沼液浇灌对茭白生长、品质及土壤养分的影响

陈 贵， 赵国华， 张红梅， 沈亚强， 杨继锋， 冯四海， 陈小忠， 程旺大

(1. 嘉兴市农业科学研究院， 浙江 嘉兴 314016； 2. 嘉兴学院 生物与化学工程学院， 浙江 嘉兴 314001； 3.桐乡市石门镇农业经济服务中心， 浙江 桐乡 314512； 4. 嘉兴市南湖区金禾粮油专业合作社， 浙江 嘉兴 310041)



沼液浇灌对茭白生长、品质及土壤养分的影响

陈 贵1， 赵国华2， 张红梅1， 沈亚强1， 杨继锋3， 冯四海4， 陈小忠3， 程旺大1

(1. 嘉兴市农业科学研究院， 浙江 嘉兴 314016； 2. 嘉兴学院 生物与化学工程学院， 浙江 嘉兴 314001； 3.桐乡市石门镇农业经济服务中心， 浙江 桐乡 314512； 4. 嘉兴市南湖区金禾粮油专业合作社， 浙江 嘉兴 310041)

为明确不同沼液浇灌量施用于茭白田的效果,本试验通过田间试验对不同沼液施用量对茭白植株干物质累积、产量、生物学特性、茭白经济性状、品质以及土壤养分等进行研究。结果表明，当沼液施用量为0.5倍氮，1倍氮和1.5倍氮量时，茭白经济性状与全化肥处理相比无明显差异。其中，浇灌1.5倍氮量时茭白产量最高，经济性状(茭壳重、肉茭重和肉茭长)最佳。然而，当浇灌2倍氮量和2.7倍氮量时则呈下降趋势。其中，浇灌2.7倍氮量尤为明显，产量比对照下降近10%；沼液浇灌使茭白果实维生素C含量增加12.6%～17.8%。当浇灌0.5倍、1倍和1.5倍氮施用量时对茭白果实蛋白质和总糖含量影响不明显，施用量为2倍和2.7倍氮量时则呈增加趋势，与对照相比蛋白质含量增加3.42%和5.69%，总糖含量增加3.82%和5.93%。此外，沼液浇灌量增加，土壤pH值、速效磷和速效钾含量呈升高趋势。

沼液； 茭白； 产量； 生物学特性； 经济性状； 品质

生态循环农业是我国政府当前所大力提倡的农业发展模式，此模式兼顾农业发展的经济效益、社会效益和生态效益，是关系我国农业可持续发展，生态环境保护的重要举措。沼液是畜禽养殖或种植业废弃物厌氧发酵产沼气后的附属产物。研究表明，沼液是一种优质的营养物料，通常呈中偏弱碱性，除碳素损失较大外，仍保留了90%原料营养成分，保氮率高达90%以上，且氮素结构得到优化，同时磷和钾的回收率也高达80%～90%[1-2]。另外沼液中还含有丰富的中微量元素以及多种植物生长素、B族维生素和某些抗菌素等有机质、腐殖酸等营养物质。因此，完全能够满足作物生长的养分需求[3-4]。茭白是禾本科菰属多年生宿根水生植物。在适宜条件下，寄生在茭白植株体内的黑粉菌产生吲哚乙酸，刺激茎尖膨大而形成可食用的茭白[5]。茭白目前在我国已得到广泛种植，特别是近10多年来，茭白种植面积不断扩大，全国茭白种植面积约7万hm2[6]。茭白植株高(1.5～2 m)，需肥需水量大。如果能将沼液浇灌于茭白田，降低化学氮肥施用量，将有利于促进生态循环农业发展和环境保护。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

沼液浇灌茭白田间试验于2014年7月在浙江省嘉兴市农科院试验基地展开。该地区属典型亚热带季风气候区，年均温度15℃～16℃，年降水量1194 mm，年均湿度80%～85%，年辐射量462 kJ·cm-2。土壤类型为青紫泥，背景耕层土壤的理化性状为：全氮3.53 g·kg-1，碱解氮215 mg·kg-1，有效磷P5.89 mg·kg-1，速效钾119 mg·kg-1，有机质56.6 g·kg-1，土壤pH值6.40。

