蔬菜废弃物发酵液对快菜生长及品质的影响

随着我国农业产业结构的调整和居民生活水平不断提高，我国蔬菜产业迅猛发展，蔬菜种植面积的不断扩大、总产量不断增加。据统计，2016 年我国蔬菜播种面积达 1.96×106 hm2，蔬菜产量 7.98×108 t，2017 年种植面积为 2.17×106 hm2，蔬菜产量 9.20×108 t [1-2]。蔬菜在生长管理及净菜销售过程中都会产生大量废弃物，蔬菜废弃物占蔬菜总产量的30%以上，蔬菜废弃物的产量急剧上升。统计数据显示，2010 年我国蔬菜废弃物产量达 6.3 亿t，其中有53%可被循环利用[3-4]。由于蔬菜废弃物水分含量高，尤其是叶菜类蔬菜水分含量高达90%以上，因此，这类废弃物易腐烂、难收集等，加之缺乏相应的处理措施，大部分农户将其随意堆放，不仅浪费资源，还容易引起环境污染问题[5-6]。有研究发现，蔬菜废弃物中含有多种营养物质和微量元素，干物质养分含量高，是一种宝贵的有机资源[7-10]。以蔬菜废弃物为原料通过原位发酵制备而成的发酵液中含有作物生长所需的各种养分，同时还富含多种酶、维生素和矿物质等，不但可以调节土壤理化性质，还能提高作物产量及品质、降解作物农药残留 [11-20]。为实现蔬菜废弃物资源化、高值化利用，我国从20世纪90年代开始就对蔬果废弃物资源化利用技术进行了相关研究，主要集中在高温堆肥、厌氧沤肥等肥料化利用技术。除了做堆肥外，近几年，蔬菜废弃物被制备成环保酵素在国外的研究应用也较为广泛。我国引进酵素菌技术的时间还不长，目前主要集中在厨余垃圾环保酵素，对蔬菜废弃物酵素液各方面功能及应用的研究工作不多，尤其是在农业种植中相关研究更少，并且缺乏系统性的数据[21-22]。因此，本研究通过盆栽试验，对有机肥、化肥、发酵液肥单施，以及有机肥、发酵液肥、化肥配施用等多种施肥模式的施肥效果进行研究，探究蔬菜废弃物发酵液肥对作物生长发育、产量品质、养分吸收等方面的影响，以期为蔬菜废弃物制备发酵液在农业种植中的应用提供理论及数据支撑，探索一种新的绿色种植技术。拟采用蔬菜废弃物制备发酵液作为农业种植中的追肥类型，通过研究其与有机肥、化肥配施效果，解决有机种植中的追肥难题，替代部分化肥，减少农业种植中化肥的使用量，同时实现蔬菜废弃循环利用，减少环境污染。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试作物为四季快菜1号，白帮、直筒合抱、叶色浅绿，生育期60 d。

供试土壤为地力水平中等偏下的北京粮田表层(0～20 cm)土壤。土壤类型为轻壤土潮土。土样进行简单过筛后，称取5.5 kg装入塑料盆(底径、高、口径分别为20，20，25 cm)中，装好后每盆加入200 mL的椰糠和上层10 cm左右土壤将其混匀，达到疏松土壤的效果。

施用的蔬菜废弃物制备发酵液是将辣椒秸秆、红糖、水按照6∶1∶6比例，在密闭容器中混合发酵180 d以上制备而成。发酵液上清液色泽透明、呈深褐色，气味香醇浓郁，测定其基本理化性质：电导率为7 210 μs/cm，pH值4.4，呈现酸性，全氮、磷、钾含量分别为210，70，37 g/kg。

1.2 试验方法

试验处理：试验设置单施组和配施组，共计8个施肥处理：对照组(CK)、单施有机肥(A1)、单施化肥(A2)、单施酵素液肥(A3)、有机肥+化肥(B1)、有机肥+酵素液肥(B2)、有机肥+2/3化肥+1/3酵素液肥(B3)、有机肥+1/3化肥+2/3酵素液肥(B4)，每个处理4个重复。每个盆栽播种约10粒种子，15 d后每盆定植5株长势较为一致的快菜幼苗，在其生长50 d后进行采收测试。

施肥方法：2019年7月1日统一施入底肥，底肥用量按照表1各施肥处理要求施用，播种后统一浇水，浇水量为每盆1 000 mL；在7月15日定植后为有机肥+发酵液处理追施发酵液，随后每10 d追施一次，每次用量为30 mL/盆，每次追施发酵液肥时给所有处理统一浇水(1 000 mL/盆)，试验过程中，除统一浇水用量外，根据植物长势和需水情况进行适当补充。

样品采集：快菜幼苗在种植50 d左右将植株全部收获，用剪刀剪取植株地上可食用部分，装袋、编号并注明日期，测量株高、展幅、最大叶长/宽等生长指标，同时测定快菜产量。硝酸盐和Vc含量等品质指标取其中3株样品进行测定，余下2株烘干至恒质量，测定其干质量及含水量。

