城市餐廚垃圾厭氧消化液對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

盧艷陽，張又弛，孫 健，萬順剛，羅文邃 (中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所，福建廈門361021)

廚廚垃圾是家庭、賓館、飯店及機(jī)關(guān)企事業(yè)等飲食單位拋棄的剩余飯菜的通稱。目前主要處理方式有填埋、堆肥和生產(chǎn)飼料3種方法［1］，但處理成本較高，且易產(chǎn)生各種污染隱患。為了實(shí)現(xiàn)城市廚廚垃圾的減量化、資源化、無害化，人們正在積極、努力地尋找新的解決方法。厭氧消化工藝被認(rèn)為是處理餐廚垃圾的可行模式之一。全封閉的生物反應(yīng)器能夠減少處理過程對環(huán)境帶來的污染風(fēng)險(xiǎn)，在處理廢棄物的同時(shí)還能回收生物質(zhì)能(氫氣、甲烷)［2］，帶來具有再利用價(jià)值的厭氧消化液。

厭氧消化液含有豐富的營養(yǎng)成分［3］。如果能夠?qū)⑵渥鳛榉柿蠎?yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅解決大量厭氧消化液帶來的污染風(fēng)險(xiǎn)，而且提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化再利用。但是，目前大多數(shù)研究集中在農(nóng)業(yè)畜禽糞便/農(nóng)作物秸稈厭氧消化液的應(yīng)用上［4-6］，而對城市餐廚垃圾厭氧消化液的應(yīng)用研究甚少。筆者通過田間試驗(yàn)，將城市餐廚垃圾厭氧消化液作為葉面肥施用于番茄生長過程中，研究城市餐廚垃圾厭氧消化液對番茄產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，以期為城市餐廚厭氧消化液的資源化利用提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試消化液為城市餐廚垃圾厭氧消化后所得，通過真空抽濾后稀釋到適當(dāng)倍數(shù)，備用。供試消化液營養(yǎng)成分:pH 6.19，COD 6 276 mg/L，NH4-N 782 mg/L，鉀131.9 mg/L，鈉 1 728.6 mg/L，鎂 45.94 mg/L，鈣 46.07 mg/L，鐵26.10 mg/L，鋅3.67 mg/L，銅0.24 mg/L。供試作物為番茄，品種為無限大果T-63。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 田間試驗(yàn)設(shè)在位于廈門的中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所試驗(yàn)田內(nèi)。該地區(qū)地處亞熱帶氣候，溫和多雨，年平均氣溫在20.8℃，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒。年平均降雨量在1 200 mm左右，土壤為紅土，基本理化性質(zhì)為:pH 6.6，總氮含量0.12% ±0.01%，總碳含量1.17% ±0.06%，總硫含量0.35% ±0.01%，速效鉀100.6 mg/kg，速效磷29.83 mg/kg。

采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)法，設(shè)4個(gè)處理:處理①(CK)，清水對照;處理②(以下簡稱沼液)，清水稀釋5倍的城市餐廚垃圾厭氧消化液;處理③(以下簡稱混合液)，10%城市餐廚垃圾厭氧消化液+10%營養(yǎng)液;處理④，營養(yǎng)液。其中，營養(yǎng)液配方如下:每升水中加入KH2PO4和KNO3各30 g配成母液，然后稀釋300倍即為供試營養(yǎng)液。每個(gè)處理組設(shè)3個(gè)重復(fù)單元。每個(gè)單元內(nèi)有5株番茄，株距30 cm。

1.3 田間管理 2013年1月1日在溫室育苗盤育苗，2月7日定植并覆蓋地膜。定植前，在試驗(yàn)地按每10 m2、開溝施入有機(jī)肥(“鷺盛”牌園林專用肥)10 kg，復(fù)合肥(“阿康”牌氮、磷、鉀三元復(fù)合肥)0.5 kg作為基肥以供前期番茄植株正常生長發(fā)育。在果實(shí)膨大期(4月22日)和采收初期(5月10日)，分別噴灑上述4個(gè)處理的葉面肥，采用葉片正反面均勻噴灑，同時(shí)注意在傍晚進(jìn)行，以避免陽光直射導(dǎo)致養(yǎng)分散失。