1.2 试验设计

以当地主栽双季茭白品种“浙911”为供试材料，由嘉兴市南湖区金禾粮油专业合作社提供。沼液由嘉兴市秀洲区王江泾镇双桥生猪养殖厂提供。试验设6个处理,处理1(CK)： 100%尿素氮(施氮量450 kg N·hm-2)；处理2：50%尿素氮+50%沼液氮(0.5 N，即225 kgN·hm-2来源于尿素氮，225 kgN·hm-2来源于沼液)；处理3：100%沼液氮(1 N，即450 kgN·hm-2全由沼液提供)；处理4： 150%沼液氮(1.5 N，即浇灌沼液氮量为处理1中100%尿素氮的1.5倍，675 kgN·hm-2)；处理5：200%沼液氮(2 N，即浇灌沼液氮量为处理1中100%尿素氮的2倍，900 kgN·hm-2)；处理6：270%沼液氮(2.7 N，即浇灌沼液氮量为处理1中100%尿素氮的2.7倍，1215 kgN·hm-2)，小区面积84 m2。将茭墩切分为2株一丛于2014年7月1日移栽，株行距70 cm×80 cm。氮肥施用和沼液浇灌分3个时期，分别为移栽后的苗期、分蘖期和孕茭期，施用或浇灌比例为35%、30%和35%。苗期浇灌时间2014年7月15日，沼液全氮、铵态氮和硝态氮含量分别为：444 mg·L-1，337 mg·L-1和15.5 mg·L-1，各处理浇灌量分别为：0.5 N 177 t·a-1，1 N 354 t·a-1，1.5 N 531 t·a-1，2 N 708 t·a-1和2.7 N 956 t·a-1；分蘖期，时间2014年9月10日，沼液全氮、铵态氮和硝态氮含量分别为：798 mg·L-1，694 mg·L-1和20.3 mg·L-1，各处理浇灌量分别为：0.5 N 84.6 t·a-1，1 N 169 t·a-1，1.5 N 254 t·a-1，2 N 338 t·a-1和2.7 N 456 t·a-1；孕茭期，时间2014年10月9日，沼液全氮、铵态氮和硝态氮含量分别为：1521 mg·L-1，1141 mg·L-1和26.5 mg·L-1，各处理浇灌量分别为：0.5 N 51.8 t·a-1，1 N 104 t·a-1，1.5 N 155 t·a-1，2 N 208 t·a-1和2.7 N 281 t·a-1；。本试验中各处理投入磷和钾肥总量一致，施用量分别为165 kgP2O5·hm-2和 230 kg K2O·hm-2，磷钾肥施用亦分三时期，即基肥、分蘖期和孕茭期，比例为20%、30%和50%，其中基肥与耕层土壤充分混合施用，沼液浇灌处理中磷钾量不够时用化学肥料补充，3次浇灌沼液全磷和全钾含量分别为：16.3 mg·L-1和65.2 mg·L-1,19.1 mg·L-1和76.4 mg·L-1，26.2 mg·L-1和115 mg·L-1。茭白田水位基本保持在15～20 cm，分蘖时降低水位至5 cm左右。

1.3 测定项目及方法

茭白产量：在各试验区分3组，每组选取有代表性的8个茭墩，测定记录从产茭白开始至结束的茭白产量。

干物质累积：分别在茭白分蘖期、孕茭期、产茭初期和成熟期在各试验区选取有代表性的3点，每点2穴茭白植株进行采集，将茭白植株分为叶、茎秆和茭白三部分，105℃杀青30 min后，75℃烘至恒重。称重，并计算各生育期茭白干物质累积量。

茭白生物学特性和含水率：茭白成熟期将茭白植株分为叶、茎秆和茭白三部分，分别称其鲜重，之后用直尺和游标卡尺测定茭白植株株高、叶长、叶宽和茎秆长。测定完毕后，105℃杀青30 min后，75℃烘至恒重。称重，并计算各部位含水率。

茭白经济性状：产茭盛期，在各试验区分4组，每组采集生长一致茭白8只，分别称量茭白茭壳重和肉茭重；用直尺和游标卡尺分别测定茭白的肉茭长和肉茭宽。

茭白品质测定：维生素C含量采用2, 6-二氯靛酚滴定法；总糖采用蒽酮比色法；蛋白质采用凯氏定氮法测定氮含量再乘蛋白质换算系数；硝酸盐含量采用水杨酸—硫酸法[9]。

土壤养分测定：pH值采用水土比1∶2.5，pH计测定；全氮采用凯氏定氮法；速效钾采用1.0 mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度法；速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；碱解氮采用碱解扩散法；有机质采用H2SO4-K2Cr2O7外加热法。

1.4 统计与分析

数据分析采用SAS数据软件包进行统计分析并用LSD法对处理间进行差异显著多重比较；用simaplot软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 沼液浇灌对茭白生物量累积和产量的影响

由图1可知，当沼液氮施用量为化肥氮2倍及以下时，并未对茭白产量造成明显影响，这表明茭白具有很强的耐肥能力。然而，处理2.7 N却使茭白产量显著下降，与CK相比下降9.63%。另外，处理2 N茭白产量也有一定下降，比CK降低5.58%，但未达差异显著水平。说明沼液浇灌量超过一定限度时会抑制茭白形成。

