沼液不同灌溉濃度對茭白生物學(xué)性狀及田間水質(zhì)的影響

葉勇標(biāo)+楊夢飛+楊新琴+朱飛虹+張尚法+李怡鵬+王凌云

摘 要：不同沼液灌溉濃度對茭白生長發(fā)育及田間水質(zhì)的影響研究表明，分蘗期灌溉沼液原液對茭白生長有抑制作用，而適宜濃度的沼液能夠促進(jìn)茭白的生長，促進(jìn)茭白提前孕茭，并提高產(chǎn)量；沼液經(jīng)茭白植株消解后，到茭白采收期，水質(zhì)明顯改善，重金屬含量均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：茭白；沼液；產(chǎn)量；采收期；水質(zhì)；重金屬

中圖分類號：S645.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-3547（2017）18-0136-04

我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化養(yǎng)殖數(shù)量大、密度高，產(chǎn)生的糞便和污水體積大、濁度高。規(guī)模養(yǎng)殖場常以厭氧發(fā)酵技術(shù)處理養(yǎng)殖廢棄物，在一定程度上解決了規(guī)模養(yǎng)殖場畜禽糞便污染問題。養(yǎng)殖業(yè)廢棄物在用厭氧發(fā)酵技術(shù)處理生產(chǎn)沼氣的過程中，會產(chǎn)生其附屬產(chǎn)品——沼液。研究表明，沼液中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、腐植酸、有效礦質(zhì)養(yǎng)分、氨基酸、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)物料，能夠滿足農(nóng)作物生長的養(yǎng)分需求[1]。但由于缺乏有效的后續(xù)處理能力，沼液違規(guī)排放已成為我國農(nóng)村水體污染的一個重要污染源[2]，如何科學(xué)、有效地利用沼液資源已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。

茭白是禾本科菰屬多年生宿根性水生蔬菜，種植面積較大、經(jīng)濟(jì)效益較高，全國年種植面積約

7萬hm2 [3]。茭白植株高大、生長勢強(qiáng)、肥水需求量大，是消解、凈化沼液的理想農(nóng)作物，1 hm2茭白全生育期可消解約7 500 t沼液[4]。本試驗在茭白分蘗初期灌溉沼液，研究分析沼液灌溉對茭白生長的影響，以及經(jīng)茭白消納吸收后水質(zhì)的變化，以期為更合理地利用沼液灌溉茭白提供理論依據(jù)，更好地促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)和水生蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在浙江金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院蘭溪試驗點——國翁生態(tài)養(yǎng)殖場茭白種植基地進(jìn)行，供試茭白品種為浙茭7號，供試沼液由國翁生態(tài)養(yǎng)殖場提供。

1.2 試驗方法

①試驗設(shè)計 試驗在茭白分蘗初期實施，根據(jù)沼液稀釋程度的不同設(shè)置6個處理，處理1：沼液原液灌溉；處理2：沼液與水體積比1∶1混勻后灌溉；處理3：沼液與水體積比1∶2混勻后灌溉；處理4：沼液與水體積比1∶3混勻后灌溉；處理5：沼液與水體積比1∶4混勻后灌溉；對照：灌溉清水作為對照。小區(qū)面積30 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。各小區(qū)灌溉后液體總量相同，均為1.5 m3，管理措施同常規(guī)。

②采樣及測定方法 在茭白孕茭期和采收期，各處理隨機(jī)選取10個茭墩，考察茭白植物學(xué)性狀及產(chǎn)量性狀；在沼液灌溉當(dāng)天和茭白采收期取樣，檢測五日生化需氧量（BOD5）、化學(xué)需氧量（CODcr）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、糞大腸菌群數(shù)、鋅、鉛、鎘、銅、汞、砷等指標(biāo)。五日生化需氧量按照 HJ 505-2009《水質(zhì) 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法》[5]進(jìn)行測定，化學(xué)需氧量按照GB/T 11914-1989《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》[6]進(jìn)行測定，懸浮物按照GB/T 11901-1989《水質(zhì) 懸浮物的測定 重量法》[7]進(jìn)行測定，氨氮按照HJ 665-2013《水質(zhì) 氨氮的測定 連續(xù)流動-水楊酸分光光度法》[8]進(jìn)行測定，總磷按照GB/T 11893-1989《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》[9]進(jìn)行測定，糞大腸菌群數(shù)按照HJ/T 347-2007《水質(zhì) 糞大腸菌群的測定 多管發(fā)酵法和濾膜法》[10]進(jìn)行測定，鋅、鉛、鎘、銅含量按照“電感耦合等離子發(fā)射光譜法”[11]進(jìn)行測定，汞、砷含量按照HJ 694-2014《水質(zhì) 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法》[12]進(jìn)行測定。

