天然橡膠加工廢水（灌溉）對(duì)小白菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響

符瑞蕾，黃 艷，郭夢(mèng)霞，劉毓海，徐 文

（海南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，海南 海口 570228）

在我國(guó)，海南省作為最大的天然橡膠種植和生產(chǎn)地區(qū)，其種植面積占全國(guó)比重為49%，達(dá)54萬(wàn)hm2，且加工產(chǎn)量達(dá)42 萬(wàn)噸/年，占據(jù)全國(guó)總量的51%，其中標(biāo)準(zhǔn)膠和濃縮乳膠分別占總量的64%和19%［1］. 在天然橡膠加工生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生廢水中含有豐富的可溶性有機(jī)物、氨氮、總氮、總磷等主要污染物［2-3］，若不采用合理科學(xué)有效的方式處理就排放制膠廢水，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)惡化、富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題，也會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人類(lèi)的健康［4-5］. 而橡膠廢水中含有植物所必需的氮、磷、鉀、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且不含重金屬等有毒物質(zhì)，因此，有效回收利用廢水中的豐富資源，有利于資源與環(huán)境、環(huán)境與人居環(huán)境的和諧［6-10］.

污水灌溉作為一種有效綜合利用水肥資源措施，它既促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)也降低農(nóng)業(yè)成本，是一種資源化利用和清潔生產(chǎn)的方式，也是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一種趨勢(shì)［11-12］. 在提高作物的產(chǎn)量及品質(zhì)和土壤肥力方面，橡膠廢水農(nóng)用化有著顯著的作用. 橡膠廢水作為液態(tài)有機(jī)肥，利用橡膠廢水的豐富資源來(lái)種植蔬菜，不同程度及不同預(yù)處理的橡膠廢水對(duì)蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)均有一定的促進(jìn)作用，也提高了土壤的肥力［13-15］. 經(jīng)過(guò)合適的預(yù)處理及混合其他的改良劑的橡膠廢水，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量［16-17］. 由此可見(jiàn)，天然橡膠加工廢水作為一種液態(tài)肥料資源，倘若應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，既可以節(jié)約水資源，又可以減少種植農(nóng)作物時(shí)化肥的施用量，如此不但能降低橡膠廢水處理的費(fèi)用，而且還能提高橡膠加工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益.

但長(zhǎng)期施用橡膠廢水會(huì)致使農(nóng)田土壤質(zhì)量下降、影響作物生長(zhǎng). 因此，在以橡膠廢水為液肥對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉的過(guò)程中，探索橡膠廢水的有效利用性的科學(xué)方案. 本研究通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，使用不同處理程度和不同濃度的橡膠廢水灌溉小白菜（普通白菜：Brassica campestrisL.），研究橡膠廢水灌溉對(duì)其生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響，以探索橡膠廢水作為液體肥料進(jìn)行農(nóng)業(yè)利用的可能性.

1 材料與方法

1.1 供試土壤供試土壤采自海南大學(xué)海甸校區(qū)實(shí)驗(yàn)基地，為磚紅壤. 采集土樣后，將其充分混勻后裝入直徑25 cm，高20 cm的塑料盆中，每盆裝土5 kg，不施底肥. 土壤的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1.

表1 土壤基本理化性質(zhì)

1.2 供試材料供試小白菜為上海青，品種為抗熱605，購(gòu)置海南省東方市某農(nóng)貿(mào)市場(chǎng). 供試廢水取自海南省天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)金聯(lián)橡膠加工分公司，采集的廢水水樣分別為膠清廢水、厭氧池出水和好氧出水二沉池水. 為防止水樣變質(zhì)，采集后應(yīng)置于-25 ℃冰箱中儲(chǔ)藏，使用時(shí)取出進(jìn)行不同濃度的配制. 廢水水質(zhì)指標(biāo)如下表2.

