沼液不同灌溉浓度对茭白生物学性状及田间水质的影响

叶勇标+杨梦飞+杨新琴+朱飞虹+张尚法+李怡鹏+王凌云

摘 要：不同沼液灌溉浓度对茭白生长发育及田间水质的影响研究表明，分蘖期灌溉沼液原液对茭白生长有抑制作用，而适宜浓度的沼液能够促进茭白的生长，促进茭白提前孕茭，并提高产量；沼液经茭白植株消解后，到茭白采收期，水质明显改善，重金属含量均符合排放标准。

关键词：茭白；沼液；产量；采收期；水质；重金属

中图分类号：S645.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2017）18-0136-04

我国畜禽养殖业集约化养殖数量大、密度高，产生的粪便和污水体积大、浊度高。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规模养殖场畜禽粪便污染问题。养殖业废弃物在用厌氧发酵技术处理生产沼气的过程中，会产生其附属产品——沼液。研究表明，沼液中含有丰富的有机质、腐植酸、有效矿质养分、氨基酸、维生素等营养物质，是一种优质的营养物料，能够满足农作物生长的养分需求[1]。但由于缺乏有效的后续处理能力，沼液违规排放已成为我国农村水体污染的一个重要污染源[2]，如何科学、有效地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，种植面积较大、经济效益较高，全国年种植面积约

7万hm2 [3]。茭白植株高大、生长势强、肥水需求量大，是消解、净化沼液的理想农作物，1 hm2茭白全生育期可消解约7 500 t沼液[4]。本试验在茭白分蘖初期灌溉沼液，研究分析沼液灌溉对茭白生长的影响，以及经茭白消纳吸收后水质的变化，以期为更合理地利用沼液灌溉茭白提供理论依据，更好地促进畜禽养殖业和水生蔬菜产业的可持续健康发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在浙江金华市农业科学研究院兰溪试验点——国翁生态养殖场茭白种植基地进行，供试茭白品种为浙茭7号，供试沼液由国翁生态养殖场提供。

1.2 试验方法

①试验设计 试验在茭白分蘖初期实施，根据沼液稀释程度的不同设置6个处理，处理1：沼液原液灌溉；处理2：沼液与水体积比1∶1混匀后灌溉；处理3：沼液与水体积比1∶2混匀后灌溉；处理4：沼液与水体积比1∶3混匀后灌溉；处理5：沼液与水体积比1∶4混匀后灌溉；对照：灌溉清水作为对照。小区面积30 m2，3次重复，随机区组排列。各小区灌溉后液体总量相同，均为1.5 m3，管理措施同常规。

②采样及测定方法 在茭白孕茭期和采收期，各处理随机选取10个茭墩，考察茭白植物学性状及产量性状；在沼液灌溉当天和茭白采收期取样，检测五日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODcr）、悬浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、粪大肠菌群数、锌、铅、镉、铜、汞、砷等指标。五日生化需氧量按照 HJ 505-2009《水质 五日生化需氧量（BOD5）的测定 稀释与接种法》[5]进行测定，化学需氧量按照GB/T 11914-1989《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》[6]进行测定，悬浮物按照GB/T 11901-1989《水质 悬浮物的测定 重量法》[7]进行测定，氨氮按照HJ 665-2013《水质 氨氮的测定 连续流动-水杨酸分光光度法》[8]进行测定，总磷按照GB/T 11893-1989《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》[9]进行测定，粪大肠菌群数按照HJ/T 347-2007《水质 粪大肠菌群的测定 多管发酵法和滤膜法》[10]进行测定，锌、铅、镉、铜含量按照“电感耦合等离子发射光谱法”[11]进行测定，汞、砷含量按照HJ 694-2014《水质 汞、砷、硒、铋和锑的测定 原子荧光法》[12]进行测定。

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 沼液灌溉对茭白植株生长发育及产量的影响

随着沼液灌溉浓度的增加，茭白株高逐步减小，其中处理2～5的株高均高于对照，而处理1株高却比对照低5.5%（表1）；叶长也表现出和株高一样的趋势，处理1叶长比对照缩短5.2%；处理1～5的叶宽都要比对照小，且随着沼液浓度的增加，叶宽逐渐减小，处理1叶宽比对照小6.9%。以上结果表明，沼液原液对茭白植株生长有明显的抑制作用，而沼液原液经水稀释后对其生长均有明显的促进作用。

沼液灌溉具有良好的增产效应（表1）。处理1～5的总分蘖数和有效分蘖数均高于对照，可见灌溉沼液可以促进茭白分蘖的形成。灌溉沼液的茭白植株，单个茭白的净茭质量和壳茭质量均高于对照，其中处理2～4壳茭质量增加幅度较大，分别比对照提高了11.6%、11.7%和24.6%，与对照比较，增重效果达到差异极显著水平（P<0.01）。测产结果表明（表2），5个灌溉沼液的处理，其产量均高于对照，其中处理2、处理3、处理4分别比对照提高21.0%、33.6%和44.7%，增产效果达到差异极显著水平。

