天然橡胶加工废水（灌溉）对小白菜生长和品质的影响

符瑞蕾，黄 艳，郭梦霞，刘毓海，徐 文

（海南大学生态与环境学院，海南 海口 570228）

在我国，海南省作为最大的天然橡胶种植和生产地区，其种植面积占全国比重为49%，达54万hm2，且加工产量达42 万吨/年，占据全国总量的51%，其中标准胶和浓缩乳胶分别占总量的64%和19%［1］. 在天然橡胶加工生产过程中，产生废水中含有丰富的可溶性有机物、氨氮、总氮、总磷等主要污染物［2-3］，若不采用合理科学有效的方式处理就排放制胶废水，会导致水质恶化、富营养化等环境问题，也会严重损害人类的健康［4-5］. 而橡胶废水中含有植物所必需的氮、磷、钾、蛋白质、有机酸等营养物质，且不含重金属等有毒物质，因此，有效回收利用废水中的丰富资源，有利于资源与环境、环境与人居环境的和谐［6-10］.

污水灌溉作为一种有效综合利用水肥资源措施，它既促进农业生产，同时也降低农业成本，是一种资源化利用和清洁生产的方式，也是农业产业化发展的一种趋势［11-12］. 在提高作物的产量及品质和土壤肥力方面，橡胶废水农用化有着显著的作用. 橡胶废水作为液态有机肥，利用橡胶废水的丰富资源来种植蔬菜，不同程度及不同预处理的橡胶废水对蔬菜产量及品质均有一定的促进作用，也提高了土壤的肥力［13-15］. 经过合适的预处理及混合其他的改良剂的橡胶废水，对农作物进行灌溉，可提高农作物的产量［16-17］. 由此可见，天然橡胶加工废水作为一种液态肥料资源，倘若应用于农业生产，既可以节约水资源，又可以减少种植农作物时化肥的施用量，如此不但能降低橡胶废水处理的费用，而且还能提高橡胶加工厂的经济效益.

但长期施用橡胶废水会致使农田土壤质量下降、影响作物生长. 因此，在以橡胶废水为液肥对农作物进行灌溉的过程中，探索橡胶废水的有效利用性的科学方案. 本研究通过盆栽实验，使用不同处理程度和不同浓度的橡胶废水灌溉小白菜（普通白菜：Brassica campestrisL.），研究橡胶废水灌溉对其生长及品质的影响，以探索橡胶废水作为液体肥料进行农业利用的可能性.

1 材料与方法

1.1 供试土壤供试土壤采自海南大学海甸校区实验基地，为砖红壤. 采集土样后，将其充分混匀后装入直径25 cm，高20 cm的塑料盆中，每盆装土5 kg，不施底肥. 土壤的基本理化性质见表1.

表1 土壤基本理化性质

1.2 供试材料供试小白菜为上海青，品种为抗热605，购置海南省东方市某农贸市场. 供试废水取自海南省天然橡胶产业集团金联橡胶加工分公司，采集的废水水样分别为胶清废水、厌氧池出水和好氧出水二沉池水. 为防止水样变质，采集后应置于-25 ℃冰箱中储藏，使用时取出进行不同浓度的配制. 废水水质指标如下表2.

表2 供试废水水质基本指标

1.3 试验设计与方法

1.3.1试验设计 实验为盆栽实验，设置5组，分别为空白对照组CK（不施肥，也不浇灌废水）；复合肥对照组F（施加复合肥，N∶P∶K=15∶15∶15），每盆每次施用0.213 g；好氧处理二沉池水设置100%一个浓度梯度水平（H）；厌氧池出水用清水稀释后的6个浓度梯度：100%（Y100）、80%（Y80）、60%（Y60）、40%（Y40）、20%（Y20）、10%（Y10）；胶清废水用清水稀释，设置3 个浓度：40%（Q40）、20%（Q20）、10%（Q10），共12 个处理，各处理种植8盆，共种植96盆.

本试验地点位于海南大学生态与环境学院基地（110°32′E，20°05′N），小白菜播种时间为2021年6月25 日. 约30 颗/盆，为保证小白菜生长对水分的需求，每天早晚应浇1～2 次水. 出苗后进行两次间苗，最后每盆留10株生长一致的幼苗. 在播种20天后，第一次施肥，所用废水量为150 mL，复合肥则溶解于150 mL水后施用；每7天追肥一次，共追肥4次，第4次追肥后14天取回植株测定小白菜相关指标.

