畜禽粪便沼液肥对苦瓜光合作用、产量的影响

李 然， 余雪标， 高 刘， 杨青青， 崔喜博， 李思远， 王 牌

(海南大学 环境与植物保护学院， 海南 海口 570228)

畜禽粪便沼液肥对苦瓜光合作用、产量的影响

李 然， 余雪标， 高 刘， 杨青青， 崔喜博， 李思远， 王 牌

(海南大学 环境与植物保护学院， 海南 海口 570228)

试验将畜禽粪便资源化利用为沼液，后续处理为沼液肥，研究不同浓度畜禽粪便沼液肥对苦瓜光合作用及产量的影响，并与空白和常规施肥进行对照。结果表明：畜禽粪便沼液肥对苦瓜光合作用和产量均有明显提高和促进作用，且随沼液肥施用浓度不同影响程度不同，随沼液肥浓度增加，对苦瓜光合作用和产量效果可以与常规施肥持平，甚至超过常规施肥的效果，说明畜禽粪便沼液肥在农业生产中是一种优良的液态肥，进一步说明将畜禽粪便资源化利用为沼液在实际应用是一种优良方式。

沼液肥； 苦瓜； 光合作用； 产量

随着我国集约化畜禽养殖业的迅猛发展，畜禽粪便排放量随之增加，其富含高浓度有机污染物以及N，P等成分，污染负荷很高，如果缺乏妥善处理，会给周边土壤、地表水和地下水带来危害，成为一种无法忽视的污染源[1]。如何对畜禽粪便进行有效处理并综合利用，以做到减量化、资源化、无害化，是保证我国畜禽养殖业继续蓬勃发展急需解决的一个问题[2]。

畜禽粪便含有大量有机质、氮、磷、钾及中微量元素等作物生长所需的营养物质，可以作为一种宝贵的农业资源参与到农作物种植过程中，但直接施用不利于作物直接吸收，此外容易堵塞土壤孔隙，使土壤透水透气性下降，恶化土壤质量甚至造成作物减产。因此笔者研究采用将畜禽粪便发酵为沼液的方式对其进行资源化利用，在保持或增加其中养分含量的前提下，减少畜禽粪便直接资源化利用于农业的危害。做到减少这种农业有机废弃物随意排放对环境造成污染的同时，避免资源浪费，构建可持续发展的循环生态经济圈，减缓大量施用无机化肥带来的危害[3～10]。

考虑到沼液含水率高，单位体积内营养成分含量低等缺点，笔者研究将畜禽粪便资源化利用，发酵为沼液后，以畜禽粪便沼液为载体，配入无机肥，以提升沼液营养成分含量，弥补其含水率高，不便运输的缺点，并对所得畜禽粪便沼液肥营养成分进行测定，以灌溉的方式施用于苦瓜，测定其对苦瓜产量和光合作用的影响，与常规施用无机复混肥作对比，说明畜禽粪便发酵为沼液这一资源化利用方式的可行性以及在苦瓜这一作物上的作用，为实际应用提供数据支持[11～13]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于海南省屯昌县石里村。该地属热带季风气候，高温多雨，日照时间长，雨水充沛。年平均气温23.1℃～23.6℃，一年四季光照充足，自然灾害少，受台风影响小。供试土壤为水稻土。

1.2 试验材料

供试苦瓜为“丰绿”苦瓜。

供试畜禽粪便沼液肥来自环境科学与生态实验室自主构建的中小型沼液发酵装置。以儋州光村一个小型养殖场收集的畜禽粪便为主要原材料，在密闭条件下进行至少为期1.5个月的厌氧发酵，对所得沼液过滤、杀菌。采用过滤、杀菌方法均为物理性处理，并不会影响沼液中的活性成分和养分含量。以此为载体，配入一定量磷酸氢二胺、氯化钾、尿素等无机化肥，得到试验所用畜禽粪便沼液肥。对沼液肥营养成分进行基本测定，并考虑到沼液呈液态、其中腐殖酸含量丰富的原因，将其与腐殖酸类液体肥行业标准NY1106-2010进行比较，沼液肥达标。

