全 文 ：城 市 固 体 废 弃 物 堆 肥 与 化 肥
对不同土壤植物生长的影响研究 *
李万才
(滨州职业学院 滨州 256624)
张丽蓉 马海林
(山东省农业科学院信息中心 济南 250100) (山东省林业局土肥中心 济南 250014)
摘 要 温室盆栽试验研究城市固体废弃物堆肥与化肥对不同土壤黑麦草生长的影响 , 结果表明 ,堆肥和化肥可明
显增加黑麦草干物质产量 ,阳春和大安 2种土壤处理 C50 干物质产量分别比对照增加 39. 53%和 109. 38% , 而 NPK
处理则分别增产 267. 44%和 406.25%。堆肥与化肥配施处理 (NPK + C25对阳春和 NPK + C50 对大安 )产量最高。堆
肥处理明显增加土壤 pH、有机碳、土壤有效态磷、钾、铁、锰、锌和铜含量。
关键词 黑麦草 城市固体废弃物堆肥 化肥 土壤
Effects of municipal solid waste compost and chemical fertilizer on plant growth in different soils . L I Wan-Cai (Binzhou
Vocational College, Binzhou 256624,China) , ZHANG Li-Rong( Information Center, Shandong Academy of Agricultural
Sciences, J inan 250100, China) , MA Hai-Lin ( Soil and Fertilizer Center , Forestry Bureau of Shandong Province, J inan
250014,China) , CJ EA ,2006,14(2) :107～110
Abstract A pot experiment was conducted to compare theeffects of municipal solid waste compost and chemical fertilizer
on the growth of ryegrass( LoliumperenneL .) in different soils . Theresultsshow that thecompost and chemical fertilizer
significantly increase the dry matter production of ryegrass .The application of 50t/ hm2 of compost alone increases the dry
matter yield by39 .53% and 109 .38% , while that of chemical NPK alone, by267 .44% and406 .25% for Yangchun and
Da’an soils, respectively . The combination of compost and chemical NPK ( NPK + C25 for Y angchun and NPK + C50 for
Da’an) shows the highest crop yields . Thecontents of soil organic carbon, available P , K , Fe, Mn, Zn, Cu, and pH areobvi-
ously increased after the treatment with compost .
Key words Ryegrass, Municipal solid wastecompost,Chemical fertilizer , Soil
( Received Nov .25,2004; revised Dec .31,2004)
* ?日本自然农法国际研究开发中心项目资助
收稿日期 : 2004-11-25 改回日期 : 2004-12-31
许多研究表明合理施用腐熟堆肥可促进作物生长、改善土壤物理性质和增加土壤有效养分含量 , 本试
验研究了城市固体废弃物堆肥 (简称 MSWC ) 与无机化肥对不同土壤黑麦草生长、产量及养分含量的影响 ,
为探求城市固体废弃物堆肥与化肥合理施用最佳配比提供理论依据。
1 试验材料与方法
盆栽黑麦草试验于 2003年 3月 10日在华南农业大学温室进行 , 供试土壤分别采集于广东省大安和阳
春 2地农用地表层土壤 ,堆肥样品源自广州市城市固体废弃物处理厂 (理化性质见表 1)。将供试土壤与堆
肥充分混匀装入无排水孔的塑料盆中 ,含有 250g土和 4. 05g、8.10g及 16.20g的固体废弃物堆肥混合物分
别代表施用 25t/ hm2 ( C25 )、50t/ hm2 ( C50 ) 和 100t/ hm2 ( C100 ) 干堆肥 3 种处理 ; 施用化肥 5gNH4NO3、1 .25g
K2SO4、1 .25g Ca(H2 PO4 )2·H2O 和 1 .25gMgSO4·7H2O 按处理设计各自或组合溶于 1L 水中 , 配成不同养分
