沼液不同灌溉濃度對茭白生物學性狀及田間水質的影響

葉勇標 ，楊夢飛 ，楊新琴 ，朱飛虹 ，張尚法 ，李怡鵬 ，王凌云

（1.浙江蘭溪市農村能源辦公室，321100；2.金華市農業科學研究院；3.浙江省農業廳農作物管理局；4.金華市農村能源辦公室）

沼液不同灌溉濃度對茭白生物學性狀及田間水質的影響

葉勇標1，楊夢飛2，楊新琴3，朱飛虹4，張尚法2，李怡鵬2，王凌云2

（1.浙江蘭溪市農村能源辦公室，321100；2.金華市農業科學研究院；3.浙江省農業廳農作物管理局；4.金華市農村能源辦公室）

不同沼液灌溉濃度對茭白生長發育及田間水質的影響研究表明，分蘗期灌溉沼液原液對茭白生長有抑制作用，而適宜濃度的沼液能夠促進茭白的生長，促進茭白提前孕茭，并提高產量；沼液經茭白植株消解后，到茭白采收期，水質明顯改善，重金屬含量均符合排放標準。

茭白；沼液；產量；采收期；水質；重金屬

我國畜禽養殖業集約化養殖數量大、密度高，產生的糞便和污水體積大、濁度高。規模養殖場常以厭氧發酵技術處理養殖廢棄物，在一定程度上解決了規模養殖場畜禽糞便污染問題。養殖業廢棄物在用厭氧發酵技術處理生產沼氣的過程中，會產生其附屬產品——沼液。研究表明，沼液中含有豐富的有機質、腐植酸、有效礦質養分、氨基酸、維生素等營養物質，是一種優質的營養物料，能夠滿足農作物生長的養分需求[1]。但由于缺乏有效的后續處理能力，沼液違規排放已成為我國農村水體污染的一個重要污染源[2]，如何科學、有效地利用沼液資源已經成為一個亟待解決的問題。

茭白是禾本科菰屬多年生宿根性水生蔬菜，種植面積較大、經濟效益較高，全國年種植面積約7萬hm2[3]。茭白植株高大、生長勢強、肥水需求量大，是消解、凈化沼液的理想農作物，1 hm2茭白全生育期可消解約7 500 t沼液[4]。本試驗在茭白分蘗初期灌溉沼液，研究分析沼液灌溉對茭白生長的影響，以及經茭白消納吸收后水質的變化，以期為更合理地利用沼液灌溉茭白提供理論依據，更好地促進畜禽養殖業和水生蔬菜產業的可持續健康發展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在浙江金華市農業科學研究院蘭溪試驗點——國翁生態養殖場茭白種植基地進行，供試茭白品種為浙茭7號，供試沼液由國翁生態養殖場提供。

1.2 試驗方法

①試驗設計 試驗在茭白分蘗初期實施，根據沼液稀釋程度的不同設置6個處理，處理1：沼液原液灌溉；處理2：沼液與水體積比1∶1混勻后灌溉；處理3：沼液與水體積比1∶2混勻后灌溉；處理4：沼液與水體積比1∶3混勻后灌溉；處理5：沼液與水體積比1∶4混勻后灌溉；對照：灌溉清水作為對照。小區面積30 m2，3次重復，隨機區組排列。各小區灌溉后液體總量相同，均為1.5 m3，管理措施同常規。

②采樣及測定方法 在茭白孕茭期和采收期，各處理隨機選取10個茭墩，考察茭白植物學性狀及產量性狀；在沼液灌溉當天和茭白采收期取樣，檢測五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（CODcr）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、糞大腸菌群數、鋅、鉛、鎘、銅、汞、砷等指標。五日生化需氧量按照 HJ 505-2009《水質 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法》[5]進行測定，化學需氧量按照GB/T 11914-1989《水質 化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法》[6]進行測定，懸浮物按照GB/T 11901-1989《水質 懸浮物的測定 重量法》[7]進行測定，氨氮按照HJ 665-2013《水質 氨氮的測定 連續流動-水楊酸分光光度法》[8]進行測定，總磷按照GB/T 11893-1989《水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》[9]進行測定，糞大腸菌群數按照HJ/T 347-2007《水質 糞大腸菌群的測定多管發酵法和濾膜法》[10]進行測定，鋅、鉛、鎘、銅含量按照“電感耦合等離子發射光譜法”[11]進行測定，汞、砷含量按照HJ 694-2014《水質 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法》[12]進行測定。

