膜下滴灌追施酵母浓缩液液体肥对甜菜产质量的影响

邢旭明，宿彦良，张银波，史树德，刘伟，魏磊，刘军成

（1.内蒙古佰惠生新农业科技股份有限公司，内蒙古赤峰 024000；2.内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019）

0 引言

甜菜是中国乃至世界上除甘蔗以外的第二大糖料作物，目前我国种植区域主要分布在西北、华北和东北三大甜菜产区[1]，2018/2019 年榨季新疆和内蒙古两省区甜菜种植面积占全国甜菜的90.27%，总产量占全国甜菜总产量90%左右[2]。实践证明，科学种植甜菜可使企业增效、农民增收，是当前甜菜种植户脱贫致富的有效途径之一。

甜菜是一种需肥量较多的作物，甜菜生长的不同时期需要大量的养分来供应，最后以获得较高的含糖和单产，然而目前大部分甜菜种植户仍存在不合理施肥和偏施氮肥的习惯，造成甜菜含糖率低、品质下降[3]。为了改善不合理施肥、提高甜菜生产质量，施用糖厂副产物废液是一种简便、经济、环保的有效途径。刀静梅等[4]通过对甘蔗糖厂的酒精废液检测发现其含有大量甘蔗生长所需的多种营养元素，且这种液体不含任何有毒有害物质，是一种优质的有机肥原料。张洪志[5]研究表明利用甘蔗糖厂的酒精废浓缩液，和尿素、磷酸一铵、氯化钾等原料进行复配，通过转鼓造粒机生产出符合国家标准的有机-无机复混肥料，有机质含量达20%。李方桥等[6]利用浓缩液作为粘结剂，经设备改造，并增加其他有机质和中微量元素生产出符合国家标准的有机－无机复混肥料，改造后的工艺可降低生产成本，提高复混肥养分含量，将浓缩液变废为宝。朱秋珍等[7]通过对甘蔗地进行定量施用酒精废液发现，在蔗地上施用酒精废液具有可行性，不但降低了甘蔗生产成本，而且能够消除废浓缩液对环境的污染。

然而以上的试验多集中在以甘蔗糖蜜废液对甘蔗生长及经济效益方面的研究[8-9]，缺少甜菜酵母浓缩液及其对甜菜品质及经济效益方面的研究。甜菜酵母浓缩液（简称酵母浓缩液），即常说的酵母废液，指的是以甜菜糖蜜作为原料发酵生产酵母粉或酵母抽提物等系列产品后排出的废液，其含有一定数量的氮、钾、有机质和氨基酸等营养元素，是一种优质的固体和液体肥原料。因此本研究以甜菜糖厂酵母浓缩液及其复配液体肥为材料，开展酵母浓缩液及其复配液体肥对甜菜产质量及经济效益的影响研究，对于提高甜菜品质和农户增收、减轻企业环保压力，实现酵母浓缩液资源循环利用都具有十分重要的科学和现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验选择在内蒙古佰惠生新农业科技股份有限公司研发中心甜菜基地进行，试验地气候类型为温带大陆性季风气候，试验田土壤基本理化性状为：有机质12.9 g/kg，全氮0.93 g/kg，全磷0.48 g/kg，全钾21.56 g/kg，碱解氮67.4 mg/kg，有效磷8.4 mg/kg，速效钾101.31 mg/kg，pH值8.09。

1.2 供试材料

供试甜菜品种为‘MA097’，由丹麦麦瑞博种业公司培育。供试底肥为赤峰杰翔复合肥有限公司生产的甜菜专用肥（N-P-K：10-15-15）。

供试酵母浓缩液和复配液体肥由内蒙古佰惠生新农业科技股份有限公司提供，酵母浓缩液主要指标及含量为总氮34.56 g/L、有效磷5.66 g/L、氧化钾62.48 g/L、有机质250.31 g/L、氨基酸43.79 g/L、Na+48.6 g/L、密度1.23 g/mL、pH 值6.58；复配液体肥由酵母浓缩液（85%）+其他甜菜所需营养成份（15%）复配而成，复配液体肥主要指标及含量见表1。