供试品种浙茭7号是早熟品种，采收期提前对价格影响很大，采收期越早，价格越高。试验结果表明，沼液灌溉使茭白采收期提前，且随着沼液浓度的增加，采收期提前更加明显，处理1、2、3、4、5的茭白采收始期分别比对照提前12、9、9、4、2 d（表2）；处理1虽然采收期最早，但由于沼液浓度过高，生长受限，植株叶缘发黄，茭肉表皮发青，茭白品质有所下降，处理2茭肉表皮也略有发青，所以这2个处理的茭白价格受到一定影响；从产值上分析，沼液灌溉的5个处理产值均高于对照，其中處理2、处理3、处理4的产值分别比对照提高66.7%、92.9%和80.1%。以上结果表明，适宜浓度的沼液灌溉促进茭白的生长，促进茭白分蘖的形成，促使茭白提前孕茭，增加单茭质量，提高茭白产量，从而提高单价，增加产值。

2.2 茭白植株对大田水质生化指标的影响endprint

灌溉沼液后，經过茭白一个生育期的消纳吸收，各项水质指标均得到改善。相比于初始沼液原液，处理1各项指标都明显下降，其中五日生化需氧量降低了98.00%，化学需氧量降低了96.74%，悬浮物降低了95.21%，氨氮降低了98.92%，总磷降低了95.73%，粪大肠菌群数降低了99.97%（表3）。不同浓度的沼液灌溉后，经茭白的消纳吸收，各处理大田水中粪大肠菌群数均达到GB 8978-1996《污水综合排放标准 》一级标准值；NH3-N含量除处理1高于标准值外，其余各处理均低于标准值；处理2、处理3和对照中CODcr值低于标准值，其余处理高于标准值；所有6个处理TP值均高于标准值。以上结果表明，养殖场的沼液经茭白田处理，到茭白采收期，水质中的生化指标有了极大改善，但TP高于标准值，可能与茭白采收期补施复合肥有关。

2.3 茭白植株对沼液中重金属的消纳效果

沼液原液中，锌、铅、镉、铜、汞、砷等重金属含量均符合《污水综合排放标准 GB 8978-1996》一级标准值（表4）；经过茭白消纳吸收后，处理1沼液锌含量从1.04 mg/L减少为小于0.01 mg/L；各处理砷的含量都比沼液原液中含量要高，可能与土壤中含有一定量的砷有关，但其含量仍远低于GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准值（表4）；各处理其他重金属含量均符合GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准值。以上结果表明，沼液经茭白种植田处理后，到茭白采收期，重金属含量均符合排放标准。

3 讨论与结论

本研究利用茭白消纳吸收养殖场沼液试验，探索了沼液不同灌溉浓度对茭白生长发育及产量的影响，以及经茭白消纳吸收后水质的变化。结果表明，在分蘖初期灌溉沼液原液会抑制茭白的生长，沼液浓度过高可能是导致这一现象的重要原因，沼液中铵态氮过量会对作物造成铵毒害，抑制作物生长[13]；灌溉适宜浓度的沼液能促进茭白的生长，促进茭白提前孕茭，提高其产量。沼液中富含的有机质、腐植酸、有效矿质养分、氨基酸、维生素等营养物质，为茭白的生长以及孕茭提供了充足的养分，在本试验中，处理2、处理3和处理4初始NH3-N浓度在452.5～905.0 mg/L，是较为适宜的浓度。

沼液经茭白消纳吸收后，锌、铅、镉、铜、汞、砷等重金属含量均符合 GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准值；五日生化需氧量、化学需氧量、悬浮物、氨氮、总磷、粪大肠菌群数等水质指标均得到极大改善，其中总磷含量超出标准值，可能和取样检测前不久施用三元复合肥有关，后续试验还有待进一步完善。此外，由于本研究周期还比较短，长期灌溉沼液对土壤的影响尚待进一步研究。

参考文献

[1] 王远远，刘荣厚.沼液综合利用研究进展[J].安徽农业科学，2007，35（4）：1 089-1 091.

[2] 苏杨.我国集约化畜禽养殖场污染问题研究[J].中国生态农业学报，2006，14（2）：15-18.

[3] 陈建明，何月平，张珏锋，等.我国茭白新品种选育和高效栽培新技术研究与应用[J].长江蔬菜，2012（16）：6-11.

[4] 朱凤香，王卫平，陈晓旸，等.利用人工湿地栽种水生作物对沼液进行无害化消解[J].浙江农业学报，2011，23（2）：364-368.

[5] HJ 505-2009，水质 五日生化需氧量（BOD5）的测定 稀释与接种法[S].

[6] GB/T 11914-1989，水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法[S].

[7] GB/T 11901-1989，水质 悬浮物的测定 重量法[S].

[8] HJ 665-2013，水质 氨氮的测定 连续流动-水杨酸分光光度法[S].

[9] GB/T 11893-1989，水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法[S].

[10] HJ/T 347-2007，水质 粪大肠菌群的测定 多管发酵法和滤膜法[S].

[11] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法（第四版增补版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

[12] HJ 694-2014，水质 汞、砷、硒、铋和锑的测定 原子荧光法[S].

[13] Chen G， Guo S， Kronzucker H J， et al. Nitrogen use efficiency （NUE） in rice links to NH4+ toxicity and futile NH4+ cycling in roots [J]. Plant and Soil， 2013， 369（1/2）： 351-363.

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