吳紅林， 肖志海， 朱妤婷， 鄧春芳， 趙興玲, 張寶杰，李云龍， 尹芳， 柳靜， 劉士清， 張無敵

(1.云南師范大學(xué)，云南 昆明 650500；2.紅河農(nóng)業(yè)環(huán)保工作站，云南 蒙自 6661199)

?

發(fā)酵水葫蘆汁液對大白菜生長及品質(zhì)的影響

吳紅林1， 肖志海2， 朱妤婷1， 鄧春芳1， 趙興玲1, 張寶杰1，李云龍1， 尹芳1， 柳靜1， 劉士清1， 張無敵1

(1.云南師范大學(xué)，云南 昆明 650500；2.紅河農(nóng)業(yè)環(huán)保工作站，云南 蒙自 6661199)

通過施加不同用量的發(fā)酵水葫蘆汁液作為追肥，研究其對大白菜生長及品質(zhì)的影響.試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)試驗(yàn)組，每組每次沼肥施用量分別為0 mL(A組)、50 mL(B組)、100 mL(C組)、150 mL(D組)、200 mL(E組).定時(shí)觀察和測量大白菜各項(xiàng)生長指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)沼肥能明顯促進(jìn)大白菜的生長.至采收時(shí)，E組大白菜的各項(xiàng)生長指標(biāo)相對于對照組均有不同程度的增長.通過單因素方差分析可知，大白菜的株高、葉片數(shù)、生物量各組間均存在顯著性差異，說明沼肥施用量對以上三個(gè)大白菜生長指標(biāo)有顯著影響.其中E組大白菜的生物量與對照組相比提高了25.02%.同時(shí)，沼肥能明顯提升大白菜的品質(zhì)，其中E組大白菜的維生素C比對照組增加145.6%，還原糖增加92.5%，總糖增加27.1%.

發(fā)酵水葫蘆汁液；沼肥；大白菜；生長及品質(zhì)影響；單因素方差分析

水葫蘆(Water hyacinth)，又名鳳眼蓮(Eichhornia crassipes(Martius) Solms Laubach)屬雨久花科鳳眼蓮屬,原產(chǎn)南美，1901年作為花卉引入中國.水葫蘆的繁殖速度極快，條件適宜每周能繁殖一倍，在中國南部水域廣為滋生，成為外來侵害物種的典型代表之一[1-2].然而水葫蘆能將污水中大量的N、P、K、重金屬等污染物吸收、富集到植株自身體內(nèi)，現(xiàn)今已被廣泛應(yīng)用于生物修復(fù)、凈化污染水體[3-5].滇池污染一直受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，“九五”以來，國務(wù)院連續(xù)3個(gè)五年計(jì)劃都將滇池納入國家“三河三湖”重點(diǎn)污染治理項(xiàng)目.因此，自2011年“5.26”滇池污染工作會(huì)議以后，昆明市采用大面積人工控制種植水葫蘆來治理滇池水體.由于水葫蘆光合效率高、繁殖快，在凈化滇池水體的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的水葫蘆，如不及時(shí)打撈處理，易腐爛造成滇池的二次污染.因此尋求大量水葫蘆的合理處置途徑，才能實(shí)現(xiàn)滇池水體治理與水葫蘆資源化的綜合利用.