1.4 測定項(xiàng)目 番茄變紅后采收鮮果稱重，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，并于番茄結(jié)果中期取樣，檢測第1穗果實(shí)維生素C(VC)含量。VC含量的測定采用熒光測定法［7］，植株采收后70℃烘干稱重。數(shù)據(jù)處理使用Excel2000程序和SPSS11.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對番茄植株生長的影響 由圖1可知，CK、沼液組、混合液組和營養(yǎng)液組4個(gè)處理組的地上部分平均干物質(zhì)重量分別為47.17±1.76、73.44±5.19、66.00±5.20和56.97±2.41 g，沼液組、混合液組和營養(yǎng)液組分別比CK增加了55.69%、39.92%、20.78%。其中，噴灑城市餐廚垃圾厭氧消化液處理組的番茄地上部分重量增加最多，高達(dá)50%以上。噴灑城市餐廚垃圾厭氧消化液可以明顯促進(jìn)番茄的生長，顯著提高番茄地上部分干物質(zhì)重量。

圖1 不同處理對番茄地上部分干重的影響

由圖2可知，對于番茄地下部分，CK、沼液組、混合液組和營養(yǎng)液組的地下部分干重依次為3.55±1.40、5.04±1.13、4.08±0.49和3.68±0.76 g。雖然各處理間不存在顯著差異，但噴灑城市餐廚垃圾厭氧消化液處理組的番茄地下部分干重仍為最高。

圖2 不同處理對番茄地下部分干重的影響

2.2 不同處理對番茄產(chǎn)量的影響 由圖3可知，番茄噴灑城市餐廚垃圾厭氧消化液后，其長勢明顯好于對照組，而且病害發(fā)生情況明顯輕于其他處理。CK、沼液組、混合液組、營養(yǎng)液組的番茄平均單果重分別為101.4±16.65、117.9±16.43、111.2±21.54 和104.75 ±17.07 g。其中，沼液組、混合液組和營養(yǎng)液組的番茄平均單果重分別比CK增加了16.27%、9.66%和3.3%。沼液處理組的單果重較對照組增產(chǎn)最多，噴灑城市餐廚垃圾厭氧消化液對番茄單果重有顯著提高作用。

2.3 不同處理對番茄VC含量的影響 番茄含有豐富的營養(yǎng)元素，其中VC含量居蔬菜之冠。由圖4可知，CK、沼液組、混合液組和營養(yǎng)液組的番茄平均VC含量分別為224.8±9.7、264.8±38.3、248.3±24.8和251.4±9.5 mg/kg。盡管處理組間不存在顯著差異，但沼液組的VC含量最高，比CK高出17.76%，而混合液和營養(yǎng)液分別僅提高了10.42%和11.82%。因此，適當(dāng)噴灑葉面肥有利于提高番茄VC含量，而且噴灑沼液的效果要優(yōu)于常規(guī)營養(yǎng)液。

圖3 不同處理對番茄平均單果重的影響

圖4 不同處理對番茄VC含量的影響

3 小結(jié)與討論

葉面施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上強(qiáng)化作物營養(yǎng)、防治某些缺素癥及調(diào)控生長發(fā)育的一種施肥措施［8］。番茄需肥量較大。果實(shí)膨大期和采收初期是營養(yǎng)吸收的旺盛期，兩個(gè)時(shí)期養(yǎng)分的吸收量占全生育期吸收總量的60%以上，是葉面追肥的最佳時(shí)期［9］。生產(chǎn)上，主要通過施用化肥保證養(yǎng)分供應(yīng)［10］。但是，大量化肥的使用不僅降低了番茄的品質(zhì)，而且破壞了土壤生態(tài)系統(tǒng)。

