水熱裂解有機肥對水果蘿卜生長、產量及品質的影響

孫輝 余志敏 陳新 楊瀟瀟 李清海 張衍國

摘 要：以“七星”水果蘿卜為試材，進行了田間小區試驗，研究了水熱裂解有機肥對水果蘿卜生長、產量及品質的影響。結果表明：不同施肥處理對水果蘿卜莖葉重、肉質根重、總鮮重的影響一致，均為T3>T2>T1>CK，T1、T2和T3與CK差異達到顯著水平?？扇苄蕴呛坑蒀K的2.4%、T1的2.9%提升到了T3的3.8%;可溶性糖從高到低的排序為T3>T2>T1>CK，施有機肥處理與不施有機肥處理差異顯著。干物質含量T2最高，比CK提高13.8%，比T1提高8.4%，各處理差異顯著。因此，水熱裂解有機肥具有促進水果蘿卜生長、提高產量和品質的作用，其中以增施9000kg/hm2有機肥處理（T3）的效果最好。

關鍵詞：水熱裂解;有機肥;水果蘿卜;產量;品質

中圖分類號 S631.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）21-0109-04

Abstract： Taking ‘Qixing’ fruit radish as test materials and the field plot experiment was carried out to study the fffect of hydrothermal cracking organic fertilizer on growth， yield and quality of fruit radish. The result shows： The effects of different fertilization treatments on stem and leaf weight， fleshy root weight and total fresh weight of fruit radish are consistent， all of which are T3>T2>T1>CK， and the differences between T1， T2 and T3 and CK were significant. The soluble sugar content is T3>T2>T1>CK， and the difference between organic fertilizer treatment and no organic fertilizer treatment is significant. The dry matter content of T2 is the highest， which is 13.8% higher than that of CK and 8.4% higher than that of T1， and the difference is significant. It is concluded that the hydrothermal cracking organic fertilizer can promote the growth of fruit radish， improve the yield and quality， among which the effect of T3 adding 9000 kg/hm2 is the best.

Key words： Hydrothermal cracking; Organic fertilizer; Fruit radish; Yield; Quality

近年來，隨著畜禽養殖業規模化、集約化的快速發展，產生了越來越多畜禽糞污，造成了不容忽視的環境問題[1-2]。與此同時，作為農業種植主要廢棄物之一的秸稈，連年持續不斷的產生，在農村隨意堆放、焚燒現象依然屢禁不止[3-4]。治理農村生態環境的突出問題主要包括大力推進畜禽糞污資源化利用和秸稈綜合利用等。畜禽糞便和秸稈等農業廢棄物是農業面源污染的治理的難點，畜禽糞污與秸稈廢棄物的“污”與“廢”，是放錯地方的“資源”[5]。以畜禽糞污和秸稈為原料，通過充分水熱裂解轉化，將畜禽糞污、秸稈制備成液體有機肥，是使畜禽糞便和秸稈廢棄物實現資源化利用的有效途徑之一。

水熱裂解制肥是清華大學獨創的有機肥生產技術，是將人畜禽糞便、動物尸體，水產廢棄物等養殖廢棄物與調質后的秸稈、枝條、水生植物、蔬果廢棄物等作為有機物料分別輸送至水熱裂解反應器。通過能源系統供能使物料在150～250℃與1～2.45MPa（視原料情況）條件下進行水熱裂解反應與穩定化[6]。在此過程中，纖維素、半纖維素等碳水化合物在高溫高壓條件下，利用來自溶解于水中的氧分子和水自身產生的氧發生連續的水熱裂解反應，依次水解為多聚糖、寡聚糖和單糖（主要是葡萄糖），單糖進一步發生裂解及環化反應生成酚類化合物及各類小分子化合物，如環戊酮類化合物、腐殖酸等[7]。此類物質具有促進種子萌發、開花開穎，降低果蔬儲藏期氧化作用，改善產品香味品質以及提高植物病蟲抗逆性等作用[7]。同時，水熱裂解反應可全面殺滅病菌、病毒和蟲卵，分解抗生素類激素等有毒有害物質，使肥料結構小分子化，可吸收的有機質含量增加，促進農作物吸收消納。水熱裂解后的有機物料進行固體、液體分離，分別制備成安全高效的有機固體肥料與液體肥料。新工藝顛覆了傳統發酵制肥方式，大大提高了生產效率與產品品質，并使得制肥工藝實現機械化、自動化、標準化、智能化生產。該技術不僅本身提供有機肥這一綠色農業生產資料，同時解決了制肥過程中的環境問題，消耗了大量廢棄物，減少了溫室氣體排放，屬于典型的資源循環利用項目，具有良好的經濟效益和環境效益。