現(xiàn)今，水葫蘆的資源化利用技術(shù)得到快速發(fā)展，通過厭氧發(fā)酵將水葫蘆進(jìn)行能源回收已成為水葫蘆資源化利用的一個(gè)重要途徑[6].因其含水量高達(dá)94.7%以上[7]，將其固液分離、分別處置能較易實(shí)現(xiàn)水葫蘆的快速減量化.并且水葫蘆中含有大量N、P、K等動(dòng)植物所需的營養(yǎng)元素[8]，分離后的殘?jiān)捎糜谥谱黠暳?、?fù)合肥[9-10]，可進(jìn)行干發(fā)酵[11]，還可應(yīng)用于固化成型技術(shù)、造紙、制作家具等[10]；而分離后的汁液屬于高濃度的有機(jī)廢水，可將其進(jìn)行厭氧發(fā)酵[12-13]以殺滅病原菌及蟲卵，降低化學(xué)需氧量(COD)，并增強(qiáng)發(fā)酵所產(chǎn)沼液中養(yǎng)分速效能力、提高沼肥利用率，使植物能更好的吸收和利用[14].汪吉東等[15]在水葫蘆發(fā)酵沼液對紫葉萵苣生長和品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)，沼液作為追肥比施化肥更能促進(jìn)萵苣的生長，并且在75%沼液氮施用比例下可獲得最高氨基酸、可溶性糖和維生素C含量的萵苣.馮慧芳等[16]以青菜為研究對象，研究水葫蘆沼液對其體內(nèi)抗壞血酸(ASA)和還原型谷胱甘肽(GSH)含量及其代謝相關(guān)酶活性的影響，結(jié)果表明，25%沼液+75%營養(yǎng)液處理組與對照組相比，對促進(jìn)青菜生長和其體內(nèi)ASA-GSH循環(huán)有顯著影響.徐大勇等[17]研究了水葫蘆壓榨液厭氧發(fā)酵過程物質(zhì)的變化，并分析了發(fā)酵水葫蘆汁液對青菜種子發(fā)芽及后續(xù)生長的影響.結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵能顯著降低水葫蘆汁液中的COD，并進(jìn)一步說明了其發(fā)酵液具有作為植物液體肥料使用的潛力.以上研究均表明，水葫蘆沼液是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)液肥，作為沼肥施用能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì).

大白菜是人們經(jīng)常食用的重要蔬菜之一，維生素C含量較高，對防治壞血病和增強(qiáng)身體的抗病能力非常有益.此外其銅和錳含量豐富，對提高中樞神經(jīng)活動(dòng)機(jī)能，促進(jìn)人體造血具有重要的意義.試驗(yàn)以大白菜為研究對象，通過對其施用不同用量的發(fā)酵水葫蘆汁液作為追肥，對比分析各生長指標(biāo)及其品質(zhì)指標(biāo)的差異，研究發(fā)酵水葫蘆汁液對大白菜生長及品質(zhì)的影響.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 沼液

取自本實(shí)驗(yàn)室經(jīng)壓榨后正常發(fā)酵的滇池水葫蘆汁液，pH為7.0～7.5，黑褐色，無明顯臭味.

1.1.2 試驗(yàn)種子

由昆明綠生蔬菜研究所提供的一代雜交優(yōu)早四號大白菜種子.

1.1.3 試驗(yàn)器材

①普通直尺，測量精度為0.1 cm；

②游標(biāo)卡尺，測量精度為0.05 mm；

③托盤天平，精度為1 g；

④花盆，內(nèi)徑25 cm.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大白菜肥效試驗(yàn)設(shè)計(jì)5組不同沼液施用量的盆栽試驗(yàn)，每組7個(gè)平行，如表1所示.首先育種，之后隨機(jī)選取長勢較好的4葉齡幼苗定植，定植兩周后每隔7 d澆一次沼液作為追肥.在沼液施用期間定時(shí)測量每組大白菜的生長指標(biāo)并在采收時(shí)測定其基本物理指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)，研究沼液施用量對大白菜生長及其品質(zhì)的影響.

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Table 1 Design of experiment

1.3 試驗(yàn)方法及測定指標(biāo)

試驗(yàn)進(jìn)行大白菜育苗，隨機(jī)選取長勢較好的幼苗定植15 d后開始對其幼苗施用不同用量的沼液，定時(shí)觀測并記錄每組大白菜的生長指標(biāo)，包括株高、葉片數(shù)、葉寬、葉長及幅寬.采收時(shí)，測定其基本物理指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)，包括生物量、莖粗、TS%、VS%、維生素C、還原糖及總糖.通過試驗(yàn)觀測、對比分析、SPSS單因素方差分析研究發(fā)酵水葫蘆汁液對大白菜生長的影響及其品質(zhì)的提升.

1.4 指標(biāo)及測定方法

幅寬、株高、葉寬及葉長：用普通直尺測量.

生物量：用托盤天平測量.

莖粗：用游標(biāo)卡尺測量.

總固體含量(TS%)、揮發(fā)性固體含量(VS%)：用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分析方法測定.

還原糖、總糖：采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定.

維生素C：采用2,6-二氯靛酚滴定法(GB/T 6195—86)測定.

