沼液施用方式和濃度對小白菜生長和品質(zhì)的影響

劉 金，李勝利，夏亞真，孫治強(qiáng)

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，河南鄭州450002)

隨著沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的發(fā)展，沼液越來越多地應(yīng)用在有機(jī)生態(tài)型無土栽培中.作為沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的副產(chǎn)物，沼液是一種良好的有機(jī)液肥，它不僅含有豐富的氮、磷、鉀、鈉和鈣等營養(yǎng)元素，還含有大量的微量元素和17種氨基酸以及多種微生物和酶類［1－4］，能迅速被作物吸收利用.研究表明，沼液對土壤病原細(xì)菌和土傳病害有抑制作用［5－7］，而且能夠改善土壤環(huán)境［8］.由于沼液具有容易被吸收的特點(diǎn)，在蔬菜栽培中的應(yīng)用越來越廣泛.國內(nèi)外大量研究表明，適宜濃度的沼液充當(dāng)有機(jī)肥可以提高蔬菜的健壯度，增加產(chǎn)量并改善品質(zhì)［9－14］，降低硝酸鹽含量［15］，并能減少重金屬含量［16－18］.有關(guān)沼液與節(jié)水灌溉設(shè)施結(jié)合進(jìn)行蔬菜有機(jī)生態(tài)型栽培的研究較少.為此，本試驗(yàn)以小白菜為材料，研究滴灌和噴灌沼液兩種施肥方式對小白菜產(chǎn)量、品質(zhì)和重金屬含量的影響，確定最佳的施肥方式和沼液濃度，旨在為有機(jī)生態(tài)型無土栽培提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料

選用“上海青”小白菜為栽培材料;沼液取自雞糞發(fā)酵正常產(chǎn)氣60 d的庭用沼池，過濾雜質(zhì)后使用;栽培基質(zhì)均購于陳砦花木市場.試驗(yàn)于2011年9月22日在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)場溫室內(nèi)進(jìn)行.采用72穴孔的穴盤育苗，育苗基質(zhì)配方為:草炭∶珍珠巖∶蛭石=2∶1∶1(體積比)，以草炭∶菇渣=1∶1(體積比)的復(fù)合有機(jī)基質(zhì)作為栽培基質(zhì)，栽培槽的規(guī)格為:高12 cm、寬60 cm、長500 cm.以10 kg·m－3雞糞作為基肥，追施不同濃度的沼液.栽培基質(zhì)和有機(jī)肥源的氮、磷、鉀含量和重金屬含量如表1所示.

表1 栽培基質(zhì)、雞糞、沼液中氮、磷、鉀和重金屬的含量1)Table 1 The N，K，P and heavy metal content of compound media，chicken manure，biogas slurry mg·kg－1

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用滴灌和噴灌兩種節(jié)水灌溉設(shè)施進(jìn)行施肥，施肥系統(tǒng)設(shè)置如圖1所示.

圖1 施肥動(dòng)力系統(tǒng)和處理控制系統(tǒng)Fig.1 Dynamical system of manure and control processing system

設(shè)滴灌和噴灌兩種施肥方式為試驗(yàn)因素，每因素設(shè)5個(gè)水平，共10個(gè)處理，分別為滴灌處理的DCK(營養(yǎng)液，對照)、D1(沼液∶水 =1∶2)、D2(沼液∶水=1∶3)、D3(沼液∶水 =1∶4)、D4(沼液∶水 =1∶5)和噴灌處理的 SCK(營養(yǎng)液，對照)、S1(沼液∶水 =1∶2)、S2(沼液∶水 =1∶3)、S3(沼液∶水 =1∶4)、S4(沼液∶水=1∶5).每個(gè)處理重復(fù)3次，一個(gè)栽培槽即為一個(gè)處理小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列.栽培槽面積3 m2，每個(gè)栽培槽種植3行小白菜，鋪2行滴灌帶或噴灌帶.

DCK和SCK的營養(yǎng)液采用山崎葉菜類營養(yǎng)液大量元素配方.每5 d分別滴灌和噴灌營養(yǎng)液及不同濃度的沼液100 m3·hm－2，如兩次施肥期間基質(zhì)出現(xiàn)干旱情況(基質(zhì)相對含水量低于70%)，則統(tǒng)一補(bǔ)充井水.