試驗(yàn)中，在番茄果實(shí)膨大期和采收初期噴施沼液收到理想的效果，番茄植株生長旺盛，地上部分的生長量顯著優(yōu)于對照，而且噴施沼液后番茄平均單果重比對照組增加16.27%，顯著優(yōu)于混合液組;同時(shí)，番茄VC含量比對照組高出17.76%，效果優(yōu)于其他處理組。所以，處理沼液組的番茄在產(chǎn)量和品質(zhì)上的提高均優(yōu)于其他處理組。這可能歸功于沼液豐富的速效營養(yǎng)成分所帶來的促進(jìn)作用。沼液中含有氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素和鈣、鋅、錳等中微量營養(yǎng)元素以及大量的氨基酸與B族維生素［11-12］，可以顯著提高農(nóng)田土壤肥力，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量［13-15］。試驗(yàn)中，城市餐廚垃圾厭氧處理獲得的消化液含有極高的氮素和鈉鉀元素，還含有不少的鐵鋅銅含量，可能會促進(jìn)番茄植株的生長，并提高番茄的最終產(chǎn)量、品質(zhì)。另外，在試驗(yàn)過程中沼液組番茄的病害明顯輕于其他處理組，說明噴灑沼液后植物抗病能力增強(qiáng)，沼液對植物病害具備一定程度的抑制作用。張無敵等［16］統(tǒng)計(jì)出沼液可以對23種病害具有良好的防治作用，其防治效果與許多現(xiàn)行使用的農(nóng)藥相當(dāng)。綜上所述，以餐廚垃圾厭氧消化液作為葉面肥有利于提高番茄植株的產(chǎn)量和品質(zhì)，為無公害番茄生產(chǎn)開辟一條新途徑，促進(jìn)了城市有機(jī)廢棄物的資源化再利用。

［1］于繼英，武書庚，張海軍，等.餐廚廢棄物產(chǎn)生與資源化利用現(xiàn)狀和未來［J］.飼料工業(yè)，2011，2(4):62-64.

［2］王星，王德漢，李俊飛，等.餐廚垃圾的厭氧消化技術(shù)現(xiàn)狀分析［J］.中國沼氣，2006，24(2):35-39.

［3］張無敵，宋洪川，孫世中，等.厭氧消化液用作花卉有機(jī)肥的開發(fā)研究［J］.農(nóng)村能源，1999(4):14-16.

［4］孫廣輝.沼液灌溉對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤質(zhì)量影響的研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2006.

［5］周文娟.蔬菜秸稈的厭氧發(fā)酵特性及沼液的綜合利用［D］.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2012.

［6］唐微，伍鈞.沼液不同施用量對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29(12):2268-2273.

［7］李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］.北京:高等教育出版社，2003:134-197.

［8］孫周平，劉濤，藺姍姍，等.霧培對番茄植株生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37(3):488-490.

［9］齊紅巖，李天來，張潔，等.葉面噴肥對設(shè)施番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及干物質(zhì)分配的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19(Z1):115-118.

［10］徐立功，徐坤，劉會誠.生物有機(jī)肥對番茄生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響［J］.中國蔬菜，2006(4):8-11.

［11］周孟津.沼氣實(shí)用技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［12］張無敵.沼氣發(fā)酵殘留物利用基礎(chǔ)［M］.昆明:云南科技出版社，2002.

［13］胡向軍，余東波.沼液對椪柑生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.中國沼氣，2008，26(3):29-33.

［14］張乾元，李兆麗.沼液葉面噴施和灌根對馬鈴薯生長與產(chǎn)量的影響［J］.中國沼氣，2008，26(5):30-32.

［15］錢靖華，林聰，王金花，等.沼液對蘋果品質(zhì)及土壤肥效的影響［J］.可再生能源，2005(4):27-29.

［16］張無敵，劉士清，賴建華，等.厭氧消化殘留物在防治農(nóng)作物病蟲害中的作用［J］.中國沼氣，1996，14(1):6-9.