沼肥對水果產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀

劉紅艷，胡 涵，王昌梅，尹 芳，趙興玲，吳 凱，楊 斌，張無敵

(1. 云南師范大學(xué)，云南 昆明 650500；2. 紅河州農(nóng)業(yè)環(huán)保工作站，云南 蒙自 661199)

沼氣發(fā)酵是有機物質(zhì)(如秸稈、糞便、垃圾以及有機廢棄物等)在厭氧條件下，由種類繁多、數(shù)量巨大且功能不同的微生物在適宜條件下分解代謝形成可燃性氣體混合物的過程[1]。沼氣發(fā)酵不僅能促進我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，而且對推動生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)有著重要意義[2]。沼肥是沼氣發(fā)酵的副產(chǎn)物，是一種優(yōu)質(zhì)高效的有機肥料，其含有多種微量元素、腐殖酸、維生素和生長素等，這些營養(yǎng)物質(zhì)可利用率高，能迅速被作物吸收利用[3]。

沼肥可替代化肥和農(nóng)藥，能減少化肥和農(nóng)藥的使用量20%以上，科學(xué)合理地應(yīng)用在農(nóng)作物和果蔬上，可提高農(nóng)作物和果蔬的產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提高抗性、預(yù)防病蟲害等[4-6]。在現(xiàn)有文獻的基礎(chǔ)上，本文綜述了沼肥在水果生產(chǎn)中對果實產(chǎn)量和品質(zhì)等方面的影響，以期為沼肥在水果上的高效利用提供技術(shù)支持，從而確保水果的安全生產(chǎn)。

1 沼肥的化學(xué)組成

沼肥是農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便等生物質(zhì)經(jīng)過沼氣池厭氧發(fā)酵制取沼氣后的殘渣和廢液(即沼渣和沼液)，有機廢棄物經(jīng)過微生物的分解，最終生成了以CH4和CO2為主要成分的氣體和水，只有小部分難以降解的物質(zhì)和新生長的微生物細胞以厭氧消化的污泥形式殘存[7]。沼肥中富含大量的發(fā)酵微生物產(chǎn)物，是一種優(yōu)質(zhì)有機肥，其含有易于被作物吸收利用的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，以及各種水解酶類、B族維生素類、氨基酸類、植物激素、抗生素類以及腐殖酸等生物活性物質(zhì)(見表1)；還含有豐富的礦物質(zhì)，可提供植物生長所需的礦物質(zhì)元素[8]。由于厭氧發(fā)酵的原料種類繁多，這也決定了其養(yǎng)分含量因發(fā)酵原料、比例和時間而不同[9-10]。如重慶某地沼液全量和水溶性氮磷鉀養(yǎng)分平均含量均為K>N>P[11]，而呂錦萍[12]等人研究發(fā)現(xiàn)，以豬糞沼液中總磷含量最高，秸稈沼渣中總氮含量較高，且沼渣中有機質(zhì)和腐殖質(zhì)含量與發(fā)酵原料相關(guān)性較低，牛羊糞沼渣肥總磷含量低于豬糞沼渣肥，總鉀和有機質(zhì)含量明顯高于豬糞沼渣肥，總氮含量則二者接近。

表1 沼肥的主要養(yǎng)分含量 (%)

2 沼肥的肥料化應(yīng)用

沼肥的養(yǎng)分含量比堆肥法制備的有機肥的養(yǎng)分含量高，氮、磷、鉀的回收率超過90%，且大部分已轉(zhuǎn)化為速效態(tài)[13]。沼液用作追肥，它含有的氨基酸、各種微量元素、維生素和其它營養(yǎng)成分可直接被莖葉吸收，參與光合作用，從而提高產(chǎn)量，還可以改善農(nóng)產(chǎn)品營養(yǎng)品質(zhì)[14]。沼渣具有速效兼?zhèn)涞臓I養(yǎng)成分，可直接作為肥料施用，對作物具有良好的增產(chǎn)效果，沼渣和沼液浸種、根外追肥相結(jié)合效果更佳[15]。在沼肥肥料化利用方面，我國許多地區(qū)先后不同規(guī)模地開展了利用沼肥施用于蔬菜、果樹、茶樹、花卉等方面的研究與示范(見表2)。

表2 沼肥肥料化利用研究與成果[16]