溶液 (该养分溶液中 N、P、K 用量可分别折合成施 N271kg/ hm2、P95kg/ hm2 和 K172kg/ hm2 3个处理 )。设
对照 ( CK )、NPK、NPK + C25、NPK + C50、NPK + C100、PK + C50、NK + C50、NP + C50、K + C50、P + C50、N + C50
和 C50共 12个处理 ,播种前 14d内每处理土壤水分保持在田间持水量的 45% (为此用配制的 2份 25mL 养分
溶液 , 1份加入 20mL 蒸馏水施入大安土壤中 , 另 1份加入 9mL 蒸馏水施入阳春土壤中 ) , 每盆播 100 粒种
第 14 ?卷第 2期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14 No .2
2 0 0 6 ?年 4 月 Chinese Journal of Eco-Agriculture April , 2006
子 ,每处理 3次重复。待种子发芽后土壤含水量调至田间持水量的 67% ,室温一直保持在 25～30℃ ,日照时间
14～16h, 无人工照射设施。于播种后 30d首次在土壤表面以上 1cm处剪切黑麦草 , 28d 后再进行第二次
剪切。
表 1 供试土壤与堆肥样品基本理化性质
Tab.1 Some basic physical and chemical properties of the tested soils and compost
项 目 土壤或堆肥 Soil and compost 项 目 土壤或堆肥 Soil and compost
I tems 大 安 阳 春 城市废弃物堆肥 I tems 大 安 阳 春 城市废弃物堆肥

Da’an Yangchun Municipal solidwastecompost Da’an Yangchun Municipal solidwastecompost
砂 粒 / % 50 ?.6 81 . 5 - P/ kg·dm - 3 ?1 .54 1 q. 69 0 %. 70
粉 粒 / % 27 ?.4 6 . 8 - 全 N/ g·kg - 1 60 -.49±0 ?.02 0 . 19±0. 01 9 . 50±0 . 2
粘 粒 / % 22 ?.0 11 . 7 - 有机碳/ g·kg - 1 T10 \. 0±2 ).0 4 ?. 50±1 . 0 168 b.0
质 地 砂壤土 砂土 - C/ N 20 ?. 4 23 . 7 16 N. 2
pH 5 ?. 67±0 .01 6. 88±0 .02 7 . 20±0 . 01 阳离子交换量/ cmol·kg - 1 ?3 H.14±1.9 2. 90±0 .05 -
电导率/ dS·m- 1 ?0 ?.17±0. 01 1. 80±0 .03 2 . 44±0 . 01 有效磷/ mg·kg - 1 0 4.61±0.06 2. 70±0 .34 680 9±10
田间持水量/ % 41 ?.0 31 . 0 有效钾/ mg·kg - 1 ?39 \. 5±0 ).5 54.50±14.0 5200 9±500
黑麦草收获后将每盆土壤和植物样品干燥后按 Pauwels的方法分析。用凯氏定 N 法测定植物全 N 含
量。植物样品置 450℃马福炉中灰化 5h后用 6mol/ L HNO3 消化灰分 ,用比色法测定 P 含量 ,以原子分光光
度法测定 K 含量 , 用原子吸收分光光度法测定微量元素 Fe、Mn、Zn和 Cu含量。
2 结果与分析
2 . 1 ?不同施肥处理对土壤性质的影响
表 2表明施用 50t/ hm2 和 100t/ hm2 堆肥处理可显著提高 2种土壤 pH,而仅含无机肥处理显著降低 2种土
壤 pH ;堆肥处理有机碳总量明显高于对照或仅含无机肥处理 ;明显提高总 N 含量的大安土壤为50t/ hm2堆肥处
理 ,而阳春土壤为 25t/ hm2 堆肥处理 ;2种土壤所有含堆肥处理中 (除阳春土壤 25t/ hm2 堆肥处理外 ) 均对土壤
有效态磷和钾有一定影响 ,而有效态磷和钾含量增幅取决于堆肥比例 , 且仅含 50t/ hm2 堆肥的处理与对照和施
NPK 处理有显著差异。表 3表明 2种土壤施 NPK 处理与施用 50t/ hm2 或 100t/ hm2 堆肥处理均对土壤有效铁
有明显作用;大安土壤所有处理中有效锰含量均比对照明显提高 ,而阳春土壤中施用 NPK 处理对有效锰无明
显影响 , 2种土壤 NPK + C25与 NPK + C50处理间有效锰含量无明显差异 ;Zn含量 2种土壤间亦无明显差异 , 土
壤有效铜含量 NPK + C50与 NPK + C100处理均比对照和施用 NPK 处理有明显提高。
表 2 堆肥与化肥对 2 种土壤性质的影响 *
Tab .2 Effect of compost and NPK on thechemical properties of two soils
