膜下滴灌追施酵母濃縮液液體肥對甜菜產(chǎn)質(zhì)量的影響

邢旭明，宿彥良，張銀波，史樹德，劉偉，魏磊，劉軍成

（1.內(nèi)蒙古佰惠生新農(nóng)業(yè)科技股份有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 024000；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，呼和浩特 010019）

0 引言

甜菜是中國乃至世界上除甘蔗以外的第二大糖料作物，目前我國種植區(qū)域主要分布在西北、華北和東北三大甜菜產(chǎn)區(qū)[1]，2018/2019 年榨季新疆和內(nèi)蒙古兩省區(qū)甜菜種植面積占全國甜菜的90.27%，總產(chǎn)量占全國甜菜總產(chǎn)量90%左右[2]。實踐證明，科學種植甜菜可使企業(yè)增效、農(nóng)民增收，是當前甜菜種植戶脫貧致富的有效途徑之一。

甜菜是一種需肥量較多的作物，甜菜生長的不同時期需要大量的養(yǎng)分來供應(yīng)，最后以獲得較高的含糖和單產(chǎn)，然而目前大部分甜菜種植戶仍存在不合理施肥和偏施氮肥的習慣，造成甜菜含糖率低、品質(zhì)下降[3]。為了改善不合理施肥、提高甜菜生產(chǎn)質(zhì)量，施用糖廠副產(chǎn)物廢液是一種簡便、經(jīng)濟、環(huán)保的有效途徑。刀靜梅等[4]通過對甘蔗糖廠的酒精廢液檢測發(fā)現(xiàn)其含有大量甘蔗生長所需的多種營養(yǎng)元素，且這種液體不含任何有毒有害物質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥原料。張洪志[5]研究表明利用甘蔗糖廠的酒精廢濃縮液，和尿素、磷酸一銨、氯化鉀等原料進行復(fù)配，通過轉(zhuǎn)鼓造粒機生產(chǎn)出符合國家標準的有機-無機復(fù)混肥料，有機質(zhì)含量達20%。李方橋等[6]利用濃縮液作為粘結(jié)劑，經(jīng)設(shè)備改造，并增加其他有機質(zhì)和中微量元素生產(chǎn)出符合國家標準的有機－無機復(fù)混肥料，改造后的工藝可降低生產(chǎn)成本，提高復(fù)混肥養(yǎng)分含量，將濃縮液變廢為寶。朱秋珍等[7]通過對甘蔗地進行定量施用酒精廢液發(fā)現(xiàn)，在蔗地上施用酒精廢液具有可行性，不但降低了甘蔗生產(chǎn)成本，而且能夠消除廢濃縮液對環(huán)境的污染。

然而以上的試驗多集中在以甘蔗糖蜜廢液對甘蔗生長及經(jīng)濟效益方面的研究[8-9]，缺少甜菜酵母濃縮液及其對甜菜品質(zhì)及經(jīng)濟效益方面的研究。甜菜酵母濃縮液（簡稱酵母濃縮液），即常說的酵母廢液，指的是以甜菜糖蜜作為原料發(fā)酵生產(chǎn)酵母粉或酵母抽提物等系列產(chǎn)品后排出的廢液，其含有一定數(shù)量的氮、鉀、有機質(zhì)和氨基酸等營養(yǎng)元素，是一種優(yōu)質(zhì)的固體和液體肥原料。因此本研究以甜菜糖廠酵母濃縮液及其復(fù)配液體肥為材料，開展酵母濃縮液及其復(fù)配液體肥對甜菜產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟效益的影響研究，對于提高甜菜品質(zhì)和農(nóng)戶增收、減輕企業(yè)環(huán)保壓力，實現(xiàn)酵母濃縮液資源循環(huán)利用都具有十分重要的科學和現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗選擇在內(nèi)蒙古佰惠生新農(nóng)業(yè)科技股份有限公司研發(fā)中心甜菜基地進行，試驗地氣候類型為溫帶大陸性季風氣候，試驗田土壤基本理化性狀為：有機質(zhì)12.9 g/kg，全氮0.93 g/kg，全磷0.48 g/kg，全鉀21.56 g/kg，堿解氮67.4 mg/kg，有效磷8.4 mg/kg，速效鉀101.31 mg/kg，pH值8.09。

