尾菜沼液配比對土壤質量及花椰菜產量和品質影響

摘要：為探討尾菜沼液（以下簡稱“沼液”）施用濃度對土壤養分、花椰菜產量和品質的影響，并確定適合花椰菜生長的最佳沼液濃度，實現沼液資源化應用，以“興隆玉秀”為供試花椰菜品種，清水溝灌為對照（CK），設置6個沼液濃度梯度，即沼液原液分別稀釋3（T3）、6（T6）、9（T9）、12（T12）、15（T15）、18（T18）倍。結果表明，T18處理土壤pH降至最低（Plt;0.05），pH值為8.19，較CK降低3.87%；土壤電導率（EC）隨著沼液濃度的降低而逐漸降低，且T12、T15、T18三種處理與CK相比均無顯著性差異（Pgt;0.05）；與CK相比，沼液施灌均顯著增加土壤總氮（TN）、總磷（TP）、總鉀（TK）及有機質（OM）含量，不論以OM含量為衡量標準還是以花椰菜產量為衡量標準時均以T6處理效果最佳，T6處理下土壤TN、TP、TK和OM含量分別較CK增加27.76%、36.65%、6.79%、34.97%，株高、莖粗、產量分別提高24.05%、15.49%、13.74%；與CK相比，適當沼液濃度施用均提高花椰菜可溶性固含物（SSC）、可溶性蛋白（SP）、維生素C和還原糖含量，最大增幅分別為26.28%、12.75%、18.61%、65.05%；硝酸鹽含量與沼液濃度總體呈負相關，但無論何種沼液灌溉濃度，均未超過限值。T6處理可顯著提高0～20 cm土壤肥力，促進花椰菜生長，增加產量，改善品質，可作為花椰菜灌施的最佳比例。

關鍵詞：花椰菜；尾菜沼液；土壤質量；生長特性；溝灌處理

中圖分類號：S141.4; S151.9" " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2024） 09?0278?07

Effect of vegetable residue biogas slurry ratio on soil quality， cauliflower yield and quality

Wang Jianxu Wang Jing Lu Xiuxia Yang Yicheng He Xiao Zeng Leqiang

（1. Lanzhou Modern Vocational College， Lanzhou， 730300， China; 2. Lanzhou Agricultural Science Technology

Research and Extension Center， Lanzhou， 730010， China）

Abstract： In order to explore the effects of application concentration of vegetable residue biogas slurry （hereinafter referred to as “biogas slurry”） on soil nutrients， cauliflower yield and quality， and to determine the optimal biogas slurry concentration suitable for cauliflower growth， so as to achieve the resource utilization of biogas slurry， this experiment used \"XinglongYuxiu\" as the tested cauliflower variety， with clear water ditch irrigation as the control （CK）. Six biogas slurry concentration gradients were set， with the biogas slurry diluted 3 （T3）， 6 （T6）， 9 （T9）， 12 （T12）， 15 （T15）， and 18 （T18） times， respectively. The results showed that the soil pH of T18 treatment decreased to the lowest （Plt;0.05）， with a pH value of 8.19， which was 3.87% lower than that of CK. The soil electrical conductivity （EC） gradually decreased with the decrease of biogas slurry concentration， and there was no significant difference in T12， T15， and T18 treatments compared to CK （Pgt;0.05）. Compared with CK， biogas slurry irrigation significantly increased soil total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP）， total potassium （TK）， and organic matter （OM） content. Whether measured by OM content or cauliflower yield， T6 treatment had the best effect. Under T6 treatment， soil TN， TP， TK， and OM content increased by 27.76%， 36.65%， 6.79%， and 34.97%， respectively， compared to CK. Plant height， stem diameter， and yield increased by 24.05%， 15.49%， and 13.74%， respectively. Compared with CK， the application of appropriate biogas slurry concentration increased the soluble solid content （SSC）， soluble protein （SP）， vitamin C， and reducing sugar content of cauliflower， with maximum increases of 26.28%， 12.75%， 18.61%， and 65.05%， respectively. The nitrate content is negatively correlated with the overall concentration of biogas slurry， but regardless of the irrigation concentration of biogas slurry， it does not exceed the limit value. In summary， T6 treatment can significantly improve soil fertility by 0-20 cm， promote cauliflower growth， increase yield， and improve quality， making it the optimal ratio for cauliflower irrigation.