处 理 pH 有机碳总量/ g·kg - 1 ?全 N/ g·kg - 1 ?有效磷/ mg·kg - 1 有效钾/ mg·kg - 1 "
Treatments Total organic carbon Total N Available P Available K
大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春
Da’an Y angchun Da’an Y angchun Da’an Yangchun Da’an Yangchun Da’an Y angchun
CK 5 ?. 9b 7 .1f 8 . 5a 1 G. 8a 0. 51a 0 . 18a 7a 31a 24 Sa 29 ?a
NPK 5 ?. 6a 6 .5a 8 . 7a 3 G. 6b 0. 53b 0 . 21a 21bc 44bc 36 Sb 33 ?ab
NPK + C25 ?5 . 9b 6 .7a 10 . 7b 5 G. 1c 0. 53b 0 . 32b 25cd 51cde 45 Sbc 32 ?ab
NPK + C50 ?6 . 1bc 7 .0e 12 . 5cd 5 G. 4c 0. 65d 0 . 43cd 40e 71f 62 Sd 55 ?c
NPK + C100 ?6 . 4d 7 .2gh 15 . 7e 9 G. 8e 0. 80e 0 . 72e 54fg 107h 99 Sf 161 ?f
PK + C50 ?6 . 3d 7 .2gh 13 . 1cd 6 G. 2cd 0. 60c 0 . 40c 38e 92g 83 Se 181 ?g
NK + C50 ?6 . 1bc 6 .8c 12 . 9cd 6 G. 3cd 0. 62cd 0 . 43cd 17bc 44bc 51 Scd 59 ?d
NP + C50 ?6 . 2c 6 .9de 13 . 1d 6 G. 7cd 0. 62cd 0 . 48d 38e 70f 37 Sb 29 ?ab
K + C50 ?6 . 3d 7 .2gh 12 . 3c 6 G. 6cd 0. 60c 0 . 46cd 18bc 54de 91 Sf 181 ?g
N + C50 ?6 . 2c 7 .0e 13 . 1cd 6 G. 8cd 0. 63cd 0 . 44cd 19bc 43bc 37 Sb 28 ?ab
P + C50 ?6 . 4d 7 .2gh 12 . 5cd 6 G. 6cd 0. 60c 0 . 44cd 51fg 90g 100 Sf 96 ?e
C50 %6 ?. 4d 7 .3h 13 . 1cd 6 G. 3cd 0. 60c 0 . 42cd 23bc 60e 98 Sf 103 ?e
* 数字后小写字母表示 5%差异显著性 , 下同。
108 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14 ?卷
表 3 堆肥与化肥对 2 种土壤养分含量的影响
Tab .3 Effects of compost and NPK on the nutrient contents of two soils
处 理 Fe/ mg·kg - 1 Mn/ mg·kg - 1 bZn/ mg·kg - 1 ~Cu/ mg·kg - 1 ?
Treatments 大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春
Da’an Yangchun Da’an Y angchun Da’an Yangchun Da’an Y angchun
CK 87 ?bc 48 ?ab 7 >a 6 `a 1a 1 {. 0a 0 u. 89ab 0 .90a
NPK 77 ?ab 69 ?ab 14 >b 7 `a 1a 1 {. 0a 0 u. 83ab 0 .97a
NPK + C25 p73 ?ab 74 ?b 11 >b 9 `b 2ab 2 {. 0abc 0 u. 95b 1 .10abc
NPK + C50 p92 ?c 86 ?bc 13 >b 9 `b 3b 2 {. 0abc 1 u. 10cd 1 .20bc
NPK + C100 ?103d 120 ?de 21 >d 12 `c 5cd 3 {. 7d 1 u. 30d 1 .50d
PK + C50 486 ?bc 101 ?cd 18 >bc 14 `cd 3b 2 {. 3bc 1 u. 00cd 1 .10abc
NK + C50 @86 ?bc 80 ?bc 18 >bc 13 `cd 3b 2 {. 4bc 0 u. 97bc 1 .00abc
NP + C50 586 ?bc 126 ?de 19 >cd 15 `cd 3b 3 {. 1c 0 u. 97bc 1 .20bc
K + C50 ?80ab 94 ?c 17 >bc 13 `bc 3b 3 {. 1c 1 u. 20cd 1 .20bc
N + C50 ?82ab 120 ?de 13 >b 13 `bc 5cd 3 {. 6cd 1 u. 20cd 1 .10bc