③統計分析 試驗數據采用SPSS 17.0軟件進行單因素方差分析，經顯著性差異檢驗后，用最小顯著差數法（LSD法）進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 沼液灌溉對茭白植株生長發育及產量的影響

隨著沼液灌溉濃度的增加，茭白株高逐步減小，其中處理2～5的株高均高于對照，而處理1株高卻比對照低5.5%（表1）；葉長也表現出和株高一樣的趨勢，處理1葉長比對照縮短5.2%；處理1～5的葉寬都要比對照小，且隨著沼液濃度的增加，葉寬逐漸減小，處理1葉寬比對照小6.9%。以上結果表明，沼液原液對茭白植株生長有明顯的抑制作用，而沼液原液經水稀釋后對其生長均有明顯的促進作用。

表1 沼液灌溉后茭白植株的生長發育情況

沼液灌溉具有良好的增產效應（表1）。處理1～5的總分蘗數和有效分蘗數均高于對照，可見灌溉沼液可以促進茭白分蘗的形成。灌溉沼液的茭白植株，單個茭白的凈茭質量和殼茭質量均高于對照，其中處理2～4殼茭質量增加幅度較大，分別比對照提高了11.6%、11.7%和24.6%，與對照比較，增重效果達到差異極顯著水平（P＜0.01）。測產結果表明（表2），5個灌溉沼液的處理，其產量均高于對照，其中處理2、處理3、處理4分別比對照提高21.0%、33.6%和44.7%，增產效果達到差異極顯著水平。

表2 沼液灌溉對茭白產量的影響

供試品種浙茭7號是早熟品種，采收期提前對價格影響很大，采收期越早，價格越高。試驗結果表明，沼液灌溉使茭白采收期提前，且隨著沼液濃度的增加，采收期提前更加明顯，處理 1、2、3、4、5 的茭白采收始期分別比對照提前 12、9、9、4、2 d （表2）；處理1雖然采收期最早，但由于沼液濃度過高，生長受限，植株葉緣發黃，茭肉表皮發青，茭白品質有所下降，處理2茭肉表皮也略有發青，所以這2個處理的茭白價格受到一定影響；從產值上分析，沼液灌溉的5個處理產值均高于對照，其中處理2、處理3、處理4的產值分別比對照提高66.7%、92.9%和80.1%。以上結果表明，適宜濃度的沼液灌溉促進茭白的生長，促進茭白分蘗的形成，促使茭白提前孕茭，增加單茭質量，提高茭白產量，從而提高單價，增加產值。

表3 茭白植株對大田水質生化指標的影響

表4 茭白植株對沼液重金屬的消納效果

2.2 茭白植株對大田水質生化指標的影響

灌溉沼液后，經過茭白一個生育期的消納吸收，各項水質指標均得到改善。相比于初始沼液原液，處理1各項指標都明顯下降，其中五日生化需氧量降低了98.00%，化學需氧量降低了96.74%，懸浮物降低了95.21%，氨氮降低了98.92%，總磷降低了95.73%，糞大腸菌群數降低了99.97%（表3）。不同濃度的沼液灌溉后，經茭白的消納吸收，各處理大田水中糞大腸菌群數均達到GB 8978-1996《污水綜合排放標準 》一級標準值；NH3-N含量除處理1高于標準值外，其余各處理均低于標準值；處理2、處理3和對照中CODcr值低于標準值，其余處理高于標準值；所有6個處理TP值均高于標準值。以上結果表明，養殖場的沼液經茭白田處理，到茭白采收期，水質中的生化指標有了極大改善，但TP高于標準值，可能與茭白采收期補施復合肥有關。

2.3 茭白植株對沼液中重金屬的消納效果

沼液原液中，鋅、鉛、鎘、銅、汞、砷等重金屬含量均符合 《污水綜合排放標準 GB 8978-1996》一級標準值（表4）；經過茭白消納吸收后，處理1沼液鋅含量從1.04 mg/L減少為小于0.01 mg/L；各處理砷的含量都比沼液原液中含量要高，可能與土壤中含有一定量的砷有關，但其含量仍遠低于GB 8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準值（表4）；各處理其他重金屬含量均符合GB 8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準值。以上結果表明，沼液經茭白種植田處理后，到茭白采收期，重金屬含量均符合排放標準。