畜禽粪便沼液肥基本营养成分、中微量元素含量见表1，表2。

表1 畜禽粪便沼液肥基本营养成分 (g·L-1)

表2 畜禽粪便沼液肥中微量元素

1.3 试验方法

采用随机区组试验设计，试验共设6个处理，处理A1～A4施用不同浓度的畜禽粪便沼液配方肥(清水稀释)：处理A1，沼液肥浓度25%；处理A2，沼液肥浓度35%；处理A3，沼液肥浓度45%；处理A4，沼液肥浓度50%；处理B不施沼液肥，正常施用常规无机化肥(N-P2O5-K2O)。该无机化肥施用养分含量同处理A3；对照处理C施以清水。

每个处理3次重复，试验共18个小区，每个小区10 m2，施肥方法均为灌溉，常规分次施肥，第1次施肥为2015年11月1日，每15 d施肥1次，2016年3月之后每7 d施肥1次，直到5月20日全部收获完毕。其他管理按照常规进行。

于2016年4月中旬用LI-6400XT光合作用仪测定苦瓜净光合作用速率(Pn)，气孔导度(Gs)，胞间CO2浓度(Ci)，蒸腾速率(Tr),并根据Ls=1- Ci/Ca计算叶片气孔限制值(Ls)，其中Ca指外部CO2浓度[14]，测定光合作用时其值为(410±10)μmol·mol-1；收获后，统计测定苦瓜产量并进行差异性分析。

2 试验结果与分析

2.1 施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜光合作用的影响

苦瓜光合作用指标的变化与作物生长状况、产量之间有密切关系，从光合作用指标的角度来说明畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜生长状况的影响，进而说明将畜禽粪便资源化利用为沼液的可行性，以及实际应用过程中畜禽粪便沼液施用方式，以便更好地做到畜禽粪便这种高浓度有机废弃物的资源化。

观测日天气晴朗，光线充足，在10:00～12:00期间，采用LI-6400型便携式光合仪(LI-COR公司，美国)测定苦瓜的光合作用指标，统计数据并进行差异性分析。

2.1.1 施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜净光合作用速率(Pn)的影响

从表3可以看出，施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜净光合作用速率有明显影响，但施用浓度不同，影响也不同，随着沼液肥浓度增加，苦瓜净光合作用速率增加。其中，处理A1净光合作用速率比空白处理C高15.20%，在0.05和0.01两种水平上都差异显著；比处理B低2.92%，在两种水平上均差异显著，可见处理A1时苦瓜净光合作用速率较空白有明显提高，但远不及常规施肥(B)的效果。而净光合作用速率A4>A3>A2>A1，处理A1～A4与空白处理C相比，净光合作用速率有明显提升，均在两种水平上差异显著，在处理A4时达到最大值，比空白处理C高20.16 %。

处理A4净光合作用速率比处理B高1.35%，两种水平上均差异不显著，可见，处理A4与常规施肥(B)相比，净光合作用速率略有提升，但并不明显。处理A2净光合作用速率比处理B低1.93%，在水平0.01上差异不显著，在水平0.05上差异显著；处理A3比处理B高0.13%，两种水平均差异不显著，可见，处理A2净光合作用速率仍低于常规施肥(B)，而处理A3虽高于常规施肥(B)，但并不明显。

