蔬菜廢棄物制備發(fā)酵液對(duì)快菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響

龐敏暉，高利娟，左 強(qiáng)，宋大平

（北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所，北京 100097）

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大，總產(chǎn)量不斷增加，導(dǎo)致蔬菜廢棄物產(chǎn)量也急劇上升。據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)：2016年我國(guó)蔬菜播種面積達(dá)1.96×106hm2，蔬菜產(chǎn)量7.98×108t，2017年種植面積為2.17×106hm2，蔬菜產(chǎn)量9.20×108t[1-2]。根據(jù)蔬菜本身特性，在生長(zhǎng)管理中掐尖、打葉，收獲時(shí)遺留田間的殘株、廢果以及在凈菜銷(xiāo)售過(guò)程中產(chǎn)生大量各類(lèi)有機(jī)廢棄物，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每年產(chǎn)生的蔬菜廢棄物達(dá)1.1億～1.5億t，這些蔬菜廢棄物占到中國(guó)城市和鄉(xiāng)村生活垃圾的20%～50%[3-4]。由于蔬菜廢棄物水分含量高（葉菜類(lèi)在90%以上），容易腐爛，并且較難收集，農(nóng)戶(hù)大多當(dāng)垃圾隨意堆放處理，造成資源大量浪費(fèi)的同時(shí)，也容易引起環(huán)境污染問(wèn)題[5]。

蔬菜廢棄物含有較豐富的營(yíng)養(yǎng)，干物質(zhì)養(yǎng)分含量高，還含有數(shù)量眾多的微量元素，是一種寶貴的有機(jī)資源[6-8]。蔬菜廢棄物經(jīng)過(guò)發(fā)酵制備成的植物酵素含有大量的養(yǎng)分[9-10]，同時(shí)還富含多種酶[11-12]、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分[13-15]，具有調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)[16-17]，改善提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)[18]、降解作物農(nóng)藥殘留等作用[19]；因此，開(kāi)展蔬菜廢棄物發(fā)酵液在農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用研究，為實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物資源化、高值化利用開(kāi)辟了新途徑，同時(shí)也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減肥增效提供技術(shù)支撐與保障。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)，對(duì)有機(jī)肥單施、有機(jī)肥與發(fā)酵液、有機(jī)肥與化肥配合施用效果進(jìn)行研究，探究蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)、養(yǎng)分吸收等方面的影響，試圖解決有機(jī)蔬菜種植中追肥難的問(wèn)題，探索一種綠色種植技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的循環(huán)利用[20]。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試作物為四季快菜1號(hào)，該品種白幫、直筒合抱、葉色淺綠，生育期60 d。試驗(yàn)在北京市農(nóng)林科學(xué)院連棟溫室開(kāi)展，供試土壤為地力水平中等偏下的北京糧田表層（0～20 cm）土壤，土壤類(lèi)型為輕壤質(zhì)潮土。將土樣進(jìn)行簡(jiǎn)單過(guò)篩后，稱(chēng)取5.5 kg裝入塑料盆（底徑、高、口徑分別為20、20、25 cm）中，裝好后每盆加入200 mL的椰糠，和上層10 cm左右土壤混勻，達(dá)到疏松土壤的效果。

施用的蔬菜廢棄物制備發(fā)酵液是由辣椒秸稈、紅糖、水按照6∶1∶6的質(zhì)量比在密閉容器中混合發(fā)酵180 d以上制備而成。發(fā)酵液上清液色澤透明、呈深褐色，氣味香醇濃郁，測(cè)定其基本理化性質(zhì)：電導(dǎo)率為7.21 mS/cm，pH值為4.4，呈現(xiàn)酸性，全氮、全磷、全鉀含量分別為0.21%、0.07%、0.37%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)處理：試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)施肥處理，分別為對(duì)照組（CK）、單施有機(jī)肥、有機(jī)肥＋化肥、有機(jī)肥＋發(fā)酵液，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。2019年7月1日播種，每個(gè)盆栽盆中播種約10粒種子，15 d后定苗至5株，每盆快菜幼苗保持長(zhǎng)勢(shì)一致。

施肥方法：2019年7月1日統(tǒng)一施入底肥，各處理底肥用量按照表1要求施用，播種后統(tǒng)一澆水，澆水量為每盆1 L；在7月15日定苗后為有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理追施發(fā)酵液，隨后每10 d追施1次，整個(gè)生長(zhǎng)期共追肥4次，每次用量為30 mL/盆，每次追施發(fā)酵液肥時(shí)給所有處理統(tǒng)一澆水（1 L/盆），試驗(yàn)過(guò)程中，除統(tǒng)一澆水用量外，根據(jù)植物長(zhǎng)勢(shì)和需水情況進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充。