1.3.2 指标的测定与方法 种植结束后，每个处理挑选长势一致的植株样品，取回实验室，并用蒸馏水洗净擦干，分别称整株小白菜鲜重并记录，105 ℃杀青，于70 ℃烘干至恒重，并记录干重. 用米尺（精度1 mm）测量植物株高（地上部分）并记录叶片数，并用叶面积仪（LI-3000C，Li-COR，美国）测量植株的叶面积.

以下所有指标均使用鲜叶测定且均根据《植物生理学实验指导》［18］：叶绿素含量采用丙酮—乙醇混合液比色法，维生素C 含量采用2，6-二氯酚靛酚比色法，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法，硝酸盐含量采用水杨酸比色法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法.

1.4 统计分析用Excel 2010 处理数据，利用SPSS 22.0 进行单因素方差分析，用Duncan 多重比较法进行差异分析，用Origin 2017绘图.

2 结果与分析

2.1 胶清废水（浇灌）对小白菜生长及品质的影响由表3 可知，小白菜收获采样后，小白菜植株的株高、鲜重、干重叶片数及叶面积等在胶清废水各处理下影响不同. 在株高方面，胶清废水各处理Q10、Q20、Q40 与CK 不存在显著差异，但Q10、Q20 分别比CK 高出了7.4%、7.0%，而与F 处理差异显著. 在鲜重方面，胶清废水各浓度均显著高于CK，其大小顺序为Q10 ＞Q40 ＞Q20 ＞CK，其中，Q20、Q40与F存在显著差异，Q10 与F 差异不显著，胶清废水各处理间Q20、Q40 与Q10 存在显著差异. 在干重方面，胶清废水各处理均与CK 处理差异显著，与F处理差异不显著，分别比CK 高出了253.5%、198.7%、229.9%，而胶清废水不同浓度间均存在显著差异. 在叶片数方面，胶清废水各处理均显著高于CK 和F，其中胶清废水各浓度间，Q10、Q20显著高于Q40. 叶面积方面，胶清废水各处理与CK处理的差异显著，与F处理差异不显著，而胶清废水不同浓度间均存在显著差异.

表3 胶清废水浇灌组和对照组小白菜单株生长情况

由图1a可知，最终采样后获得的小白菜，胶清废水不同处理的可溶性糖含量均显著低于CK 处理和F处理，三个浓度处理的可溶性糖含量比CK 处理分别低了32.8%、65.6%、59.6%，胶清废水不同处理间Q20、Q40显著低于Q10，且随着胶清废水浓度的升高可溶性糖逐渐呈降低的趋势.

由图1b 可知，胶清废水各处理小白菜的可溶性蛋白含量均大于CK 处理，其中，Q20 与CK 差异不显著，Q10、Q40 与CK 差异显著，Q10、Q20、Q40 分别高出了83.2%、16.3%、80.3%，但胶清废水各处理之间Q20与Q10、Q40差异并不显著，此外，Q10、Q40与F差异不显著，Q20显著低于F.

由图1c可知，在维生素C含量方面，浓度为10%胶清废水处理显著高于CK处理，高出了20.8%，其他两个处理显著低于CK 处理，胶清废水各浓度与复合肥处理的差异均显著，胶清废水不同处理间存在显著差异.

由图1d 可知，在硝酸盐含量方面，胶清废水各处理效果比CK 处理和F 处理更明显，而胶清废水各处理之间也存在显著差异，且呈现随着胶清废水浓度的增高而有增高的趋势.

由图1e可知，胶清废水各处理中小白菜的叶绿素含量均大于CK处理，且胶清废水各处理之间差异也显著，此外，Q40与F差异不显著，其他两个胶清废水处理与F差异显著，均低于F.