③統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，經(jīng)顯著性差異檢驗后，用最小顯著差數(shù)法（LSD法）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液灌溉對茭白植株生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

隨著沼液灌溉濃度的增加，茭白株高逐步減小，其中處理2～5的株高均高于對照，而處理1株高卻比對照低5.5%（表1）；葉長也表現(xiàn)出和株高一樣的趨勢，處理1葉長比對照縮短5.2%；處理1～5的葉寬都要比對照小，且隨著沼液濃度的增加，葉寬逐漸減小，處理1葉寬比對照小6.9%。以上結(jié)果表明，沼液原液對茭白植株生長有明顯的抑制作用，而沼液原液經(jīng)水稀釋后對其生長均有明顯的促進(jìn)作用。

沼液灌溉具有良好的增產(chǎn)效應(yīng)（表1）。處理1～5的總分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)均高于對照，可見灌溉沼液可以促進(jìn)茭白分蘗的形成。灌溉沼液的茭白植株，單個茭白的凈茭質(zhì)量和殼茭質(zhì)量均高于對照，其中處理2～4殼茭質(zhì)量增加幅度較大，分別比對照提高了11.6%、11.7%和24.6%，與對照比較，增重效果達(dá)到差異極顯著水平（P<0.01）。測產(chǎn)結(jié)果表明（表2），5個灌溉沼液的處理，其產(chǎn)量均高于對照，其中處理2、處理3、處理4分別比對照提高21.0%、33.6%和44.7%，增產(chǎn)效果達(dá)到差異極顯著水平。

供試品種浙茭7號是早熟品種，采收期提前對價格影響很大，采收期越早，價格越高。試驗結(jié)果表明，沼液灌溉使茭白采收期提前，且隨著沼液濃度的增加，采收期提前更加明顯，處理1、2、3、4、5的茭白采收始期分別比對照提前12、9、9、4、2 d（表2）；處理1雖然采收期最早，但由于沼液濃度過高，生長受限，植株葉緣發(fā)黃，茭肉表皮發(fā)青，茭白品質(zhì)有所下降，處理2茭肉表皮也略有發(fā)青，所以這2個處理的茭白價格受到一定影響；從產(chǎn)值上分析，沼液灌溉的5個處理產(chǎn)值均高于對照，其中處理2、處理3、處理4的產(chǎn)值分別比對照提高66.7%、92.9%和80.1%。以上結(jié)果表明，適宜濃度的沼液灌溉促進(jìn)茭白的生長，促進(jìn)茭白分蘗的形成，促使茭白提前孕茭，增加單茭質(zhì)量，提高茭白產(chǎn)量，從而提高單價，增加產(chǎn)值。

2.2 茭白植株對大田水質(zhì)生化指標(biāo)的影響endprint

灌溉沼液后，經(jīng)過茭白一個生育期的消納吸收，各項水質(zhì)指標(biāo)均得到改善。相比于初始沼液原液，處理1各項指標(biāo)都明顯下降，其中五日生化需氧量降低了98.00%，化學(xué)需氧量降低了96.74%，懸浮物降低了95.21%，氨氮降低了98.92%，總磷降低了95.73%，糞大腸菌群數(shù)降低了99.97%（表3）。不同濃度的沼液灌溉后，經(jīng)茭白的消納吸收，各處理大田水中糞大腸菌群數(shù)均達(dá)到GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 》一級標(biāo)準(zhǔn)值；NH3-N含量除處理1高于標(biāo)準(zhǔn)值外，其余各處理均低于標(biāo)準(zhǔn)值；處理2、處理3和對照中CODcr值低于標(biāo)準(zhǔn)值，其余處理高于標(biāo)準(zhǔn)值；所有6個處理TP值均高于標(biāo)準(zhǔn)值。以上結(jié)果表明，養(yǎng)殖場的沼液經(jīng)茭白田處理，到茭白采收期，水質(zhì)中的生化指標(biāo)有了極大改善，但TP高于標(biāo)準(zhǔn)值，可能與茭白采收期補(bǔ)施復(fù)合肥有關(guān)。

