沼液施用方式和浓度对小白菜生长和品质的影响

刘 金，李胜利，夏亚真，孙治强

(河南农业大学园艺学院，河南郑州450002)

随着沼气生态农业模式的发展，沼液越来越多地应用在有机生态型无土栽培中.作为沼气池发酵产生的副产物，沼液是一种良好的有机液肥，它不仅含有丰富的氮、磷、钾、钠和钙等营养元素，还含有大量的微量元素和17种氨基酸以及多种微生物和酶类［1－4］，能迅速被作物吸收利用.研究表明，沼液对土壤病原细菌和土传病害有抑制作用［5－7］，而且能够改善土壤环境［8］.由于沼液具有容易被吸收的特点，在蔬菜栽培中的应用越来越广泛.国内外大量研究表明，适宜浓度的沼液充当有机肥可以提高蔬菜的健壮度，增加产量并改善品质［9－14］，降低硝酸盐含量［15］，并能减少重金属含量［16－18］.有关沼液与节水灌溉设施结合进行蔬菜有机生态型栽培的研究较少.为此，本试验以小白菜为材料，研究滴灌和喷灌沼液两种施肥方式对小白菜产量、品质和重金属含量的影响，确定最佳的施肥方式和沼液浓度，旨在为有机生态型无土栽培提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

选用“上海青”小白菜为栽培材料;沼液取自鸡粪发酵正常产气60 d的庭用沼池，过滤杂质后使用;栽培基质均购于陈砦花木市场.试验于2011年9月22日在河南农业大学园艺实验场温室内进行.采用72穴孔的穴盘育苗，育苗基质配方为:草炭∶珍珠岩∶蛭石=2∶1∶1(体积比)，以草炭∶菇渣=1∶1(体积比)的复合有机基质作为栽培基质，栽培槽的规格为:高12 cm、宽60 cm、长500 cm.以10 kg·m－3鸡粪作为基肥，追施不同浓度的沼液.栽培基质和有机肥源的氮、磷、钾含量和重金属含量如表1所示.

表1 栽培基质、鸡粪、沼液中氮、磷、钾和重金属的含量1)Table 1 The N，K，P and heavy metal content of compound media，chicken manure，biogas slurry mg·kg－1

1.2 试验设计

采用滴灌和喷灌两种节水灌溉设施进行施肥，施肥系统设置如图1所示.

图1 施肥动力系统和处理控制系统Fig.1 Dynamical system of manure and control processing system

设滴灌和喷灌两种施肥方式为试验因素，每因素设5个水平，共10个处理，分别为滴灌处理的DCK(营养液，对照)、D1(沼液∶水 =1∶2)、D2(沼液∶水=1∶3)、D3(沼液∶水 =1∶4)、D4(沼液∶水 =1∶5)和喷灌处理的 SCK(营养液，对照)、S1(沼液∶水 =1∶2)、S2(沼液∶水 =1∶3)、S3(沼液∶水 =1∶4)、S4(沼液∶水=1∶5).每个处理重复3次，一个栽培槽即为一个处理小区，随机区组排列.栽培槽面积3 m2，每个栽培槽种植3行小白菜，铺2行滴灌带或喷灌带.

DCK和SCK的营养液采用山崎叶菜类营养液大量元素配方.每5 d分别滴灌和喷灌营养液及不同浓度的沼液100 m3·hm－2，如两次施肥期间基质出现干旱情况(基质相对含水量低于70%)，则统一补充井水.

1.3 指标测定

于2011年10月26日选择大小一致的壮苗定植.定植30 d后收获，每个处理选取小白菜12株，采用王学奎等［19］的方法测定小白菜的农艺性状和品质指标.采用烘干称重法测定地上部分的干重和鲜重;株高和展开度采用直尺测定;产量采用称重法测定;叶绿素含量采用丙酮提取法测定.品质指标包括营养品质和卫生指标，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，VC含量采用2、6-二氯酚靛酚滴定法测定，硝酸盐含量采用水杨酸法测定，亚硝酸盐含量采用格里斯试剂比色法测定，重金属含量采用原子吸收分光光度计法测定.

1.4 数据处理

数据采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2003软件处理，采用LSD法进行多重比较.