表2 供試廢水水質(zhì)基本指標(biāo)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)為盆栽實(shí)驗(yàn)，設(shè)置5組，分別為空白對(duì)照組CK（不施肥，也不澆灌廢水）；復(fù)合肥對(duì)照組F（施加復(fù)合肥，N∶P∶K=15∶15∶15），每盆每次施用0.213 g；好氧處理二沉池水設(shè)置100%一個(gè)濃度梯度水平（H）；厭氧池出水用清水稀釋后的6個(gè)濃度梯度：100%（Y100）、80%（Y80）、60%（Y60）、40%（Y40）、20%（Y20）、10%（Y10）；膠清廢水用清水稀釋?zhuān)O(shè)置3 個(gè)濃度：40%（Q40）、20%（Q20）、10%（Q10），共12 個(gè)處理，各處理種植8盆，共種植96盆.

本試驗(yàn)地點(diǎn)位于海南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院基地（110°32′E，20°05′N(xiāo)），小白菜播種時(shí)間為2021年6月25 日. 約30 顆/盆，為保證小白菜生長(zhǎng)對(duì)水分的需求，每天早晚應(yīng)澆1～2 次水. 出苗后進(jìn)行兩次間苗，最后每盆留10株生長(zhǎng)一致的幼苗. 在播種20天后，第一次施肥，所用廢水量為150 mL，復(fù)合肥則溶解于150 mL水后施用；每7天追肥一次，共追肥4次，第4次追肥后14天取回植株測(cè)定小白菜相關(guān)指標(biāo).

1.3.2 指標(biāo)的測(cè)定與方法 種植結(jié)束后，每個(gè)處理挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的植株樣品，取回實(shí)驗(yàn)室，并用蒸餾水洗凈擦干，分別稱(chēng)整株小白菜鮮重并記錄，105 ℃殺青，于70 ℃烘干至恒重，并記錄干重. 用米尺（精度1 mm）測(cè)量植物株高（地上部分）并記錄葉片數(shù)，并用葉面積儀（LI-3000C，Li-COR，美國(guó)）測(cè)量植株的葉面積.

以下所有指標(biāo)均使用鮮葉測(cè)定且均根據(jù)《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》［18］：葉綠素含量采用丙酮—乙醇混合液比色法，維生素C 含量采用2，6-二氯酚靛酚比色法，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法，硝酸鹽含量采用水楊酸比色法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法.

1.4 統(tǒng)計(jì)分析用Excel 2010 處理數(shù)據(jù)，利用SPSS 22.0 進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan 多重比較法進(jìn)行差異分析，用Origin 2017繪圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 膠清廢水（澆灌）對(duì)小白菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響由表3 可知，小白菜收獲采樣后，小白菜植株的株高、鮮重、干重葉片數(shù)及葉面積等在膠清廢水各處理下影響不同. 在株高方面，膠清廢水各處理Q10、Q20、Q40 與CK 不存在顯著差異，但Q10、Q20 分別比CK 高出了7.4%、7.0%，而與F 處理差異顯著. 在鮮重方面，膠清廢水各濃度均顯著高于CK，其大小順序?yàn)镼10 ＞Q40 ＞Q20 ＞CK，其中，Q20、Q40與F存在顯著差異，Q10 與F 差異不顯著，膠清廢水各處理間Q20、Q40 與Q10 存在顯著差異. 在干重方面，膠清廢水各處理均與CK 處理差異顯著，與F處理差異不顯著，分別比CK 高出了253.5%、198.7%、229.9%，而膠清廢水不同濃度間均存在顯著差異. 在葉片數(shù)方面，膠清廢水各處理均顯著高于CK 和F，其中膠清廢水各濃度間，Q10、Q20顯著高于Q40. 葉面積方面，膠清廢水各處理與CK處理的差異顯著，與F處理差異不顯著，而膠清廢水不同濃度間均存在顯著差異.

表3 膠清廢水澆灌組和對(duì)照組小白菜單株生長(zhǎng)情況

由圖1a可知，最終采樣后獲得的小白菜，膠清廢水不同處理的可溶性糖含量均顯著低于CK 處理和F處理，三個(gè)濃度處理的可溶性糖含量比CK 處理分別低了32.8%、65.6%、59.6%，膠清廢水不同處理間Q20、Q40顯著低于Q10，且隨著膠清廢水濃度的升高可溶性糖逐漸呈降低的趨勢(shì).

