化肥配施沼肥對土壤質(zhì)量及小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響

王 科，李 浩，閻 洪，張 成，任樹友，鐘文挺，林小蘭(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

近年來，我國大力推廣的農(nóng)村沼氣工程已取得了顯著成效[1]。該工程可以將農(nóng)村的大量固體廢棄物加以利用，既解決了農(nóng)業(yè)廢棄物對農(nóng)村環(huán)境污染問題，又解決了農(nóng)村能源問題，同時(shí)沼氣池產(chǎn)生的沼渣、沼液含有作物生長所需的多種營養(yǎng)元素[2-3]，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)復(fù)合肥。對沼渣、沼液的合理利用不僅能改良土壤、提高農(nóng)作物產(chǎn)量品質(zhì)、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，還能減少化學(xué)肥料及重金屬對土壤的污染[4-6]。為此，筆者在成都市大邑縣安仁鎮(zhèn)石瓦村進(jìn)行沼肥利用大田試驗(yàn)，探討沼肥施用量及施肥結(jié)構(gòu)對土壤肥力、重金屬含量及小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響，以期為沼肥在成都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供理論與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年10月至2017年5月在成都市大邑縣安仁鎮(zhèn)石瓦村進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)域?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，年平均氣溫16.1℃，年平均總降水量為1095.5mm，年均日照1076.5h。試驗(yàn)地土壤為J14型沖積黃泥田水稻土，該地勢平坦，土壤肥力均勻，排灌水方便。試驗(yàn)前耕層(0～20cm)土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)及重金屬含量見表1。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試作物 小麥(品種:川農(nóng)25)。

1.2.2 供試肥料 化肥有尿素(N∶46%)、過磷酸鈣(P2O5∶12%)、氯化鉀(K2O∶60%)。本試驗(yàn)的沼肥取自當(dāng)?shù)卣託獬卣０l(fā)酵產(chǎn)氣后的清液及沉渣，其主要原料為畜糞便(豬糞、羊糞、牛糞等)，其主要養(yǎng)分及重金屬含量見表2。

表1 土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)及重金屬含量

表2 沼肥養(yǎng)分及重金屬含量

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理：T1(CK)、T2、T3和T4處理，各處理重復(fù)3次，小區(qū)面積24m2(4m×6m)。各處理化肥用量一致，沼肥用量遞增，其中尿素分底肥、分蘗肥2次施用，底、追比為1∶1，磷肥、鉀肥及沼肥作一次性底肥施用，具體處理情況見表3。2016年10月12日采集耕層基礎(chǔ)土樣及當(dāng)?shù)卣臃蕵悠罚?016年10月31日播種小麥?zhǔn)┯没始罢臃剩?017年1月13日追施小麥分蘗肥，2017年5月9日小麥?zhǔn)斋@，采集各處理土樣及小麥籽粒樣品，并實(shí)收測產(chǎn)。在小麥生育期內(nèi)按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行管理并防治病蟲害。

表3 各處理化肥與沼肥用量

1.4 測定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)前測定土壤、沼肥(沼渣及沼液)養(yǎng)分含量及重金屬元素含量(見表1和表2)。小麥?zhǔn)斋@后測定土壤理化性質(zhì)(pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量)及重金屬元素(鉛、汞、鎘、砷)含量；測定小麥籽粒重金屬元素(鉛、汞、鎘、砷)含量。土壤及小麥的鉛、鎘含量用石墨爐原子吸收分光光度法測定，砷、汞采用原子熒光法測定，土壤pH用電位法測定，土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀-外加熱法測定，土壤全氮用半微量開氏法測定，土壤速效磷NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法測定，土壤陽離子交換量用醋酸銨法測定[7]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)軟件DPS15.1進(jìn)行方差分析，檢驗(yàn)不同處理間的差異顯著性。用Microsoft Excel 2010進(jìn)行圖表制作。本試驗(yàn)土壤重金屬以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-2008)標(biāo)準(zhǔn)中農(nóng)業(yè)地土壤無機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為評(píng)價(jià)依據(jù)。本試驗(yàn)小麥籽粒重金屬污染評(píng)價(jià)參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2017)，小麥籽粒重金屬限量指標(biāo)如表4所示。稱取實(shí)際產(chǎn)量，按3次重復(fù)的平均值折算出單產(chǎn)。從圖1可知，與常規(guī)施肥(T1)相比，T2、T3及T4分別增產(chǎn)9.5%、11.2%、6.8%，T3處理的增產(chǎn)效果最好，達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

