沼液追施对设施甜椒产量、品质及养分吸收的影响

赵自超， 付龙云， 王昭晴， 张云廷， 杨 光， 王艳芹， 李 彦， 罗加法

(1.山东省农业科学院 农业资源与环境研究所， 济南 250100； 2. 农业部废弃物基质化重点实验室， 济南 250100； 3. 农业部黄淮海平原农业环境重点实验室， 济南 250100； 4. 新西兰农业科学院鲁亚库拉研究中心， 哈密尔顿 3240)

我国是农业大国，蔬菜产量近年来一直稳居世界第一。在蔬菜生产中会产生大量废弃物，其中包括秧蔓藤、病残株、残次品等。经估算，我国每年产生约6 亿多吨蔬菜废弃物，其资源化利用不足 30%[1]。大部分菜废弃物被遗弃而浪费，一是造成资源浪费，二是污染环境，威胁当地蔬菜的安全生产[2]。因此，提高蔬菜废弃物的循环利用有助于促进我国蔬菜产业安全生产和推动我国农业绿色、可持续发展。沼气工程对于解决蔬菜及养殖场废弃物具有很好的实用性，是目前最具前景的农业废弃物资源化利用手段之一[3-5]，既有效地无害化处理了大量废弃物，又高效地产生清洁能源(沼气)和有机肥料(沼液、沼渣)。近年来，因过量施化肥导致的食品和生态环境安全问题越来越严重，在设施蔬菜生产过程中出现了蔬菜硝酸盐超标、蔬菜品质下降等一系列问题，严重制约着蔬菜的安全及可持续发展[6-8]。前人研究结果表明，用沼液替代或部分替代化肥在改善土壤理化和生物特征、提高蔬菜产量及品质等方面都具有积极作用[9-11]。而这些沼液的主要发酵原料为畜禽粪便，而对于蔬菜废弃物为主要发酵原料的沼液在设施蔬菜上的应用鲜有报道。本文以设施甜椒为对象，研究蔬菜废弃物沼液作为追肥对产量、品质和养分吸收的影响，为蔬菜废弃物沼液在设施蔬菜上合理利用提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究于2017年8月-2017年12月在山东省济南市长清区一园区日光温室内进行。试验土壤是潮褐土，0～20 cm土层基础理化性状：pH值为8.4，有机质含量为16.2 g·kg-1，全氮含量为1.23g·kg-1，速效磷含量136 mg· kg-1，速效钾含量307 mg· kg-1。试验材料为甜椒(CapsicumannuumL.var.grossum(Willd.)Sendtn.)，品种为奥黛丽。试验所有沼液来自该园区内的地下沼气池，发酵原料主要为该园区的蔬菜废弃物(西红柿、黄瓜、甜椒等蔬菜的藤蔓及尾菜等)和牛粪，沼液的pH值和电导率分别为7.64和10.02 ms·cm-1，全氮、磷(P2O5)和钾(K2O)含量分别为900 mg·L-1，200 mg·L-1和900 mg·L-1。

表1 甜椒追肥量

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，共设4个处理。分别为追施100%化肥N(T1);追施50%化肥N +50%沼液N(T2);追施100%沼液N(T3)和追施200%沼液N(T4)。每个处理3个重复，每个小区13 m2(1.3 m × 10 m)。每个处理基肥施肥量一致，均为商品有机肥15 t·hm-2，磷酸二铵750 kg·hm-2和硫酸钾750 kg·hm-2。试验期间共追肥三次，T1处理的化肥选用市售水溶肥(N∶P∶K=18∶18∶18)，T2和T3处理用沼液用量以氮含量计算，所缺磷、钾养分化肥补齐(由于沼液氮钾含量相同，只补磷肥就可以，磷肥用P2O5含量为46%的重过磷酸钙)，其中T1，T2和T3处理的氮、磷和钾用量相同，每次追肥量见表1。

1.3 试验方法

甜椒在2017年8月23日定植，于11月8日，11月30日和12月27日采收3次，每次采收时测定各小区的果实产量，三次累计相加计算最终产量。

每次收获时，选取甜椒鲜样进行固形物，VC，硝酸盐、可溶性糖和可滴定酸含量等品质指标的检测，Vc采用 2, 6-二氯酚靛酚滴定法测定[12]，硝酸盐采用水杨采用3,5-二硝基水杨酸显色法测定[13]，可溶性糖采用蒽酮比色法测定[14]，酸度含量采用NaOH滴定法测定[15]。3次测定的平均值作为最后的结果计算。