Keywords： cauliflower; biogas liquid of tail vegetable; soil quality; growth characteristics; furrow treatment

0 引言

蔬菜是人們日常飲食主要的食材，蔬菜產業是我國農業經濟的主要支柱。蔬菜產量逐年增加，集約化生產過程中產生的蔬菜廢棄物（尾菜）數量也逐年增加，以出菜率40%～50%計算[1]，尾菜產生量約為8 683.2～10 419.8 kt。尾菜含水量高、易腐爛，處理不當會造成環境污染，且尾菜中含有豐富的營養元素，是一種高附加值的“有機垃圾”，因此，實現尾菜的資源化利用是解決我國農業環境污染和蔬菜產業可持續發展的必要措施[2]。目前，尾菜的資源化利用方式主要有肥料化、飼料化、基質化、能源化利用等[3， 4]，但尾菜厭氧消化處理仍是全國大宗蔬菜產地尾菜資源高效處理應用的普遍方式[5， 6]。

沼液作為農業廢棄物厭氧消化處理后的副產物，已被廣泛用于農業生產中，如浸種、水培、基肥和追肥等，而農業灌溉是沼液消納的主要方式[7]。沼液富含氮、磷、鉀、微量元素、氨基酸、有機酸等有益成分[8， 9]，沼液農田施用不僅增加土壤有機質，改善土壤結構[10]，還具有抑菌效能，提高作物產量和品質[11， 12]。但沼液中同樣含有大量的重金屬元素和抗生素等有害成分[13]，連續沼液灌溉可能會導致土壤和作物中重金屬的積累，進而對人類健康產生潛在危害[14]。基于作物的養分需求規律和土壤承載能力確定沼液合理的施用濃度及灌溉模式，是沼液農田灌溉安全利用的普遍共識，對確保作物產量和品質、避免二次污染具有重要意義[15]。

本文以尾菜沼液為研究對象，通過西北干旱地區沼液溝灌試驗，探究沼液不同灌溉比例對土壤質量、花椰菜產量及品質的影響，以期評價沼液用于高原夏菜種植的效果，為實現西北地區蔬菜廢棄物資源化利用和高原夏菜高產優質栽培提供實踐依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于甘肅省蘭州市榆中縣定遠鎮基本農田（104°0′29″E，35°59′37″N，海拔1 810 m）。該地區屬溫帶大陸性氣候區，年平均日照時數2 576.9 h，年平均氣溫7.5 ℃，年平均降雨量400 mm，全年無霜期159 d。試驗田土壤類型屬砂壤土，耕層（0～20 cm）土壤基本理化性質見表1。

1.2 供試材料

供試作物為“興隆玉秀”花椰菜種苗；商品復合肥料N∶P₂O₅∶K₂O養分質量比為15∶15∶15；供試尾菜沼液為某公司尾菜厭氧消化后的沼液，該公司年處理尾菜穩定在330 kt左右，尾菜經“破碎+水解+固液分離”主體工藝處理后，固相部分經“濕式厭氧+半干式厭氧”組合工藝，漿液微濾進入沼液貯存池儲存，分離后沼渣作為堆肥原料，而沼液則貯存于沼氣池中。沼液水力停留時間（HRT）常年維持在60～90 d，供試沼液的基本理化性質見表2。

供試沼液原液中鉛（Pb）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅（Zn）含量分別為0.158 mg/L±0.006 mg/L、0.026 mg/L±0.003 mg/L、0.187 mg/L±0.025 mg/L、0.616 mg/L±0.047 mg/L，鎘（Cd）未檢出，均未超過NY/T 2596-2022《沼肥》、NY/T 2065-2011《沼肥施用技術規范》和GB 5084-2021《農田灌溉水質標準》的規定。