P + C50 ?94c 120 ?de 16 >bc 15 `bc 6d 3 {. 6cd 1 u. 20cd 1 .20bc
C50 w87 ?bc 130 ?de 14 >b 13 `bc 6d 3 {. 3cd 1 u. 10cd 1 .40cd
2 . 2 ?黑麦草干物质产量及养分含量的变化
表 4表明 2种土壤中堆肥与 NPK 配施处理明显增加黑麦草干物质产量 ,大安和阳春土壤 50t/ hm2 堆肥
处理黑麦草干物质产量分别比对照增加 109.38% 和 39. 53% , NPK 处理则分别比对照增加 406.25% 和
267. 44%。黑麦草剪切结果表明大安和阳春 2地土壤中植物有效养分严重不足。
2种土壤中与 50t/ hm2 堆肥配合施用 NP、NK 或 N 处理对 N 的吸收明显高于施 NPK 处理和对照 ,且堆
肥施用比例同样对 2种土壤黑麦草体内 N 浓度有明显影响 , 增施化肥可增加有机氮有效性。阳春土壤中未
施用无机 P 的和 NPK 处理植株体内 P 浓度与对照无明显差异 ; 大安土壤 K + C50和 C50处理植株体内 P 浓度
明显高于对照 (见表 4) , NPK 处理植株体内 P 浓度低与 Mazzarino[ 2] 研究结果一致 , 即大安土壤产生酸环境
导致 P 的保存或固定使 NPK 处理植株体内 P 浓度较低 , 大安土壤中 ( NPK + C100处理除外 )植株体内 P 浓度
比充足水平低 3.58/ kg,这表明大安土壤中 P也是植物生长的限制因子 ,施用堆肥可增加 P的吸收;阳春土壤中
除 N + C50处理外所有处理均显著增加植株体内 P 浓度 ,阳春土壤中原有效磷和适宜的 pH 环境为植物从土壤
中大量吸收 P 创造了条件。NPK 处理与不同用量堆肥处理和 P + C50处理使植株体内 P 浓度维持在充足范围
(3.5～5.0g/ kg) , 这一结果已被 Bergmann[ 3] 研究所证实。C50处理或无 K 堆肥处理导致植株体内 K 浓度显著提
高 (见表 4) , 堆肥处理或含 K 无机处理植株体内 K 浓度维持在充足范围 (25～35g/ kg) ,这也已被 Bergmann[ 3] 研
究所证实。2种土壤 NPK 处理黑麦草体内 K 浓度低于临界水平 ,这可解释为受稀释的影响所致。
表 4 堆肥与无机 NPK 肥对黑麦草干物质产量及其养分含量的影响
Tab. 4 Influenceof compost and mineral NPK on the dry matter yield and nutrient content of ryegrass
处 理 干物质产量/ g·盆 - 1 ?含量/ g·kg - 1 %Content
Treatments Dry matter yield N P K
大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春
Da’an Yangchun Da’an Y angchun Da’an Yangchun Da’an Y angchun
CK 0 ?. 32a 0 . 43a 8 ?.10a 7 #.80a 1 E. 00a 2 g. 20a 13 . 30a 20. 0a
NPK 1 ?. 62cd 1 . 58de 14 ?.30b 12 #.90b 1 E. 20a 3 g. 40de 18 . 00b 22. 30abc
NPK + C25 p1 ?. 65cd 1 . 65e 15 ?.60c 15 #.90c 2 E. 10b 3 g. 70ef 20 . 60bc 29. 10d
NPK + C50 p2 ?. 00e 1 . 61de 17 ?.00d 18 #.90d 3 E. 00c 4 g. 30fg 26 . 00ef 3. 52ef
NPK + C100 ?1 . 87e 1 . 33c 19 ?.60e 24 #.90e 3 E. 90de 4 g. 00fg 36 . 30i 35. 70f
PK + C50 40 ?. 60b 0 . 55ab 9 ?.40a 9 #.00a 4 E. 10de 4 g. 20fg 29 . 20h 27. 40cd
NK + C50 @1 ?. 48c 1 . 33c 17 ?.30d 19 #.70d 1 E. 10a 3 g. 00cd 27 . 10fgh 36. 40f
NP + C50 51 ?. 7cd 1 . 53cde 16 ?.90d 18 #.60d 3 E. 50de 9 g. 00h 19 . 90bc 28. 20d
K + C50 ?0 . 77b 0 . 65ab 8 .80a 9 #.30a 2 E. 40b 2 g. 80bc 27 . 40gh 27. 50cd
N + C50 ?0 . 77b 0 . 67b 1 .60c 2 #.00d 0 E. 13a 0 g. 25ab 1 . 98bc 3. 04d