1.2 供試材料

供試甜菜品種為‘MA097’，由丹麥麥瑞博種業(yè)公司培育。供試底肥為赤峰杰翔復(fù)合肥有限公司生產(chǎn)的甜菜專用肥（N-P-K：10-15-15）。

供試酵母濃縮液和復(fù)配液體肥由內(nèi)蒙古佰惠生新農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供，酵母濃縮液主要指標及含量為總氮34.56 g/L、有效磷5.66 g/L、氧化鉀62.48 g/L、有機質(zhì)250.31 g/L、氨基酸43.79 g/L、Na+48.6 g/L、密度1.23 g/mL、pH 值6.58；復(fù)配液體肥由酵母濃縮液（85%）+其他甜菜所需營養(yǎng)成份（15%）復(fù)配而成，復(fù)配液體肥主要指標及含量見表1。

表1 復(fù)配液體肥主要指標及含量Table 1 Main indices and contents of compound liquid fertilizer

1.3 試驗方法

試驗以相同底肥（750 kg/hm2甜菜專用肥）+不同用量酵母濃縮液、相同底肥（750 kg/hm2甜菜專用肥）+復(fù)配液體肥為處理，處理N1：底肥+濃縮液75 L/hm2、N2：底肥+濃縮液150 L/hm2、N3：底肥+濃縮液300 L/hm2、N4：底肥+濃縮液450 L/hm2、N5：底肥+濃縮液600 L/hm2、Y1：底肥+復(fù)配液體肥300 L/hm2，以施用底肥（750 kg/hm2甜菜專用肥）+等量清水為對照（CK）。分別在甜菜葉叢快速增長期的6月中旬和塊根膨大期的7月下旬通過膜下滴灌方式各追施一次，每次追施完對甜菜進行相同水量和相同時間澆水。種植方式為甜菜紙筒育苗移栽栽培，于2018年4 月10日育苗，5月15 日移栽，行距50 cm、株距26 cm，小區(qū)10 m 行長，10行區(qū)，3次重復(fù)，其他田間管理同常規(guī)保持一致。各試驗小區(qū)于10月1日統(tǒng)一收獲測產(chǎn)。

1.4 測定指標及方法

1.4.1SPAD值測定

于葉叢快速增長期和塊根膨大期追肥完成后第十天分別選取每小區(qū)長勢一致的甜菜10 株，利用日本產(chǎn)SPAD-502（Chlorophyll Meter Model SPAD-502）對甜菜倒數(shù)第3片完全展開葉片葉尖SPAD值進行測定。

1.4.2甜菜干鮮重測定

于收獲期選取長勢均勻的甜菜10株，完整地從土壤中挖出，刷凈根部所帶泥土，用自來水沖洗干凈后擦干，將葉叢和塊根分開，并分別稱取兩部分鮮重。稱好后將葉片切碎，塊根切絲后在105℃條件下殺青30 min，后置于75℃條件下烘干至恒重，分別稱取并計算葉叢與塊根干物質(zhì)量。

1.4.3甜菜產(chǎn)質(zhì)量測定

于收獲期分別對3 次重復(fù)的每小區(qū)選取5 m2有代表性的甜菜進行塊根產(chǎn)量測產(chǎn)，選取有代表性的10株甜菜塊根帶回實驗室洗凈，依據(jù)QB/T 5014-2016《糖料甜菜試驗方法》[10]，測定甜菜含糖率和甜菜塊根錘度。

原汁純度（%）=塊根錘度（%）/塊根含糖率（%）

采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS22.0軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同追肥處理對甜菜葉片SPAD值的影響