2 结果与分析

2.1 沼液施用方式和浓度对小白菜产量和干物质积累的影响

从表2可以看出，滴灌处理的小白菜产量和干物质积累量随着沼液浓度的降低而增加，而喷灌则随着沼液浓度的降低呈先增加后减少的趋势，且滴灌的产量略高于喷灌.滴灌处理中以D4的干物质积累最多，单株干物质积累量为7.72 g，比DCK提高22.93%;喷灌处理中以S3的干物质积累最多，单株干物质积累量为7.02 g，比SCK增加45.64%.作为干物质积累最多的处理，D4的单株干物质积累量显著高于S3，增加9.97%;D4和S3的产量显著高于同等施肥模式下的对照，较对照分别增产22.85%和45.10%，D4比S3的产量高10.26%;施用相同浓度的S4和D4，S4的产量和干物质积累量显著低于D4，分别降低48.65%和48.70%，这可能是因为喷灌沼液，除少数沼液被叶片迅速吸收外，大多沼液滴在叶片遮挡外的基质中，根际环境中的矿质元素限制小白菜的生长.

可见，在施用高浓度沼液时，滴灌的产量与喷灌的差异不显著，较对照增产效果较差;施用低浓度沼液时，滴灌的增产效果优于喷灌，增产效果最佳，单株干物质积累量最多的处理是D4.

表2 沼液不同处理对小白菜产量和干物质积累的影响1)Table 2 Effect of different treatments on dry matter accumulation and yield of Chinese cabbage

2.2 沼液施用方式和浓度对小白菜农艺性状的影响

从表3可以看出，滴灌处理小白菜的叶片数和展开度与喷灌的差异不显著，但滴灌的株高和叶绿素含量都要高于喷灌.滴灌和喷灌的叶绿素含量均随着沼液浓度的降低而减少;D1的叶绿素含量最高，为1.57 mg·g－1，比 DCK高 25.60%;S1的叶绿素含量最高，为 1.68 mg·g－1，比 SCK高 19.15%.滴灌的株高随着沼液浓度的降低呈增加的趋势，D3和D4的株高显著高于DCK，分别增加43.60%和44.17%;而喷灌的株高则随着沼液浓度的降低而减少.

可见，施用高浓度的沼液有利于叶绿素的积累，但抑制小白菜的生长;与对照相比，施用沼液能够提高株高，增加叶绿素含量，滴灌以D4的效果最好，喷灌则以S3的效果最好.

表3 沼液不同处理对小白菜农艺性状的影响1)Table 3 Effect of different treatments on agronomic traits of Chinese cabbage

2.3 沼液施用方式和浓度对小白菜营养品质和卫生指标的影响

从表4可以看出，小白菜叶片中的可溶性糖、硝酸盐和亚硝酸盐含量随着沼液浓度的降低而减少，可溶性蛋白和VC含量则随着沼液浓度的降低而增加.D1作为滴灌沼液浓度最大的处理，可溶性糖和硝酸盐的含量分别为 2.19%和 3302.27 mg·kg－1，显著高于 DCK，而蛋白质含量却最低，为 0.38 mg·kg－1.不同施肥方式下，VC含量以D4和S3最高，两者间的差异不显著.滴灌处理中D4的硝酸盐和亚硝酸盐含量分别比DCK降低52.14%和79.42%;喷灌处理中 S3的亚硝酸盐含量为0.72 mg·kg－1，不仅显著低于 SCK，且显著低于D4，降低21.74%，但硝酸盐的含量却显著高于D4;D1和S2的硝酸盐含量分别达到3302.27和3294.70 mg·kg－1，超出无公害蔬菜安全标准(GB 18406.1－2001).

可见，与对照相比，滴灌和喷灌沼液都可以不同程度地改善小白菜的品质，但沼液浓度过高则容易引起硝酸盐和亚硝酸盐的积累，超过无公害蔬菜安全标准;施用低浓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.综合来看，D4和S3的效果较好.

表4 沼液不同处理对小白菜营养品质和卫生指标的影响1)Table 4 Effect of different treatments on nutritional quality and hygienic index of Chinese cabbage

2.4 沼液施用方式和浓度对小白菜重金属含量的影响

从表5可以看出，小白菜叶片中铬、铅、汞和镉的含量均随着沼液浓度的降低而减少，而锌含量则随着沼液浓度的降低而增加，不同施肥方式及沼液浓度对铜含量的影响不显著.滴灌处理中，铬和镉的含量以D1最高，铬含量与DCK的差异显著，增加44.64%;D1铅和汞的含量低于DCK，分别降低16.67%和11.11%;锌含量以D4最高，与DCK的差异显著.喷灌处理中，喷灌沼液的铜、汞和镉含量与SCK的差异不显著;铬和铅的含量以S3最低，显著低于SCK，分别降低40.61%和66.67%;锌含量以S4最高，显著高于SCK，增加19.72% .

可见，小白菜叶片中的重金属含量随着沼液浓度的降低而减少，而滴灌与喷灌的差异不大，且重金属含量均低于无公害蔬菜安全标准，以D4和S3的效果最好.

