沼液追施對設施甜椒產量、品質及養分吸收的影響

趙自超， 付龍云， 王昭晴， 張云廷， 楊 光， 王艷芹， 李 彥， 羅加法

(1.山東省農業科學院 農業資源與環境研究所， 濟南 250100； 2. 農業部廢棄物基質化重點實驗室， 濟南 250100； 3. 農業部黃淮海平原農業環境重點實驗室， 濟南 250100； 4. 新西蘭農業科學院魯亞庫拉研究中心， 哈密爾頓 3240)

我國是農業大國，蔬菜產量近年來一直穩居世界第一。在蔬菜生產中會產生大量廢棄物，其中包括秧蔓藤、病殘株、殘次品等。經估算，我國每年產生約6 億多噸蔬菜廢棄物，其資源化利用不足 30%[1]。大部分菜廢棄物被遺棄而浪費，一是造成資源浪費，二是污染環境，威脅當地蔬菜的安全生產[2]。因此，提高蔬菜廢棄物的循環利用有助于促進我國蔬菜產業安全生產和推動我國農業綠色、可持續發展。沼氣工程對于解決蔬菜及養殖場廢棄物具有很好的實用性，是目前最具前景的農業廢棄物資源化利用手段之一[3-5]，既有效地無害化處理了大量廢棄物，又高效地產生清潔能源(沼氣)和有機肥料(沼液、沼渣)。近年來，因過量施化肥導致的食品和生態環境安全問題越來越嚴重，在設施蔬菜生產過程中出現了蔬菜硝酸鹽超標、蔬菜品質下降等一系列問題，嚴重制約著蔬菜的安全及可持續發展[6-8]。前人研究結果表明，用沼液替代或部分替代化肥在改善土壤理化和生物特征、提高蔬菜產量及品質等方面都具有積極作用[9-11]。而這些沼液的主要發酵原料為畜禽糞便，而對于蔬菜廢棄物為主要發酵原料的沼液在設施蔬菜上的應用鮮有報道。本文以設施甜椒為對象，研究蔬菜廢棄物沼液作為追肥對產量、品質和養分吸收的影響，為蔬菜廢棄物沼液在設施蔬菜上合理利用提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究于2017年8月-2017年12月在山東省濟南市長清區一園區日光溫室內進行。試驗土壤是潮褐土，0～20 cm土層基礎理化性狀：pH值為8.4，有機質含量為16.2 g·kg-1，全氮含量為1.23g·kg-1，速效磷含量136 mg· kg-1，速效鉀含量307 mg· kg-1。試驗材料為甜椒(CapsicumannuumL.var.grossum(Willd.)Sendtn.)，品種為奧黛麗。試驗所有沼液來自該園區內的地下沼氣池，發酵原料主要為該園區的蔬菜廢棄物(西紅柿、黃瓜、甜椒等蔬菜的藤蔓及尾菜等)和牛糞，沼液的pH值和電導率分別為7.64和10.02 ms·cm-1，全氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)含量分別為900 mg·L-1，200 mg·L-1和900 mg·L-1。

表1 甜椒追肥量

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，共設4個處理。分別為追施100%化肥N(T1);追施50%化肥N +50%沼液N(T2);追施100%沼液N(T3)和追施200%沼液N(T4)。每個處理3個重復，每個小區13 m2(1.3 m × 10 m)。每個處理基肥施肥量一致，均為商品有機肥15 t·hm-2，磷酸二銨750 kg·hm-2和硫酸鉀750 kg·hm-2。試驗期間共追肥三次，T1處理的化肥選用市售水溶肥(N∶P∶K=18∶18∶18)，T2和T3處理用沼液用量以氮含量計算，所缺磷、鉀養分化肥補齊(由于沼液氮鉀含量相同，只補磷肥就可以，磷肥用P2O5含量為46%的重過磷酸鈣)，其中T1，T2和T3處理的氮、磷和鉀用量相同，每次追肥量見表1。

1.3 試驗方法

甜椒在2017年8月23日定植，于11月8日，11月30日和12月27日采收3次，每次采收時測定各小區的果實產量，三次累計相加計算最終產量。

每次收獲時，選取甜椒鮮樣進行固形物，VC，硝酸鹽、可溶性糖和可滴定酸含量等品質指標的檢測，Vc采用 2, 6-二氯酚靛酚滴定法測定[12]，硝酸鹽采用水楊采用3,5-二硝基水楊酸顯色法測定[13]，可溶性糖采用蒽酮比色法測定[14]，酸度含量采用NaOH滴定法測定[15]。3次測定的平均值作為最后的結果計算。