表3 苦瓜的光合作用

注：表中字母为Duncan多重比较结果，大小写字母不同分别代表差异性在0.01和0.05水平上显著，反之不显著，下同。

2.1.2 施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜气孔导度(Gs)的影响

从上表3可以看出，与空白处理相比，施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜气孔导度有明显影响，且随沼液肥浓度的增加，气孔导度略有提升，但相互差距并不明显，处理A1比空白处理(C)高6.98%，处理A3=A4，比空白(C)高11.63%。处理B气孔导度不小于施用沼液配方肥时气孔导度，比处理A1高4.35%，呈差异极显著，比处理A2高2.33%，但并不呈差异显著性，与处理A3和A4相同。可见，在试验设定浓度中，虽然施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜气孔导度有明显提升，但均不高于常规施肥(B)，且随浓度提升，气孔导度提升并不明显。

2.1.3 施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的影响

从表三可以看出，施用畜禽粪便沼液配方肥后，苦瓜胞间CO2浓度与空白处理相比有所提升，而提升程度与沼液肥施用浓度有很大关系。处理A1仅比空白处理(C)高0.25%，差异不显著，处理A2比之高2.56%，在0.05水平上差异显著，苦瓜胞间CO2浓度随沼液肥浓度的增加而提高，处理A3和A4均明显高于处理C，呈差异极显著。处理A1和A2苦瓜胞间CO2浓度明显低于常规施肥(B)，处理A3略高于处理B，但并不明显，仅为0.65%。随着沼液肥浓度的增加，处理A4胞间CO2浓度明显高于常规施肥(B)，为4.13%，呈差异极显著。

随畜禽粪便沼液配方肥施用浓度增加，苦瓜胞间CO2浓度升高，气孔限制值降低，呈负相关，均低于空白处理。与常规施肥相比(B)，处理A1=A2>A3=B，处理A4气孔限制值略小于常规施肥(B)。

2.1.4 施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜蒸腾速率(Tr)的影响

施用试验区间浓度的畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜蒸腾速率有明显提升，且随沼液肥浓度的增加而提高，其中，处理A1的蒸腾速率比空白(C)高9.26%，比处理A4提升22.61%，均呈极显著。与常规施肥(B)相比，随沼液肥浓度变化各有高低，其中，处理A1、A2、A3蒸腾速率均低于处理B，处理A4比处理B高2.67%，在0.05水平上呈差异显著。

施用畜禽粪便沼液配方肥后，苦瓜光合作用指标：净光合作用速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均受影响，随沼液肥浓度的增加在不同程度上升高或持平，在处理A4时均处于最高值。与常规施肥(B)相比，处理A1和A2光合作用指标均较低，处理A3净光合作用速率、气孔导度高于或持平于常规施肥(B)，处理A4时，四项光合作用指标均高于常规施肥(B)，而气孔限制值变化趋势与胞间CO2相反。

2.2 施用畜禽粪便沼液配方肥对苦瓜产量的影响

由表4可知，施用畜禽粪便沼液配方肥后，苦瓜采收期随沼液肥浓度不同有长有短，但都长于空白处理C和常规施肥处理B。其中，处理A1和A2采收期相同，均为91 d，长于空白处理(C)14 d，常规施肥(B)7 d，处理A3和A4采收期均为98 d，长于空白处理(C)21 d，常规施肥(B)14 d。而该苦瓜每周采收一次，可见，在常规施肥条件下苦瓜采收结束后，施用沼液肥的苦瓜还可采收1～2次，苦瓜采收期的延长，意味着在相同条件下，施用畜禽粪便沼液配方肥可以增加苦瓜产量，带来更多的经济效益，印证畜禽粪便这种资源化利用方式的有利性。造成施用畜禽粪便沼液肥苦瓜采收期延长的原因可能与沼液肥中含有丰富的有机质有关，包括腐殖酸在内的有机质分解时会释放诸多易被作物吸收利用的有效成分和生长促进物质[15-17]，因此有机质作为一种缓效成分影响着沼液肥肥效的长短，进而影响作物的采收期。

