蔬菜废弃物制备发酵液对快菜生长和品质的影响

庞敏晖，高利娟，左 强，宋大平

（北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097）

近年来，随着我国农业产业结构的调整，蔬菜种植面积不断扩大，总产量不断增加，导致蔬菜废弃物产量也急剧上升。据《中国统计年鉴》数据：2016年我国蔬菜播种面积达1.96×106hm2，蔬菜产量7.98×108t，2017年种植面积为2.17×106hm2，蔬菜产量9.20×108t[1-2]。根据蔬菜本身特性，在生长管理中掐尖、打叶，收获时遗留田间的残株、废果以及在净菜销售过程中产生大量各类有机废弃物，统计数据显示，每年产生的蔬菜废弃物达1.1亿～1.5亿t，这些蔬菜废弃物占到中国城市和乡村生活垃圾的20%～50%[3-4]。由于蔬菜废弃物水分含量高（叶菜类在90%以上），容易腐烂，并且较难收集，农户大多当垃圾随意堆放处理，造成资源大量浪费的同时，也容易引起环境污染问题[5]。

蔬菜废弃物含有较丰富的营养，干物质养分含量高，还含有数量众多的微量元素，是一种宝贵的有机资源[6-8]。蔬菜废弃物经过发酵制备成的植物酵素含有大量的养分[9-10]，同时还富含多种酶[11-12]、维生素和矿物质等营养成分[13-15]，具有调节土壤理化性质[16-17]，改善提高作物产量及品质[18]、降解作物农药残留等作用[19]；因此，开展蔬菜废弃物发酵液在农业种植中的应用研究，为实现蔬菜废弃物资源化、高值化利用开辟了新途径，同时也为农业生产减肥增效提供技术支撑与保障。本研究通过盆栽试验，对有机肥单施、有机肥与发酵液、有机肥与化肥配合施用效果进行研究，探究蔬菜废弃物发酵液对作物生长发育、产量品质、养分吸收等方面的影响，试图解决有机蔬菜种植中追肥难的问题，探索一种绿色种植技术模式，实现有机废弃物的循环利用[20]。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试作物为四季快菜1号，该品种白帮、直筒合抱、叶色浅绿，生育期60 d。试验在北京市农林科学院连栋温室开展，供试土壤为地力水平中等偏下的北京粮田表层（0～20 cm）土壤，土壤类型为轻壤质潮土。将土样进行简单过筛后，称取5.5 kg装入塑料盆（底径、高、口径分别为20、20、25 cm）中，装好后每盆加入200 mL的椰糠，和上层10 cm左右土壤混匀，达到疏松土壤的效果。

施用的蔬菜废弃物制备发酵液是由辣椒秸秆、红糖、水按照6∶1∶6的质量比在密闭容器中混合发酵180 d以上制备而成。发酵液上清液色泽透明、呈深褐色，气味香醇浓郁，测定其基本理化性质：电导率为7.21 mS/cm，pH值为4.4，呈现酸性，全氮、全磷、全钾含量分别为0.21%、0.07%、0.37%。

1.2 试验方法

试验处理：试验设置4个施肥处理，分别为对照组（CK）、单施有机肥、有机肥＋化肥、有机肥＋发酵液，每个处理4个重复。2019年7月1日播种，每个盆栽盆中播种约10粒种子，15 d后定苗至5株，每盆快菜幼苗保持长势一致。

施肥方法：2019年7月1日统一施入底肥，各处理底肥用量按照表1要求施用，播种后统一浇水，浇水量为每盆1 L；在7月15日定苗后为有机肥＋发酵液处理追施发酵液，随后每10 d追施1次，整个生长期共追肥4次，每次用量为30 mL/盆，每次追施发酵液肥时给所有处理统一浇水（1 L/盆），试验过程中，除统一浇水用量外，根据植物长势和需水情况进行适当补充。

表1 快菜盆栽试验处理施肥量

样品采集：依据植株的生长状况，在种植50 d左右全部收获，用剪刀剪取植株地上可食用部分，装袋、编号并注明日期，在实验室将其表面清洁干净后，测量株高、展幅、最大叶长、最大叶宽等生长指标，并测定产量。随机取其中3株样品测定其鲜样的硝酸盐和VC含量等品质指标，余下2株称质量并装袋、编号，烘干至恒质量，测定其干质量与含水量指标。

1.3 测定方法

快菜的株高、展幅、最大叶长、最大叶宽等生长指标用直尺测得。快菜的鲜质量用百分之一天平准确称取，将称好的植株放入信封中，放入烘箱，在105 ℃下杀青30 min，然后将温度调到75 ℃烘干至恒质量，用百分之一天平准确称取干质量。植株全氮测定采用H2SO4-H2O2消煮凯氏定氮法，全磷测定采用H2SO4-H2O2消煮钒钼黄比色法，全钾测定采用H2SO4-H2O2消煮火焰光度计法，VC含量和硝酸盐含量分别采用2,6-二氯靛酚法、紫外吸收法测定，水分含量用烘干法测定[21-22]。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0和Excel 2007软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 蔬菜废弃物发酵液对快菜生长的影响

从表2可以看出，4个不同处理采收期快菜的株高、展幅、最大叶长、最大叶宽表现出一致的规律，即3个施肥处理测定值均高于CK，其中以处理有机肥＋化肥最佳，展幅和最大叶宽均显著高于其他处理，由高到低顺序均为有机肥＋化肥＞有机肥＋发酵液＞有机肥＞CK。有机肥＋发酵液处理与单施有机肥处理相比，添加发酵液后，株高、最大叶长、最大叶宽分别增大了20.5%、7.0%、6.2%。试验结果表明，在施用有机肥作底肥的基础上，施用一定量的发酵液对快菜的生长发育具有一定的促进作用。