1.5 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析及組間多重比較(LSD)，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)間的顯著性差異.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 沼液施用量對大白菜生長的影響

試驗(yàn)定期測定沼液施用期間大白菜的株高、葉片數(shù)、葉寬、葉長及幅寬，作圖對比沼液施用量對生長期大白菜各項(xiàng)生長指標(biāo)的影響，如圖1-5所示.由圖可見，隨著大白菜生長，葉片數(shù)隨沼液施用量的增加而遞增，沼液施用量最多的E組各項(xiàng)指標(biāo)最后均高于其他各組，其中株高、葉片數(shù)、葉寬及幅寬較為明顯.至采收時(shí)，沼肥施用量最高的E組株高、葉片數(shù)、葉寬、葉長及幅寬相對于對照組分別增長了12.1%、8%、11.6%、2.02%、5.20%.

圖1 沼液施用量對大白菜株高的影響

圖2 沼液施用量對大白菜葉片數(shù)的影響

Fig.2 Effect of biogas fertilizer volume on the number of Chinese cabbage leaves

圖3 沼液施用量對大白菜葉寬的影響

Fig.3 Effect of biogas fertilizer volume on leaf width of Chinese cabbage

圖4 沼液施用量對大白菜葉長的影響

Fig.4 Effect of biogas fertilizer volume on leaf length of Chinese cabbage

圖5 沼液施用量對大白菜幅寬的影響

Fig.5 Effect of biogas fertilizer volume on total width of Chinese cabbage

通過SPSS19.0軟件對大白菜各項(xiàng)生長指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果為：株高與葉片數(shù)組間均存在顯著性差異，葉寬、葉長以及寬幅組間均不存在顯著性差異.通過多重比較得到：E組株高與對照組存在顯著性差異(P<0.05)，且與其他組均存在極顯著性差異(P<0.01)；D組的葉片數(shù)與對照組存在顯著性差異(P<0.05)，與其他組不存在顯著性差異(P>0.05)，而E組葉片數(shù)除了與C組存在顯著性差異(P<0.05)，與對照組存在極顯著性差異(P<0.01)，如表2-3.結(jié)果說明沼液施用量對大白菜的株高及葉片數(shù)影響顯著，沼液施用量越多越能促進(jìn)大白菜的植株增高及葉片的生長.

表2 大白菜株高的單因素方差分析Table 2 Single factor analysis of variance on plant height of Chinese cabbage

表3 大白菜葉片數(shù)的單因素方差分析Table 3 Single factor analysis of variance on the number of Chinese cabbage leaves

2.2 大白菜采收時(shí)沼液施用量對其物理指標(biāo)的影響

大白菜從生長到采收，共澆三次沼液.采收時(shí)能明顯看出隨著沼液施用量的增加，大白菜長得越高，葉片越多且越翠綠，其中對照組的兩個(gè)平行盆栽試驗(yàn)出現(xiàn)蚜蟲，而其他試驗(yàn)組均未出現(xiàn)病蟲害.通過測定大白菜生物量、莖粗、TS%和VS%四個(gè)物理指標(biāo)，得到大白菜各組生物量、莖粗、TS%、VS%及干物質(zhì)積累量，結(jié)果見表4.由表4可知，生物量隨著沼液施用量增加而遞增，干物質(zhì)積累量也基本符合該趨勢，沼肥施用量最高的E組生物量比對照組增加25.02%，干物質(zhì)積累量提高了7.78%.D組和E組的莖粗均明顯高于對照組，而沼液施用量對大白菜有機(jī)質(zhì)影響不明顯.

表4 采收時(shí)各組大白菜物理指標(biāo)的測定結(jié)果Table 4 Determination of mature Chinese cabbage′s physical indicators

通過SPSS軟件對大白菜生物量、莖粗及干物質(zhì)積累量進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明，生物量各組間存在顯著性差異，而莖粗、干物質(zhì)積累量兩指標(biāo)各組間均不存在顯著性差異.生物量指標(biāo)各組間多重比較結(jié)果表明，D組與對照、B、E組存在顯著性差異，E組與其他試驗(yàn)組均存在顯著性差異，其中與A、B、C組存在極顯著性差異，結(jié)果見表5.由表5可知，沼液施用量越多越有利于大白菜生物量的增加，這對大白菜產(chǎn)量的提高有顯著性的影響，可縮短大白菜的上市時(shí)間，提高大白菜的商品化率.