1.3 試驗設計

本試驗設置6個沼液濃度溝灌處理，即T3、T6、T9、T12、T15和T18處理（表2），以清水溝灌處理為對照（CK），每個處理重復3次，隨機排列。選取長勢均勻的花椰菜幼苗定植大田，花椰菜起畦面覆膜栽植，畦面包溝寬1.3 m，畦面高20 cm，小區面積為6 m×4 m =24 m²，株行距為0.5 m×0.5 m。小區周圍設置保護行，為避免小區間水肥相互滲透影響試驗準確性，用深埋50 cm的PVC板將相鄰兩個小區隔開。所有處理統一施用商品復合肥料（N∶P₂O₅∶K₂O養分質量比為15∶15∶15）750 kg/hm²作為基肥，定植7 d后，按照試驗設計統一進行灌溉，每小區每次溝灌1 m3，共計灌溉6次，試驗于2023年7月23日開始， 2023年10月25日結束。試驗實施期間除沼液灌溉比例不同外其余田間管理措施均保持一致。

1.4 樣品的采集

1.4.1 花椰菜樣品采集

于花椰菜成熟期（2023年10月25日）進行采樣。每重復區取3株正常生長的花椰菜，在田間測定其園藝性狀后，帶回實驗室。用蒸餾水洗凈根部土壤，分離為地上部分和地下部分，取一部分鮮樣榨汁備用，另一部分樣品置于105 ℃干燥箱中殺青1 h，后調至80 ℃烘干至恒重，碾碎，過120目篩，保存在自封袋中備用。

1.4.2 土壤樣品采集

土壤樣品的采集時間為2023年10月25日，每試驗小區的土壤樣品按5點采樣法采集0～20 cm耕層土壤，混勻裝進自封袋中帶回實驗室，利用四分法分出一部分新鮮土樣保存在4 ℃冰箱備用，剩余土樣經自然風干、去除雜物后碾碎過2 mm篩，保存于自封袋中備用。

1.5 測定指標與方法

植物株高、冠幅采用米尺（精確度為0.01 m）直接測量；莖粗采用游標卡尺（精確度為0.02 mm）測量；干鮮重用電子天平（精確度為0.01 g）稱量；SSC含量采用折射儀法（NY/T 2637-2014）測定；維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法（GB 5009.86-2016）測定；硝酸鹽含量采用紫外分光光度法（GB 5009.33-2016）測定；SP含量采用凱氏定氮法（GB 5009.5-2016）測定；還原糖含量采用銅還原碘量法（NY/T 1278-2007）測定。

尾菜沼液和清水pH值采用雷磁PHSJ-4F型pH計（HJ 1147-2020）測定；水溶性總鹽含量用EC值表示，采用雷磁DDSJ-308F電導率儀測定；TN含量采取堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）測定，TP含量采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）測定，OM含量采用《水溶肥料有機質含量的測定》（NY/T 1976-2010）測定；TK和重金屬（Cr、Cd、Cu、Zn、Pb）含量采用火焰原子吸收分光光度法測定。

土壤pH值采用PHSJ-4F型pH計（NY/T 1377-2007） 測定；土壤EC值采用雷磁DDSJ-308F電導率儀測定，水土比為5∶1；土壤容重采用環刀法（NYT 1121.4-2006） 測定；TN含量采用凱氏法（HJ 717-2014）測定；TP含量采用氫氧化鈉熔融法（GB/T 9837-1988）測定；TK含量采用火焰原子吸收法（NY/T 87-1988）測定；OM含量采用重鉻酸鉀氧化法（NYT 1121.6-2006）測定。

1.6 數據處理

采用Excel 2010對數據進行處理、計算及制圖；采用SPSS 24.0進行數據統計分析，用Duncan法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同尾菜沼液濃度灌溉對土壤環境的影響

2.1.1 對土壤pH值和EC的影響

土壤pH值和EC的變化情況如圖1所示。

由圖1（a）可知，隨尾菜沼液灌溉濃度的降低，土壤pH整體呈下降趨勢，T3、T6、T9、T12處理與CK相比均無顯著性差異（Pgt;0.05），T15、T18處理均顯著低于CK（Plt;0.05），且T18處理最低，pH為8.19，較CK降低了3.87%，但土壤仍成弱堿性。由圖1（b）可知，不同沼液處理中，土壤EC隨著沼液濃度的降低而逐漸降低，與CK相比，T3、T6、T9處理EC值顯著高于CK（Plt;0.05），分別提高了63.76%、40.73%、17.88%，其余各處理與CK相比均無顯著性差異（Pgt;0.05）。

