茭白和空心菜套种对沼液消纳的影响研究

杨梦飞，李怡鹏，张雷，王凌云，石林，郑寨生，张尚法

（金华市农业科学研究院，浙江金华 321051）

近年来，随着市场经济的发展，我国畜禽养殖业迅猛发展，集约化程度高、养殖数量大，每年产生畜禽粪污量约3.8×1010t，其中氮养分含量1.35×107t，磷养分含量5.1×106t，相当于我国化肥年产量的27%。规模养殖场常以厌氧发酵技术处理养殖废弃物，在一定程度上解决了畜禽粪便污染问题，在此过程中会产生大量的沼液。已有研究表明，沼液中富含农作物生长所需的有机质、腐殖酸、有效矿质养分、氨基酸、维生素等营养成分[1]。但由于缺乏有效的后续处理能力，导致沼液的利用率不高，沼液违规排放已成为我国农村水体污染的重要污染源之一[2]。如何科学、充分的利用沼液资源已经成为一个亟待解决的问题。

茭白是禾本科菰属多年生宿根性水生蔬菜，种植面积大、经济效益高，全国年种植面积约7×104hm2[3]。已有研究表明，灌溉适宜浓度的沼液能够促进茭白的生长，并促使其提前孕茭，提高其产量；沼液经茭白消解后，水质明显改善，重金属含量均符合排放标准，但TP 值仍高于排放标准[4]。空心菜，又名水蕹菜，是旋花科甘薯属一年生或多年生草本植物，含有丰富的蛋白质、糖类、维生素等多种营养成分[5]，深受人们喜爱。空心菜性喜温暖潮湿，生于湿地或者水田中，对磷具有较强的消纳作用[6]。基于此，笔者研究了茭白和空心菜套种对沼液消纳的影响，旨在解决单一种植茭白消纳沼液TP 值长时间处于超标状态，不满足排放标准的问题，以期为解决由沼液引起的农村面源污染问题提供理论支撑，促进畜禽养殖业和水生蔬菜产业可持续健康发展。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2020 年在浙江省金华市农科院石门农场水生蔬菜种植基地进行。供试茭白品种为浙茭7 号，供试空心菜为柳叶空心菜，露地种植，土壤肥力中等，前茬为茭白。供试沼液由金华市旭源生态养殖场提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计。7 月15 日种植茭白种苗，采用单株种植，行距为100 cm，株距为50 cm。30 d 后，将空心菜种苗种植于茭白行间，每丛种植3 株，且行距为10 cm，丛间距为10 cm。空心菜种植10 d 后，田内积水深度保持为10 cm，灌溉氨氮含量为2 000 mg/L的沼液，根据灌溉沼液的深度不同设置6 个处理，分别为灌溉沼液深度1.5、3.0、4.5、6.0、7.5 cm，灌溉清水作为对照。小区面积30 m2，3 次重复，随机区组排列，管理措施同常规。

1.2.2 采样及测定方法。在灌溉沼液当天，10、20、30 d 后，分别检测水质中化学需氧量、氨氮、总磷等指标。化学需氧量按照GB/T11914-1989[7]进行测定，氨氮按照HJ 665-2013[8]进行测定，总磷按照GB/T 11893-1989[9]进行测定。

1.2.3 统计分析。试验数据采用SPSS 17.0 软件进行单因素方差分析，经显著性差异检验后，用最小显著差数法（LSD 法）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 茭白和空心菜套种对沼液COD的影响

从表1 可以看出，氨氮含量为2 000 mg/L的沼液灌溉深度为1.5、3.0、6.0 和7.5 cm 时，茭白套种空心菜对COD 消化率较高，30 d 后分别达94.23%、94.87%、95.76%和95.48%；且灌溉深度为1.5 和3.0 cm 时，经过30 d的消化，COD 分别为45 和80 mg/L，低于一级排放标准100 mg/L。

表1 茭白和空心菜套种对不同灌溉深度沼液COD的影响

2.2 茭白和空心菜套种对沼液氨氮含量的影响

从表2 可以看出，氨氮含量为2 000 mg/L的沼液加入深度为3 cm 时，茭白套种空心菜对氨氮消化率最高，30 d 后可达99.94%；且经过30 d的消化，氨氮的含量为0.338 mg/L，低于一级排放标准15 mg/L。由此可见，在满足排放标准的条件下，3 cm 为最大沼液灌溉深度。

表2 茭白和空心菜套种对不同灌溉深度沼液氨氮含量的影响

2.3 茭白和空心菜套种对沼液磷含量的影响

从表3 可以看出，氨氮含量为2 000 mg/L的沼液灌溉深度1.5 和3.0 cm 时，茭白套种空心菜对磷消化率最高，30 d 后分别达99.37%和99.26%；且经过30 d的消化，磷的含量分别为0.17 mg/L 和0.408 mg/L，低于一级排放标准0.5 mg/L。由此可见，在满足排放标准的条件下，3 cm为最大沼液灌溉深度。

表3 茭白和空心菜套种对不同灌溉深度沼液磷含量的影响

3 结论与讨论

该次研究开展茭白和空心菜套种消纳养殖场沼液试验，阐明了不同深度沼液灌溉，经茭白和空心菜消纳吸收后大田水质指标的变化。结果表明，沼液经茭白和空心菜消纳吸收后，水质中的COD、氨氮和磷含量等指标均得到极大改善。其中，3 cm 是氨氮含量为2 000 mg/L 沼液的最佳灌溉深度，灌溉30 d 后，COD、氨氮和磷含量均达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）一级标准值。

综上所述，茭白和空心菜套种，只需30 d，种植田水中的磷含量便可以达到一级排放标准，解决了单独种植茭白磷含量排放超标的问题，避免了污染环境。按照最佳灌溉深度3 cm 换算，每公顷种植田每次灌溉可以消纳300 t的沼液；每年按灌溉4 次计算，可以消纳约2 400 t的沼液。由于该研究试验周期较短，持续施用沼液对土壤及微生物的影响还有待进一步研究。