SPAD 值與甜菜氮素營養(yǎng)和葉綠素相對含量具有較好的相關(guān)性，其值大小是反映甜菜氮素營養(yǎng)和生長狀況的重要生理指標[11]。不同追肥處理對甜菜SPAD 值的影響有一定差異（表2），甜菜葉叢快速增長期和塊根膨大期追施不同用量酵母濃縮液均增加了甜菜SPAD 值，其中酵母濃縮液N3 處理葉叢快速增長期SPAD值增加1.68，塊根膨大期SPAD 值增加3.48。復(fù)配液體肥Y1 處理葉叢快速增長期SPAD 值增加2.17，塊根膨大期SPAD值增加4.73，且兩次SPAD值的增加值為3.01。酵母濃縮液含有一定數(shù)量的氮素，合理追施能夠促進甜菜的氮代謝能力，提高功能葉片葉綠素含量，而復(fù)配液體肥又在酵母濃縮液的基礎(chǔ)上添加了硼、鋅和有益活菌等其他甜菜所需營養(yǎng)，促進甜菜地上部功能葉片生長，為甜菜塊根高產(chǎn)、高糖奠定基礎(chǔ)。

表2 不同追肥處理甜菜葉片SPAD 值Table 2 SPAD value of sugarbeet leaves under different topdressing treatments

表3 不同追肥處理甜菜葉叢與塊根干鮮重Table 3 Dry and fresh weight of sugar beet leaves and roots underdifferent topdressing treatments

2.2 不同追肥處理對甜菜葉叢與塊根干鮮重的影響

不同追肥處理對甜菜葉叢與塊根干鮮重的影響如表3 所示。從甜菜葉叢鮮重及干物質(zhì)量情況來看，酵母濃縮液和復(fù)配液體肥處理均較對照增加了甜菜地上葉叢鮮重和干重，地上生物量的增加為甜菜塊根增產(chǎn)和提糖奠定了基礎(chǔ)。不同追肥處理對甜菜塊根干物質(zhì)積累量的影響按以下順序依次降低：Y1>N3>N4>N2>N5>N1>CK，追施酵母濃縮液和復(fù)配液體肥甜菜塊根干物質(zhì)積累量均高于CK 處理，其中N3 和Y1 處理分別較CK 提高15.05%和19.60%。塊根干物質(zhì)的積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，通過追施酵母濃縮液和復(fù)配液體肥來增加干物質(zhì)的積累，將有利于甜菜高產(chǎn)的形成，酵母濃縮液中的營養(yǎng)物質(zhì)增加了甜菜地上部與地下部的養(yǎng)分運輸，促進了營養(yǎng)物質(zhì)在甜菜體內(nèi)的吸收與轉(zhuǎn)移儲存[12-13]，最終有利于甜菜含糖和塊根產(chǎn)量的提高。但隨著酵母濃縮液用量的逐漸增加（超過450 L/hm2），葉叢與塊根干物質(zhì)積累量出現(xiàn)下降的趨勢，不利于光合產(chǎn)物向塊根運輸與分配。

2.3 不同追肥處理對甜菜塊根產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

追施不同用量酵母濃縮液及其復(fù)配液體肥對甜菜塊根產(chǎn)質(zhì)量的影響如表4 所示，各不同處理均增加了甜菜塊根含糖率，其中N3處理較CK 提高含糖0.50度，Y1處理較CK 提高含糖0.59度，且差異顯著，各不同處理間平均含糖較CK 提高含糖0.34度。在原汁純度方面，Y1處理原汁純度最高，為82.19%。在根產(chǎn)量方面，N3 和Y1 處理根產(chǎn)量均顯著高于CK，比CK 分別提高16.27%和20.50%，N5 處理較CK 也起到了增產(chǎn)的作用，但差異并不顯著。在產(chǎn)糖量方面，各處理甜菜塊根產(chǎn)糖量高低順序為：Y1>N3>N4>N2>N5>N1>CK，其中Y1 處理較CK 提高24.31%，且差異顯著。酵母濃縮液有機質(zhì)含量較高，當通過膜下滴灌方式進入土壤中會增加土壤中的碳素含量，被甜菜吸收后增加了體內(nèi)碳水化合物的積累，提高含糖率，同時酵母濃縮液含有一定數(shù)量的氮、鉀營養(yǎng)，氮鉀相互作用，在增產(chǎn)的同時還可改善甜菜塊根品質(zhì)[14-15]，可增加出糖率，提高塊根原汁純度。而復(fù)配液體肥在酵母濃縮液的基礎(chǔ)上又增加了有益活菌和硼、鋅等元素，且根據(jù)甜菜不同生育時期營養(yǎng)需求進行科學配比，這些營養(yǎng)物質(zhì)的添加都為甜菜高產(chǎn)高糖提供了養(yǎng)分供應(yīng)。