不同沼液浇灌量处理与全量化肥处理(CK)相比，茭白植株干物质累积趋势基本一致。随生育期延长，干物质累积均增加，特别是产茭期至完熟期阶段干物质累积增加量大于分蘖期至孕茭期和孕茭期至产茭期阶段。然而， 2 N和2.7 N处理，特别是2.7 N处理茭白植株各生育期干物质累积却低于其它处理，其中产茭期至完熟期阶段尤为明显(见图2)。这一方面说明沼液氮代替化肥氮施用是完全可行的；另一方面也表明当沼液浇灌量达到一定程度时会抑制茭白植株的干物质累积。

2.2 沼液浇灌对茭白生长特性的影响

由表1可见，处理2 N和2.7 N下茭白植株株高和茎秆长均受到明显抑制。其中，处理2 N下株高和茎秆长分别比CK下降2.37%和5.88%；处理2.7 N下分别下降6.44%和9.41%。当沼液浇灌氮量为化肥氮施用量的2.7倍时(处理2.7 N)，茭白植株叶长受到显著抑制作用，下降比例为11.9%。另外，处理2 N也对茭白植株叶长有一定抑制作用。然而，随沼液浇灌增加，茭白植株的叶宽并未受到影响。这表明，茭白植株株高和茎秆长对沼液浇灌的响应最为明显，其次为叶长，叶宽则最为不明显。

图1 不同沼液浇灌量下茭白产量注：不同小写字母代表各处理间在0.05水平差异显著。

图2 不同沼液浇灌量下茭白干物质累积

沼液浇灌对茭白植株不同部位含水率也有不同程度的地影响。处理0.5 N,1 N和1.5 N下茭白植株叶片和茎秆含水率增加幅度分别为0.31%～1.42%,0.35%～0.84%和0.05%～0.45%。然而，处理2 N和2.7 N下茭白植株叶片、茎秆和茭白果实含水率均有不同程度地下降，其中，处理2.7 N下降达显著水平，与CK相比分别下降1.97%,2.93%和0.72%(见表1)。

表1 不同沼液浇灌量下茭白生物学特性和含水量

注：同一列中不同小写字母代表各处理间在0.05水平显著差异，下同。

2.3 沼液浇灌对茭白经济性状的影响

由表2可知，沼液浇灌对茭白的经济性状有不同程度的影响。当浇灌氮量为化肥氮施用量的1.5倍以内时，茭白茭壳重和肉茭重有不同程度地增加，幅度分别为1.28%～6.85%和0.74%～2.31%。然而，与CK相比，处理2 N和2.7 N下茭壳重和肉茭重却分别下降1.75%、5.27%和12.3%、11.0%。这表明当沼液浇灌量超过化肥氮施用量2倍时，茭白茭壳重和肉茭重将受到明显抑制作用。与CK相比，不同沼液浇灌量并未明显降低茭白肉茭长，1.5 N处理下肉茭长反而增加。与CK相比，各沼液浇灌处理下茭白肉茭宽均有不同程度的增加。

表2 不同沼液浇灌量下茭白的经济性状

2.4 沼液浇灌对茭白品质的影响

沼液不同浇灌量各处理使茭白维生素C含量比CK增加12.6%～17.8%。其中，处理1 N和1.5 N下达显著差异水平；除处理0.5 N外，沼液浇灌处理均使茭白蛋白质含量增加，增幅为0.45%～5.69%。其中，处理2 N和2.7 N下达显著差异水平。不同沼液浇灌量处理并未明显影响茭白总糖含量，部分处理的总糖含量反而呈增加趋势。与CK相比，沼液浇灌处理茭白硝酸盐含量并未明显变化，反而呈降低趋势(表3)。各处理茭白硝酸盐含量均远低于国家无公害蔬菜规定的根菜类≤1200 mg·kg-1和叶菜类≤3000 mg·kg-1的标准值。

表3 不同沼液浇灌量下茭白品质

2.5 沼液浇灌对土壤养分含量的影响

由表4可知，与CK相比，沼液浇灌显著提高了土壤pH值，且随浇灌量增加土壤pH值呈增加趋势。沼液浇灌使土壤速效钾含量呈增加趋势，增幅为3.42%～18.8%。除0.5 N处理外，其它浇灌处理速效钾含量均显著大于对照。另外，沼液浇灌使土壤速效磷含量亦呈增加趋势，增幅为5.70%～22.2%，其中处理1.5 N，2 N和2.7 N与对照相比达显著差异水平。沼液浇灌对土壤全氮和有机质含量的影响不明显。当浇灌氮量为2倍和2.7倍时，土壤碱解氮有一定程度增加，但并不显著。