表5 大白菜生物量的單因素方差分析Table 5 Single factor analysis of variance on biomass of Chinese cabbage

*The mean difference is significant at the 0.05 level

2.3 沼液施用量對大白菜品質(zhì)的影響

已有研究表明，人類膳食中90%以上的維生素C來自水果和蔬菜，因此維生素C含量是許多蔬菜重要的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)之一[18]；而還原糖及總糖也是蔬菜的重要品質(zhì)指標(biāo).試驗(yàn)通過采收當(dāng)天測定大白菜的維生素C、還原糖及總糖含量研究沼液施用量對大白菜品質(zhì)的影響，結(jié)果見表6.由表6可看出，試驗(yàn)組各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均高于對照組，且維生素C、還原糖及總糖含量均隨著沼肥施用量增加而顯著遞增.其中E組與對照組相比，維生素C的最大增幅達(dá)145.6%，還原糖達(dá)92.5%，總糖達(dá)27.1%.分析結(jié)果說明，施用沼肥能明顯提升大白菜品質(zhì).

表6 不同沼液施用量大白菜品質(zhì)的影響(以鮮重計(jì))Table 6 Effect of biogas fertilizer volume on quality of Chinese cabbage (in fresh weight)

3 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵后水葫蘆汁液是一種理想的沼肥.就大白菜而言，隨著發(fā)酵水葫蘆汁液施用量的增加，能促進(jìn)大白菜的生長，其中對株高、葉寬、葉片數(shù)及幅寬較明顯.通過SPSS軟件單因素方差分析，大白菜株高、葉片數(shù)、生物量組間存在顯著性差異，即沼液施用量對其均存在顯著影響.其中E組株高與對照組存在顯著性差異，且與其他組均存在極顯著性差異；D組的葉片數(shù)與對照組存在顯著性差異，而E組葉片數(shù)除了與C組存在顯著性差異，與對照組存在極顯著性差異；D組生物量與對照、B、E組存在顯著性差異，E組與A、B、C組存在極顯著性差異.大白菜品質(zhì)分析結(jié)果表明，試驗(yàn)組各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均高于對照組，且維生素C、還原糖及總糖含量均隨著沼肥施用量增加而顯著遞增，E組維生素C比對照組增加145.6%，還原糖增加92.5%，總糖增加27.1%，這說明發(fā)酵水葫蘆汁液對大白菜有較明顯的肥效作用，能改善其品質(zhì).

與相關(guān)大白菜肥效試驗(yàn)文獻(xiàn)相比，徐慶坤[19]等人和楊世文[20]等人均試驗(yàn)了榕風(fēng)有機(jī)物腐熟劑處理的秸稈和鉀肥對其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，無論是從蔬菜增產(chǎn)或是品質(zhì)提升，發(fā)酵后的水葫蘆汁液都毫不遜色，完全可以作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)液肥.而且與化肥相比，發(fā)酵后的水葫蘆汁液更有利于保護(hù)環(huán)境和保障食品安全，對綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重大意義.

[1] MALIK A.Environmental challenge vis a vis opportunity:The case of water hyacinth[J].Environment International,2007,33(1):122-138.

[2] JULIEN M.Biological control of water hyacinths[R].Canberra Australian Centre for International Agricultural Research Monograph,1999:2-3.

[3] 葛瀅，王曉月，常杰.不同程度富營養(yǎng)化水中植物凈化能力比較研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，19(6)：690-692.

[4] 張志勇，劉海琴，嚴(yán)少華，等.水葫蘆去除不同富營養(yǎng)化水體中氮、磷能力的比較[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，25(5)：1039-1046.

[5] ZIMMELS Y,KIRZHNER F,SCHREIBER J.Removal of high organic loads from winery wastewater by aquatic plants[J].Water Environment Research,2008,80(9):806-821.

[6] 葉小梅，常志州，錢玉婷，等.鮮水葫蘆與其汁液厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣效率比較[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(4)：208-214.

[7] 查國君.水葫蘆厭氧發(fā)酵工藝的比較研究[D].昆明：云南師范大學(xué)，2008.

[8] GUNNARSSON C C,PETERSEN C M.Water hyacinths as a resource in agriculture and energy production:A literature review[J].Waste Management,2007,27(1):117-129.