表1 复配液体肥主要指标及含量Table 1 Main indices and contents of compound liquid fertilizer

1.3 试验方法

试验以相同底肥（750 kg/hm2甜菜专用肥）+不同用量酵母浓缩液、相同底肥（750 kg/hm2甜菜专用肥）+复配液体肥为处理，处理N1：底肥+浓缩液75 L/hm2、N2：底肥+浓缩液150 L/hm2、N3：底肥+浓缩液300 L/hm2、N4：底肥+浓缩液450 L/hm2、N5：底肥+浓缩液600 L/hm2、Y1：底肥+复配液体肥300 L/hm2，以施用底肥（750 kg/hm2甜菜专用肥）+等量清水为对照（CK）。分别在甜菜叶丛快速增长期的6月中旬和块根膨大期的7月下旬通过膜下滴灌方式各追施一次，每次追施完对甜菜进行相同水量和相同时间浇水。种植方式为甜菜纸筒育苗移栽栽培，于2018年4 月10日育苗，5月15 日移栽，行距50 cm、株距26 cm，小区10 m 行长，10行区，3次重复，其他田间管理同常规保持一致。各试验小区于10月1日统一收获测产。

1.4 测定指标及方法

1.4.1SPAD值测定

于叶丛快速增长期和块根膨大期追肥完成后第十天分别选取每小区长势一致的甜菜10 株，利用日本产SPAD-502（Chlorophyll Meter Model SPAD-502）对甜菜倒数第3片完全展开叶片叶尖SPAD值进行测定。

1.4.2甜菜干鲜重测定

于收获期选取长势均匀的甜菜10株，完整地从土壤中挖出，刷净根部所带泥土，用自来水冲洗干净后擦干，将叶丛和块根分开，并分别称取两部分鲜重。称好后将叶片切碎，块根切丝后在105℃条件下杀青30 min，后置于75℃条件下烘干至恒重，分别称取并计算叶丛与块根干物质量。

1.4.3甜菜产质量测定

于收获期分别对3 次重复的每小区选取5 m2有代表性的甜菜进行块根产量测产，选取有代表性的10株甜菜块根带回实验室洗净，依据QB/T 5014-2016《糖料甜菜试验方法》[10]，测定甜菜含糖率和甜菜块根锤度。

原汁纯度（%）=块根锤度（%）/块根含糖率（%）

采用Excel 2010软件进行数据处理，采用SPSS22.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同追肥处理对甜菜叶片SPAD值的影响

SPAD 值与甜菜氮素营养和叶绿素相对含量具有较好的相关性，其值大小是反映甜菜氮素营养和生长状况的重要生理指标[11]。不同追肥处理对甜菜SPAD 值的影响有一定差异（表2），甜菜叶丛快速增长期和块根膨大期追施不同用量酵母浓缩液均增加了甜菜SPAD 值，其中酵母浓缩液N3 处理叶丛快速增长期SPAD值增加1.68，块根膨大期SPAD 值增加3.48。复配液体肥Y1 处理叶丛快速增长期SPAD 值增加2.17，块根膨大期SPAD值增加4.73，且两次SPAD值的增加值为3.01。酵母浓缩液含有一定数量的氮素，合理追施能够促进甜菜的氮代谢能力，提高功能叶片叶绿素含量，而复配液体肥又在酵母浓缩液的基础上添加了硼、锌和有益活菌等其他甜菜所需营养，促进甜菜地上部功能叶片生长，为甜菜块根高产、高糖奠定基础。

表2 不同追肥处理甜菜叶片SPAD 值Table 2 SPAD value of sugarbeet leaves under different topdressing treatments

表3 不同追肥处理甜菜叶丛与块根干鲜重Table 3 Dry and fresh weight of sugar beet leaves and roots underdifferent topdressing treatments