1.3 测定方法

快菜的株高、展幅、最大叶长/宽等生长指标用直尺测得。快菜的鲜质量用百分之一天平准确称取，将称好的植株放入信封中，放入烘箱，在105 ℃下杀青30 min，然后将温度调到75 ℃烘干至恒质量，用百分之一天平准确称取干质量。植株全氮测定采用H2SO4-H2O2消煮凯氏定氮法，全磷测定采用H2SO4-H2O2消煮钒钼黄比色法，全钾测定采用H2SO4-H2O2消煮火焰光度计法；采用2，6-二氯靛酚法、紫外吸收法测定维生素C含量和硝酸盐含量，水分含量用烘干法测定[23-24]。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0和Excel 2007 软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 蔬菜废弃物发酵液对快菜生长的影响

在生长50 d后，测定快菜的各项生长指标，测定结果见表2。由表2可知，不同处理采收期快菜的株高、展幅、最大叶长/宽、叶片数等生长指标均表现出一定的差异性。从单施组来看，除叶片数外，3个施肥处理A1、A2、A3快菜的其余各项指标值均高于对照组CK，其中处理A2的各项指标最高，处理A1、A3的各指标值较为接近，与对照组CK相比，施用发酵液后，快菜的株高、展幅、最大叶长、最大叶宽分别增大了12.3%，17.9%，6.25%，6.80%。由此可知，单施发酵液对快菜的生长发育具有一定的促进作用。从配施组来看，有机肥、化肥、发酵液3种混合配施效果最好，处理B3、B4的各项指标均高于处理B1、B2，其中以处理B3有机肥+2/3化肥+1/3发酵液最佳，处理B2有机肥+发酵液最差。与处理B1有机肥+化肥相比，处理B3中用发酵液代替部分化肥后，其株高、展幅、最大叶长、最大叶宽分别增大了31.1%，28.7%，34.9%，27.3%。结果表明，在有机肥与化肥配施时，追施一定量的发酵液，适当减少化肥用量后，并没有对快菜的生长造成不利影响，反而对快菜的生长发育具有一定的促进作用。

2.2 蔬菜废弃物发酵液对快菜产量的影响

在采收期测定快菜产量，其结果见表3。由表3可知，不同处理的快菜产量具有明显差异，除处理A2外，单施组的产量均低于配施组。从单施组来看，施肥处理A1、A2、A3快菜的单株鲜质量和单株干质量均高于对照，其中化肥处理A2的单株鲜质量和单株干质量分别为19.83，3.02 g，与其他处理相比差异显著，单施发酵液与单施有机肥在产量相当。从配施组来看，4个处理快菜产量由大到小的顺序为B3>B4>B1>B2，其中处理B3有机肥+2/3化肥+1/3发酵液产量最高，处理B2有机肥+发酵液最低，与处理B1有机肥+化肥相比，处理B3中用发酵液代替部分化肥后，其单株鲜质量和单株干质量分别提高了89.4%，45.5%。单株鲜质量提升幅度大是因为这2个处理快菜含水率不同，处理B1的快菜含水率为89.38%，而处理B3的快菜含水率高达91.86%。通过进一步对比发现，添加发酵液处理的快菜含水率均达到了90%以上，且均优于未添加发酵液的处理。结果表明，在有机肥和化肥配施的基础上，追施发酵液在一定程度上能够增加快菜产量，同时能有效提升快菜的水分含量。

2.3 蔬废弃物发酵液对快菜品质的影响

2.3.1 蔬菜废弃物发酵液对快菜Vc含量的影响图1，2分别为单施组和配施组各处理快菜的Vc含量，从图中可知，不同处理的快菜Vc含量存在一定差异，单施组各处理快菜Vc含量整体高于配施组。单施组(图1)中，处理A3单施发酵液的快菜Vc含量最低，显著低于其他几个处理，其含量为92.80 mg/kg，其他处理快菜的Vc含量均高于对照组，但差异并不显著。配施组(图2)中，4个处理的快菜Vc含量均低于对照，快菜Vc含量由高到低的顺序为B1>B3>B4>B2，处理B2有机肥+发酵液的快菜Vc含量最低，其含量为67.5 mg/kg，追施发酵液后，Vc含量比单施有机肥降低了44.6%。结果表明，无论是单施还是与化肥、有机肥配，均会降低快菜中的Vc含量，发酵液对快菜中的Vc含量具有显著影响。

2.3.2 蔬菜废弃物发酵液对快菜硝酸盐含量的影响图3，4分别为单施组和配施组各处理快菜的硝酸盐含量，从图中可知，不同处理的快菜的硝酸盐含量具有明显差异，无论是单施还是配施，施用了发酵液的处理快菜中的硝酸盐含量较其他处理低。从单施组(图3)看，处理A1、A2快菜中的硝酸盐含量略高于对照CK，而发酵液处理A3的硝酸盐含量显著低于其他处理，其含量为1 515.1 mg/kg。从配施组(图4)看，处理B1、B2、B3、B4快菜中的硝酸含量均低于对照CK，其中处理B2有机肥+发酵液的快菜硝酸盐含量最低，其含量为1 102.8 mg/kg，与处理A1单施有机肥相比，追施发酵液后快菜硝酸盐含量降低了47.1%；对比处理B3、B4发现，随着发酵液比例增加，快菜中的硝酸盐含量在逐渐降低，增施50%的发酵液，其硝酸盐含量降低了约12%。分析表明，在有机肥或化肥做底肥的条件下，追施发酵液能够降低快菜中的硝酸盐含量，其中有机肥与发酵液配施对快菜中硝酸盐含量的降低程度更为显著。

