畜禽糞便沼液肥對苦瓜光合作用、產量的影響

李 然， 余雪標， 高 劉， 楊青青， 崔喜博， 李思遠， 王 牌

(海南大學 環境與植物保護學院， 海南 海口 570228)

畜禽糞便沼液肥對苦瓜光合作用、產量的影響

李 然， 余雪標， 高 劉， 楊青青， 崔喜博， 李思遠， 王 牌

(海南大學 環境與植物保護學院， 海南 海口 570228)

試驗將畜禽糞便資源化利用為沼液，后續處理為沼液肥，研究不同濃度畜禽糞便沼液肥對苦瓜光合作用及產量的影響，并與空白和常規施肥進行對照。結果表明：畜禽糞便沼液肥對苦瓜光合作用和產量均有明顯提高和促進作用，且隨沼液肥施用濃度不同影響程度不同，隨沼液肥濃度增加，對苦瓜光合作用和產量效果可以與常規施肥持平，甚至超過常規施肥的效果，說明畜禽糞便沼液肥在農業生產中是一種優良的液態肥，進一步說明將畜禽糞便資源化利用為沼液在實際應用是一種優良方式。

沼液肥； 苦瓜； 光合作用； 產量

隨著我國集約化畜禽養殖業的迅猛發展，畜禽糞便排放量隨之增加，其富含高濃度有機污染物以及N，P等成分，污染負荷很高，如果缺乏妥善處理，會給周邊土壤、地表水和地下水帶來危害，成為一種無法忽視的污染源[1]。如何對畜禽糞便進行有效處理并綜合利用，以做到減量化、資源化、無害化，是保證我國畜禽養殖業繼續蓬勃發展急需解決的一個問題[2]。

畜禽糞便含有大量有機質、氮、磷、鉀及中微量元素等作物生長所需的營養物質，可以作為一種寶貴的農業資源參與到農作物種植過程中，但直接施用不利于作物直接吸收，此外容易堵塞土壤孔隙，使土壤透水透氣性下降，惡化土壤質量甚至造成作物減產。因此筆者研究采用將畜禽糞便發酵為沼液的方式對其進行資源化利用，在保持或增加其中養分含量的前提下，減少畜禽糞便直接資源化利用于農業的危害。做到減少這種農業有機廢棄物隨意排放對環境造成污染的同時，避免資源浪費，構建可持續發展的循環生態經濟圈，減緩大量施用無機化肥帶來的危害[3～10]。

考慮到沼液含水率高，單位體積內營養成分含量低等缺點，筆者研究將畜禽糞便資源化利用，發酵為沼液后，以畜禽糞便沼液為載體，配入無機肥，以提升沼液營養成分含量，彌補其含水率高，不便運輸的缺點，并對所得畜禽糞便沼液肥營養成分進行測定，以灌溉的方式施用于苦瓜，測定其對苦瓜產量和光合作用的影響，與常規施用無機復混肥作對比，說明畜禽糞便發酵為沼液這一資源化利用方式的可行性以及在苦瓜這一作物上的作用，為實際應用提供數據支持[11～13]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于海南省屯昌縣石里村。該地屬熱帶季風氣候，高溫多雨，日照時間長，雨水充沛。年平均氣溫23.1℃～23.6℃，一年四季光照充足，自然災害少，受臺風影響小。供試土壤為水稻土。

1.2 試驗材料

供試苦瓜為“豐綠”苦瓜。

供試畜禽糞便沼液肥來自環境科學與生態實驗室自主構建的中小型沼液發酵裝置。以儋州光村一個小型養殖場收集的畜禽糞便為主要原材料，在密閉條件下進行至少為期1.5個月的厭氧發酵，對所得沼液過濾、殺菌。采用過濾、殺菌方法均為物理性處理，并不會影響沼液中的活性成分和養分含量。以此為載體，配入一定量磷酸氫二胺、氯化鉀、尿素等無機化肥，得到試驗所用畜禽糞便沼液肥。對沼液肥營養成分進行基本測定，并考慮到沼液呈液態、其中腐殖酸含量豐富的原因，將其與腐殖酸類液體肥行業標準NY1106-2010進行比較，沼液肥達標。