1.3 指標(biāo)測定

于2011年10月26日選擇大小一致的壯苗定植.定植30 d后收獲，每個(gè)處理選取小白菜12株，采用王學(xué)奎等［19］的方法測定小白菜的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標(biāo).采用烘干稱重法測定地上部分的干重和鮮重;株高和展開度采用直尺測定;產(chǎn)量采用稱重法測定;葉綠素含量采用丙酮提取法測定.品質(zhì)指標(biāo)包括營養(yǎng)品質(zhì)和衛(wèi)生指標(biāo)，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，VC含量采用2、6-二氯酚靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用水楊酸法測定，亞硝酸鹽含量采用格里斯試劑比色法測定，重金屬含量采用原子吸收分光光度計(jì)法測定.

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2003軟件處理，采用LSD法進(jìn)行多重比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液施用方式和濃度對小白菜產(chǎn)量和干物質(zhì)積累的影響

從表2可以看出，滴灌處理的小白菜產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量隨著沼液濃度的降低而增加，而噴灌則隨著沼液濃度的降低呈先增加后減少的趨勢，且滴灌的產(chǎn)量略高于噴灌.滴灌處理中以D4的干物質(zhì)積累最多，單株干物質(zhì)積累量為7.72 g，比DCK提高22.93%;噴灌處理中以S3的干物質(zhì)積累最多，單株干物質(zhì)積累量為7.02 g，比SCK增加45.64%.作為干物質(zhì)積累最多的處理，D4的單株干物質(zhì)積累量顯著高于S3，增加9.97%;D4和S3的產(chǎn)量顯著高于同等施肥模式下的對照，較對照分別增產(chǎn)22.85%和45.10%，D4比S3的產(chǎn)量高10.26%;施用相同濃度的S4和D4，S4的產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量顯著低于D4，分別降低48.65%和48.70%，這可能是因?yàn)閲姽嗾右?，除少?shù)沼液被葉片迅速吸收外，大多沼液滴在葉片遮擋外的基質(zhì)中，根際環(huán)境中的礦質(zhì)元素限制小白菜的生長.

可見，在施用高濃度沼液時(shí)，滴灌的產(chǎn)量與噴灌的差異不顯著，較對照增產(chǎn)效果較差;施用低濃度沼液時(shí)，滴灌的增產(chǎn)效果優(yōu)于噴灌，增產(chǎn)效果最佳，單株干物質(zhì)積累量最多的處理是D4.

表2 沼液不同處理對小白菜產(chǎn)量和干物質(zhì)積累的影響1)Table 2 Effect of different treatments on dry matter accumulation and yield of Chinese cabbage

2.2 沼液施用方式和濃度對小白菜農(nóng)藝性狀的影響

從表3可以看出，滴灌處理小白菜的葉片數(shù)和展開度與噴灌的差異不顯著，但滴灌的株高和葉綠素含量都要高于噴灌.滴灌和噴灌的葉綠素含量均隨著沼液濃度的降低而減少;D1的葉綠素含量最高，為1.57 mg·g－1，比 DCK高 25.60%;S1的葉綠素含量最高，為 1.68 mg·g－1，比 SCK高 19.15%.滴灌的株高隨著沼液濃度的降低呈增加的趨勢，D3和D4的株高顯著高于DCK，分別增加43.60%和44.17%;而噴灌的株高則隨著沼液濃度的降低而減少.

可見，施用高濃度的沼液有利于葉綠素的積累，但抑制小白菜的生長;與對照相比，施用沼液能夠提高株高，增加葉綠素含量，滴灌以D4的效果最好，噴灌則以S3的效果最好.