表4 不同沼液浇灌量下土壤养分含量

3 结论与讨论

该研究发现，尽管沼液浇灌过量使茭白产量下降，但却有利于茭白品质提升。其中，维生素C，蛋白质和总糖含量均有不同程度提高，这主要是由于沼液中除含植物生长所需的大量元素氮磷和钾外，同时也包含丰富的中微量元素以及多种植物生长素、B族维生素和某些抗菌素等有机质、腐殖酸等营养物质[3-4]，它们对提高作物可实部分的品质有利[15-16]。蔬菜中硝酸盐含量过高会对人体健康造成危害[17]。乔一飞[18]等发现，在水培条件下，沼液用量逐渐增加并未导致油菜硝酸盐含量增加，反而有降低趋势。徐卫红[19]等也发现沼液施用不但并未增加莴笋和生菜的硝酸盐含量，反而使其降低，降幅达31.8%～45.5%。此结果与本研究结论一致，即沼液浇灌并未增加茭白果实硝酸盐含量，甚至有所降低。另有研究认为微量元素有利于减少蔬菜硝酸盐累积，而沼液中富含大量微量元素[20]，这可能是沼液施用降低作物硝酸盐含量的原因之一。另外，本研究中沼液浇灌能够提高土壤pH值，这可能与浇灌沼液呈碱性(pH值7.98～8.63)紧密相关。对土壤速效磷和速效钾含量也有一定提升，这与姜丽娜[13]等和陆新苗[21]等在稻田中的研究结论一致。

综上所述，沼液不仅能够用于浇灌茭白，而且有利于茭白产量提高和品质提升，但要注意浇灌量。目前，沼液农用的主要瓶颈在于沼液中氮含量的简易定量方法尚无。研究表明，由于养殖饲料氮含量差异，水分比例差异，以及降雨等原因导致沼液中氮含量存在很大变异[22]。因此，探索研发沼液中氮含量测定的简易方法是提高沼液利用效率的关键所在。

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Effect of Biogas Slurry Application on Growth and Product Quality of Zizania latifolia and Soil Nutrients /

CHEN Gui1, ZHAO Guo-hua2, ZHANG Hong-mei1, SHEN Ya-qiang1, YANG Ji-feng3, FENG Si-hai4, CHEN Xiao-zhong3, CHENG Wang-da1/

(1. Development of Agricultural Ecological Environment, Jiaxing Academy of Agricultural Science, Jiaxing 314016，China; 2. College of Biological, Chemical Sciences and Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001,China; 3.Agricultural economy service center of Shimen town in Tongxiang city, Tongxiang 314512，China; 4. Jinhe grain and oil professional cooperative of Nanhu district in Jiaxing city, Jiaxing 310041，China )

A field experiment with different amount of biogas slurry applied toZizanialatifoliawas conducted. Taking 450 kg·hm-2of nitrogen as 1 N, biogas slurry nitrogen application of 0.5 N, 1 N, 1.5 N, 2 N, 2.7 N were tested. The results showed that, the economic character ofZizanialatifoliafor biogas slurry nitrogen application of 0.5 N, 1 N and 1.5 N had no much difference comparing with the sole chemical fertilizer without biogas slurry nitrogen. The 1.5 N biogas slurry nitrogen treatment obtained the bestZizanialatifoliaproduction. Treatment of 2 N and 2.7 N had some decrease inZizanialatifoliaproduction, especially treatment of 2.7 N, decreased by 10%. The vitamin C content ofZizanialatifoliatreated by biogas slurry nitrogen was increased by 12.6%～17.8%.Meanwhile, there were no difference in protein and total sugar content ofZizanialatifoliafor biogas slurry nitrogen treatment of 0.5 N, 1 N and 1.5 N, but there were increase for 2 N and 2.7 N treatment, for which the protein increased by 3.42 and 5.69%, and total sugar increased by 3.82% and 5.93%,respectively.

biogas slurry；Zizanialatifolia； yield； biological characteristics； economic characters； quality

2015-06-17

项目来源： 嘉兴市科技计划项(2014AZ21005)； 嘉兴市科技局重点项目(市2011AZ1018)

陈 贵(1982-)，男，山西，博士，主要从事农业废弃物资源化利用和作物养分利用方面研究工作，E-mail:chenzhao2004@163.com

程旺大，E-mail: chwd228@yeah.net

S645.2; TU993.3; S143.1+2

B

1000-1166(2016)04-0081-06