3 沼肥對水果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

3.1 對水果產(chǎn)量的影響

沼肥的全氮、全磷、全鉀含量均高于人糞尿和豬糞，有機質(zhì)含量比人糞尿高5～6倍，比豬糞高2～3倍，所以沼肥增產(chǎn)效果顯著[17]。用沼肥種植的葡萄座果率明顯提高，果實含糖量提高0.5～0.8度，單粒重比施化肥的提高0.5～0.9 g，每667 m2增產(chǎn)43～143 kg[18]。在黃花梨樹種植的試驗中，施用沼肥能促進黃花梨的生長發(fā)育，增強樹的長勢和抗逆性，與施用成品有機肥及梨專用復(fù)混肥相比，株產(chǎn)分別增加7.7%和19.1%，單果重分別增加6.6%和16.4%[19]。許衛(wèi)娜[20]研究表明，施用沼氣發(fā)酵殘留物對蘋果樹增產(chǎn)效果顯著，與施用化肥相比，增產(chǎn)4.03%～12.17%(戶用沼氣池)，2.66%～14.01%(工程沼氣池)。張利[21]等研究表明，沼肥和化肥配合施用能明顯提高西瓜的產(chǎn)量，比常規(guī)施肥增產(chǎn)93.7%。沼液是一種速效的液肥，用于果樹葉面噴施，具有收效快，利用率高的特點。試驗表明，施用沼液后的棗果產(chǎn)量和產(chǎn)值均顯著高于對照，施沼液每畝(667m2)比施畜糞水每畝產(chǎn)量高895.95 kg，產(chǎn)值比對照增加18%，并且能有效降低蟲害和生理裂果[22]。蔣華[23]等在桃樹上的試驗表明，噴施沼液60%(折180 kg·667 m-2)，可以增產(chǎn)22.6%，單果重比對照增加69 g。用沼液澆灌量300000 kg·hm-2替代化肥，可使柑桔增加產(chǎn)量8.59%[24]。以單施沼渣作基肥，生長前期追施沼液或沼渣使甘蔗增產(chǎn)21.9%，且能促進植株生長，降低爛果率，提高商品性能[25]。施用沼肥能提高香蕉的產(chǎn)量，特別是施用沼液配方肥處理的產(chǎn)量較高，與其它肥料相比，其單株產(chǎn)量增加12.91%[26]。在沼肥用于草莓的生產(chǎn)中，與使用化肥、有機肥進行對比試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%沼液濃度對草莓的始花期、漿果變色期和成熟期比施用化肥提前2～3 d，對草莓株高、葉面積和冠徑的增長效果明顯，產(chǎn)量比化肥提高40 g·株-1[27]。

多數(shù)研究表明，合理施用沼肥可以促進作物生長，提高果實產(chǎn)量[28]。但也有研究表明[29]，在蘋果園施用大量沼液超出蘋果樹養(yǎng)分需求，導(dǎo)致葉片顏色加深，春梢生長量增大，但產(chǎn)量卻沒有明顯增加。吉順[30]等研究指出，施用沼液后，對桃樹的單枝長度和葉片寬度沒有顯著影響。這表明是由于施用的沼液發(fā)酵原料、施入劑量、時間及果園管理等均有一定關(guān)系，如施用不合理，特別在沼液濃度過高的情況下，會引起作物的傷痕燒苗等現(xiàn)象，從而顯著降低其產(chǎn)量。

3.2 對水果品質(zhì)的影響

通過研究發(fā)現(xiàn)，水果品質(zhì)是決定水果口感、風(fēng)味和營養(yǎng)的關(guān)鍵因素，直接影響著水果的品質(zhì)等級和商品價值[31]。從沼肥種植香梨、紅棗、葡萄等水果作物的效果來看，其中香梨施用沼肥后，能提高可溶性固形物，但果形指數(shù)和單果重均低于對照；葡萄和紅棗施用沼肥后，可溶性固形物有所提高，但對果實縱橫徑和色澤影響不明顯[32]。在施用沼渣30 kg·株-1為基肥的條件下，蘋果樹噴施60%的沼液5次后，可使蘋果可溶性糖、維生素C含量、可溶性固形物、可滴定酸含量、蘋果硬度分別比噴施清水的提高59.72%，48.82%，38.34%，30.77%，55.56%[33]。施用沼液噴施和追肥與追施化肥相比，椪柑果肉中可溶性蛋白、總糖含量和維生素C含量均有所增加，冷藏后的固酸比和糖酸比都高于對照，能夠有效增加椪柑的儲存期[34]。郭雙連[35]等施用沼肥在桃子和柿子上的試驗表明，沼肥、土雜肥配合施用，能夠明顯提高柿子和桃子的總糖、還原糖和維生素C含量，其中對于柿子酸度較對照降低了31.82%。維生素是人體生命活動不可缺少的營養(yǎng)物，劉倩雯[36]等研究表明施用沼肥后棗的還原型VC含量最高，總糖含量顯著提高，并顯著提高棗樹果樹的有效成分含量。當(dāng)在不同時期對杏樹噴施適當(dāng)濃度的沼液有利于提高杏樹果實的可溶性固形物含量、降低可滴定酸、提高固酸比，從而改善口感，提高品質(zhì)[37]。

