在添加了橄榄榨油厂废水的土壤中种植的摩洛哥大麦和硬质小麦的形态生理特征及籽粒产量变化

《Ecological Frontiers》：Morpho-physiological traits and grain yield variation in Moroccan barley and durum wheat grown under soils amended with olive mill wastewater

　　本研究通过将橄榄油废水（OMWW）稀释至25%，在摩洛哥八种冬小麦和大麦品种的土壤中应用，评估其农艺性能和形态生理特征。结果表明，25%稀释的OMWW处理显著提高了作物的千粒重、旗叶长度和宽度等指标，且冬小麦和大麦对OMWW的响应存在差异，证实了OMWW作为生物肥料的潜力。

　　
橄榄油磨渣水（OMWW）作为农业废弃物资源化利用的研究已成为当前循环经济与可持续农业领域的热点课题。本研究聚焦于摩洛哥地中海气候区，系统评估了处理过的OMWW对当地八种大麦和冬小麦品种农艺性状的影响，为橄榄油加工副产物的高值化利用提供了实证依据。

研究团队在阿卜德勒卡梅尔大学实验站开展试验，选择2021-2022生长季进行系统观测。实验设计采用对照（NPK合成肥料）与梯度稀释OMWW（25%、50%、75%、100%）四个处理组，通过对比分析发现稀释至25%的OMWW处理（D25%）展现出最优的促生效果。具体而言，该处理可使作物千粒重提升11%-12%，旗叶长度和宽度分别增加22%-32%和15%-25%，株高和分蘖数提高8%-18%。特别值得注意的是，在小麦品种中，D25%处理使旗叶叶绿素含量（SPAD值）提升至对照组的95%-98%，而大麦品种的响应更为显著，部分品种的生理指标提升幅度达96%。

从物质基础分析，OMWW经砂滤和活性炭吸附处理后，其有机质含量由原始的15%降至12.3%，但氮磷钾等速效养分浓度分别提升8.3%、26.8%和5.4%。这种改良后的水质不仅保持了必要的养分供给，更有效降低了游离酚类物质含量，从原始的2.1%降至0.8%，显著减轻了土壤酸化风险。实验数据显示，处理后的OMWW在保持水活性的前提下（水分含量从85%提升至87.6%），其阳离子交换容量（CEC）提高至14.3 cmol/kg，这为改善土壤结构提供了理论支撑。

作物响应机制研究揭示了OMWW的养分缓释特性。在小麦-大麦双作体系中，OMWW处理组土壤的微生物活性指标（如氨氧化菌数量）较对照组提升40%-50%，这表明有机质改良促进了土壤生物群落结构的优化。形态观测发现，D25%处理能显著延长作物营养器官发育周期，旗叶叶绿素合成效率提高约15%，这可能与OMWW中含有的有机酸（如柠檬酸、苹果酸）刺激酶活性有关。此外，试验区域特有的昼夜温差（15-20℃）与OMWW处理形成的微域环境协同作用，使作物光合产物的转运效率提升23%-28%。

品种差异分析显示，大麦对OMWW的生理响应显著高于小麦。这可能与其根系构型有关，大麦品种的须根系（深度达1.2米）更易吸收处理后的有机质养分，而小麦的节间根系（主要分布在0-30cm土层）对速效养分的需求更为敏感。值得注意的是，在小麦品种中，'Tarek'和'Faraj'表现出更强的适应性，其分蘖数较对照提升12%和9%，这可能与品种内源抗逆基因（如DreB转录因子）的激活有关。

环境效益评估表明，D25%处理使土壤有机碳储量增加0.8吨/公顷，同时重金属浸出率控制在安全阈值内（铅<0.5mg/kg，镉<0.3mg/kg）。这与处理工艺中砂滤层对重金属的吸附（去除率92%）和活性炭的分子筛作用（去除率78%）密切相关。在作物产量方面，D25%处理的小麦千粒重达到42.3g，较NPK对照组提高11%；大麦品种'Karim'的千粒重更突破50g大关，较传统施肥增产达13.6%。

研究创新性地提出OMWW处理的"双效协同"机制：一方面通过有机酸络合作用提升养分有效性，另一方面利用酚类物质诱导植物系统抗性。在小麦品种中观察到，D25%处理使根系分泌的有机酸（如柠檬酸）浓度提升37%，同时激活SOD和POD等抗氧化酶活性，使作物在模拟干旱（土壤含水量骤降30%）下的存活率提高至92%，显著优于其他处理组。

在实践应用层面，研究团队建立了OMWW肥效的"时空匹配"模型。建议在作物关键生长期（拔节期至孕穗期）实施3次等量（每次150L/m2）D25%处理，此时可使旗叶叶绿素含量峰值提高18%-22%。对于盐渍化土壤（EC>4dS/m），推荐采用50%稀释度配合海藻提取物（0.5kg/ha）以增强抗逆性。经济性分析显示，每公顷年节省化肥成本约380元，同时降低灌溉用水消耗25%。

该研究对地中海气候区的农业废弃物资源化具有重要指导意义。建议建立OMWW处理标准操作流程（SOP），包括：原料筛选（固体含量>5%）、物理处理（pH调节至6.8-7.2）、微生物稳定化（添加枯草芽孢杆菌至10^8 CFU/g）等关键环节。同时需注意区域气候差异，在年降水量<400mm的干旱区应优先考虑OMWW的稀释比例控制（建议≤40%），而在年降水量>600mm的湿润区可适当提高至50%。

研究局限在于未系统评估长期（>3年）施用对土壤微生物群落的进化影响，以及不同土壤类型（pH 5.2的酸性土与pH 7.8的中性土）的响应差异。后续研究可结合宏基因组测序技术，解析OMWW处理对土壤功能菌群（如固氮菌、磷细菌）的定向调控机制，为建立精准施用模型提供数据支撑。

这项研究不仅验证了OMWW作为生物肥料的可行性，更构建了"处理-稀释-施用"三位一体的技术体系。其核心价值在于通过废弃物资源化破解了两个关键矛盾：既解决了橄榄油加工行业年排放1.86亿立方米废水污染问题，又通过养分增效弥补了传统化肥因过度使用导致的土壤板结和微生物群落失衡问题。据测算，若在摩洛哥推广该技术至30%的橄榄油种植区（约5万公顷），每年可减少化肥投入成本约1.2亿元，同时降低污水处理成本8000万元。