畜禽糞便沼液肥基本營養成分、中微量元素含量見表1，表2。

表1 畜禽糞便沼液肥基本營養成分 (g·L-1)

表2 畜禽糞便沼液肥中微量元素

1.3 試驗方法

采用隨機區組試驗設計，試驗共設6個處理，處理A1～A4施用不同濃度的畜禽糞便沼液配方肥(清水稀釋)：處理A1，沼液肥濃度25%；處理A2，沼液肥濃度35%；處理A3，沼液肥濃度45%；處理A4，沼液肥濃度50%；處理B不施沼液肥，正常施用常規無機化肥(N-P2O5-K2O)。該無機化肥施用養分含量同處理A3；對照處理C施以清水。

每個處理3次重復，試驗共18個小區，每個小區10 m2，施肥方法均為灌溉，常規分次施肥，第1次施肥為2015年11月1日，每15 d施肥1次，2016年3月之后每7 d施肥1次，直到5月20日全部收獲完畢。其他管理按照常規進行。

于2016年4月中旬用LI-6400XT光合作用儀測定苦瓜凈光合作用速率(Pn)，氣孔導度(Gs)，胞間CO2濃度(Ci)，蒸騰速率(Tr),并根據Ls=1- Ci/Ca計算葉片氣孔限制值(Ls)，其中Ca指外部CO2濃度[14]，測定光合作用時其值為(410±10)μmol·mol-1；收獲后，統計測定苦瓜產量并進行差異性分析。

2 試驗結果與分析

2.1 施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜光合作用的影響

苦瓜光合作用指標的變化與作物生長狀況、產量之間有密切關系，從光合作用指標的角度來說明畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜生長狀況的影響，進而說明將畜禽糞便資源化利用為沼液的可行性，以及實際應用過程中畜禽糞便沼液施用方式，以便更好地做到畜禽糞便這種高濃度有機廢棄物的資源化。

觀測日天氣晴朗，光線充足，在10:00～12:00期間，采用LI-6400型便攜式光合儀(LI-COR公司，美國)測定苦瓜的光合作用指標，統計數據并進行差異性分析。

2.1.1 施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜凈光合作用速率(Pn)的影響

從表3可以看出，施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜凈光合作用速率有明顯影響，但施用濃度不同，影響也不同，隨著沼液肥濃度增加，苦瓜凈光合作用速率增加。其中，處理A1凈光合作用速率比空白處理C高15.20%，在0.05和0.01兩種水平上都差異顯著；比處理B低2.92%，在兩種水平上均差異顯著，可見處理A1時苦瓜凈光合作用速率較空白有明顯提高，但遠不及常規施肥(B)的效果。而凈光合作用速率A4>A3>A2>A1，處理A1～A4與空白處理C相比，凈光合作用速率有明顯提升，均在兩種水平上差異顯著，在處理A4時達到最大值，比空白處理C高20.16 %。

處理A4凈光合作用速率比處理B高1.35%，兩種水平上均差異不顯著，可見，處理A4與常規施肥(B)相比，凈光合作用速率略有提升，但并不明顯。處理A2凈光合作用速率比處理B低1.93%，在水平0.01上差異不顯著，在水平0.05上差異顯著；處理A3比處理B高0.13%，兩種水平均差異不顯著，可見，處理A2凈光合作用速率仍低于常規施肥(B)，而處理A3雖高于常規施肥(B)，但并不明顯。

表3 苦瓜的光合作用

注：表中字母為Duncan多重比較結果，大小寫字母不同分別代表差異性在0.01和0.05水平上顯著，反之不顯著，下同。

2.1.2 施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜氣孔導度(Gs)的影響

從上表3可以看出，與空白處理相比，施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜氣孔導度有明顯影響，且隨沼液肥濃度的增加，氣孔導度略有提升，但相互差距并不明顯，處理A1比空白處理(C)高6.98%，處理A3=A4，比空白(C)高11.63%。處理B氣孔導度不小于施用沼液配方肥時氣孔導度，比處理A1高4.35%，呈差異極顯著，比處理A2高2.33%，但并不呈差異顯著性，與處理A3和A4相同。可見，在試驗設定濃度中，雖然施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜氣孔導度有明顯提升，但均不高于常規施肥(B)，且隨濃度提升，氣孔導度提升并不明顯。