2.4 蔬菜废弃物发酵液对快菜养分含量的影响

图5，6分别为单施组和配施组不同处理快菜中氮、磷、钾的养分含量，从图中可以看到，这2组中不同处理快菜中氮、钾养分含量存在较大差异，而磷含量差异并不十分显著。从单施组(图5)看，处理A1快菜中的氮、磷、钾养分含量均低于对照组CK，单施发酵液处理A3的养分含量却显著高于其他处理。从配施组(图6)看，不同处理快菜中的氮、磷、钾养分含量均高于对照，其养分含量由大到小的顺序均为B4>B3>B2>B1；处理B1为有机肥+化肥配施，未施用发酵液，其快菜中的养分含量最低，将60%的化肥用发酵液代替后(处理B4)，其氮、磷、钾养分含量分别提高了0.81,0.09,0.60百分点。分析表明，在有机肥或化肥做底肥的条件下，配施一定比例的发酵液后，能够有效提高快菜中的养分含量，尤其是对氮、钾养分含量的提升效果更好。

3 讨论与结论

蔬菜废弃物是一种宝贵的有机资源，研究发现[11-20]，以蔬菜废弃物为原料经过厌氧发酵制备而成的发酵液中除了含有作物生长所需的氮、磷、钾元素，还富含氨基酸、蛋白质、纤维素以及多种微量元素，同时在发酵过程中还会产生大量的有益微生物，因此，具有改良土壤、促进作物生长、增强作物对病虫害抗性等多种功效。

加快作物生长。李洁等[25]研究发现，将有机液肥施用于大棚黄瓜，能够增加黄瓜的叶片数、植株展幅、株高及茎粗，对黄瓜生长有促进作用，与对照相比增产23.49%。本研究结果表明，在处理B1有机肥+化肥条件下，处理B3中用发酵液代替部分化肥后，其株高、展幅、最大叶长、最大叶宽分别增大了31.1%，28.7%，34.9%，27.3%。说明在有机肥与化肥配施时，追施一定量的发酵液，适当减少化肥用量后，并没有对快菜的生长造成不利影响，反而对快菜的生长发育具有一定的促进作用。

提高作物产量。石倩倩等[26]用梨、冬枣残次果制备有机液肥，并将其与牛奶混合后对冬枣进行喷施，使用后单果质量比对照提高了29.84%。试验发现，追施发酵液后，快菜单株鲜质量、单株干质量比单施有机肥均有所提高。在处理B1有机肥+化肥条件下，处理B3中用发酵液代替部分化肥后，其单株鲜质量和单株干质量分别提高了89.4%，45.5%。因此，在施用有机肥和化肥的基础上，追施发酵液在一定程度上能够提高作物产量。

改善作物品质。马玉婷[7]研究发现，用沼液替代部分化肥可以显著提高蔬菜品质，与对照相比，不同比例浓度沼液处理牛心菜可溶性糖增加5.05%～16.41%，可溶性蛋白增加11.48%～44.26%，粗纤维减少7.43%～22.97%。本研究显示，在有机肥、化肥单施或配施的基础上，配施一定比例的发酵液能有效降低快菜植株内的硝酸盐含量，同时显著增加了快菜植株的含水量。但施入发酵液后，快菜植株内的Vc含量有所降低，说明配施一定比例的发酵液对作物品质会产生一定的影响，但并非对所有的品质指标都能产生积极作用，具体原因还应当做进一步的研究。

促进养分吸收。在有机肥、化肥单施或配施的基础上，配施一定比例的发酵液后，快菜中的养分量均得到了大幅提升。在处理B1有机肥+化肥条件下，将60%的化肥用发酵液代替后(处理B4)，其氮、磷、钾养分含量分别提高了57.3%，15.4%，181.8%。分析表明，在有机肥或化肥做底肥的条件下，配施一定比例的发酵液后，能够有效提升快菜中的养分含量，促进作物对养分的吸收利用。

在快菜有机种植中，按比例施用适量蔬菜废弃物发酵液能够增加植株的养分吸收促进作物生长，显著提高快菜产量，还能有效降低植株中的硝酸盐含量。因此，蔬菜废弃物发酵液可以部分替代化肥，与有机肥配合施用，不仅可以科学合理地利用蔬菜废弃物，开发新的有机肥源，缓解蔬菜废弃物对环境的污染，为蔬菜废弃物资源化、高值化利用开辟新途径；同时能够减少化肥用量，为农业生产减肥增效和发展循环农业提供数据和技术支撑。

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