表4 苦瓜的产量

单瓜重是构成苦瓜产量的主要因素之一，是影响苦瓜整体产量的一个基本因素[18]。由表4可以看出，与空白处理(C)相比，施用畜禽粪便沼液配方肥后，苦瓜单瓜重有明显提高，呈极显著，且随沼液肥浓度的增加，有不同程度的提高。处理A1～A3单瓜重均低于常规施肥(B)，处理A4略高，比处理B高1.03%，但并不显著。受采收期影响，处理A2～A4小区产量均高于常规施肥(B),其中A3和A4呈差异极显著性，增产率分别达13.66%和23.35%。可见，最终苦瓜产量受采收期和单瓜重等因素共同影响，施用畜禽粪便沼液配方肥后极显著高于空白处理，且随沼液肥浓度的增加，高于常规施肥。

苦瓜产量作为一项重要的经济指标，施用畜禽粪便沼液配方肥后，处理A2～A4苦瓜产量高于常规施肥B，直观反映了畜禽粪便沼液肥对苦瓜的影响及带来的经济效益，从而进一步说明畜禽粪便资源化利用为沼液的实际效果。

3 小结

基于畜禽粪便的特性，将畜禽粪便发酵为沼液，进一步处理后作为沼液肥参与到农业生产中，是一种经济、可行的资源化方式，在减轻畜禽粪便对环境造成污染的同时，避免资源浪费，构建循环生态圈，带来经济效益。实验表明，灌溉施用畜禽粪便沼液肥，能提高苦瓜光合作用指标，减小气孔限制值，延长苦瓜采收期，提高产量，施用效果与沼液肥施用浓度相关，在试验设置浓度范围内，随沼液肥浓度升高，光合作用指标：净光合作用速率，气孔导度，胞间CO2浓度，蒸腾速率提高，产量指标：采收期、单果重、小区产量增大。

与施用常规无机化肥相比，施用与其养分含量相同的畜禽粪便沼液肥时(处理A3)，净光合作用速率提高0.13%，气孔导度相同，胞间CO2浓度提高0.65%，蒸腾速率降低0.64%，均呈差异不显著。采收期延长14 d，单瓜重减少0.37%，小区产量增加13.66%，呈差异极显著。

与施用常规无机化肥相比，施用养分含量较高的畜禽粪便沼液肥(A4)时，净光合作用速率提高1.35%，差异不显著；气孔导度相同；胞间CO2浓度提高4.13%，呈差异极显著；蒸腾速率高2.67%，在0.05水平上呈差异显著。采收期延长14 d；单瓜重提高1.03%，差异不显著；小区产量增加23.35%，差异极显著。

沼液对作物光合作用指标、产量的促进作用在其他作物上也有体现，吉顺[19]等研究发现施用沼液浓度越高，对于提高桃树净光合速率作用越大，但对气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率效果不明显，与本研究有差异，可能是作物品种不同，沼液养分含量有差异等原因造成的。范荣霞[20]研究表明施用沼液后，葡萄产量得到了大幅度的提升，增产率为10.5%,每667m2增收660元。蒋华[21]等发现，沼液对番茄、芹菜、萝卜、豇豆均有增产效果，且喷施不同浓度沼液对作物增产效果不同，与本研究趋势相同。由此说明沼液肥在实际农业生产中的优良性，进一步说明畜禽粪便资源化利用为沼液的实际效果。而对于畜禽粪便沼液配方肥的灌溉浓度，笔者试验仅设置了4个梯度，不排除存在其他浓度对苦瓜的产量和光合作用效果更好的可能性。

[1] 张 强,刘 彬. 畜禽养殖粪便的减排措施及其资源化利用[J]. 中国饲料, 2013,(22):35-37.

[2] 于 颖,王宏燕,周东新. 畜禽粪便的资源化利用[J]. 东北农业学报,2009，40(8):140-144.

[3] 叶子良,刘荣厚,郝元元,等. 沼气发酵接种物对沼气及沼液成分的影响[J].农机化研究, 2007,6:8-85.

[4] 张学峰,田占辉,丁 瑜,等.畜禽粪便对环境的污染及解决途径[J].吉林畜牧兽医, 2010,31(10):12-16.