2.1.2 對土壤營養素的影響

不同沼液濃度灌溉處理0～20 cm土壤營養素含量結果如圖2所示。

與CK相比，高濃度沼液灌溉，均能提高土壤TN、TP、OM含量。T3、T6處理TN含量顯著高于CK（Plt;0.05），T3處理最高，T6處理次之，與CK相比，分別提高了39.14%、27.76%；T3、T6、T9處理時，TP含量顯著高于CK（Plt;0.05），分別提高了42.26%、36.65%、28.33%，其余各處理與CK均無顯著差異（Pgt;0.05）；T3～T15處理下OM含量均顯著高于CK，提高幅度為23.73%～34.97%，T18處理與CK無顯著差異（Pgt;0.05）；而TK含量與CK相比，無論哪種沼液處理均無顯著變化（Pgt;0.05），但均略微高于CK，且以T15處理最高，較CK提高10.14%。

2.2 不同尾菜沼液濃度灌溉對花椰菜生長的影響

2.2.1 對花椰菜園藝性狀及產量的影響

不同沼液濃度施用對花椰菜園藝性狀及產量的影響見表3。

由表3可知，與CK相比，無論何種沼液配比，冠幅均無顯著性差異（Pgt;0.05）；不同沼液濃度灌溉均顯著增加了花椰菜株高（Plt;0.05），且以T6處理最為高，T3處理次之，增幅分別達24.05%、22.08%；與CK相比，T3～T15處理均顯著增加了花椰菜莖粗（Plt;0.05），增幅為12.78%～27.34%，且隨尾菜沼液濃度的增大，莖粗指數表現出先增大后降低的趨勢，以T12處理增幅最大，T18處理與CK相比無顯著性差異（Pgt;0.05）；與CK相比，T3～T12處理均增加了花椰菜產量，但不顯著（Pgt;0.05），T6處理時花椰菜產量最高，較CK增加13.74%。

2.2.2 對花椰菜品質的影響

不同沼液濃度施用對花椰菜品質的影響見表4。

由表4可知，與CK相比，不同沼液濃度施用顯著提高了花椰菜SSC含量（Plt;0.05），增幅為5.73% ～26.28%，且以T18處理最為顯著，T12處理次之；與CK相比，T3 ～ T15處理均顯著提高了花椰菜SP含量（Plt;0.05），隨著沼液配比濃度的增加，SP含量呈現先增大后降低的變化趨勢，且以T9處理最高，增幅高達12.75%；沼液不同配比濃度施灌對花椰菜中維生素C、還原糖、硝酸鹽含量均無顯著影響（Pgt;0.05），維生素C含量隨著沼液濃度的增加總體呈先升高后降低的趨勢，以T12處理最高，較CK提高18.61%，還原糖含量隨著沼液濃度的增加而增加，且以T3處理最高，較CK提高了65.05%，硝酸鹽含量與沼液濃度呈總體負相關，但無論何種沼液配比濃度灌溉，均未超過限值規定（GB2762-2017）。

3 討論

尾菜沼液為尾菜厭氧發酵而得，其中含有豐富的氮、磷、鉀、有機物及植物生長所需的微量元素。低濃度尾菜沼液灌溉顯著降低了土壤PH，這說明低濃度的尾菜沼液灌溉，能夠降低土壤的堿度，這可能是由于沼液中氨氮的硝化反應產生的氫離子[16]及沼液中豐富的堿基陽離子[17， 18]等因素共同作用的結果，但也有研究表明施用沼液可以提高土壤的pH[19， 20]，這可能與供試沼液的來源及土壤的性質有關。土壤EC值隨著沼液灌溉濃度的降低而降低，低濃度沼液灌溉其EC值與CK無顯著差異，這與沼液中豐富的可溶性離子濃度有關，說明農田大量使用高濃度沼液肥會導致土壤鹽分累積，對土壤環境造成較大的鹽害風險[21]，本研究同樣發現低濃度尾菜沼液灌溉，可以降低甚至避免土壤鹽堿化，因此，在高負荷沼液消納時需注意土壤鹽分累積的問題。土壤氮、磷、鉀及有機質含量是衡量土壤肥力的重要標志，大量研究表明經沼液施用過的土壤，其氮、磷、鉀及有機質含量與對照相比均有顯著性提高[10， 22， 23]。本研究發現，隨著沼液濃度的增加，可以有效的提高土層總氮、總磷和有機質含量，而全鉀含量卻無顯著性變化。這是由于沼液營養元素的累積效應所致，而沼液中的鉀主要是以易被植物吸收的速效鉀為主，故在施用沼液時對土壤全鉀的影響較弱[24]。