由圖1b 可知，膠清廢水各處理小白菜的可溶性蛋白含量均大于CK 處理，其中，Q20 與CK 差異不顯著，Q10、Q40 與CK 差異顯著，Q10、Q20、Q40 分別高出了83.2%、16.3%、80.3%，但膠清廢水各處理之間Q20與Q10、Q40差異并不顯著，此外，Q10、Q40與F差異不顯著，Q20顯著低于F.

由圖1c可知，在維生素C含量方面，濃度為10%膠清廢水處理顯著高于CK處理，高出了20.8%，其他兩個(gè)處理顯著低于CK 處理，膠清廢水各濃度與復(fù)合肥處理的差異均顯著，膠清廢水不同處理間存在顯著差異.

由圖1d 可知，在硝酸鹽含量方面，膠清廢水各處理效果比CK 處理和F 處理更明顯，而膠清廢水各處理之間也存在顯著差異，且呈現(xiàn)隨著膠清廢水濃度的增高而有增高的趨勢(shì).

由圖1e可知，膠清廢水各處理中小白菜的葉綠素含量均大于CK處理，且膠清廢水各處理之間差異也顯著，此外，Q40與F差異不顯著，其他兩個(gè)膠清廢水處理與F差異顯著，均低于F.

圖1 各處理膠清廢水對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

2.2 厭氧池出水（澆灌）對(duì)小白菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響由表4可知，在株高方面，厭氧池出水各處理與CK均存在顯著差異，都高于CK，厭氧池出水各處理中，Y60 與其他五個(gè)濃度存在顯著差異. 在鮮重方面，厭氧池出水各處理中小白菜的鮮重均顯著高于CK小白菜的鮮重，除了濃度為10%和60%外，其他濃度的鮮重都比復(fù)合肥的高. 在干重方面，厭氧池出水各處理均顯著高于CK，除10%濃度厭氧池水處理外，其他與復(fù)合肥處理間均有顯著差異，Y40、Y80處理顯著大于其他濃度. 在葉片數(shù)方面，厭氧池出水各處理均大于CK，Y40、Y60顯著高于CK，且6個(gè)處理之間Y40、Y60顯著高于其他處理. 在葉面積方面，厭氧池出水各處理顯著高于CK，除了Y10外，其他濃度均顯著高于F，而厭氧處理6個(gè)濃度之間均存在顯著差異.

表4 厭氧池出水澆灌組和對(duì)照組小白菜單株生長(zhǎng)情況

由圖2a 可知，最終采樣后獲得的小白菜，在可溶性糖方面，厭氧池出水濃度為100%、80%、60%均顯著低于清水對(duì)照，10%、20%、40%三個(gè)濃度與清水對(duì)照差異不顯著，且厭氧池出水濃度的升高可溶性糖逐漸呈降低的趨勢(shì)，厭氧池出水各處理也顯著低于復(fù)合肥處理.

由圖2b可知，在可溶性蛋白含量方面，厭氧池出水各處理均顯著高于清水對(duì)照，厭氧池出水各處理也顯著高于復(fù)合肥處理，但厭氧池出水之間也存在差異顯著，其中，Y40可溶性蛋白最高.

由圖2c 可知，在維生素C 含量方面，除濃度80%厭氧池出水處理顯著高于CK 外，其他五個(gè)處理與清水對(duì)照差異不顯著，且除了濃度為100%的厭氧池出水處理外，其他的處理均高于CK，Y80 與厭氧池出水其他濃度之間存在差異顯著.

由圖2d可知，在硝酸鹽含量方面，厭氧池出水各處理均高于清水對(duì)照，其中Y10、Y20與CK 差異不顯著外，其余的4個(gè)濃度硝酸鹽與CK差異顯著，除Y10、Y20與F差異不顯著，其他4個(gè)顯著高于F處理，而厭氧池出水各處理之間也有顯著差異，且大致呈現(xiàn)隨著厭氧池出水濃度的增高而增高的趨勢(shì).

由圖2e可知，在葉綠素含量方面，厭氧池出水各處理均顯著高于清水對(duì)照處理，也顯著高于復(fù)合肥處理，厭氧池出水處理之間差異也顯著.