[5] 饶 烁. 养殖业禽畜粪便减量化、无害化和资源化利用研究[J]. 能源与环境，2014,4:49-52.

[6] 廖 青,韦广泼,江泽普,等. 畜禽粪便资源化利用研究进展[J].南方农业学报,2013,44(2):338-343.

[7] 张振都,吴景贵. 畜禽粪便的资源化利用研究进展[J]. 广东农业科学, 2010(1):135-138.

[8] 聂 莹,曾晓楠. 以猪粪为原料的沼液成分分析[J].安徽农业科学,2013,40(28):11467-11468.

[9] 吴慧斌,刘丁才,许剑锋. 沼液中化学成分的研究[J].天然产物研究与开发,2015,27:18-21.

[10] 李祎雯,曲英华,徐奕琳,等.不同发酵原料沼液的养分含量及变化[J].中国沼气, 2012,30(3):17-24

[11] 沈其林,单胜道,周健驹,等. 猪粪发酵沼液成分测定与分析[J].中国沼气,2014,32(3):83-86

[12] 汪 崇,高 琳,杨文亮. 以猪粪为主要发酵原料的沼液成分初步研究[J].现代畜牧兽医,2012(8):51-52

[13] 宋成芳,单胜道,张妙仙,等. 畜禽养殖废弃物沼液的浓缩及其成分[J].农业工程学报, 2011,27(12):256-259

[14] Farquhar G D, Sharkey T D. Stomata conductance and photosynthesis[J]. Annu Rev Plant Physiol, 1980,31:491-543.

[15] Brady N C, R R Weil. Chapter 12: Soils organic matter [M].The Nature and Properties of Soils (13th Edition).Upper Saddle River, N J: Prentice- Hall, Inc, 2002.

[16] 宋春雨,张兴义,刘晓冰,等. 土壤有机质对土壤肥力与作物生产力的影响[J]. 农业系统科学与综合研究, 2008,24(3):357-361.

[17] Schnitzer M. Soil organic matter-the next 75 years [J].Soil Sci,1991(151): 41- 58.

[18] 张长远,罗少波,罗剑宁.苦瓜主要农艺性状的相关及通径分析[J]. 中国蔬菜, 2002(3):11-13.

[19] 吉 顺, 沈应柏,李忠秋,等. 施用沼液对桃树光合作用及生长量的影响[J].中国沼气,2003,21(3):29-31.

[20] 范荣霞.沼渣沼液在葡萄上的肥效试验[J].土壤肥料,2012(12):18-19.

[21] 蒋 华,王忠义,李忠碧,等.沼液对番茄、萝卜、芹菜、豇豆产量及品质的影响[J].贵州农业科学，2007,35(2):99-100.

Effects of Biogas Slurry on Photosynthesis, Output of Balsam Pear /

LI Ran, YU Xue-biao, GAO Liu, YANG Qing-qing, CUI Xi-bo, LI Si-yuan, WANG Pai /

(College of Environment and Plant Protection, Hainan University, Haikou 570228, China)

Biogas slurry from digestion of livestock manure was applied to balsam pear cultivation. Different slurry concentrations were tested, and their effect on photosynthesis and yield of balsam pear were investigated. The results showed that the biogas slurry was significantly improved the photosynthesis of balsam pear and increased the yield of it. Different slurry concentration had different effects. With the increase of the slurry concentration, balsam pear yield was comparable to those obtained with conventional fertilization, even better than the conventional fertilization.

biogas slurry fertilizer； balsam pear； photosynthesis； output

2016-09-22

项目来源： 新型肥料研制与配套施用技术示范(HNGDxf201503)

李 然(1990- )，女，硕士，研究方向为废弃物资源化利用，E-mail: 410776269@qq.com

余雪标，E-mail：yuxuebiao@163.com

S216.4； X713

B

1000-1166(2017)02-0110-05