近年來，對有機肥效果的研究多集中在常規發酵法生產的有機肥對作物生長的促進及品質的改善方面[9-11]，而水熱裂解有機肥對作物生長、產量與品質的影響研究仍較少。為此，本研究設置水熱裂解有機肥不同施肥水平，以常規三元復合肥料以及不施肥作為對照，通過對水果蘿卜生長狀況、產量及品質等指標的調查，考察不同施肥處理的增產提質效果，確定合理的施肥方式，以期為水熱裂解有機肥的深度開發及其今后生產中的合理施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗在山東省海陽市發城鎮蘆頭泉村溫室大棚內進行，試驗土壤為砂質壤土，其基本理化性質：pH 6.76，有機質10.5g·kg-1，全氮0.95g·kg-1，有效磷33.8mg·kg-1，速效鉀11.4mg·kg-1。

1.2 試驗材料 供試水果蘿卜品種為“七星”，購于天津科潤蔬菜研究所;供試化肥為復合肥（15-15-15），由湖北三寧化工股份有限公司生產;供試水熱裂解有機肥由北京環清環境科技有限公司和海陽市環清農業科技有限公司聯合研制生產，生產工藝流程如下：秸稈+畜禽糞污→預處理→高溫高壓水熱裂解處理→擠壓脫水→干燥+輔料→粉碎→造粒→包裝→入庫。主要指標見表1。

1.3 試驗設計 試驗共設4個處理，即常規施肥（T1），在常規施肥（T1）基礎上增施不同量有機肥（T2）、（T3），以不施肥做對照（CK），3次重復，隨機區組排列，小區面積12m2。水果蘿卜行距30cm，株距25cm，小區周圍設置保護區。肥料施入方式為基施，即整地時一次性施入。各處理施肥量詳見表2。

1.4 試驗實施 2020年9月1日，拖拉機犁耙2遍，9月2日開溝整畦，畦寬2m，垅寬25cm。將稱好的肥料按田間布置圖擺放到相應小區，人工均勻撒施在畦面上，用耙子將肥料翻入土中，定距穴播，每穴播2～3粒種子。播種時土壤墑情充足，9月10日出苗齊，苗期光照充足，長勢良好;苗出齊時進行第1次間苗，苗距2～3cm;2～3片真葉時進行第2次間苗，苗距6～7cm;4～6片真葉時定棵。出苗后中耕破除板結，生育期間人工除草6次，澆水5次，12月1日成熟，全小區收獲，肉質根和莖葉分別記產。

1.5 測定方法 水果蘿卜成熟后全小區收獲，整株取出，用毛刷擦拭掉表面泥土，將莖葉和肉質根分開，用電子天平分別稱重;采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[12];干物質含量采取干燥法（105℃）進行測量[13]。

1.6 數據分析 采用Microsoft Excel 2016和SPSS 17.0軟件進行數據處理和統計分析，采用單因素方差分析檢驗處理間的差異顯著性，采用最小顯著差數法（P<0.05）進行不同處理間均值的顯著性差異比較。

2 結果與分析

2.1 有機肥對水果蘿卜莖葉重、肉質根重、總鮮重及根冠比的影響 試驗各處理的莖葉重、肉質根重、總鮮重及根冠比見圖1。由圖1可知：與不施肥對比，不同施肥處理對水果蘿卜莖葉重、肉質根重、總鮮重的影響一致，均為T3處理（增施9000kg/hm2有機肥）莖葉重、肉質根重和總鮮重最高，T2處理（增施6000kg/hm2有機肥）次之，隨后是T1處理（單施化肥），CK處理（不施肥）最小。處理T1、T2和T3的水果蘿卜莖葉重、肉質根重、總鮮重與處理CK差異達到顯著水平。對于莖葉鮮重，T2比T1增加15.5%，差異不顯著，T3比T1增加31.1%，差異顯著，T3比T2增加13.5%，差異不顯著。對于肉質根重，從處理CK的78.4kg提升到了處理T3的120.0kg，增幅達53.1%，處理T2、T3與T1差異達到顯著水平，處理T2和T3差異不顯著。結果表明，常規施肥增施有機肥能提高水果蘿卜莖葉重、肉質根重和總鮮重，最終實現提高產量的效果，其中以處理T3的效果最為明顯。不同施肥處理T1、T2和T3均比不施肥處理CK的根冠比大，差異達到顯著水平。由此可見，施肥處理對水果蘿卜的根冠比有促進作用，且處理T2的促進作用最大，根冠比較不施肥處理CK增加22%。處理T1和T2的根冠比差異不顯著，處理T2和T3的根冠比差異顯著。