圖2 厭氧池出水各處理對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

2.3 好氧處理二沉池水澆灌對(duì)小白菜生長(zhǎng)以及品質(zhì)的影響由表5可知，在株高方面，好氧處理二沉池水H與復(fù)合肥處理F有顯著差異，與清水對(duì)照處理CK沒(méi)有顯著差異，但H的株高比CK株高提高了8.6%.在鮮重方面，H 的鮮重與CK、F 均達(dá)到了顯著水平，三者大小排列順序?yàn)楹醚跆幚矶脸厮幚恚緩?fù)合肥處理＞清水對(duì)照. 在干重方面，好氧處理二沉池水也顯著高于清水對(duì)照，但與復(fù)合肥處理差異不顯著. 在葉片數(shù)方面，H 的葉片數(shù)與CK 的葉片數(shù)差異顯著，與F 不顯著. 在葉面積方面，H 的葉面積與CK、F 均達(dá)到了顯著水平，H 的葉面積比CK 葉面積提高了215.6%，可見(jiàn)，小白菜在澆灌好氧處理二沉池水下，對(duì)其生長(zhǎng)有一定的提高作用，且在生長(zhǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)上都與普通復(fù)合肥用的效果一致.

表5 好氧處理二沉池水澆灌對(duì)小白菜生長(zhǎng)的影響

如表6所示，好氧處理二沉池水處理與CK在可溶性糖方面有顯著差異，與復(fù)合肥處理沒(méi)有顯著差異，三者大小排列順序?yàn)楹醚跆幚矶脸厮幚恚緩?fù)合肥處理＞CK. 在可溶性蛋白含量方面，好氧處理二沉池水處理與CK有顯著差異，高出了69.0%，與復(fù)合肥處理沒(méi)有顯著差異. 在維生素C含量方面，好氧處理二沉池水處理與復(fù)合肥處理和CK無(wú)顯著差異. 好氧處理二沉池水處理與復(fù)合肥處理和CK在硝酸鹽含量方面并無(wú)顯著差異. 好氧處理二沉池水處理與復(fù)合肥處理在葉綠素含量方面均高于CK，分別高出了12%、39.3%. 可見(jiàn)，好氧處理二沉池水對(duì)小白菜的品質(zhì)有一定的提高作用.

表6 好氧處理二沉池水澆灌對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 橡膠廢水澆灌對(duì)小白菜生長(zhǎng)的影響衡量小白菜生長(zhǎng)發(fā)育狀況的主要從株高、鮮重、干重、葉片數(shù)、葉面積等宏觀(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)評(píng)，而從這些指標(biāo)中可以測(cè)量到微觀(guān)指標(biāo)的影響，主要有土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀及微量元素等. 侯憲文［19］研究表明，施用羊糞可提高土壤的pH 值和營(yíng)養(yǎng)成分，從而促進(jìn)小白菜產(chǎn)量的增長(zhǎng)；孫佳玉［20］研究表明，施用雞糞和餅肥，小白菜的株高、根長(zhǎng)、葉片數(shù)、鮮重、干物質(zhì)積累量等主要指標(biāo)均有顯著的增長(zhǎng)；延曉惠［21］研究表明，適當(dāng)施用膠清廢水，使得土壤的養(yǎng)分提高，從而使得辣椒、莧菜的產(chǎn)量增長(zhǎng)，同時(shí)也提高了小白菜種子發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng). 本研究結(jié)果與上述研究類(lèi)似，采用膠清廢水、厭氧池出水、好氧處理二沉池水三種不同種類(lèi)的天然橡膠加工廢水灌溉小白菜，小白菜的株高、鮮重、干重、葉片數(shù)、葉面積等生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著提高了，而10%濃度的膠清廢水、40%的厭氧池出水和好氧處理二沉池水的促進(jìn)效果更明顯，且和復(fù)合肥的促進(jìn)效果基本一致. 導(dǎo)致上述效果的原因可能是高濃度的膠清廢水組和厭氧池出水組中氮的含量過(guò)高，使得土壤出現(xiàn)板結(jié)、硬化的情況，會(huì)影響土壤的透氣性能，從而會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利的影響. 低濃度的厭氧池出水組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)低，不能滿(mǎn)足小白菜的生長(zhǎng)需求.10%濃度的膠清廢水、40%的厭氧池出水施用于土壤中能夠適當(dāng)?shù)蒯尫诺?、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，從而使得小白菜能夠充分地吸收橡膠廢水的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，更能促進(jìn)小白菜的生長(zhǎng)機(jī)能.

