茭白和空心菜套種對沼液消納的影響研究

楊夢飛，李怡鵬，張雷，王凌云，石林，鄭寨生，張尚法

（金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江金華 321051）

近年來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，集約化程度高、養(yǎng)殖數(shù)量大，每年產(chǎn)生畜禽糞污量約3.8×1010t，其中氮養(yǎng)分含量1.35×107t，磷養(yǎng)分含量5.1×106t，相當(dāng)于我國化肥年產(chǎn)量的27%。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畜禽糞便污染問題，在此過程中會產(chǎn)生大量的沼液。已有研究表明，沼液中富含農(nóng)作物生長所需的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、有效礦質(zhì)養(yǎng)分、氨基酸、維生素等營養(yǎng)成分[1]。但由于缺乏有效的后續(xù)處理能力，導(dǎo)致沼液的利用率不高，沼液違規(guī)排放已成為我國農(nóng)村水體污染的重要污染源之一[2]。如何科學(xué)、充分的利用沼液資源已經(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，種植面積大、經(jīng)濟(jì)效益高，全國年種植面積約7×104hm2[3]。已有研究表明，灌溉適宜濃度的沼液能夠促進(jìn)茭白的生長，并促使其提前孕茭，提高其產(chǎn)量；沼液經(jīng)茭白消解后，水質(zhì)明顯改善，重金屬含量均符合排放標(biāo)準(zhǔn)，但TP 值仍高于排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。空心菜，又名水蕹菜，是旋花科甘薯屬一年生或多年生草本植物，含有豐富的蛋白質(zhì)、糖類、維生素等多種營養(yǎng)成分[5]，深受人們喜愛。空心菜性喜溫暖潮濕，生于濕地或者水田中，對磷具有較強(qiáng)的消納作用[6]。基于此，筆者研究了茭白和空心菜套種對沼液消納的影響，旨在解決單一種植茭白消納沼液TP 值長時間處于超標(biāo)狀態(tài)，不滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的問題，以期為解決由沼液引起的農(nóng)村面源污染問題提供理論支撐，促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)和水生蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2020 年在浙江省金華市農(nóng)科院石門農(nóng)場水生蔬菜種植基地進(jìn)行。供試茭白品種為浙茭7 號，供試空心菜為柳葉空心菜，露地種植，土壤肥力中等，前茬為茭白。供試沼液由金華市旭源生態(tài)養(yǎng)殖場提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計。7 月15 日種植茭白種苗，采用單株種植，行距為100 cm，株距為50 cm。30 d 后，將空心菜種苗種植于茭白行間，每叢種植3 株，且行距為10 cm，叢間距為10 cm。空心菜種植10 d 后，田內(nèi)積水深度保持為10 cm，灌溉氨氮含量為2 000 mg/L的沼液，根據(jù)灌溉沼液的深度不同設(shè)置6 個處理，分別為灌溉沼液深度1.5、3.0、4.5、6.0、7.5 cm，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，管理措施同常規(guī)。

1.2.2 采樣及測定方法。在灌溉沼液當(dāng)天，10、20、30 d 后，分別檢測水質(zhì)中化學(xué)需氧量、氨氮、總磷等指標(biāo)。化學(xué)需氧量按照GB/T11914-1989[7]進(jìn)行測定，氨氮按照HJ 665-2013[8]進(jìn)行測定，總磷按照GB/T 11893-1989[9]進(jìn)行測定。

1.2.3 統(tǒng)計分析。試驗(yàn)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(yàn)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 茭白和空心菜套種對沼液COD的影響

從表1 可以看出，氨氮含量為2 000 mg/L的沼液灌溉深度為1.5、3.0、6.0 和7.5 cm 時，茭白套種空心菜對COD 消化率較高，30 d 后分別達(dá)94.23%、94.87%、95.76%和95.48%；且灌溉深度為1.5 和3.0 cm 時，經(jīng)過30 d的消化，COD 分別為45 和80 mg/L，低于一級排放標(biāo)準(zhǔn)100 mg/L。

表1 茭白和空心菜套種對不同灌溉深度沼液COD的影響

2.2 茭白和空心菜套種對沼液氨氮含量的影響

從表2 可以看出，氨氮含量為2 000 mg/L的沼液加入深度為3 cm 時，茭白套種空心菜對氨氮消化率最高，30 d 后可達(dá)99.94%；且經(jīng)過30 d的消化，氨氮的含量為0.338 mg/L，低于一級排放標(biāo)準(zhǔn)15 mg/L。由此可見，在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的條件下，3 cm 為最大沼液灌溉深度。

表2 茭白和空心菜套種對不同灌溉深度沼液氨氮含量的影響

2.3 茭白和空心菜套種對沼液磷含量的影響

從表3 可以看出，氨氮含量為2 000 mg/L的沼液灌溉深度1.5 和3.0 cm 時，茭白套種空心菜對磷消化率最高，30 d 后分別達(dá)99.37%和99.26%；且經(jīng)過30 d的消化，磷的含量分別為0.17 mg/L 和0.408 mg/L，低于一級排放標(biāo)準(zhǔn)0.5 mg/L。由此可見，在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的條件下，3 cm為最大沼液灌溉深度。

表3 茭白和空心菜套種對不同灌溉深度沼液磷含量的影響

3 結(jié)論與討論

該次研究開展茭白和空心菜套種消納養(yǎng)殖場沼液試驗(yàn)，闡明了不同深度沼液灌溉，經(jīng)茭白和空心菜消納吸收后大田水質(zhì)指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，沼液經(jīng)茭白和空心菜消納吸收后，水質(zhì)中的COD、氨氮和磷含量等指標(biāo)均得到極大改善。其中，3 cm 是氨氮含量為2 000 mg/L 沼液的最佳灌溉深度，灌溉30 d 后，COD、氨氮和磷含量均達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)值。

綜上所述，茭白和空心菜套種，只需30 d，種植田水中的磷含量便可以達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，解決了單獨(dú)種植茭白磷含量排放超標(biāo)的問題，避免了污染環(huán)境。按照最佳灌溉深度3 cm 換算，每公頃種植田每次灌溉可以消納300 t的沼液；每年按灌溉4 次計算，可以消納約2 400 t的沼液。由于該研究試驗(yàn)周期較短，持續(xù)施用沼液對土壤及微生物的影響還有待進(jìn)一步研究。