图1 各处理胶清废水对小白菜品质的影响

2.2 厌氧池出水（浇灌）对小白菜生长及品质的影响由表4可知，在株高方面，厌氧池出水各处理与CK均存在显著差异，都高于CK，厌氧池出水各处理中，Y60 与其他五个浓度存在显著差异. 在鲜重方面，厌氧池出水各处理中小白菜的鲜重均显著高于CK小白菜的鲜重，除了浓度为10%和60%外，其他浓度的鲜重都比复合肥的高. 在干重方面，厌氧池出水各处理均显著高于CK，除10%浓度厌氧池水处理外，其他与复合肥处理间均有显著差异，Y40、Y80处理显著大于其他浓度. 在叶片数方面，厌氧池出水各处理均大于CK，Y40、Y60显著高于CK，且6个处理之间Y40、Y60显著高于其他处理. 在叶面积方面，厌氧池出水各处理显著高于CK，除了Y10外，其他浓度均显著高于F，而厌氧处理6个浓度之间均存在显著差异.

表4 厌氧池出水浇灌组和对照组小白菜单株生长情况

由图2a 可知，最终采样后获得的小白菜，在可溶性糖方面，厌氧池出水浓度为100%、80%、60%均显著低于清水对照，10%、20%、40%三个浓度与清水对照差异不显著，且厌氧池出水浓度的升高可溶性糖逐渐呈降低的趋势，厌氧池出水各处理也显著低于复合肥处理.

由图2b可知，在可溶性蛋白含量方面，厌氧池出水各处理均显著高于清水对照，厌氧池出水各处理也显著高于复合肥处理，但厌氧池出水之间也存在差异显著，其中，Y40可溶性蛋白最高.

由图2c 可知，在维生素C 含量方面，除浓度80%厌氧池出水处理显著高于CK 外，其他五个处理与清水对照差异不显著，且除了浓度为100%的厌氧池出水处理外，其他的处理均高于CK，Y80 与厌氧池出水其他浓度之间存在差异显著.

由图2d可知，在硝酸盐含量方面，厌氧池出水各处理均高于清水对照，其中Y10、Y20与CK 差异不显著外，其余的4个浓度硝酸盐与CK差异显著，除Y10、Y20与F差异不显著，其他4个显著高于F处理，而厌氧池出水各处理之间也有显著差异，且大致呈现随着厌氧池出水浓度的增高而增高的趋势.

由图2e可知，在叶绿素含量方面，厌氧池出水各处理均显著高于清水对照处理，也显著高于复合肥处理，厌氧池出水处理之间差异也显著.

图2 厌氧池出水各处理对小白菜品质的影响

2.3 好氧处理二沉池水浇灌对小白菜生长以及品质的影响由表5可知，在株高方面，好氧处理二沉池水H与复合肥处理F有显著差异，与清水对照处理CK没有显著差异，但H的株高比CK株高提高了8.6%.在鲜重方面，H 的鲜重与CK、F 均达到了显著水平，三者大小排列顺序为好氧处理二沉池水处理＞复合肥处理＞清水对照. 在干重方面，好氧处理二沉池水也显著高于清水对照，但与复合肥处理差异不显著. 在叶片数方面，H 的叶片数与CK 的叶片数差异显著，与F 不显著. 在叶面积方面，H 的叶面积与CK、F 均达到了显著水平，H 的叶面积比CK 叶面积提高了215.6%，可见，小白菜在浇灌好氧处理二沉池水下，对其生长有一定的提高作用，且在生长的各项指标上都与普通复合肥用的效果一致.

表5 好氧处理二沉池水浇灌对小白菜生长的影响

如表6所示，好氧处理二沉池水处理与CK在可溶性糖方面有显著差异，与复合肥处理没有显著差异，三者大小排列顺序为好氧处理二沉池水处理＞复合肥处理＞CK. 在可溶性蛋白含量方面，好氧处理二沉池水处理与CK有显著差异，高出了69.0%，与复合肥处理没有显著差异. 在维生素C含量方面，好氧处理二沉池水处理与复合肥处理和CK无显著差异. 好氧处理二沉池水处理与复合肥处理和CK在硝酸盐含量方面并无显著差异. 好氧处理二沉池水处理与复合肥处理在叶绿素含量方面均高于CK，分别高出了12%、39.3%. 可见，好氧处理二沉池水对小白菜的品质有一定的提高作用.