表3 沼液不同處理對小白菜農(nóng)藝性狀的影響1)Table 3 Effect of different treatments on agronomic traits of Chinese cabbage

2.3 沼液施用方式和濃度對小白菜營養(yǎng)品質(zhì)和衛(wèi)生指標(biāo)的影響

從表4可以看出，小白菜葉片中的可溶性糖、硝酸鹽和亞硝酸鹽含量隨著沼液濃度的降低而減少，可溶性蛋白和VC含量則隨著沼液濃度的降低而增加.D1作為滴灌沼液濃度最大的處理，可溶性糖和硝酸鹽的含量分別為 2.19%和 3302.27 mg·kg－1，顯著高于 DCK，而蛋白質(zhì)含量卻最低，為 0.38 mg·kg－1.不同施肥方式下，VC含量以D4和S3最高，兩者間的差異不顯著.滴灌處理中D4的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量分別比DCK降低52.14%和79.42%;噴灌處理中 S3的亞硝酸鹽含量為0.72 mg·kg－1，不僅顯著低于 SCK，且顯著低于D4，降低21.74%，但硝酸鹽的含量卻顯著高于D4;D1和S2的硝酸鹽含量分別達(dá)到3302.27和3294.70 mg·kg－1，超出無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn)(GB 18406.1－2001).

可見，與對照相比，滴灌和噴灌沼液都可以不同程度地改善小白菜的品質(zhì)，但沼液濃度過高則容易引起硝酸鹽和亞硝酸鹽的積累，超過無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn);施用低濃度的沼液可以增加小白菜中的VC和可溶性蛋白含量，降低可溶性糖含量.綜合來看，D4和S3的效果較好.

表4 沼液不同處理對小白菜營養(yǎng)品質(zhì)和衛(wèi)生指標(biāo)的影響1)Table 4 Effect of different treatments on nutritional quality and hygienic index of Chinese cabbage

2.4 沼液施用方式和濃度對小白菜重金屬含量的影響

從表5可以看出，小白菜葉片中鉻、鉛、汞和鎘的含量均隨著沼液濃度的降低而減少，而鋅含量則隨著沼液濃度的降低而增加，不同施肥方式及沼液濃度對銅含量的影響不顯著.滴灌處理中，鉻和鎘的含量以D1最高，鉻含量與DCK的差異顯著，增加44.64%;D1鉛和汞的含量低于DCK，分別降低16.67%和11.11%;鋅含量以D4最高，與DCK的差異顯著.噴灌處理中，噴灌沼液的銅、汞和鎘含量與SCK的差異不顯著;鉻和鉛的含量以S3最低，顯著低于SCK，分別降低40.61%和66.67%;鋅含量以S4最高，顯著高于SCK，增加19.72% .

可見，小白菜葉片中的重金屬含量隨著沼液濃度的降低而減少，而滴灌與噴灌的差異不大，且重金屬含量均低于無公害蔬菜安全標(biāo)準(zhǔn)，以D4和S3的效果最好.

表5 沼液不同處理對小白菜重金屬含量的影響1)Table 5 Effect of different treatments on heavy metal contents of Chinese cabbage mg·kg－1

3 討論

施用不同濃度的沼液均可改善小白菜的品質(zhì)，增加小白菜的產(chǎn)量，這與張進(jìn)等［11］的研究結(jié)果相似，但與王遠(yuǎn)遠(yuǎn)等［13］的結(jié)果相反，可能由不同原料發(fā)酵得到的沼液所含的養(yǎng)分不盡相同所致.本試驗(yàn)利用滴灌和噴灌兩種節(jié)水灌溉設(shè)施施用不同濃度的沼液都能提高小白菜的產(chǎn)量，滴灌1∶5(沼液與水的體積比)的沼液，產(chǎn)量顯著高于滴灌營養(yǎng)液的對照，提高22.85%;噴灌1∶4的沼液，產(chǎn)量比噴灌營養(yǎng)液的對照提高45.10%;施用1∶5的沼液時(shí)，滴灌的產(chǎn)量幾乎是噴灌的2倍，這可能是因?yàn)槿~面吸收礦質(zhì)元素的速度較快，而噴灌處理中的沼液會(huì)滑落到根際環(huán)境以外的基質(zhì)中，造成根系環(huán)境中礦質(zhì)元素濃度的降低，增大根系對礦質(zhì)元素吸收的難易程度，致使生長優(yōu)勢集中在根系，相應(yīng)地減緩植株地上部分的生長.本試驗(yàn)中，噴灌處理根系的干重和鮮重大于滴灌處理，而地上部分的干重和鮮重卻較小(表2)也合理地解釋了這一結(jié)論.滴灌和噴灌沼液在不同程度上都降低小白菜硝酸鹽、亞硝酸鹽和重金屬的含量，這可能與沼液中含有某些酶有關(guān)［13］.本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，噴灌沼液對菜青蟲有很好的趨避作用，這與沼液復(fù)合殺蟲劑的利用效果［20］一致.從生態(tài)農(nóng)業(yè)上講，利用沼液代替農(nóng)藥應(yīng)用于植物有機(jī)生態(tài)型栽培具有重要意義.