表1 快菜盆栽試驗(yàn)處理施肥量

樣品采集：依據(jù)植株的生長(zhǎng)狀況，在種植50 d左右全部收獲，用剪刀剪取植株地上可食用部分，裝袋、編號(hào)并注明日期，在實(shí)驗(yàn)室將其表面清潔干凈后，測(cè)量株高、展幅、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬等生長(zhǎng)指標(biāo)，并測(cè)定產(chǎn)量。隨機(jī)取其中3株樣品測(cè)定其鮮樣的硝酸鹽和VC含量等品質(zhì)指標(biāo)，余下2株稱(chēng)質(zhì)量并裝袋、編號(hào)，烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定其干質(zhì)量與含水量指標(biāo)。

1.3 測(cè)定方法

快菜的株高、展幅、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬等生長(zhǎng)指標(biāo)用直尺測(cè)得?？觳说孽r質(zhì)量用百分之一天平準(zhǔn)確稱(chēng)取，將稱(chēng)好的植株放入信封中，放入烘箱，在105 ℃下殺青30 min，然后將溫度調(diào)到75 ℃烘干至恒質(zhì)量，用百分之一天平準(zhǔn)確稱(chēng)取干質(zhì)量。植株全氮測(cè)定采用H2SO4-H2O2消煮凱氏定氮法，全磷測(cè)定采用H2SO4-H2O2消煮釩鉬黃比色法，全鉀測(cè)定采用H2SO4-H2O2消煮火焰光度計(jì)法，VC含量和硝酸鹽含量分別采用2,6-二氯靛酚法、紫外吸收法測(cè)定，水分含量用烘干法測(cè)定[21-22]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0和Excel 2007軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)快菜生長(zhǎng)的影響

從表2可以看出，4個(gè)不同處理采收期快菜的株高、展幅、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬表現(xiàn)出一致的規(guī)律，即3個(gè)施肥處理測(cè)定值均高于CK，其中以處理有機(jī)肥＋化肥最佳，展幅和最大葉寬均顯著高于其他處理，由高到低順序均為有機(jī)肥＋化肥＞有機(jī)肥＋發(fā)酵液＞有機(jī)肥＞CK。有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理與單施有機(jī)肥處理相比，添加發(fā)酵液后，株高、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬分別增大了20.5%、7.0%、6.2%。試驗(yàn)結(jié)果表明，在施用有機(jī)肥作底肥的基礎(chǔ)上，施用一定量的發(fā)酵液對(duì)快菜的生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用。

2.2 蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)快菜產(chǎn)量的影響

由表3可知，施肥處理的單株鮮質(zhì)量和單株干質(zhì)量均高于CK，其中以有機(jī)肥＋化肥處理最佳，單株鮮質(zhì)量和單株干質(zhì)量分別為22.80、2.42 g，均顯著高于其他處理。有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理與單施有機(jī)肥處理相比，單株鮮質(zhì)量、單株干質(zhì)量分別提高了74.7%和6.7%。單株鮮質(zhì)量提升幅度大是由快菜含水率不同導(dǎo)致的，單施有機(jī)肥處理的快菜含水率為86.84%，而有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理快菜的含水率高達(dá)92.69%。結(jié)果表明，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，施用一定量發(fā)酵液后快菜的含水量增加，因此產(chǎn)量在一定程度上得到提升。

表2 不同處理快菜的生長(zhǎng)指標(biāo)

2.3 蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)快菜品質(zhì)的影響

2.3.1 蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)快菜VC含量的影響

從圖1可知，不同處理快菜VC含量由高到低的順序?yàn)橛袡C(jī)肥＞CK＞有機(jī)肥＋化肥＞有機(jī)肥＋發(fā)酵液，單施有機(jī)肥處理的快菜VC含量最高，為121.9 mg/kg，有機(jī)肥＋發(fā)酵液的處理快菜最低，顯著低于其他處理，含量為67.5 mg/kg，比單施有機(jī)肥處理降低了44.6%。

2.3.2 蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)快菜硝酸鹽含量的影響

由圖2可知，有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理快菜的硝酸鹽含量最低，且顯著低于其他處理，其含量為1 102.8 mg/kg，單施有機(jī)肥處理快菜的硝酸鹽含量最高，其含量為2 085.8 mg/kg，施用發(fā)酵液后快菜硝酸鹽含量比單施有機(jī)肥降低了47.1%。CK和單施有機(jī)肥處理之間無(wú)顯著性差異，但這2個(gè)處理與有機(jī)肥＋化肥和有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理之間均存在顯著性差異。試驗(yàn)結(jié)果表明，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，施用一定量發(fā)酵液能夠有效降低快菜中的硝酸鹽含量。

