水产养殖废水施用对甜椒（Capsicum annuum）与秋葵（Abelmoschus esculentus）间作生长、产量及水分利用效率的影响

《Frontiers in Agronomy》：Effects of aquaculture wastewater application on growth, yield and water use efficiency of sweet pepper (Capsicum annum) and okra (Abelmoschus esculentus) intercrop

　　

作物间作通过促进光、水、养分及生长空间的互补利用提升土地利用效率，而水产养殖废水有助于改善作物产量。因此，研究人员旨在探讨不同水分管理下，水产养殖废水对秋葵与甜椒土壤、生长、产量及营养品质的综合影响。试验采用来自水产养殖人工湿地（CW）、未处理/处理废水及地下水的灌溉水源，以两种水平（100%和60%充分灌溉——FI）施用于秋葵、甜椒单作及秋葵/甜椒间作三种种植模式。土壤水文物理与化学属性按标准程序测定；株高、叶数、叶面积、叶面积指数及茎粗每周测量，产量于收获期确定。结果表明，间作模式下未处理水产养殖废水处理区土壤含水量与养分最高，从而提升两作物生长、产量与营养品质；水产养殖废水在单作与间作下均改善水分利用效率。秋葵产量介于1,440–35,906 kg ha-1，甜椒介于2,126–24,940 kg ha-1；田间水分利用效率秋葵为3.83–57.3 kg ha-1 mm-1，甜椒为2.37–11.29 kg ha-1 mm-1。种植模式与灌溉水源主效及其互作对多数土壤养分参数显著（P < 0.05）。土地当量比（LER）多大于1，证实水产养殖废水下秋葵间作甜椒的适宜性。

研究背景与立项依据：全球淡水短缺受人口增长、气候变化及人为活动驱动，尼日利亚等西非国家水压力上升，替代水源开发成为可持续农业优先项。蔬菜（秋葵 Abelmoschus esculentus、甜椒 Capsicum annuum）生产常受缺水与土壤肥力下降制约；无机肥成本高且易淋溶富营养化。水产养殖废水含氮磷钾与有机质，可同时供水供肥；人工湿地（Constructed Wetland, CW）经 Azolla pinnata 预处理可降重金属与耗氧物。间作提升资源利用率，但既往研究多独立考察废水回用或间作，未见未处理废水+湿地处理废水+亏缺灌溉（60% FI）+滴灌间作的综合评价。故研究人员在尼日利亚阿库雷联邦理工大学试验农场，整合三水源（未处理水产养殖废水 UAW、Azolla 湿地处理废水 TAW、地下水 GW）×两灌溉水平（100% FI、60% FI）×三种植模式（秋葵单作、甜椒单作、2:1 甜椒/秋葵间作），随机完全区组三重复，滴灌管理，两季（2018/19、2019/20）定位试验，系统解析生长、产量、水分利用效率（Field Water Use Efficiency, FWUE）、营养品质及土壤理化响应。

主要关键技术方法：田间定位试验于尼日利亚阿库雷 Alfisol 砂质粘壤土，两旱季实施；水源分三块：UAW 直引鱼池、TAW 经垂直流人工湿地（Azolla pinnata，停留5天）处理、GW 对照；滴灌按土壤含水率阈值补水（耗尽40%田持补至100%或60%）；农艺指标每周测株高、叶数、叶面积、茎粗，收获分批计产；土壤0–20 cm 采样测 pH、有机碳（Walkley-Black）、速效磷（Bray-1）、交换性阳离（火焰光度/原子吸收）、CEC、容重；FWUE 以产量除总输入水（灌溉+降雨）计算；土地当量比（Land Equivalent Ratio, LER）按 Willey 公式估算；三因素 ANOVA（Minitab 18，Tukey HSD，P<0.05）检验主效与互作。

研究结果

3.1 不同水源下土壤含水量（SMC）：UAW 处理平均体积含水率最高（2019 年100%FI 0.22 cm³ cm^-3，60%FI 0.20；GW 最低），顺序恒为 GW < TAW < UAW；归因于废水有机质“海绵效应”及团聚体改良提升入渗与持水。

3.2 灌溉水对土壤理化性质影响：UAW 显著提升土壤有机碳、全氮、速效磷、交换性 K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺ 及 CEC（P<0.05）；TAW 经湿地后 EC 降约50%、COD 45–75%、Pb 去除27–82%，Cu/Fe 低于 FAO 限值；种植模式与灌溉量主效及水源×模式×灌溉量互作对养分显著。

3.3 甜椒与秋葵农艺表现：株高、叶面积、茎粗在 UAW 间作下最优（如2020季100%FI 间作秋葵株高50.8 cm 高于 GW 34.2 cm）；单作秋葵 UAW 100%FI 产量达35,906 kg ha^-1（最高），间作分摊后单作对照减产但系统总产优；甜椒单作 UAW 60%FI 产24,940 kg ha^-1。FWUE 秋葵3.83–57.3、甜椒2.37–11.29 kg ha^-1 mm^-1，UAW 处理普遍最高。LER 多数>1（间作优势），证实间作合法性。

营养品质（AOAC 法测水分、灰分、粗蛋白、粗纤维、脂肪）随 UAW 施用提升，摘要已述。

讨论与结论翻译：讨论指出，水产养殖废水有机质改良土壤结构、减缓水分入渗、协同间作光空间互补，是产量与 WUE 提升机制；人工湿地处理虽降污染物但未处理废水肥效更高，需在肥效与环境风险间权衡。结论：未处理水产养殖废水于滴灌秋葵/甜椒间作（2:1）结合100% FI 时，土壤养分、作物生长、产量、FWUE 及营养品质均最优；LER>1 证明间作系统资源利用效率优于单作；将水产养殖废水回用与间作、亏缺灌溉集成，可在尼日利亚及类似热带 Alfisol 区削减地下水依赖、替代部分无机肥，为《Frontiers in Agronomy》报道的可持续园艺灌溉提供实证路径。