3.2 橡膠廢水澆灌對(duì)小白菜品質(zhì)的影響于廣泉［22］研究發(fā)現(xiàn)，施用人尿在小白菜的生長(zhǎng)中，在降低小白菜可溶性糖含量及維生素C 等指標(biāo)中有顯著作用；王鴦妮［23］采用經(jīng)過(guò)處理后的污水灌溉不僅提高了土壤呼吸強(qiáng)度，而且對(duì)蔬菜的品質(zhì)總體上有提升的作用；黃亞文等［24］采用天然橡膠加工廢水對(duì)芫荽進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)不同程度和濃度的橡膠廢水灌溉對(duì)芫荽的生物量及品質(zhì)都有一定促進(jìn)作用. 因此，小白菜的可溶性糖、維生素C、硝酸鹽含量、可溶性蛋白、葉綠素等微觀(guān)指標(biāo)在土壤中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀及微量元素下有一定影響，通過(guò)這些指標(biāo)的測(cè)量觀(guān)察小白菜的生長(zhǎng)品質(zhì)狀況. 維生素C 是人體重要的營(yíng)養(yǎng)素，其含量越高，蔬菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高. 蔬菜是人體中80%以上硝酸鹽的攝入來(lái)源，硝酸鹽含量是衡量蔬菜安全的重要指標(biāo)，因過(guò)量硝酸鹽會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害［25］.

本研究中，經(jīng)過(guò)膠清廢水各處理澆灌的小白菜，小白菜的可溶性蛋白含量、硝酸鹽含量、葉綠素含量均有提高，但可溶性糖含量有所下降，其中Q10處理提高小白菜的維生素C 含量，其他兩個(gè)處理均降低了小白菜的維生素C 含量. 經(jīng)過(guò)厭氧池出水各處理澆灌的小白菜，小白菜的可溶性蛋白含量、硝酸鹽含量、葉綠素含量等指標(biāo)均有提高，而可溶性糖隨厭氧池出水濃度的升高而逐漸降低，除了濃度為100%的厭氧池出水處理外，其他的處理小白菜的維生素C 含量均高于CK. 經(jīng)過(guò)好氧處理二沉池水處理的小白菜，小白菜的可溶性糖、可溶性蛋白含量、葉綠素含量指標(biāo)有所提高，而硝酸鹽含量、維生素C 含量指標(biāo)并無(wú)顯著影響. 可能原因是高濃度的膠清廢水組和厭氧池出水組中含有一些還原性物質(zhì)，從而影響蔬菜根系的呼吸，小白菜的品質(zhì)指標(biāo)均受影響，而稀釋濃度過(guò)低致使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)降低，從而不能滿(mǎn)足小白菜的生長(zhǎng)需求. 在最佳施氮量范圍內(nèi)，蔬菜可溶性糖、維生素C 含量隨施氮量的增加而升高，超過(guò)這個(gè)范圍后繼續(xù)增施氮肥，蔬菜可溶性糖、維生素C反而減少，本研究結(jié)論與付文杰［26］的研究結(jié)果相似.

3.3 結(jié) 論本研究中，濃度為膠清廢水10%處理、濃度為40%厭氧池出水處理、好氧處理二沉池水處理對(duì)小白菜生長(zhǎng)的促進(jìn)作用均優(yōu)于清水處理，也最為明顯. 如果將三個(gè)處理當(dāng)作一種液態(tài)肥用于灌溉農(nóng)作物，既可以替代肥料的使用，又可以減少農(nóng)民種植的成本，如此不但將天然橡膠初加工廢水進(jìn)行了合理的利用，而且還減少了橡膠廠(chǎng)處理廢水的成本.