沼液灌溉對芥菜產量及養分吸收的影響研究

吳曉梅， 葉美鋒， 吳飛龍， 林代炎

(福建省農業科學院 農業工程技術研究所， 福建 福州 350003)

項目來源： 國家十二五支撐計劃項目(2012BAD14B15-1)； 福建省科技重大專項(2013YZ0001-1)； 福建省省屬公益類科研院所專項(2014R1015-8)

沼液灌溉對芥菜產量及養分吸收的影響研究

吳曉梅， 葉美鋒， 吳飛龍， 林代炎

(福建省農業科學院 農業工程技術研究所， 福建 福州 350003)

通過箱體栽培試驗研究沼液施用量對芥菜產量及養分吸收的影響、比較沼液處理與化肥處理，得出芥菜最適合沼液量，為“豬-沼-菜”生態循環農業模式推進提供依據。試驗表明，每次施用1.5 L沼液最為合理：芥菜地上部分生物量最高624 g，相比空白處理增產831%，相比化肥處理增產54.4%；體內硝態氮190 mg·kg-1僅占化肥處理的54.0%，含量遠低于化肥處理；總養分含量可達8.66 mg·kg-1，是空白處理的5.47倍，化肥處理的1.49倍，其中全氮、全磷、全鉀含量相比空白處理分別提高368%，427%，477%。適量沼液灌溉，可有效促進芥菜生長，提高芥菜產量及其對養分的吸收能力，降低硝酸鹽含量。

沼液； 芥菜； 產量； 養分

隨著農業產業結構的調整，生豬養殖業得到集約化、規?；l展。據統計，2014年全國生豬存欄頭數為46582.7萬頭，2014年全國生豬糞便產生量為3.41億t，年污水產生量為5.61億t[1]。規?；i養殖業的擴張，在解決人們日常所需同時，由生豬養殖業產生的糞污也給環境帶來了巨大壓力。我國當下，普遍利用沼氣工程即厭氧發酵技術解決畜禽養殖廢物、作物秸稈等污染物，實現畜禽廢物的無害化、資源化利用[2]，減輕環境負擔，促進現代循環農業的發展。沼液就是畜禽糞便通過厭氧發酵而得的產物之一，其中含有24種氦基酸、維生素、有機質以及鈣、鐵、磷、鋅、錳等多種營養成分[3]，能為作物生長提供養分，并維持土壤肥力[4]，促進土壤生態環境良性循環[5]。我國每年約會產生2億噸沼液[6]，若能在農業生產中合理的資源化利用，不但可以避免對環境造成二次污染還可以促進現代循環農業的可持續發展。20世紀80年代開始，人們開始研究沼肥替代化學肥料的試驗研究[7]，證實合理施用沼液可減少作物病蟲害的發生[8]，提高農產品如小麥[9]、水稻[10-11]、玉米[12]、油菜[13]等作物的產量和品質，降低硝酸鹽的含量[14]，提高作物對氮、磷、鉀的利用率[15]。

芥菜屬于葉類蔬菜，十字花科蕓苔屬一年生或二年生草本植物，是中國著名的特產蔬菜，為全國各地栽培的常用蔬菜，具有養分吸收數量多、轉移低的特點[16]。然而沼液施肥量不當極易造成芥菜品質降低，硝酸鹽含量升高，對人體健康不利[17-20]，目前我國利用沼液灌溉芥菜方面的研究較為罕見。因此，試驗將以芥菜為材料，研究不同沼液用量對芥菜產量、品質和養分的影響，進而得出芥菜對沼液承載能力，為沼液資源化利用、提高農業經濟效益，實現“豬-沼-菜”生態循環農業模式推進提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗蔬菜品種為寬葉芥菜，供試土壤為紅壤。土壤：采用山地紅壤，主要土壤性狀為：土壤有機質2.00 g·kg-1，全N 0.2 00g·kg-1，全P2O54.80 g·kg-1，全K2O 13.7 g·kg-1，堿解N 10.1 mg·kg-1，速效P 9.60 mg·kg-1，速效K 65.0 mg·kg-1，pH值5.4。

供試沼液來自于福建省福清市某大型養豬場正常運行的沼氣系統，發酵原料為豬場的糞污水。沼液：豬場糞便污水經固液分離后，進入沼氣池厭氧發酵后產生，含有機質1.80 g·kg-1，全N 0.680 g·kg-1,全P2O50.230 g·kg-1，全K2O 0.380 g·kg-1。

1.2 試驗方法

試驗采用箱體(容積：42 cm×28 cm×22 cm)作為栽培容器，試驗設7個處理，CK1為空白對照,CK2為化肥處理對照，不同沼液用量設5個處理，3次重復，以重復取平均值為結果。每泡沫箱盆裝土25kg，混施有機肥1 kg(含有40%有機質和6%的(N+P2O5+K2O))。裝盆澆水后，每盆定植3棵大小均勻強健的芥菜苗，開始施用沼液。沼液用量按平均每7天施用1次，共施用8次，CK2分次施用尿素，平均每7天施用1次，共施用8次。試驗處理及施肥量如表1所示。