表4 不同追肥處理甜菜塊根產(chǎn)質(zhì)量Table 4 Yield and quality of sugar beet under different topdressing treatments

表5 不同追肥處理甜菜經(jīng)濟效益Table 5 Economic benefits of sugar beet under different topdressing treatments

2.4 不同追肥處理甜菜經(jīng)濟效益比較與分析

通過對不同追肥處理的甜菜經(jīng)濟效益比較發(fā)現(xiàn)（表5），在相同底肥及其他甜菜田間管理均相同的情況下，不同追肥處理在提高甜菜品質(zhì)和增收方面均起到了積極作用。含糖方面，N3 和Y1 處理分別較CK 增加含糖0.50度和0.59 度，其他處理較對照甜菜含糖也均有不同程度的增加，對于制糖企業(yè)來說，增加甜菜含糖率能夠降低生產(chǎn)成本和工藝損失，增加甜菜出糖率，企業(yè)生產(chǎn)效率更高。收益方面，不同追肥處理均較對照多增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，其中N3 處理較CK 公頃多增加收入3 600 元（240 元/畝），Y1 處理較CK 多增加收入4 203元（280.2元/畝）。與對照相比，酵母濃縮液分別在甜菜葉叢快速增長期和塊根膨大期澆水時隨水追施，只增加酵母濃縮液成本，且酵母濃縮液成本較低，合理追施能夠增加甜菜單產(chǎn)，進而增加農(nóng)民收入，而復(fù)配液體肥追施成本雖高于對照和酵母濃縮液處理，但由于其養(yǎng)分更全面，甜菜塊根含糖率和產(chǎn)量也較高，因此其農(nóng)業(yè)產(chǎn)值更高。由此，在甜菜追肥過程中可合理追施酵母濃縮液或復(fù)配液體肥以增加甜菜含糖率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，合理追施酵母濃縮液可提高甜菜葉片SPAD 值，這可能跟酵母濃縮液本身所含氮素有關(guān)，氮素在甜菜葉叢快速增長期和塊根膨大期追施可促進甜菜氮代謝，提高功能葉片葉綠素含量，為光合產(chǎn)物供應(yīng)塊根生長和提高含糖提供能源基礎(chǔ)。合理追施酵母濃縮液還提高了甜菜地上葉叢與地下塊根干鮮重，干物質(zhì)是作物同化作用的最終產(chǎn)物，植株干物質(zhì)量的高低與甜菜塊根產(chǎn)量和含糖率有一定的相關(guān)性[16]。本研究發(fā)現(xiàn)合理追施酵母濃縮液在增加甜菜干物質(zhì)積累量的同時，也增加了甜菜品質(zhì)和塊根產(chǎn)量，這可能是因為追施酵母濃縮液為甜菜產(chǎn)質(zhì)量的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)的原因，酵母濃縮液中含有一定數(shù)量的氧化鉀和有機碳，一方面酵母濃縮液中所含的氧化鉀對土壤有補鉀作用，鉀素被甜菜吸收后能促進碳水化合物的代謝和運輸，加速糖類合成，而且鉀還能促進氮的吸收和有機酸代謝，加快甜菜呼吸作用，從而使可溶性氮減少，利于提高甜菜工藝品質(zhì)，從而提高甜菜品質(zhì)和塊根產(chǎn)量[17-18]；另一方面，酵母濃縮液中所含的有機碳為小分子有機碳，這部分小分子有機碳被甜菜直接吸收以后，可加速甜菜光合作用，有利于干物質(zhì)向塊根中轉(zhuǎn)移，促進塊根中碳水化合物的合成與運輸，并以蔗糖形式儲存在甜菜塊根中。