[9] 徐祖信，高月霞，王晟.水葫蘆資源化處置與綜合利用研究評述[J].長江流域資源與環(huán)境，2008，17(2)：201-205.

[10]周文兵，譚良峰，劉大會(huì)，等.鳳眼蓮及其資源化利用研究進(jìn)展[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24(4)：423-428.

[11]葉小梅，杜靜，常志州，等.水葫蘆擠壓渣的厭氧發(fā)酵特性[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27(6)：1261-1266.

[12]查國君，曾國揆，張無敵，等.水葫蘆發(fā)酵產(chǎn)氣潛力的實(shí)驗(yàn)研究[J].能源工程，2006 (6)：50-51.

[13]查國君，張無敵，尹芳，等.滇池水葫蘆固液分離后的沼氣發(fā)酵研究[J].中國野生植物資源，2008，27(1)：36-38.

[14]倪亮，孫廣輝，羅光恩，等.沼液灌溉對土壤質(zhì)量的影響[J].土壤，2008，40(4)：608-611.

[15]汪吉東，馬洪波，高秀美，等.水葫蘆發(fā)酵沼液對紫葉萵苣生長和品質(zhì)的影響[J].土壤，2011，43(5)：787-792.

[16]馮慧芳，薛延豐，石志琦，等.水葫蘆沼液對青菜抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27(2)：301-306.

[17]徐大勇，徐祖信，金偉，等.水葫蘆壓榨液厭氧發(fā)酵及其發(fā)酵液對青菜種子發(fā)芽和生長的影響[J].環(huán)境污染與防治，2009，31(5)：40-43.

[18]LEE S K,KADER A A.Preharvest and post harvest factors influencing vitamin content of horticultural crops[J].Post harvest Biology Technology,2000,20:207-220.

[19]徐慶坤，鄭鳳萍，李天會(huì)，等.榕風(fēng)秸稈還田成肥在大白菜上的應(yīng)用試驗(yàn)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009，(16)：70-72.

[20]楊世文，羅君華，陳亞林，等.鉀肥對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)技推廣，2007 (5)：37-39.

The Effect of Fermented Water Hyacinth Fluid on Growthand Quality of Chinese Cabbage

WU Hong-lin1, XIAO Zhi-hai2, ZHU Yu-ting1, DENG Chun-fang1, ZHAO Xing-ling1,ZHANG Bao-jie1, LI Yun-long1, YIN Fang1, LIU Jing1, LIU Shi-qing1, ZHANG Wu-di1

(1.Yunnan Normal University,Kunming 650500,China;2.Honghe Agricultural Environmental Workstation,Mengzi 661100,China)

The experiment was carried on the effect on growth and quality of Chinese cabbage feeding with different volume of fermented water hyacinth fluid as biogas fertilizer.Five groups were set from A to E,and each group was respectively applied with 0 mL,50 mL,100 mL,150 mL,and 200 mL biogas fertilizer.Through recording and detecting the growth indexes of Chinese cabbage,it could be found that the biogas fertilizer could promote the growth of Chinese cabbage conspicuously.To harvest,the growth indexes of Chinese cabbage in group E were increased in different degrees compared with control group.The results of single factor analysis of variance showed that plant height,leaf number,and biomass of Chinese cabbage were significant difference.It meant volume of biogas fertilizer would influence the above three indexes greatly.And biomass of Chinese cabbage in group E increased by 25.02% compared with control group.At the same time, the quality of Chinese cabbage could be highly improved by feeding biogas fertilizer.Comparing with control group,vitamin C of Chinese cabbage in group E increased by 145.6%,reducing sugar increased by 92.5%,total sugar increased by 27.1%.

Fermented water hyacinth fluid; Biogas fertilizer; Chinese cabbage; Effect on the growth and quality; Single factor analysis of variance

2015-03-21

國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2010BAD03B01)；云南省科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013DH041)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(201210681004).

吳紅林(1994-)，女，云南昭通人，主要從事生物質(zhì)能開發(fā)及利用方面研究.E-mail:514014289@qq.com.

趙興玲(1980-)，女，云南大理人，碩士，助理研究員，主要從事生物質(zhì)能開發(fā)及利用方面研究.E-mail:zhaoxingling2004@163.com.

S216.4

A

1007-9793(2015)03-0020-07