表1 試驗處理及施肥量

注：沼液的施用量按照沼液的全氮含量0.50 g·kg-1計算

1.3 樣品分析

試驗結束后，對不同箱體內的芥菜進行測產，同時隨機取樣測定芥菜干物質中的氮、磷、鉀含量。植株采用硫酸-過氧化氫消解，全氮用開氏定氮法，全磷用礬鉬黃比色法測定，全鉀用火焰光度法測定。

1.4 數據處理與統計分析

試驗數據應用SAS統計軟件進行統計分析，差異顯著性用鄧肯復全距檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理芥菜生物量

圖1是不同處理芥菜生物量，可以看出沼液處理和化肥處理與CK1相比，均達到顯著差異，增產率依次為503%，583%，660%，831%，727%和697%，其中ZS3處理的增產率最高比CK2增產54.4%，產量為624 g。表明單純沼液灌溉可以提高芥菜的生物量，效果優于化肥處理；另外，隨著沼液量的增加，芥菜生物量呈現先增后減趨勢，表明芥菜對沼液的承載能力有限，每次沼液施用量1.5 L，折合純N 6 g·pot-1，與CK1和CK2處理相比均達到顯著差異。

注：圖中小寫字母不同表示處理間差異達到P<0.05顯著水平，下同。圖1 不同處理芥菜生物量

2.2 不同處理芥菜植株硝態氮含量

由圖2可見，CK1處理芥菜植株硝態氮含量15.9 mg·kg-1，顯著低于CK2和沼液處理；ZS1，ZS2，ZS3，ZS4和ZS5處理芥菜硝態氮含量比CK2處理植株硝態氮含量分別降低67.7%，60.9%，46.0%，34.8%和3.71%，ZS5與CK2處理芥菜體內硝態氮含量差異不明顯。由此表明施用沼液的處理芥菜硝態氮含量隨著沼液用量的增加而不斷增加，因此控制合理的灌溉沼液量比施用化肥，更能顯著降低芥菜植株體內硝態氮含量，這與史雅娟[21]及李會合[22]等人的研究結果也一致。

圖2 不同處理芥菜硝態氮含量

2.3 不同處理芥菜植株養分含量

圖3～圖5分別為不同處理芥菜植株氮、磷、鉀含量變化趨勢圖。從圖3中可以看出，對于芥菜植株體內全氮含量為ZS2>ZS5>ZS4>CK2>ZS3>ZS1>CK1，施用沼液的各處理和CK2處理芥菜植株體內全氮含量都顯著高于CK1處理的含量10.3mg·kg-1。ZS2處理和ZS5處理的植株含氮量顯著高于ZS1處理，隨著沼液施用量的增加呈現波動性變化，整體有增加趨勢，有可能植株對沼液中氮的轉化有適應過程。但施用沼液的各處理與CK2處理之間芥菜植株體內全氮含量差異不顯著。

圖3 不同處理芥菜全氮含量

從圖4可以得出，收獲后芥菜中全磷含量各處理均高于CK1處理，而且差異顯著，其中ZS5處理的芥菜植株全磷含量最高為1.12 mg·kg-1，為空白處理CK1的5.41倍，化肥處理CK2的1.79倍，隨著沼液施用量的增加，芥菜植株磷含量、鉀含量隨著沼液用量增加而增加，但是達到一定程度時，植株的磷鉀含量達到飽和，利用率下降，有可能出現養分流失的情況。另外，當每次施用沼液量大于等于1.0 L時，沼液處理的芥菜植株體內的含磷量都比CK2的高，可能是因為沼液中含有磷而化肥中不含，且沼液中的磷較容易被植株吸收利用的原因。

圖4 不同處理芥菜全磷含量

圖5 不同處理芥菜全鉀含量

圖5為植株體內全鉀含量變化趨勢圖，隨著沼液施用量增加，植株體內鉀含量呈現波動性增長，與全磷含量趨勢基本一致，最高的是沼液處理組ZS5為6.01 mg·kg-1，與CK1差異顯著，是CK1的5.85倍，但與ZS3和ZS4間差異不顯著。

3 討論

3.1 沼液灌溉對芥菜產量的影響

筆者試驗，對芥菜施用不同量沼液與CK1，CK2處理進行對照，說明施用沼液灌溉對芥菜有增產作用，增產效果優于化肥處理，并且隨著沼液的施用量增加，芥菜產量呈現先增加后減少趨勢，表明對芥菜施用沼液不是越多越好，芥菜對沼液具有一定耐受能力，這與Brechin[23]及趙莉[24]等人的研究結論一致。沼液灌溉芥菜，芥菜產量得到顯著提高，原因可能：一方面是沼液含有大量的速效養分，增加土壤有機質含量，增強土壤團聚作用，延長土壤中有機氮的保存時間，增強土壤微生物群落活性，提高氮素礦化量，進而提高作物對氮素的吸收利用[25-26]，加之沼液提供的氮素形態以及沼液中氮素釋放規律可能與芥菜對氮素的需求較為一致，從而提高芥菜產量；另一方面可能是沼液中的其他復雜成分或營養元素直接或間接的調控芥菜葉面指數、光合速率等性狀，進而影響芥菜產量。在上述兩方面的協同作用下，沼液處理的芥菜產量高于化肥處理和空白處理。沼液中銨態氮占氮素的70%以上[27]，芥菜產量隨著沼液施用量的增加呈現先升高后降低的現象，可能是與沼液中氨氮的揮發速率有關[28-29]。另外，也可能是因為沼液量增加會增加土壤鹽分，造成土壤鹽分表聚，抑制作物的生根和出苗，從而影響芥菜生長量[30]。