2.4 蔬菜廢棄物發(fā)酵液對(duì)快菜養(yǎng)分含量的影響

由表4可知，不同處理快菜養(yǎng)分含量存在較大的差異，其中有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理的快菜全氮、全磷、全鉀養(yǎng)分含量均優(yōu)于其他幾個(gè)處理；單施有機(jī)肥處理的快菜全氮、全磷、全鉀含量最低，與CK沒(méi)有顯著性差異，但顯著低于有機(jī)肥＋發(fā)酵液和有機(jī)肥＋化肥處理。有機(jī)肥＋發(fā)酵液處理的快菜中全氮、全磷、全鉀含量比單施有機(jī)肥分別增加了74.4%、28.6%、153.5%。試驗(yàn)結(jié)果表明，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，施用一定量發(fā)酵液后能有效提高快菜中的養(yǎng)分含量。

表4 不同處理快菜的養(yǎng)分含量

3 討論與結(jié)論

蔬菜廢棄物含有較豐富的營(yíng)養(yǎng)，干物質(zhì)養(yǎng)分含量高，相關(guān)研究[12-14,19-20]表明，蔬菜廢棄物經(jīng)過(guò)發(fā)酵制備成的發(fā)酵液除含有作物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀元素，還有豐富的氨基酸、蛋白質(zhì)、纖維素和微量元素；因此，蔬菜發(fā)酵液具有改良土壤、促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)作物抗性等多種功效，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不僅能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，還能建立良好的土壤微生態(tài)環(huán)境，起到重要的生態(tài)綜合效應(yīng)。通過(guò)盆栽試驗(yàn)，本研究發(fā)現(xiàn)蔬菜廢棄物發(fā)酵液在促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)等方面均有一定的作用。

與單施有機(jī)肥相比，施用發(fā)酵液對(duì)快菜生長(zhǎng)指標(biāo)具有一定的促進(jìn)作用，尤其對(duì)植株的株高影響較為顯著。施用發(fā)酵液后快菜的株高、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬分別增大了20.5%、7.0%、6.2%。說(shuō)明在施用有機(jī)肥時(shí)，配施一定量的發(fā)酵液能夠有效促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。

配施發(fā)酵液后，快菜單株鮮質(zhì)量、單株干質(zhì)量比單施有機(jī)肥均有所提高，比單施有機(jī)肥分別提高了74.7%和6.7%；因此，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，配施發(fā)酵液在一定程度上能夠提高作物產(chǎn)量。

配施一定濃度的發(fā)酵液能有效降低快菜植株內(nèi)的硝酸鹽含量，同時(shí)顯著增加快菜植株的含水量，但施入發(fā)酵液后，快菜植株內(nèi)的VC含量卻有所降低。有研究[23]表明，N、P、K合理配施有利于增加蔬菜中的VC含量，在追施發(fā)酵液后可能會(huì)改變有機(jī)肥內(nèi)原有N、P、K的比例，從而對(duì)快菜中的VC含量產(chǎn)生影響。

配施發(fā)酵液后，快菜中氮、磷、鉀養(yǎng)分量均得到了大幅提升，與單施有機(jī)肥相比，分別增加了74.4%、28.6%、153.5%，說(shuō)明當(dāng)用有機(jī)肥作為常規(guī)肥種植作物時(shí)，通過(guò)配施發(fā)酵液，可以促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，進(jìn)而有效提高作物中的養(yǎng)分含量。

在快菜有機(jī)種植中，配施一定比例的蔬菜廢棄物發(fā)酵液能夠增加植株的養(yǎng)分吸收，顯著提高快菜產(chǎn)量，有效減低硝酸鹽含量，增加水分含量，快菜品質(zhì)得到提升。通過(guò)對(duì)快菜肥效試驗(yàn)的研究，得到蔬菜廢棄物發(fā)酵液可以部分替代化肥，與有機(jī)肥配合施用，能達(dá)到更好效果的結(jié)論。本研究一方面可以緩解蔬菜廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，為實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物資源化、高值化利用開(kāi)辟新途徑；另一方面科學(xué)合理地利用了蔬菜廢棄物所含的養(yǎng)分，開(kāi)發(fā)新的有機(jī)肥源，節(jié)省了農(nóng)業(yè)成本，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減肥增效提供技術(shù)支撐，可有效推動(dòng)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。