表5 沼液不同处理对小白菜重金属含量的影响1)Table 5 Effect of different treatments on heavy metal contents of Chinese cabbage mg·kg－1

3 讨论

施用不同浓度的沼液均可改善小白菜的品质，增加小白菜的产量，这与张进等［11］的研究结果相似，但与王远远等［13］的结果相反，可能由不同原料发酵得到的沼液所含的养分不尽相同所致.本试验利用滴灌和喷灌两种节水灌溉设施施用不同浓度的沼液都能提高小白菜的产量，滴灌1∶5(沼液与水的体积比)的沼液，产量显著高于滴灌营养液的对照，提高22.85%;喷灌1∶4的沼液，产量比喷灌营养液的对照提高45.10%;施用1∶5的沼液时，滴灌的产量几乎是喷灌的2倍，这可能是因为叶面吸收矿质元素的速度较快，而喷灌处理中的沼液会滑落到根际环境以外的基质中，造成根系环境中矿质元素浓度的降低，增大根系对矿质元素吸收的难易程度，致使生长优势集中在根系，相应地减缓植株地上部分的生长.本试验中，喷灌处理根系的干重和鲜重大于滴灌处理，而地上部分的干重和鲜重却较小(表2)也合理地解释了这一结论.滴灌和喷灌沼液在不同程度上都降低小白菜硝酸盐、亚硝酸盐和重金属的含量，这可能与沼液中含有某些酶有关［13］.本试验还发现，喷灌沼液对菜青虫有很好的趋避作用，这与沼液复合杀虫剂的利用效果［20］一致.从生态农业上讲，利用沼液代替农药应用于植物有机生态型栽培具有重要意义.

在后期的验证试验中，滴灌1∶6、1∶7的沼液，小白菜产量均不理想，再一次确定1∶5为滴灌、1∶4为喷灌的最佳施用浓度.

［1］林碧英，林义章.沼液在蔬菜无土栽培上的应用研究［J］.农业工程学报，2002，18(增刊):185－187.

［2］王琳，吴珊，李春林，等.粪便、沼液、沼渣中重金属检测及安全性分析［J］.内蒙古农业科技，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］陈豫，杨改河，冯永忠，等.沼气生态农业模式综合评价［J］.农业工程学报，2010，26(2):274－279.

［5］马艳，李海，常志州，等.沼液对植物病害的防治效果及机理研究Ⅰ:对植物病原真菌的抑制效果及抑菌机理初探［J］.农业环境科学学报，2011，30(2):366－374.

［6］陶秀萍，董红敏，尚斌，等.新鲜猪沼液和牛沼液对农作物病原真菌抑制作用的比较研究［J］.农业环境科学学报，2011，30(7):1443－1449.

［7］李海，马艳，常志州，等.沼液对草莓土传病害的盆栽防效与沼液中拮抗细菌筛选［J］.江苏农业科学，2011，39(2):195－198.

［8］姜丽娜，王强，陈丁江，等.沼液稻田消解对水稻生产、土壤与环境安全影响研究［J］.农业环境科学学报，2011，30(7):1328－1336.

［9］李彧，蒋芳玲，刘明池，等.沼液与营养液配比对番茄幼苗生长和生理特性的影响［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］张进，张妙仙，单胜道，等.沼液对无土栽培小白菜(Brassica chinensis L.)产量及品质的影响初探［J］.科技通报，2010，26(5):407－412.

［12］刘文科，杨其长.MFT系统进行沼液水培生菜的效果研究［J］.农业工程技术:温室园艺，2010(10):40.

［13］王远远，刘荣厚，沈飞，等.沼液追肥对小白菜生物学性状和产量的影响［J］.北方园艺，2008(1):13－16.

［14］沈明星，刘凤军，佘旭东，等.蓝藻沼液对蔬菜产量、品质的影响及替代化肥作用研究［J］.扬州大学学报:农业与生命科学版，2012，33(1):72－76.

［15］刘文科，杜连凤，杨其长.设施无土栽培蔬菜硝酸盐控制措施［J］.北方园艺，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］高红莉.施用沼肥对青菜产量品质及土壤质量的影响［J］.农业环境科学学报，2010，29(增刊):43－47.

［18］樊文华，刘晋峰，王志伟，等.施用沼肥对温室土壤养分和重金属含量的影响［J］.山西农业大学学报:自然科学版，2011，31(1):1－4.

［19］王学奎，章文华，郝再彬，等.植物生理生化实验原理和技术［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［20］张全国，李鹏鹏，倪慎军，等.沼液复合型杀虫剂研究［J］.农业工程学报，2006，22(6):157－160.