3.2 不同處理對芥菜硝態氮含量的影響

植株累積硝態氮主要是來源于人為施入土壤的氮素。化肥處理的芥菜體內硝態氮高于其他處理，CK1處理最低，隨著沼液量增加，植株體內硝態氮含量增加，沼液處理的植株體內硝態氮含量相對于化肥處理較低的原因，可能是因為沼液中的氨基酸對植株內的硝酸還原酶有激活作用，可部分取代硝態氮使作物體內硝酸鹽含量降低，提高了硝態氮在作物體內的轉化速率有關[31-32]。也有可能是因為沼液作為有機肥料，部分養分釋放慢，控制了芥菜的氮素吸收。同時，有機質促進土壤反硝化過程，有效地降低土壤中硝態氮濃度[33]。

3.3 不同處理對植株養分吸收的影響

沼液灌溉芥菜，芥菜體內氮磷鉀含量變化隨著沼液用量增加，出現波動性變化，整體是先增加后降低的趨勢。沼液處理的磷鉀含量都高于CK2處理顯著高于CK1，而全氮含量，化肥處理和沼液處理差異不太顯著，主要是因為化肥是尿素不含磷鉀，折合純氮含量與ZS3處理相同，植株對氮素的吸收效果較好，這與植株生物量可能也有一定關系。沼液作為有機液體肥施用，其有機質含量較高，生物降解過程較為緩慢。隨著沼液用量的減少，其含量降低，CK1最低。而利用化肥進行芥菜生產時，化肥養分的緩慢釋放控制了芥菜對養分的吸收，所以CK2沼液處理的養分含量高于CK1卻低于沼液處理，這與劉文科[34]等人研究結論一致。

4 小結

(1)芥菜對沼液具有一定的承載能力，適量施用沼液，對芥菜有增產作用。當每次沼液施用量為1.5 L，折合純N 6 g·pot-1，芥菜地上部生物量達到最高為624 g，且高于CK2處理。

(2)通過沼液灌溉和單純化肥灌溉芥菜試驗比較，沼液灌溉芥菜收獲芥菜植株體內硝態氮含量都小于化肥灌溉所獲芥菜體內的硝態氮含量。因而，合理利用沼液對芥菜施肥，代替單純化肥不僅可以提高芥菜產量，還可以保障芥菜營養和衛生品質，達到綠色健康經濟的多層盈利。

(3)通過試驗可知，基于芥菜增產量、衛生品質和營養品質3方面綜合考慮，箱體栽培于25 kg土壤每次施用12.7 L·m-2沼液最為合理，即ZS3處理，相比CK1處理增產831%，比CK2增產54.4%；體內硝態氮190 mg·L-1僅為CK2處理的54.0%,總養分含量可達8.66 mg·kg-1，是CK1處理的5.47倍、CK2處理的1.49倍，其中全氮、全磷、全鉀分別提高368%，427%，477%。

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EffectofBiogasSlurryIrrigationontheYieldandNutrientContentofMustard

/WUXiao-mei,YEMei-feng,WUFei-long,LINDai-yan

/ (AgriculturalEngineeringInstitute,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou350003，china)

A box cultivation experiment was conducted in this paper for investigating the effect of biogas slurry on mustard yield and nutrient content. The biogas slurry irrigation was compared with chemical fertilizers application for finding the reasonable irrigation amount of biogas slurry. The results showed that the most reasonable application amount of biogas slurry was 1.5 L biogas slurry each time for an experiment box (42 cm×28 cm×22 cm). The maximum overground biomass of mustard was 624 g, which increased by 54.4% compared to the chemical fertilizer application, and increased by 831% compared to the blank treatment(no fertilizer applied). Nitrate nitrogen content in mustard was 190 mg·kg-1,which was only 54.0% of those treated with chemical fertilizer. The total nutrient was up to 8.66 mg·kg-1, which was 1.49 times that of the chemical fertilizer application and 5.47 times that of the blank treatment, and wherein the total nitrogen, total phosphorus, and total potassium were increased by 368%, 427%, and 477% comparing with the blank treatment, respectively. These result showed that the appropriate amount of biogas slurry irrigation could effectively improve mustard quality.

biogas slurry; mustard; yield; nutrient

2016-09-08

吳曉梅(1988- )，女，碩士，主要從事農業環保研究工作，E-mail：xiaomeizi163@126.com

林代炎，E-mail：lindaiyan@126.com

S216.4

B

1000-1166(2017)05-0065-05