每次收获时，选取另一份甜椒鲜样烘干磨碎后测定N，P和K含量，N含量采用凯氏定氮法测定，P含量用矾钼黄比色法测定，K含量用火焰光度计法测定[16]。三次测定的平均值作为最后的结果进行分析。

1.4 数据分析

用Excel表格进行数据整理和画图，用SPSS软件对数据进行方差分析。

图1 追施沼液对甜椒产量的影响

2 结果与分析

2.1 沼液追施对设施甜椒产量的影响

从图1可以看出，沼液部分替代(T2处理)和全部替代化肥(T3处理)作为追肥，并没有降低甜椒的产量，反而增加了产量。T4处理两倍氮施用量的增产效果并不好。T1，T2，T3和T4处理的产量分别为33.6，40.3，39.3和35.5 t·hm-2；相比T1处理，T2和T3和T4处理产量分别增产19.6%，16.9%和5.5%。

2.2 沼液追施对设施甜椒品质的影响

沼液追施会降低甜椒果实的固形物，但相比化肥处理差异不显著(图2)。从VC含量来看，沼液相比化肥并没有降低VC含量(图3)，沼液与化肥配施(T2)相比化肥，VC含量增加了14.7%。从图4来看，一定量的沼液会降低甜椒硝酸盐含量，相比T1处理，T2和T3硝酸盐含量分别降低了17.4%和25.4%；由于二倍氮量的原因，T4处理相比T1处理硝酸盐含量增加了11.5%。4个处理间的可溶性糖含量没有显著性差异(图5)，沼液可以降低甜椒的果实酸度和提高糖酸比(图6和图7)，其中T2处理的效果最明显。从上述分析可以发现，在追肥中使用沼液可以提高甜椒的品质，其中以沼液与化肥配施(50%化肥N +50%沼液N)表现出的效果最好。

2.3 沼液追施对设施甜椒养分吸收的影响

如表2所示，沼液追施并没有降低甜椒果实对N，P，K 养分的吸收。相比化肥处理(T1)，沼液处理(T2，T3和T4)P的含量高了2.6%～4.5%。不同处理间N，P和K 养分的化学计量特征差异不显著，沼液处理相比化肥处理，N/P降低了3.6%～5.7%，P/K增加了4.6%～6.8%。

图2 追施沼液对甜椒果实固形物的影响

图3 追施沼液对甜椒果实VC含量的影响

图4 追施沼液对甜椒硝酸盐含量的影响

图5 追施沼液对甜椒可溶性糖含量的影响

图6 追施沼液对甜椒酸度的影响

图7 追施沼液对甜椒糖酸比的影响

3 讨论

沼液中含有丰富的氮、磷、钾，氨基酸，微量元素和腐植酸等活性物质，能刺激作物生长，增强作物抗逆性及改善产品品质[17-20]。研究指出，在设施蔬菜栽培中追施沼液能提高蔬菜产量、改善蔬菜品质[21-22]，这与本研究的结果相同。本研究还发现甜椒产量随着沼液的增加有降低的趋势，表明过量施肥并不利于甜椒生长，这与其它研究施用高浓度沼液会抑制植物生长的结果类似[7]。

研究发现，较低的N/P 值有利于有机体的快速生长[16]，而本研究发现，施用沼液在保证N和P吸收的前提下，可以降低N/P 值，这可能是追施沼液处理产量轻微升高的原因。

本研究中T2(追施沼液和化肥)和T3处理(全部追施沼液)相比T1处理每公顷节省了577 kg和1154 kg化肥。前人研究指出长期施用沼液有减产的风险[23]，所以本研究认为追肥时，沼液和化肥配施效果会更好些。追施蔬菜废弃物沼液不仅会减少化肥用量，还能消纳园区蔬菜废弃物，减少环境污染，大大节省成本，提高经济效益。

表2 不同处理甜椒果实N，P，K的含量及其化学计量特征

4 结论

追施蔬菜废弃物沼液提高了甜椒产量，联合追施沼液和化肥的产量最高，追施多量沼液产量有降低的趋势。相比化肥，追施蔬菜废弃物沼液提高了甜椒的VC含量和糖酸比，降低了硝酸盐含量，并且没有降低养分的吸收。综上表明，在设施蔬菜栽培过程中，蔬菜废弃物沼液可以替代化肥进行蔬菜生产，为蔬菜园区蔬菜废弃物资源化利用提供了一实用途径。