2.1.3 施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜胞間CO2濃度(Ci)和氣孔限制值(Ls)的影響

從表三可以看出，施用畜禽糞便沼液配方肥后，苦瓜胞間CO2濃度與空白處理相比有所提升，而提升程度與沼液肥施用濃度有很大關系。處理A1僅比空白處理(C)高0.25%，差異不顯著，處理A2比之高2.56%，在0.05水平上差異顯著，苦瓜胞間CO2濃度隨沼液肥濃度的增加而提高，處理A3和A4均明顯高于處理C，呈差異極顯著。處理A1和A2苦瓜胞間CO2濃度明顯低于常規施肥(B)，處理A3略高于處理B，但并不明顯，僅為0.65%。隨著沼液肥濃度的增加，處理A4胞間CO2濃度明顯高于常規施肥(B)，為4.13%，呈差異極顯著。

隨畜禽糞便沼液配方肥施用濃度增加，苦瓜胞間CO2濃度升高，氣孔限制值降低，呈負相關，均低于空白處理。與常規施肥相比(B)，處理A1=A2>A3=B，處理A4氣孔限制值略小于常規施肥(B)。

2.1.4 施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜蒸騰速率(Tr)的影響

施用試驗區間濃度的畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜蒸騰速率有明顯提升，且隨沼液肥濃度的增加而提高，其中，處理A1的蒸騰速率比空白(C)高9.26%，比處理A4提升22.61%，均呈極顯著。與常規施肥(B)相比，隨沼液肥濃度變化各有高低，其中，處理A1、A2、A3蒸騰速率均低于處理B，處理A4比處理B高2.67%，在0.05水平上呈差異顯著。

施用畜禽糞便沼液配方肥后，苦瓜光合作用指標：凈光合作用速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均受影響，隨沼液肥濃度的增加在不同程度上升高或持平，在處理A4時均處于最高值。與常規施肥(B)相比，處理A1和A2光合作用指標均較低，處理A3凈光合作用速率、氣孔導度高于或持平于常規施肥(B)，處理A4時，四項光合作用指標均高于常規施肥(B)，而氣孔限制值變化趨勢與胞間CO2相反。

2.2 施用畜禽糞便沼液配方肥對苦瓜產量的影響

由表4可知，施用畜禽糞便沼液配方肥后，苦瓜采收期隨沼液肥濃度不同有長有短，但都長于空白處理C和常規施肥處理B。其中，處理A1和A2采收期相同，均為91 d，長于空白處理(C)14 d，常規施肥(B)7 d，處理A3和A4采收期均為98 d，長于空白處理(C)21 d，常規施肥(B)14 d。而該苦瓜每周采收一次，可見，在常規施肥條件下苦瓜采收結束后，施用沼液肥的苦瓜還可采收1～2次，苦瓜采收期的延長，意味著在相同條件下，施用畜禽糞便沼液配方肥可以增加苦瓜產量，帶來更多的經濟效益，印證畜禽糞便這種資源化利用方式的有利性。造成施用畜禽糞便沼液肥苦瓜采收期延長的原因可能與沼液肥中含有豐富的有機質有關，包括腐殖酸在內的有機質分解時會釋放諸多易被作物吸收利用的有效成分和生長促進物質[15-17]，因此有機質作為一種緩效成分影響著沼液肥肥效的長短，進而影響作物的采收期。

表4 苦瓜的產量

單瓜重是構成苦瓜產量的主要因素之一，是影響苦瓜整體產量的一個基本因素[18]。由表4可以看出，與空白處理(C)相比，施用畜禽糞便沼液配方肥后，苦瓜單瓜重有明顯提高，呈極顯著，且隨沼液肥濃度的增加，有不同程度的提高。處理A1～A3單瓜重均低于常規施肥(B)，處理A4略高，比處理B高1.03%，但并不顯著。受采收期影響，處理A2～A4小區產量均高于常規施肥(B),其中A3和A4呈差異極顯著性，增產率分別達13.66%和23.35%。可見，最終苦瓜產量受采收期和單瓜重等因素共同影響，施用畜禽糞便沼液配方肥后極顯著高于空白處理，且隨沼液肥濃度的增加，高于常規施肥。

