可见，商品有机肥全磷、全钾含量丰富，餐厨垃圾堆肥产品全氮、有机质含量丰富。两种有机肥总养分含量均大于5%，符合有机肥养分标准（NY 525—2012）。2种有机肥的pH指标均存在不符合有机肥酸碱度要求（pH 5.5～8.5）的样品批次。
　　2.3 两种有机肥重金属含量
　　由表3可见，商品有机肥中Cu、Zn、As含量变化范围较大，分别为15.63～727.97、34.00～970.40和0.54～46.20 mg/kg，平均值分别为114.55、171.44、 6.55 mg/kg;Pb、Cr、As含量变化范围分别为0.23～9.72、 3.28～22.69、0.54～46.20 mg/kg，平均值为2.60、9.31、 6.55 mg/kg;Hg含量未检出样品数有37个，占总抽样数的84.09%，在检出的样品中Hg含量变化范围为0.02～ 0.63 mg/kg，平均值为0.20 mg/kg，重金属元素中Hg变异系数最大，达127.39%。餐厨垃圾堆肥产品中各重金属含量变异系数均小于商品有机肥，仅As含量变化幅度较大，为 0.02～5.52 mg/kg，平均值为3.37 mg/kg，Cu、Zn、Cd、As含量平均值分别为26.03、37.23、0.03、 3.37 mg/kg，Hg含量全部未检出。2种有机肥相比，商品有机肥的Cu、Zn、Cd、As、Hg含量平均值均高于餐厨垃圾堆肥产品，仅Pb、Cr含量平均值低于餐厨垃圾堆肥产品。与有机肥重金属限量标准相比，餐厨垃圾堆肥产品重金属含量均符合标准，而商品有机肥因部分样品As含量超过限量标准 （15 mg/kg），存在As超标现象。
　　3 讨论
　　该研究中商品有机肥中粗脂肪含量为未检出，餐厨垃圾粗脂肪含量平均达7.59%。餐厨垃圾中的油脂是脂肪酸和甘油三酸酯的混合物，主要来自动物和植物。餐厨垃圾中的脂类未经脱油处理直接堆肥腐熟，脂类大分子有机物质不易被降解，分解成易吸收的小分子营养物质，因此在制作的有机肥中依然能检出高含量的粗脂肪，堆肥产品中油脂含量过高施入土壤会使土壤板结、长蛆，有可能会限制植物 生长 [5-6]。
　　餐厨垃圾内含有大量营养物质，主要成分是油脂和蛋白质，富含碳、氮元素，有机物丰富，是有机质的主要来源。有机质中的易氧化有机质含量，反映了有机肥中的有机质品质，可作为衡量有机肥肥力及供肥水平的重要指标，与作物的产量显著正相关 [7-9]。该研究餐厨垃圾堆肥产品有机质、易氧化有机质含量均显著高于普通商品有机肥，表明餐厨垃圾堆肥产品具有较强的供肥潜力，利于土壤有机质的积累，培肥地力。
　　商品有机肥中的全氮含量的变异系数为53.11%，而全磷、全钾含量的变异系数相对较小，分别为39.59%、27.56%。餐厨垃圾堆肥产品的全氮、全磷、全钾变异系数范围6.35%～15.88%，均显著低于商品有机肥。商品有机肥养分含量的高差异性，主要与畜禽种类、养殖方式、所用饲料的种类、数量及有机肥收集方式等有关。有研究发现 [10]，鸡粪的平均全氮、全磷、全钾含量显著高于猪粪和牛粪，猪粪与牛粪间无显著性差异，畜禽粪便所含的全氮、全磷、全钾差异直接影响所制作的有机肥养分含量。无论是家庭产生的厨余垃圾，还是宾馆、饭店和单位食堂产生的餐厨垃圾，其成分多以可降解的有机物为主，包括主食所含的淀粉，蔬菜及植物茎叶所含的纤维素、聚戊糖，肉类食物所含的蛋白质和脂肪，水果所含的单糖、果酸及果胶（多糖）等。其化学组成均以C、H、O、N、S、Cl为主 [11]，因此餐厨垃圾堆肥产品中的全氮含量丰富，全磷、全钾含量略低于商品有机肥。
　　pH是评价有机肥堆肥腐熟度的一项指标。有机肥堆肥原料或发酵初期，多为弱酸性到中性，pH一般为6.5～7.5。有机肥堆肥发酵后期，腐熟完全后，多呈弱碱性，pH在8.5左右，但pH也受堆肥原料的影响 [12]。该研究餐厨垃圾堆肥产品pH显著低于商品有机肥，呈弱酸性，这可能受堆肥腐熟不完全的影响，由于餐厨垃圾中有机大分子物质含量较高不易分解，堆肥时间不足，腐熟不完全是造成餐厨垃圾堆肥产品pH较低的原因。 　　不同物料生产的有机肥中重金属含量有一定的差异，研究发现，鸡粪为原料生产的有机肥As含量较高，以猪粪为原料生产的有机肥Cu和Zn的含量较高，多与畜禽养殖过程中使用的饲料、添加剂含高含量的重金属有关 [13]。餐厨垃圾主要成分为淀粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，化学组成分类为淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐，食品一般符合安全标准，重金属含量较低 [14]。这与该研究发现的商品有机肥的Cu、Zn、Cd、As、Hg含量平均值均高于餐厨垃圾堆肥产品，餐厨垃圾堆肥产品重金属含量整体较低的结论较为一致。
　　4 结论
　　該研究对2种肥料的基本性状、养分、重金属含量等化学指标进行检测对比，发现餐厨垃圾堆肥产品中有机质、易氧化有机质、养分含量均较高，肥效潜力较大，但存在油脂含量较高、弱酸性的问题，如果大量施入土壤，可能会对土壤环境形成不利影响。因此，建议从餐厨垃圾制作有机肥的工艺上进行改进，经脱油处理后制成土壤调理剂或进行堆肥，并延长堆肥时间使其充分腐熟 [15]，以降低粗脂肪含量，提高pH。由于餐厨垃圾的物料成分复杂，来源受季节、饮食习惯、地区差异等的综合影响，堆肥产品还需要进行更加安全适用的综合检测，如进一步从腐熟度、生物毒性、酶活性、菌落结构等生物指标进行检测分析，将化学指标与生物学指标相结合进行综合安全评价。
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