大量研究表明，施用沼液能夠增加作物產量，改善作物品質，且沼液對作物的響應與施用量及濃度有關。本研究發現，當沼液和水配比為1∶6時（T6處理）花椰菜增產效果最好，產量增加13.74%，且可顯著改善花椰菜部分園藝性狀（株高、莖粗），趙金華等[25]研究發現，70%沼液配施30%化肥，顯著增加了西瓜植株的株高和莖粗，徐海蓉等[26]研究發現，適量澆施沼液可以有效提高青椒的產量，相比CK，青椒產量可以提高增加97.74%。劉敏等[27]研究發現，45%沼液配施55%化肥可顯著提高土壤肥力，促進玉米生長，增加玉米產量，這是因為沼液作為一種水溶性速效有機肥改善了作物根部生長微環境，促使根部生長點快速發育，增強根的活力，有效地提高作物產量[28]。也有些研究表明，高濃度的沼液施用反而使作物產量降低[29]，這種現象的原因可能是由于沼液的高滲性造成作物鹽害所致[30]。

蔬菜中可溶性固含物、維生素、還原糖、可溶性蛋白是衡量蔬菜品質的重要指標。本研究發現，隨著沼液施用濃度的升高，花椰菜中可溶性固含物和可溶性蛋白均顯著高于CK，維生素C和還原糖含量略高于CK，且均表現出先升高后降低的趨勢，這與大多數研究一致。鄭健等研究表明在番茄開花結果期和果實膨大期分別施用適當比例的沼液可以使產量和品質維持在相對較高的水平[31]。楊月等[12]施用牛奶廠沼液發現顯著增加了小麥籽粒中粗蛋白和粗淀粉的含量。由于沼液中含有豐富的富含微量元素、氨基酸、有機酸、水解酶、維生素和其他有益于植物生長發育的營養成分，可被作物直接吸收[7]，因此適當濃度沼液施用能夠通過改變花椰菜的養分吸收和營養素的合成過程，提高花椰菜中可溶性蛋白的含量，進而提升花椰菜的營養品質。

蔬菜硝酸鹽含量的高低同樣是蔬菜品質的重要評價指標之一，本研究發現，施用沼液后，花椰菜中硝酸鹽含量與CK相比均有不同程度的增加，這與大多數研究一致[23， 32]，且硝酸鹽含量隨著沼液濃度的增大呈現出減小的趨勢，可能是沼液中的氮素及其他生理活性物質濃度抑制了花椰菜硝酸還原酶的合成所致[33]。

4 結論

1） 低濃度施用尾菜沼液能顯著降低堿性土壤pH，對EC值無顯著性影響；隨著沼液濃度的增加，可以有效提高耕層總氮、總磷和有機質含量，而全鉀含量無顯著性變化，其中以有機質含量為衡量標準時，T6處理效果最佳，土壤總氮、總磷、全鉀和有機質含量分別增加27.76%、36.65%、6.79%、34.97%。

2） 適度的沼液施用可改善花椰菜的生長特性，提高花椰菜產量。以花椰菜產量為衡量標準時，T6處理效果最佳，產量提高13.74%。

3） 與常規灌溉相比，不同沼液濃度施用顯著提高花椰菜可溶性固含物和可溶性蛋白含量，可溶性固含物以T18處理最高，增幅為26.28%，可溶性蛋白以T9處理最高，增幅為12.75%，而維生素C、還原糖雖有增高，但不顯著；施用沼液后，花椰菜中硝酸鹽含量與CK相比均有不同程度增加，但均未超過GB2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》的規定。

參 考 文 獻

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