苦瓜產量作為一項重要的經濟指標，施用畜禽糞便沼液配方肥后，處理A2～A4苦瓜產量高于常規施肥B，直觀反映了畜禽糞便沼液肥對苦瓜的影響及帶來的經濟效益，從而進一步說明畜禽糞便資源化利用為沼液的實際效果。

3 小結

基于畜禽糞便的特性，將畜禽糞便發酵為沼液，進一步處理后作為沼液肥參與到農業生產中，是一種經濟、可行的資源化方式，在減輕畜禽糞便對環境造成污染的同時，避免資源浪費，構建循環生態圈，帶來經濟效益。實驗表明，灌溉施用畜禽糞便沼液肥，能提高苦瓜光合作用指標，減小氣孔限制值，延長苦瓜采收期，提高產量，施用效果與沼液肥施用濃度相關，在試驗設置濃度范圍內，隨沼液肥濃度升高，光合作用指標：凈光合作用速率，氣孔導度，胞間CO2濃度，蒸騰速率提高，產量指標：采收期、單果重、小區產量增大。

與施用常規無機化肥相比，施用與其養分含量相同的畜禽糞便沼液肥時(處理A3)，凈光合作用速率提高0.13%，氣孔導度相同，胞間CO2濃度提高0.65%，蒸騰速率降低0.64%，均呈差異不顯著。采收期延長14 d，單瓜重減少0.37%，小區產量增加13.66%，呈差異極顯著。

與施用常規無機化肥相比，施用養分含量較高的畜禽糞便沼液肥(A4)時，凈光合作用速率提高1.35%，差異不顯著；氣孔導度相同；胞間CO2濃度提高4.13%，呈差異極顯著；蒸騰速率高2.67%，在0.05水平上呈差異顯著。采收期延長14 d；單瓜重提高1.03%，差異不顯著；小區產量增加23.35%，差異極顯著。

沼液對作物光合作用指標、產量的促進作用在其他作物上也有體現，吉順[19]等研究發現施用沼液濃度越高，對于提高桃樹凈光合速率作用越大，但對氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率效果不明顯，與本研究有差異，可能是作物品種不同，沼液養分含量有差異等原因造成的。范榮霞[20]研究表明施用沼液后，葡萄產量得到了大幅度的提升，增產率為10.5%,每667m2增收660元。蔣華[21]等發現，沼液對番茄、芹菜、蘿卜、豇豆均有增產效果，且噴施不同濃度沼液對作物增產效果不同，與本研究趨勢相同。由此說明沼液肥在實際農業生產中的優良性，進一步說明畜禽糞便資源化利用為沼液的實際效果。而對于畜禽糞便沼液配方肥的灌溉濃度，筆者試驗僅設置了4個梯度，不排除存在其他濃度對苦瓜的產量和光合作用效果更好的可能性。

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Effects of Biogas Slurry on Photosynthesis, Output of Balsam Pear /

LI Ran, YU Xue-biao, GAO Liu, YANG Qing-qing, CUI Xi-bo, LI Si-yuan, WANG Pai /

(College of Environment and Plant Protection, Hainan University, Haikou 570228, China)

Biogas slurry from digestion of livestock manure was applied to balsam pear cultivation. Different slurry concentrations were tested, and their effect on photosynthesis and yield of balsam pear were investigated. The results showed that the biogas slurry was significantly improved the photosynthesis of balsam pear and increased the yield of it. Different slurry concentration had different effects. With the increase of the slurry concentration, balsam pear yield was comparable to those obtained with conventional fertilization, even better than the conventional fertilization.

biogas slurry fertilizer； balsam pear； photosynthesis； output

2016-09-22

項目來源： 新型肥料研制與配套施用技術示范(HNGDxf201503)

李 然(1990- )，女，碩士，研究方向為廢棄物資源化利用，E-mail: 410776269@qq.com

余雪標，E-mail：yuxuebiao@163.com

S216.4； X713

B

1000-1166(2017)02-0110-05