趙自超， 付龍?jiān)疲?王昭晴， 張?jiān)仆ⅲ?楊 光， 王艷芹， 李 彥， 羅加法

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所， 濟(jì)南 250100； 2. 農(nóng)業(yè)部廢棄物基質(zhì)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 濟(jì)南 250100； 3. 農(nóng)業(yè)部黃淮海平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 濟(jì)南 250100； 4. 新西蘭農(nóng)業(yè)科學(xué)院魯亞庫拉研究中心， 哈密爾頓 3240)

我國是農(nóng)業(yè)大國，蔬菜產(chǎn)量近年來一直穩(wěn)居世界第一。在蔬菜生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量廢棄物，其中包括秧蔓藤、病殘株、殘次品等。經(jīng)估算，我國每年產(chǎn)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(fèi)，一是造成資源浪費(fèi)，二是污染環(huán)境，威脅當(dāng)?shù)厥卟说陌踩a(chǎn)[2]。因此，提高蔬菜廢棄物的循環(huán)利用有助于促進(jìn)我國蔬菜產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)和推動我國農(nóng)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展。沼氣工程對于解決蔬菜及養(yǎng)殖場廢棄物具有很好的實(shí)用性，是目前最具前景的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用手段之一[3-5]，既有效地?zé)o害化處理了大量廢棄物，又高效地產(chǎn)生清潔能源(沼氣)和有機(jī)肥料(沼液、沼渣)。近年來，因過量施化肥導(dǎo)致的食品和生態(tài)環(huán)境安全問題越來越嚴(yán)重，在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了蔬菜硝酸鹽超標(biāo)、蔬菜品質(zhì)下降等一系列問題，嚴(yán)重制約著蔬菜的安全及可持續(xù)發(fā)展[6-8]。前人研究結(jié)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(chǎn)量及品質(zhì)等方面都具有積極作用[9-11]。而這些沼液的主要發(fā)酵原料為畜禽糞便，而對于蔬菜廢棄物為主要發(fā)酵原料的沼液在設(shè)施蔬菜上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。本文以設(shè)施甜椒為對象，研究蔬菜廢棄物沼液作為追肥對產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響，為蔬菜廢棄物沼液在設(shè)施蔬菜上合理利用提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究于2017年8月-2017年12月在山東省濟(jì)南市長清區(qū)一園區(qū)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)土壤是潮褐土，0～20 cm土層基礎(chǔ)理化性狀：pH值為8.4，有機(jī)質(zhì)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(yàn)材料為甜椒(CapsicumannuumL.var.grossum(Willd.)Sendtn.)，品種為奧黛麗。試驗(yàn)所有沼液來自該園區(qū)內(nèi)的地下沼氣池，發(fā)酵原料主要為該園區(qū)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(dǎo)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)4個(gè)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(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)13 m2(1.3 m × 10 m)。每個(gè)處理基肥施肥量一致，均為商品有機(jī)肥15 t·hm-2，磷酸二銨750 kg·hm-2和硫酸鉀750 kg·hm-2。試驗(yàn)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(jì)算，所缺磷、鉀養(yǎng)分化肥補(bǔ)齊(由于沼液氮鉀含量相同，只補(bǔ)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(yàn)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(shí)測定各小區(qū)的果實(shí)產(chǎn)量，三次累計(jì)相加計(jì)算最終產(chǎn)量。

每次收獲時(shí)，選取甜椒鮮樣進(jìn)行固形物，VC，硝酸鹽、可溶性糖和可滴定酸含量等品質(zhì)指標(biāo)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(jié)果計(jì)算。

每次收獲時(shí)，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(jì)法測定[16]。三次測定的平均值作為最后的結(jié)果進(jìn)行分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和畫圖，用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

圖1 追施沼液對甜椒產(chǎn)量的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液追施對設(shè)施甜椒產(chǎn)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(chǎn)量，反而增加了產(chǎn)量。T4處理兩倍氮施用量的增產(chǎn)效果并不好。T1，T2，T3和T4處理的產(chǎn)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(chǎn)量分別增產(chǎn)19.6%，16.9%和5.5%。

2.2 沼液追施對設(shè)施甜椒品質(zhì)的影響

沼液追施會降低甜椒果實(shí)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(gè)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(shí)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(fā)現(xiàn)，在追肥中使用沼液可以提高甜椒的品質(zhì)，其中以沼液與化肥配施(50%化肥N +50%沼液N)表現(xiàn)出的效果最好。

2.3 沼液追施對設(shè)施甜椒養(yǎng)分吸收的影響

如表2所示，沼液追施并沒有降低甜椒果實(shí)對N，P，K 養(yǎng)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(yǎng)分的化學(xué)計(jì)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(shí)固形物的影響

圖3 追施沼液對甜椒果實(shí)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(zhì)，能刺激作物生長，增強(qiáng)作物抗逆性及改善產(chǎn)品品質(zhì)[17-20]。研究指出，在設(shè)施蔬菜栽培中追施沼液能提高蔬菜產(chǎn)量、改善蔬菜品質(zhì)[21-22]，這與本研究的結(jié)果相同。本研究還發(fā)現(xiàn)甜椒產(chǎn)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(jié)果類似[7]。

研究發(fā)現(xiàn)，較低的N/P 值有利于有機(jī)體的快速生長[16]，而本研究發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)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(jié)省了577 kg和1154 kg化肥。前人研究指出長期施用沼液有減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)[23]，所以本研究認(rèn)為追肥時(shí)，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(qū)蔬菜廢棄物，減少環(huán)境污染，大大節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

表2 不同處理甜椒果實(shí)N，P，K的含量及其化學(xué)計(jì)量特征

4 結(jié)論

追施蔬菜廢棄物沼液提高了甜椒產(chǎn)量，聯(lián)合追施沼液和化肥的產(chǎn)量最高，追施多量沼液產(chǎn)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(yǎng)分的吸收。綜上表明，在設(shè)施蔬菜栽培過程中，蔬菜廢棄物沼液可以替代化肥進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，為蔬菜園區(qū)蔬菜廢棄物資源化利用提供了一實(shí)用途徑。