2.2 不同追肥处理对甜菜叶丛与块根干鲜重的影响

不同追肥处理对甜菜叶丛与块根干鲜重的影响如表3 所示。从甜菜叶丛鲜重及干物质量情况来看，酵母浓缩液和复配液体肥处理均较对照增加了甜菜地上叶丛鲜重和干重，地上生物量的增加为甜菜块根增产和提糖奠定了基础。不同追肥处理对甜菜块根干物质积累量的影响按以下顺序依次降低：Y1>N3>N4>N2>N5>N1>CK，追施酵母浓缩液和复配液体肥甜菜块根干物质积累量均高于CK 处理，其中N3 和Y1 处理分别较CK 提高15.05%和19.60%。块根干物质的积累是产量形成的基础，通过追施酵母浓缩液和复配液体肥来增加干物质的积累，将有利于甜菜高产的形成，酵母浓缩液中的营养物质增加了甜菜地上部与地下部的养分运输，促进了营养物质在甜菜体内的吸收与转移储存[12-13]，最终有利于甜菜含糖和块根产量的提高。但随着酵母浓缩液用量的逐渐增加（超过450 L/hm2），叶丛与块根干物质积累量出现下降的趋势，不利于光合产物向块根运输与分配。

2.3 不同追肥处理对甜菜块根产量和品质的影响

追施不同用量酵母浓缩液及其复配液体肥对甜菜块根产质量的影响如表4 所示，各不同处理均增加了甜菜块根含糖率，其中N3处理较CK 提高含糖0.50度，Y1处理较CK 提高含糖0.59度，且差异显著，各不同处理间平均含糖较CK 提高含糖0.34度。在原汁纯度方面，Y1处理原汁纯度最高，为82.19%。在根产量方面，N3 和Y1 处理根产量均显著高于CK，比CK 分别提高16.27%和20.50%，N5 处理较CK 也起到了增产的作用，但差异并不显著。在产糖量方面，各处理甜菜块根产糖量高低顺序为：Y1>N3>N4>N2>N5>N1>CK，其中Y1 处理较CK 提高24.31%，且差异显著。酵母浓缩液有机质含量较高，当通过膜下滴灌方式进入土壤中会增加土壤中的碳素含量，被甜菜吸收后增加了体内碳水化合物的积累，提高含糖率，同时酵母浓缩液含有一定数量的氮、钾营养，氮钾相互作用，在增产的同时还可改善甜菜块根品质[14-15]，可增加出糖率，提高块根原汁纯度。而复配液体肥在酵母浓缩液的基础上又增加了有益活菌和硼、锌等元素，且根据甜菜不同生育时期营养需求进行科学配比，这些营养物质的添加都为甜菜高产高糖提供了养分供应。

表4 不同追肥处理甜菜块根产质量Table 4 Yield and quality of sugar beet under different topdressing treatments

表5 不同追肥处理甜菜经济效益Table 5 Economic benefits of sugar beet under different topdressing treatments

2.4 不同追肥处理甜菜经济效益比较与分析

通过对不同追肥处理的甜菜经济效益比较发现（表5），在相同底肥及其他甜菜田间管理均相同的情况下，不同追肥处理在提高甜菜品质和增收方面均起到了积极作用。含糖方面，N3 和Y1 处理分别较CK 增加含糖0.50度和0.59 度，其他处理较对照甜菜含糖也均有不同程度的增加，对于制糖企业来说，增加甜菜含糖率能够降低生产成本和工艺损失，增加甜菜出糖率，企业生产效率更高。收益方面，不同追肥处理均较对照多增加了农业产值，其中N3 处理较CK 公顷多增加收入3 600 元（240 元/亩），Y1 处理较CK 多增加收入4 203元（280.2元/亩）。与对照相比，酵母浓缩液分别在甜菜叶丛快速增长期和块根膨大期浇水时随水追施，只增加酵母浓缩液成本，且酵母浓缩液成本较低，合理追施能够增加甜菜单产，进而增加农民收入，而复配液体肥追施成本虽高于对照和酵母浓缩液处理，但由于其养分更全面，甜菜块根含糖率和产量也较高，因此其农业产值更高。由此，在甜菜追肥过程中可合理追施酵母浓缩液或复配液体肥以增加甜菜含糖率和农业产值。