2.3 茭白植株對沼液中重金屬的消納效果

沼液原液中，鋅、鉛、鎘、銅、汞、砷等重金屬含量均符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB 8978-1996》一級標(biāo)準(zhǔn)值（表4）；經(jīng)過茭白消納吸收后，處理1沼液鋅含量從1.04 mg/L減少為小于0.01 mg/L；各處理砷的含量都比沼液原液中含量要高，可能與土壤中含有一定量的砷有關(guān)，但其含量仍遠(yuǎn)低于GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)值（表4）；各處理其他重金屬含量均符合GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)值。以上結(jié)果表明，沼液經(jīng)茭白種植田處理后，到茭白采收期，重金屬含量均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 討論與結(jié)論

本研究利用茭白消納吸收養(yǎng)殖場沼液試驗，探索了沼液不同灌溉濃度對茭白生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，以及經(jīng)茭白消納吸收后水質(zhì)的變化。結(jié)果表明，在分蘗初期灌溉沼液原液會抑制茭白的生長，沼液濃度過高可能是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的重要原因，沼液中銨態(tài)氮過量會對作物造成銨毒害，抑制作物生長[13]；灌溉適宜濃度的沼液能促進(jìn)茭白的生長，促進(jìn)茭白提前孕茭，提高其產(chǎn)量。沼液中富含的有機(jī)質(zhì)、腐植酸、有效礦質(zhì)養(yǎng)分、氨基酸、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，為茭白的生長以及孕茭提供了充足的養(yǎng)分，在本試驗中，處理2、處理3和處理4初始NH3-N濃度在452.5～905.0 mg/L，是較為適宜的濃度。

沼液經(jīng)茭白消納吸收后，鋅、鉛、鎘、銅、汞、砷等重金屬含量均符合 GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)值；五日生化需氧量、化學(xué)需氧量、懸浮物、氨氮、總磷、糞大腸菌群數(shù)等水質(zhì)指標(biāo)均得到極大改善，其中總磷含量超出標(biāo)準(zhǔn)值，可能和取樣檢測前不久施用三元復(fù)合肥有關(guān)，后續(xù)試驗還有待進(jìn)一步完善。此外，由于本研究周期還比較短，長期灌溉沼液對土壤的影響尚待進(jìn)一步研究。

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Effect of Different Biogas Slurry Irrigation Concentrations on Biological Traits and Field Water Quality of Zizania latifolia

YE Yongbiao1， YANG Mengfei2， YANG Xinqin3， ZHU Feihong4， ZHANG Shangfa2，

LI Yipeng2， WANG Lingyun2

（ 1.Rural Energy Office of Lanxi City in Zhejiang，321100； 2.Jinhua Academy of Agricultural Sciences；

3.Bureau of Crop Management， Zhejiang Provincial Department of Agriculture； 4.Rural Energy Office of Lanxi City ）

Abstract： The effects of different biogas slurry irrigation concentrations on growth and development of Zizania latifolia and changes of field water quality were studied. The results showed that the original concentration of biogas slurry irrigation had an inhibitory effect on the growth of Z. latifolia， while the appropriate concentration of biogas slurry irrigation could promote the growth of Z. latifolia， advance the harvesting period and increase yield. After the biogas slurry being treated by Z. latifolia， the water quality was improved significantly and the contents of heavy metals were in accord with the

discharge standard in Z. latifolia harvesting period.

Key words： Zizania latifolia； Biogas slurry； Yield； Harvesting period； Water quality； Heavy metalsendprint