每次收獲時，選取另一份甜椒鮮樣烘干磨碎后測定N，P和K含量，N含量采用凱氏定氮法測定，P含量用礬鉬黃比色法測定，K含量用火焰光度計法測定[16]。三次測定的平均值作為最后的結果進行分析。

1.4 數據分析

用Excel表格進行數據整理和畫圖，用SPSS軟件對數據進行方差分析。

圖1 追施沼液對甜椒產量的影響

2 結果與分析

2.1 沼液追施對設施甜椒產量的影響

從圖1可以看出，沼液部分替代(T2處理)和全部替代化肥(T3處理)作為追肥，并沒有降低甜椒的產量，反而增加了產量。T4處理兩倍氮施用量的增產效果并不好。T1，T2，T3和T4處理的產量分別為33.6，40.3，39.3和35.5 t·hm-2；相比T1處理，T2和T3和T4處理產量分別增產19.6%，16.9%和5.5%。

2.2 沼液追施對設施甜椒品質的影響

沼液追施會降低甜椒果實的固形物，但相比化肥處理差異不顯著(圖2)。從VC含量來看，沼液相比化肥并沒有降低VC含量(圖3)，沼液與化肥配施(T2)相比化肥，VC含量增加了14.7%。從圖4來看，一定量的沼液會降低甜椒硝酸鹽含量，相比T1處理，T2和T3硝酸鹽含量分別降低了17.4%和25.4%；由于二倍氮量的原因，T4處理相比T1處理硝酸鹽含量增加了11.5%。4個處理間的可溶性糖含量沒有顯著性差異(圖5)，沼液可以降低甜椒的果實酸度和提高糖酸比(圖6和圖7)，其中T2處理的效果最明顯。從上述分析可以發現，在追肥中使用沼液可以提高甜椒的品質，其中以沼液與化肥配施(50%化肥N +50%沼液N)表現出的效果最好。

2.3 沼液追施對設施甜椒養分吸收的影響

如表2所示，沼液追施并沒有降低甜椒果實對N，P，K 養分的吸收。相比化肥處理(T1)，沼液處理(T2，T3和T4)P的含量高了2.6%～4.5%。不同處理間N，P和K 養分的化學計量特征差異不顯著，沼液處理相比化肥處理，N/P降低了3.6%～5.7%，P/K增加了4.6%～6.8%。

圖2 追施沼液對甜椒果實固形物的影響

圖3 追施沼液對甜椒果實VC含量的影響

圖4 追施沼液對甜椒硝酸鹽含量的影響

圖5 追施沼液對甜椒可溶性糖含量的影響

圖6 追施沼液對甜椒酸度的影響

圖7 追施沼液對甜椒糖酸比的影響

3 討論

沼液中含有豐富的氮、磷、鉀，氨基酸，微量元素和腐植酸等活性物質，能刺激作物生長，增強作物抗逆性及改善產品品質[17-20]。研究指出，在設施蔬菜栽培中追施沼液能提高蔬菜產量、改善蔬菜品質[21-22]，這與本研究的結果相同。本研究還發現甜椒產量隨著沼液的增加有降低的趨勢，表明過量施肥并不利于甜椒生長，這與其它研究施用高濃度沼液會抑制植物生長的結果類似[7]。

研究發現，較低的N/P 值有利于有機體的快速生長[16]，而本研究發現，施用沼液在保證N和P吸收的前提下，可以降低N/P 值，這可能是追施沼液處理產量輕微升高的原因。

本研究中T2(追施沼液和化肥)和T3處理(全部追施沼液)相比T1處理每公頃節省了577 kg和1154 kg化肥。前人研究指出長期施用沼液有減產的風險[23]，所以本研究認為追肥時，沼液和化肥配施效果會更好些。追施蔬菜廢棄物沼液不僅會減少化肥用量，還能消納園區蔬菜廢棄物，減少環境污染，大大節省成本，提高經濟效益。

表2 不同處理甜椒果實N，P，K的含量及其化學計量特征

4 結論

追施蔬菜廢棄物沼液提高了甜椒產量，聯合追施沼液和化肥的產量最高，追施多量沼液產量有降低的趨勢。相比化肥，追施蔬菜廢棄物沼液提高了甜椒的VC含量和糖酸比，降低了硝酸鹽含量，并且沒有降低養分的吸收。綜上表明，在設施蔬菜栽培過程中，蔬菜廢棄物沼液可以替代化肥進行蔬菜生產，為蔬菜園區蔬菜廢棄物資源化利用提供了一實用途徑。