3 讨论

本研究发现，合理追施酵母浓缩液可提高甜菜叶片SPAD 值，这可能跟酵母浓缩液本身所含氮素有关，氮素在甜菜叶丛快速增长期和块根膨大期追施可促进甜菜氮代谢，提高功能叶片叶绿素含量，为光合产物供应块根生长和提高含糖提供能源基础。合理追施酵母浓缩液还提高了甜菜地上叶丛与地下块根干鲜重，干物质是作物同化作用的最终产物，植株干物质量的高低与甜菜块根产量和含糖率有一定的相关性[16]。本研究发现合理追施酵母浓缩液在增加甜菜干物质积累量的同时，也增加了甜菜品质和块根产量，这可能是因为追施酵母浓缩液为甜菜产质量的形成提供物质基础的原因，酵母浓缩液中含有一定数量的氧化钾和有机碳，一方面酵母浓缩液中所含的氧化钾对土壤有补钾作用，钾素被甜菜吸收后能促进碳水化合物的代谢和运输，加速糖类合成，而且钾还能促进氮的吸收和有机酸代谢，加快甜菜呼吸作用，从而使可溶性氮减少，利于提高甜菜工艺品质，从而提高甜菜品质和块根产量[17-18]；另一方面，酵母浓缩液中所含的有机碳为小分子有机碳，这部分小分子有机碳被甜菜直接吸收以后，可加速甜菜光合作用，有利于干物质向块根中转移，促进块根中碳水化合物的合成与运输，并以蔗糖形式储存在甜菜块根中。

同等用量下复配液体肥较酵母浓缩液在提高甜菜品质和块根产量方面具有更优异的表现，可能是因为复配液体肥在酵母浓缩液的基础上又添加了锌、硼和有益活菌等其他营养物质的原因，锌是碳酸酐酶等的组成成分，而且参与甜菜碳代谢的平衡调节[19]，硼可促进蔗糖等多糖类物质合成，因此甜菜合成和运输给块根的光合产物更多。宋柏权等[20]同样对甜菜进行根外施硼发现硼可促进甜菜叶片生长、改善块根工艺品质、提高块根产糖量。且复配液体肥根据甜菜营养所需进行科学配比，满足甜菜对不同生育时期的养分需求，同时复配液体肥中还添加了枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌等有益微生物，这不但可以改善甜菜根际土壤的微生态环境，促进甜菜根系建成和养分吸收，为甜菜高产高糖构建营养基础，而且菌种所产生的代谢产物对甜菜重茬病害还可起到抑制作用，提高甜菜抗病力与抗逆性[21-23]。

酵母浓缩液是以甜菜糖蜜为原料生产酵母粉或抽提物等系列产品后排出的废液，如果直接排放会对水环境造成污染，以往各生产企业处理酵母浓缩液多采用蒸发浓缩法、化学絮凝法和厌氧生化法等多种技术对酵母浓缩液进行生化处理后，再排放到当地污水处理厂处理，一般处理酵母浓缩液的环保成本约在100～150 元/t，这间接增加了企业环保负担。考虑到酵母浓缩液主要成分来源于甜菜糖蜜，其产出过程不添加任何有毒物质，本研究将酵母浓缩液及其复配液体肥通过膜下滴灌方式对甜菜进行合理追施，不但增加了甜菜品质和单产，而且能有效避免种植户在甜菜追肥过程中的乱施肥现象，同时减轻了企业环保压力。

但是随酵母浓缩液追施量的不断增加，当每公顷用量增加到450～600 L 时，甜菜品质却出现降低的趋势，这可能跟酵母浓缩液含NaCl有关，甜菜虽是耐盐作物，由于钾、钠对甜菜具有协同替代性[24]，低浓度NaCl可促进蔗糖的主动吸收，提高块根中糖分的含量，降低有害氮浓度，改善块根工艺品质，并对甜菜提质增产起到积极作用，但当土壤中的含盐量超过一定浓度后会对甜菜产生盐胁迫，进而成为甜菜生长发育的限制因素[25-26]。但具体原因有待进一步分析。

4 结论

（1）通过对甜菜叶丛快速增长期和块根膨大期追施不同用量酵母浓缩液和复配液体肥，发现在甜菜不同生育期合理追施增加了甜菜叶片SPAD 值和甜菜叶丛与块根干鲜重，提高甜菜块根含糖率0.12～0.59度和原汁纯度0.01～0.89个百分点，增加块根产量3.15%～20.50%和产糖量3.85%～24.31%。

（2）相同用量情况下，复配液体肥较酵母浓缩液在提高甜菜品质和单产方面具有更优异表现。

（3）在相同底肥及其他田间管理一致的情况下追施适量酵母浓缩液及其复配液体肥可增加农民收益。