在后期的驗(yàn)證試驗(yàn)中，滴灌1∶6、1∶7的沼液，小白菜產(chǎn)量均不理想，再一次確定1∶5為滴灌、1∶4為噴灌的最佳施用濃度.

［1］林碧英，林義章.沼液在蔬菜無土栽培上的應(yīng)用研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18(增刊):185－187.

［2］王琳，吳珊，李春林，等.糞便、沼液、沼渣中重金屬檢測及安全性分析［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2010(6):56－57.

［3］LIU W K，YANG Q C，DU L F.Soilless cultivation for high-quality vegetables with biogas manure in China:Feasibility and benefit analysis［J］.Renewable Agriculture and Food Systems，2011，9:300－307.

［4］陳豫，楊改河，馮永忠，等.沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式綜合評價(jià)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(2):274－279.

［5］馬艷，李海，常志州，等.沼液對植物病害的防治效果及機(jī)理研究Ⅰ:對植物病原真菌的抑制效果及抑菌機(jī)理初探［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(2):366－374.

［6］陶秀萍，董紅敏，尚斌，等.新鮮豬沼液和牛沼液對農(nóng)作物病原真菌抑制作用的比較研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(7):1443－1449.

［7］李海，馬艷，常志州，等.沼液對草莓土傳病害的盆栽防效與沼液中拮抗細(xì)菌篩選［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(2):195－198.

［8］姜麗娜，王強(qiáng)，陳丁江，等.沼液稻田消解對水稻生產(chǎn)、土壤與環(huán)境安全影響研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(7):1328－1336.

［9］李彧，蔣芳玲，劉明池，等.沼液與營養(yǎng)液配比對番茄幼苗生長和生理特性的影響［J］.蔬菜，2011(5):56－59.

［10］GAO T G，CHEN N，LI W Q，et al.Effect of highly efficient nutrient solution of biogas slurry on yield and quality of vegetables［J］.Agricultural Science ＆ Technology，2011，12(4):567－570.

［11］張進(jìn)，張妙仙，單勝道，等.沼液對無土栽培小白菜(Brassica chinensis L.)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響初探［J］.科技通報(bào)，2010，26(5):407－412.

［12］劉文科，楊其長.MFT系統(tǒng)進(jìn)行沼液水培生菜的效果研究［J］.農(nóng)業(yè)工程技術(shù):溫室園藝，2010(10):40.

［13］王遠(yuǎn)遠(yuǎn)，劉榮厚，沈飛，等.沼液追肥對小白菜生物學(xué)性狀和產(chǎn)量的影響［J］.北方園藝，2008(1):13－16.

［14］沈明星，劉鳳軍，佘旭東，等.藍(lán)藻沼液對蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響及替代化肥作用研究［J］.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，2012，33(1):72－76.

［15］劉文科，杜連鳳，楊其長.設(shè)施無土栽培蔬菜硝酸鹽控制措施［J］.北方園藝，2008(5):83－85.

［16］LIU X Q，KO K Y，KIM S H，et al.Enhancement of nitrate uptake and reduction by treatment with miced amino acids in red pepper(Capsicum annuum L.)［J］.Acta Agriculture Scandinavia Section B-Soil and Plant Science，2007，57:167－172.

［17］高紅莉.施用沼肥對青菜產(chǎn)量品質(zhì)及土壤質(zhì)量的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29(增刊):43－47.

［18］樊文華，劉晉峰，王志偉，等.施用沼肥對溫室土壤養(yǎng)分和重金屬含量的影響［J］.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，31(1):1－4.

［19］王學(xué)奎，章文華，郝再彬，等.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，2006.

［20］張全國，李鵬鵬，倪慎軍，等.沼液復(fù)合型殺蟲劑研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22(6):157－160.