P + C50 ?1 . 82de 1 . 42cd 8 ?.40a 9 #.10a 3 E. 20c 4 g. 40fg 24 . 30def 26. 40b
C50 w0 ?. 67b 0 . 60ab 8 ?.20a 8 #.50a 3 E. 10c 3 g. 20cd 25 . 40ef 22. 00ab
第 2 ?期 李万才等 : 城市固体废弃物堆肥与化肥对不同土壤植物生长的影响研究 109
大安土壤中无机肥与堆肥配施处理以及单施堆肥处理植株吸收微量元素 Fe和 Mn 量高于对照 ( 见表
5) ,施用堆肥可提供植物有效铁和锰 , 阳春土壤未施无机 N 处理植株吸收 Fe和 Mn量与对照无显著差异 , 2
种土壤中 NPK 处理与 NPK + C25处理间和 NPK + C50处理与 NPK + C100处理间无显著差异。阳春土壤黑麦
草体内 Fe浓度为正常范围 (50～250mg/ kgDM )内 , 而大安土壤 (对照、PKC50、KC50和 PC50 ) 处理黑麦草体内
Fe浓度高于上限 (250mg/ kgDM ) , 但仍低于有毒水平 ( 500mg/ kgDM )。2 种土壤所有处理黑麦草体内 Mn
浓度保持在正常范围 (25～250mg/ kg)内 , 2种土壤对照处理植物体内 Fe和 Mn充足是因土壤中均含有大量
潜在性 Fe和 Mn。堆肥比例对 Zn和 Cu的吸收无影响 ,黑麦草中 Zn浓度低于原水平 25mg/ kgDM , 这表明 2
种土壤中 Zn是限制因子之一 , 植物体内 Zn浓度低可能是由于 Fe浓度相对较高所致。阳春土壤对照处理
和单施堆肥处理植物体内 Cu浓度低于原水平 , 其他处理保持在充足范围 (6～15mg/ kgDM ) ,土壤和堆肥 pH
接近中性亦可能是堆肥处理植物吸收 Cu低的原因所在。各处理对植物吸收微量养分的影响 , Fe> Mn > Zn
和 Cu, 大量 Fe、Mn和 Zn从土壤中带走应归因于高的干物质产量所致 , 2种土壤中 Cu吸收量基本相同。
表 5 施用堆肥与化肥对黑麦草吸收微量养分的影响 *
Tab. 5 The effect of application of compost and chemical fertilizer on the micro nutrient uptakeof ryegrass
处 理 Fe/ μg·盆 - 1 ?Mn/ μg·盆 - 1 ?Zn/ μg·盆 - 1 Cu/ μg·盆 - 1
Treatments Fe Mn Zn Cu
大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春 大安 阳春
Da’an Yangchun Da’an Y angchun Da’an Yangchun Da’an Y angchun
CK 101 #a 50 1a 36 Sa 16 ua 5 ?a 2a 2a 2a
NPK 213 b 247 Bd 187 Sde 122 ?e 26d 9bc 12bc 14d
NPK + C25 ?244 ?bc 156 Fc 214 Zef 60 rd 20c 11cd 12bc 14d
NPK + C50 ?340 d 129 2bc 226 kf 45 uc 21c 13d 12bc 12cd
NPK + C100 ?305 ?cd 158 Fc 142 hc 40 abc 32e 7b 14bc 14d
PK + C50 P290 ?bcd 50 1a 82 Pb 10 ua 5a 3a 6a 4ab
NK + C50 \345 d 105 Bb 148 hc 31 rb 16 ?b 8b 11b 11c
NP + C50 Q354 d 109 Bb 181 dd 41 abc 15 ?b 7b 12bc 12cd
K + C50 239 ?bc 55 1a 82 Pb 16 ua 8a 3a 6a 5b
N + C50 !304 ?cd 100 Bb 180 db 33 rb 18bc 7b 17b 11c
P + C50 ?304cd 57 1a 78 Pb 16 ua 6a 3a 6a 4ab
C50 ?125 #a 49 1a 48 Sa 17 ua 5a 2a 4a 3ab
* 黑麦草为第一次剪切。
3 小 结
研究结果表明 2种土壤施用城市固体废弃物堆肥可改善土壤理化性质 , 显著提高土壤有机质、总 N、有
效磷和有效钾含量 ,并提高土壤 pH , 进而提高植物干物质产量。为获得较高植物干物质产量 ,施用堆肥的同
时应配施充足无机 N、P、K 为宜 , 阳春土壤中施 N271kg/ hm2、P95kg/ hm2 和 K172kg/ hm2 配施堆肥 25t/ hm2
效果最佳 ;而大安土壤中 N、P、K 肥 (用量同上 )配施堆肥 50t/ hm2 效果最佳。由于植物干物质产量较低 , 堆
肥中所含重金属元素对土壤和植物无明显影响 ,这说明农地施用低含量重金属元素的城市固体废弃物堆肥
亦不会造成土壤污染。
参 考 文 献
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