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

我國是農業(yè)大國，蔬菜產量近年來一直穩(wěn)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(huán)境，威脅當?shù)厥卟说陌踩a[2]。因此，提高蔬菜廢棄物的循環(huán)利用有助于促進我國蔬菜產業(yè)安全生產和推動我國農業(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用性，是目前最具前景的農業(yè)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(tài)環(huán)境安全問題越來越嚴重，在設施蔬菜生產過程中出現(xiàn)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(xù)發(fā)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(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(yǎng)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(qū)一園區(qū)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(qū)內的地下沼氣池，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(qū)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(qū)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(yǎng)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(qū)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(shù)據(jù)分析

用Excel表格進行數(shù)據(jù)整理和畫圖，用SPSS軟件對數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)出的效果最好。

2.3 沼液追施對設施甜椒養(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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，較低的N/P 值有利于有機體的快速生長[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(qū)蔬菜廢棄物，減少環(huán)境污染，大大節(jié)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(lián)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(yǎng)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(qū)蔬菜廢棄物資源化利用提供了一實用途徑。