2.2 有機肥對水果蘿卜可溶性糖和干物質含量的影響 從圖2可以看出，處理T2、T3和處理T1、CK的可溶性糖含量差異達顯著水平，其中處理T3的數值最大為3.8%，處理CK的數值最小為2.4%。由此可見，施肥處理可提高水果蘿卜的可溶性糖含量，且在常規施肥基礎上增施化肥能進一步促進了水果蘿卜中可溶性糖的積累。處理CK與處理T1差異不顯著，處理T2與處理T3差異也不顯著，說明單純施化肥對水果蘿卜中可溶性糖的影響不明顯;施用化肥配合增施有機肥對水果蘿卜中可溶性糖的含量影響明顯;但是增施6000kg/hm2（T2）與9000kg/hm2（T3）有機肥處理，水果蘿卜可溶性糖含量影響不明顯。

由圖2還可知，不同的施肥處理均可提高水果蘿卜干物質含量，與不施肥處理（CK）差異達顯著水平，其中常規施肥增施有機肥6000kg/hm2（T2）效果最好，干物質較不施肥處理（CK）提高13.8%，比單施化肥（T1）處理提高8.4%。處理T1與處理T2，處理T2和T3干物質含量差異均不顯著，說明僅施化肥并不能顯著提高水果蘿卜的干物質含量，在常規施肥基礎上增施有機肥可以提高水果蘿卜中干物質的比重。

3 結論與討論

關于有機肥增產的原理，當前研究普遍認為是有機肥因其含有作物生長發育必需的多種營養元素，蘊含著大量的生物活性物質，既可以為植株提供養分，促進其生長，又能改善土壤環境，進而增加土壤中微生物數量、多樣性及活性，提高土壤中微生物量碳、氮含量，提升土壤的營養元素的利用效率[14-20]。

本研究表明，常規施肥增施水熱裂解有機肥能提高水果蘿卜的莖葉重、肉質根重和總鮮重，從產量數據來看，其中以處理T3的效果最為明顯，比處理CK增產53%，比處理T1增產23%。李超然等研究表明，精制有機肥對蘿卜的生長發育有較好的促進作用，對其生物性狀影響表現在植株長勢良好，單個蘿卜重量增加[20]。郭小靜等研究表明，無機肥和有機肥配施對增強蘿卜的生長發育，提高產量以及改善可食器官品質均具有顯著的促進作用[22]。何思君、張華等研究表明，復合肥和有機肥搭配使用時，可使蘿卜增產[23-24]。以上研究與本研究結果相類似。

施肥處理對水果蘿卜的根冠比有促進作用，且處理T2促進作用最大，根冠比較不施肥處理增加22%。然而處理T3對水果蘿卜的根冠比促進最弱，可能是由于水熱裂解有機肥施用太多導致土壤環境中氮元素過量，造成水果蘿卜營養生長過盛，植株徒長所致。

果實的口感主要取決于其內在的品質，即可溶性糖和有機酸的含量，研究表明，有機肥可以提高果實中可溶性固形物的含量[25]，改善果實風味。王欣芳等研究表明，施用有機肥的蘿卜可溶性糖含量較不施肥分別提高18.37%，本研究中施用有機肥比不施肥水果蘿卜可溶性糖增加58.4%，較常規施肥提高30%[26]。3項研究表現出了相似的趨勢。本研究顯示，單獨施用化肥對水果蘿卜干物質含量無影響，配施有機肥可以使作物保持良好的生長發展態勢，促進了水果蘿卜干物質含量的提升，其中以常規施肥增施有機肥6000kg/hm2的效果最好。

水熱裂解有機肥含有大量可改善土壤環境的有機質及作物生長必需的營養元素，通過和化肥配合施用，不僅可以有效提高水果蘿卜產量，顯著增大水果蘿卜的根冠比，促進水果蘿卜經濟產量的提升，而且明顯地提高了水果蘿卜的可溶性糖含量和干物質含量，進而提升品質。

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