同等用量下復(fù)配液體肥較酵母濃縮液在提高甜菜品質(zhì)和塊根產(chǎn)量方面具有更優(yōu)異的表現(xiàn)，可能是因為復(fù)配液體肥在酵母濃縮液的基礎(chǔ)上又添加了鋅、硼和有益活菌等其他營養(yǎng)物質(zhì)的原因，鋅是碳酸酐酶等的組成成分，而且參與甜菜碳代謝的平衡調(diào)節(jié)[19]，硼可促進蔗糖等多糖類物質(zhì)合成，因此甜菜合成和運輸給塊根的光合產(chǎn)物更多。宋柏權(quán)等[20]同樣對甜菜進行根外施硼發(fā)現(xiàn)硼可促進甜菜葉片生長、改善塊根工藝品質(zhì)、提高塊根產(chǎn)糖量。且復(fù)配液體肥根據(jù)甜菜營養(yǎng)所需進行科學配比，滿足甜菜對不同生育時期的養(yǎng)分需求，同時復(fù)配液體肥中還添加了枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌等有益微生物，這不但可以改善甜菜根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，促進甜菜根系建成和養(yǎng)分吸收，為甜菜高產(chǎn)高糖構(gòu)建營養(yǎng)基礎(chǔ)，而且菌種所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對甜菜重茬病害還可起到抑制作用，提高甜菜抗病力與抗逆性[21-23]。

酵母濃縮液是以甜菜糖蜜為原料生產(chǎn)酵母粉或抽提物等系列產(chǎn)品后排出的廢液，如果直接排放會對水環(huán)境造成污染，以往各生產(chǎn)企業(yè)處理酵母濃縮液多采用蒸發(fā)濃縮法、化學絮凝法和厭氧生化法等多種技術(shù)對酵母濃縮液進行生化處理后，再排放到當?shù)匚鬯幚韽S處理，一般處理酵母濃縮液的環(huán)保成本約在100～150 元/t，這間接增加了企業(yè)環(huán)保負擔?？紤]到酵母濃縮液主要成分來源于甜菜糖蜜，其產(chǎn)出過程不添加任何有毒物質(zhì)，本研究將酵母濃縮液及其復(fù)配液體肥通過膜下滴灌方式對甜菜進行合理追施，不但增加了甜菜品質(zhì)和單產(chǎn)，而且能有效避免種植戶在甜菜追肥過程中的亂施肥現(xiàn)象，同時減輕了企業(yè)環(huán)保壓力。

但是隨酵母濃縮液追施量的不斷增加，當每公頃用量增加到450～600 L 時，甜菜品質(zhì)卻出現(xiàn)降低的趨勢，這可能跟酵母濃縮液含NaCl有關(guān)，甜菜雖是耐鹽作物，由于鉀、鈉對甜菜具有協(xié)同替代性[24]，低濃度NaCl可促進蔗糖的主動吸收，提高塊根中糖分的含量，降低有害氮濃度，改善塊根工藝品質(zhì)，并對甜菜提質(zhì)增產(chǎn)起到積極作用，但當土壤中的含鹽量超過一定濃度后會對甜菜產(chǎn)生鹽脅迫，進而成為甜菜生長發(fā)育的限制因素[25-26]。但具體原因有待進一步分析。

4 結(jié)論

（1）通過對甜菜葉叢快速增長期和塊根膨大期追施不同用量酵母濃縮液和復(fù)配液體肥，發(fā)現(xiàn)在甜菜不同生育期合理追施增加了甜菜葉片SPAD 值和甜菜葉叢與塊根干鮮重，提高甜菜塊根含糖率0.12～0.59度和原汁純度0.01～0.89個百分點，增加塊根產(chǎn)量3.15%～20.50%和產(chǎn)糖量3.85%～24.31%。

（2）相同用量情況下，復(fù)配液體肥較酵母濃縮液在提高甜菜品質(zhì)和單產(chǎn)方面具有更優(yōu)異表現(xiàn)。

（3）在相同底肥及其他田間管理一致的情況下追施適量酵母濃縮液及其復(fù)配液體肥可增加農(nóng)民收益。