表6 好氧处理二沉池水浇灌对小白菜品质的影响

3 讨论与结论

3.1 橡胶废水浇灌对小白菜生长的影响衡量小白菜生长发育状况的主要从株高、鲜重、干重、叶片数、叶面积等宏观指标进行测评，而从这些指标中可以测量到微观指标的影响，主要有土壤有机质、氮、磷、钾及微量元素等. 侯宪文［19］研究表明，施用羊粪可提高土壤的pH 值和营养成分，从而促进小白菜产量的增长；孙佳玉［20］研究表明，施用鸡粪和饼肥，小白菜的株高、根长、叶片数、鲜重、干物质积累量等主要指标均有显著的增长；延晓惠［21］研究表明，适当施用胶清废水，使得土壤的养分提高，从而使得辣椒、苋菜的产量增长，同时也提高了小白菜种子发芽及幼苗生长. 本研究结果与上述研究类似，采用胶清废水、厌氧池出水、好氧处理二沉池水三种不同种类的天然橡胶加工废水灌溉小白菜，小白菜的株高、鲜重、干重、叶片数、叶面积等生长指标均显著提高了，而10%浓度的胶清废水、40%的厌氧池出水和好氧处理二沉池水的促进效果更明显，且和复合肥的促进效果基本一致. 导致上述效果的原因可能是高浓度的胶清废水组和厌氧池出水组中氮的含量过高，使得土壤出现板结、硬化的情况，会影响土壤的透气性能，从而会对植物的生长产生不利的影响. 低浓度的厌氧池出水组营养物质低，不能满足小白菜的生长需求.10%浓度的胶清废水、40%的厌氧池出水施用于土壤中能够适当地释放氮、磷、钾等营养成分，从而使得小白菜能够充分地吸收橡胶废水的营养物质，更能促进小白菜的生长机能.

3.2 橡胶废水浇灌对小白菜品质的影响于广泉［22］研究发现，施用人尿在小白菜的生长中，在降低小白菜可溶性糖含量及维生素C 等指标中有显著作用；王鸯妮［23］采用经过处理后的污水灌溉不仅提高了土壤呼吸强度，而且对蔬菜的品质总体上有提升的作用；黄亚文等［24］采用天然橡胶加工废水对芫荽进行处理，发现不同程度和浓度的橡胶废水灌溉对芫荽的生物量及品质都有一定促进作用. 因此，小白菜的可溶性糖、维生素C、硝酸盐含量、可溶性蛋白、叶绿素等微观指标在土壤中的有机质、氮、磷、钾及微量元素下有一定影响，通过这些指标的测量观察小白菜的生长品质状况. 维生素C 是人体重要的营养素，其含量越高，蔬菜营养价值越高. 蔬菜是人体中80%以上硝酸盐的摄入来源，硝酸盐含量是衡量蔬菜安全的重要指标，因过量硝酸盐会对人体健康产生危害［25］.

本研究中，经过胶清废水各处理浇灌的小白菜，小白菜的可溶性蛋白含量、硝酸盐含量、叶绿素含量均有提高，但可溶性糖含量有所下降，其中Q10处理提高小白菜的维生素C 含量，其他两个处理均降低了小白菜的维生素C 含量. 经过厌氧池出水各处理浇灌的小白菜，小白菜的可溶性蛋白含量、硝酸盐含量、叶绿素含量等指标均有提高，而可溶性糖随厌氧池出水浓度的升高而逐渐降低，除了浓度为100%的厌氧池出水处理外，其他的处理小白菜的维生素C 含量均高于CK. 经过好氧处理二沉池水处理的小白菜，小白菜的可溶性糖、可溶性蛋白含量、叶绿素含量指标有所提高，而硝酸盐含量、维生素C 含量指标并无显著影响. 可能原因是高浓度的胶清废水组和厌氧池出水组中含有一些还原性物质，从而影响蔬菜根系的呼吸，小白菜的品质指标均受影响，而稀释浓度过低致使营养物质降低，从而不能满足小白菜的生长需求. 在最佳施氮量范围内，蔬菜可溶性糖、维生素C 含量随施氮量的增加而升高，超过这个范围后继续增施氮肥，蔬菜可溶性糖、维生素C反而减少，本研究结论与付文杰［26］的研究结果相似.

3.3 结 论本研究中，浓度为胶清废水10%处理、浓度为40%厌氧池出水处理、好氧处理二沉池水处理对小白菜生长的促进作用均优于清水处理，也最为明显. 如果将三个处理当作一种液态肥用于灌溉农作物，既可以替代肥料的使用，又可以减少农民种植的成本，如此不但将天然橡胶初加工废水进行了合理的利用，而且还减少了橡胶厂处理废水的成本.