3 討論與結論

本研究利用茭白消納吸收養殖場沼液試驗，探索了沼液不同灌溉濃度對茭白生長發育及產量的影響，以及經茭白消納吸收后水質的變化。結果表明，在分蘗初期灌溉沼液原液會抑制茭白的生長，沼液濃度過高可能是導致這一現象的重要原因，沼液中銨態氮過量會對作物造成銨毒害，抑制作物生長[13]；灌溉適宜濃度的沼液能促進茭白的生長，促進茭白提前孕茭，提高其產量。沼液中富含的有機質、腐植酸、有效礦質養分、氨基酸、維生素等營養物質，為茭白的生長以及孕茭提供了充足的養分，在本試驗中，處理2、處理3和處理4初始NH3-N濃度在452.5～905.0 mg/L，是較為適宜的濃度。

沼液經茭白消納吸收后，鋅、鉛、鎘、銅、汞、砷等重金屬含量均符合 GB 8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準值；五日生化需氧量、化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷、糞大腸菌群數等水質指標均得到極大改善，其中總磷含量超出標準值，可能和取樣檢測前不久施用三元復合肥有關，后續試驗還有待進一步完善。此外，由于本研究周期還比較短，長期灌溉沼液對土壤的影響尚待進一步研究。

[1]王遠遠，劉榮厚.沼液綜合利用研究進展[J].安徽農業科學，2007，35（4）：1 089-1 091.

[2]蘇楊.我國集約化畜禽養殖場污染問題研究[J].中國生態農業學報，2006，14（2）：15-18.

[3]陳建明，何月平，張玨鋒，等.我國茭白新品種選育和高效栽培新技術研究與應用[J].長江蔬菜，2012（16）：6-11.

[4]朱鳳香，王衛平，陳曉旸，等.利用人工濕地栽種水生作物對沼液進行無害化消解 [J].浙江農業學報，2011，23（2）：364-368.

[5]HJ 505-2009，水質 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法[S].

[6]GB/T 11914-1989，水質 化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法[S].

[7]GB/T 11901-1989，水質 懸浮物的測定 重量法[S].

[8]HJ 665-2013，水質 氨氮的測定 連續流動-水楊酸分光光度法[S].

[9]GB/T 11893-1989，水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法[S].

[10]HJ/T 347-2007，水質 糞大腸菌群的測定 多管發酵法和濾膜法[S].

[11]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法（第四版增補版）[M].北京：中國環境科學出版社，2002.

[12]HJ 694-2014，水質 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法[S].

[13]Chen G,Guo S,Kronzucker H J,et al.Nitrogen use efficiency (NUE)in rice links to NH4+toxicity and futile NH4+cycling in roots [J].Plant and Soil,2013,369(1/2)：351-363.

Effect of Different Biogas Slurry Irrigation Concentrations on Biological Traits and Field Water Quality of Zizania latifolia

YE Yongbiao1,YANG Mengfei2,YANG Xinqin3,ZHU Feihong4,ZHANG Shangfa2,LIYipeng2,WANG Lingyun2
(1.Rural Energy Office of Lanxi City in Zhejiang,321100;2.Jinhua Academy of Agricultural Sciences;3.Bureau ofCrop Management,Zhejiang Provincial Department of Agriculture;4.Rural Energy Office of LanxiCity)

The effects of different biogas slurry irrigation concentrations on growth and development of Zizania latifolia and changes of field water quality were studied.The results showed that the original concentration of biogas slurry irrigation had an inhibitory effect on the growth of Z.latifolia,while the appropriate concentration of biogas slurry irrigation could promote the growth of Z.latifolia,advance the harvesting period and increase yield.After the biogas slurry being treated by Z.latifolia,the water quality was improved significantly and the contents of heavy metals were in accord with the discharge standard in Z.latifolia harvesting period.

Zizania latifolia;Biogas slurry;Yield;Harvesting period;Water quality;Heavymetals

S645.2

A

1001-3547（2017）18-0136-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2017.18.043

浙江省“三農六方”科技協作項目“水生蔬菜高效消納養殖場沼液模式的創建與示范”（CTZBF160728AWZ-SNY1-32）

葉勇標（1989-），男，本科，助理工程師，主要從事農村能源推廣工作，電話：18257054148，E-mail：498464306@qq.com

楊夢飛（1984-），共同第一作者，博士，男，農藝師，主要從事茭白、蓮等水生蔬菜品種選育及高效栽培技術研究，電話：18395996528，E-mail：banmatus@foxmail.com

2017-07-31