表4 小麥產(chǎn)品重金屬限量(mg/kg)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對小麥產(chǎn)量的影響

圖1 不同處理下小麥的產(chǎn)量情況

施用沼肥處理的小麥出苗較為整齊，出苗率較高。到分蘗期，施用沼肥處理的小麥返青快、分蘗多、長勢較好。小麥成熟時(shí)，將各小區(qū)進(jìn)行單打單收。

2.2 不同處理對小麥?zhǔn)斋@后土壤理化性質(zhì)的影響

由表5可以看出，相比常規(guī)施肥(T1)，化肥配施沼肥處理(T2、T3、T4)的土壤pH值、全氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量及陽離子交換量分別增加4.0%～5.8%、2.2%～10.1%、12.1%～49.5%、16.6%～22.4%、2.2%～5.1%、5.8%～13.1%，除全氮與有機(jī)質(zhì)外均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，其中T3(常規(guī)化肥+中量沼肥)處理提高土壤有效磷與速效鉀的效果最好。這表明化肥配施沼肥可以優(yōu)化土壤理化性質(zhì)，提升土壤肥力。

2.3 不同處理對小麥籽粒及土壤重金屬含量的影響

由表1及表6可知，試驗(yàn)前后土壤的重金屬鉛、鎘、汞、砷含量均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-2008)標(biāo)準(zhǔn)中農(nóng)業(yè)地土壤無機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。與常規(guī)施肥(T1)相比，沼肥配施化肥處理(T2、T3、T4)的土壤重金屬鉛、鎘、汞含量無顯著變化，砷含量有顯著增加，隨著配施沼肥量的增加土壤砷含量亦有增加，但遠(yuǎn)低于農(nóng)業(yè)地土壤砷含量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。各處理小麥籽粒重金屬鉛、汞、砷含量均遠(yuǎn)低于小麥籽粒重金屬污染物安全限值(表4)，所有處理中常規(guī)施肥(T1)處理的鎘含量超標(biāo)8.0%，其他處理鎘含量均未超標(biāo)，隨著施用沼肥量的增加，小麥籽粒鎘含量呈下降趨勢，分別比T1處理低30.5%、17.6%及41.7%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，這說明化肥配施沼肥可以有效降低小麥籽粒鎘含量。

表5 不同處理對小麥?zhǔn)斋@后土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)的影響

注: 同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示同一處理下異顯著(P<0.05)，下同。

表6 不同處理對小麥籽粒及土壤重金屬含量的影響

3 結(jié)論

(1)化肥配施沼肥可以提高小麥產(chǎn)量，優(yōu)化土壤理化性質(zhì)，活化土壤養(yǎng)分，提升土壤肥力，明顯提高土壤pH值、有效磷、速效鉀含量及陽離子交換量，對土壤全氮及有機(jī)質(zhì)含量影響較小，這可能與田間試驗(yàn)僅進(jìn)行了一季有關(guān)。所有處理中以化肥+中量沼肥(1000kg/667m2)處理的增產(chǎn)率及提升土壤肥力效果最好，小麥增產(chǎn)率達(dá)到11.2%，達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

(2)化肥配施沼肥對土壤重金屬鉛、鎘、汞總量的影響較小，但會(huì)顯著提高土壤砷含量，試驗(yàn)前后土壤的重金屬鉛、鎘、汞、砷含量且均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-2008)標(biāo)準(zhǔn)中農(nóng)業(yè)地土壤無機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由于土壤對重金屬的累積是一個(gè)長期過程，因此要得出沼肥對土壤重金屬的影響的科學(xué)結(jié)論應(yīng)進(jìn)行長期定位試驗(yàn)。化肥配施沼肥對小麥籽粒的重金屬鉛、汞、砷含量影響較小，但可以有效降低小麥籽粒鎘含量，小麥對鎘的吸收與土壤有效鎘含量關(guān)系密切[8]，配施沼肥可以提高土壤pH值，降低土壤鎘活性，進(jìn)而降低小麥對土壤鎘的吸收。

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