2.2 蔬菜废弃物发酵液对快菜产量的影响

由表3可知，施肥处理的单株鲜质量和单株干质量均高于CK，其中以有机肥＋化肥处理最佳，单株鲜质量和单株干质量分别为22.80、2.42 g，均显著高于其他处理。有机肥＋发酵液处理与单施有机肥处理相比，单株鲜质量、单株干质量分别提高了74.7%和6.7%。单株鲜质量提升幅度大是由快菜含水率不同导致的，单施有机肥处理的快菜含水率为86.84%，而有机肥＋发酵液处理快菜的含水率高达92.69%。结果表明，在施用有机肥的基础上，施用一定量发酵液后快菜的含水量增加，因此产量在一定程度上得到提升。

表2 不同处理快菜的生长指标

2.3 蔬菜废弃物发酵液对快菜品质的影响

2.3.1 蔬菜废弃物发酵液对快菜VC含量的影响

从图1可知，不同处理快菜VC含量由高到低的顺序为有机肥＞CK＞有机肥＋化肥＞有机肥＋发酵液，单施有机肥处理的快菜VC含量最高，为121.9 mg/kg，有机肥＋发酵液的处理快菜最低，显著低于其他处理，含量为67.5 mg/kg，比单施有机肥处理降低了44.6%。

2.3.2 蔬菜废弃物发酵液对快菜硝酸盐含量的影响

由图2可知，有机肥＋发酵液处理快菜的硝酸盐含量最低，且显著低于其他处理，其含量为1 102.8 mg/kg，单施有机肥处理快菜的硝酸盐含量最高，其含量为2 085.8 mg/kg，施用发酵液后快菜硝酸盐含量比单施有机肥降低了47.1%。CK和单施有机肥处理之间无显著性差异，但这2个处理与有机肥＋化肥和有机肥＋发酵液处理之间均存在显著性差异。试验结果表明，在施用有机肥的基础上，施用一定量发酵液能够有效降低快菜中的硝酸盐含量。

2.4 蔬菜废弃物发酵液对快菜养分含量的影响

由表4可知，不同处理快菜养分含量存在较大的差异，其中有机肥＋发酵液处理的快菜全氮、全磷、全钾养分含量均优于其他几个处理；单施有机肥处理的快菜全氮、全磷、全钾含量最低，与CK没有显著性差异，但显著低于有机肥＋发酵液和有机肥＋化肥处理。有机肥＋发酵液处理的快菜中全氮、全磷、全钾含量比单施有机肥分别增加了74.4%、28.6%、153.5%。试验结果表明，在施用有机肥的基础上，施用一定量发酵液后能有效提高快菜中的养分含量。

表4 不同处理快菜的养分含量

3 讨论与结论

蔬菜废弃物含有较丰富的营养，干物质养分含量高，相关研究[12-14,19-20]表明，蔬菜废弃物经过发酵制备成的发酵液除含有作物生长所需的氮、磷、钾元素，还有丰富的氨基酸、蛋白质、纤维素和微量元素；因此，蔬菜发酵液具有改良土壤、促进作物生长发育、增强作物抗性等多种功效，将其应用于农业生产中，不仅能够促进植物生长，还能建立良好的土壤微生态环境，起到重要的生态综合效应。通过盆栽试验，本研究发现蔬菜废弃物发酵液在促进作物生长、提高产量、改善品质等方面均有一定的作用。

与单施有机肥相比，施用发酵液对快菜生长指标具有一定的促进作用，尤其对植株的株高影响较为显著。施用发酵液后快菜的株高、最大叶长、最大叶宽分别增大了20.5%、7.0%、6.2%。说明在施用有机肥时，配施一定量的发酵液能够有效促进作物的生长发育。

配施发酵液后，快菜单株鲜质量、单株干质量比单施有机肥均有所提高，比单施有机肥分别提高了74.7%和6.7%；因此，在施用有机肥的基础上，配施发酵液在一定程度上能够提高作物产量。

配施一定浓度的发酵液能有效降低快菜植株内的硝酸盐含量，同时显著增加快菜植株的含水量，但施入发酵液后，快菜植株内的VC含量却有所降低。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，在追施发酵液后可能会改变有机肥内原有N、P、K的比例，从而对快菜中的VC含量产生影响。

配施发酵液后，快菜中氮、磷、钾养分量均得到了大幅提升，与单施有机肥相比，分别增加了74.4%、28.6%、153.5%，说明当用有机肥作为常规肥种植作物时，通过配施发酵液，可以促进作物对养分的吸收利用，进而有效提高作物中的养分含量。

在快菜有机种植中，配施一定比例的蔬菜废弃物发酵液能够增加植株的养分吸收，显著提高快菜产量，有效减低硝酸盐含量，增加水分含量，快菜品质得到提升。通过对快菜肥效试验的研究，得到蔬菜废弃物发酵液可以部分替代化肥，与有机肥配合施用，能达到更好效果的结论。本研究一方面可以缓解蔬菜废弃物对环境的污染，为实现蔬菜废弃物资源化、高值化利用开辟新途径；另一方面科学合理地利用了蔬菜废弃物所含的养分，开发新的有机肥源，节省了农业成本，为农业生产减肥增效提供技术支撑，可有效推动循环农业的发展。