此外，沼液和化肥配施使葡萄維生素C提高5.3%，還原糖提高6.2%，糖/酸提高9.5%[38]。施用沼液能顯著提高石榴的可溶性固形物，但對維生素C的影響不大[39]。趙玲[40]等研究表明，50%沼液處理草莓產(chǎn)量較好，并可有效地降低草莓果實的酸度和亞硝鹽含量，維生素C和固酸比較對照分別提高63.85%，64%，因此在生產(chǎn)中可以大面積推廣利用。

3.3 抗病防蟲害作用

研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用沼液和沼渣，不僅能起到促進作物生長發(fā)育的作用，還能對作物的大部分病蟲害起到減輕或防治的作用[41]。沼肥是一種廣譜性“生物農(nóng)藥”，目前它已經(jīng)對30種病害、19種蟲害具有明顯的防治效果，對17種農(nóng)作物病原菌有不同程度的抑制效果，利用沼肥既不會帶來抗性問題，也不會對環(huán)境造成類似農(nóng)藥、化肥的污染[42-43]。沼肥中含有多種激素和微生物分泌的活性物質(zhì)，能夠有效地防治紅蜘蛛和蚜蟲蟲害，對西瓜枯萎病的發(fā)生有一定的抑制作用，促枯萎病秧苗痊愈生長作用[44]。在蜜柑上施沼肥后，未出現(xiàn)葉片黃化，葉色也比豬糞及化肥處理的深，在蜜柑樹新梢抽發(fā)前、中期以沼液噴施葉片，使得85%以上的紅蜘蛛蟲、卵被殺死[45]。在整個生長期施用沼肥后，蘋果樹的抗逆性顯著增強，病蟲危害顯著減輕，特別是噴施純沼液36小時后，蘋果蚜蟲殺滅率達98%，從而減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，蘋果質(zhì)量得到提高，節(jié)本增效顯著[46]。施用沼肥可提高柿樹的抗病蟲害性，改善經(jīng)濟性狀，施用沼肥的柿樹樹體高大，葉色翠綠以及病蟲害較少[47]。施用沼渣、沼液的金絲小棗果樹與對照化肥組果樹相比，植株和果實抗逆、抗病性顯著增強，果樹的蚜蟲除治率可達95%以上[48]。施用沼肥后，草莓植株生長健壯、葉色濃綠、抗病性好，灰霉病爛果率下降9%，不僅增大了產(chǎn)出投入比，同時對環(huán)境保護及草莓的安全生產(chǎn)有一定的積極意義[49]。施用沼肥后，果樹的抗病蟲性增強，從而減少化學(xué)農(nóng)藥用量，水果質(zhì)量得到提高，節(jié)本增效顯著。

4 沼肥對果園土壤的理化性質(zhì)的影響

為了提高農(nóng)作物單位面積上的產(chǎn)量，大量使用化肥和農(nóng)藥，造成土壤酸化、板結(jié)和養(yǎng)分失調(diào)，不僅進一步加速了土壤的退化，而且還影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[50]。沼肥中含有的腐殖質(zhì)能夠增加土壤的有機質(zhì)含量并改善土壤的孔隙度，提高土壤保水保肥性能[51]。Choke Milked[52]等試驗發(fā)現(xiàn)，利用沼液處理的土壤有機質(zhì)和全氮含量增幅明顯，磷、硫的有效性顯著提高，鉀的變化不明顯。沼肥施用蘋果樹后，果園土壤的全磷、有效磷、硝態(tài)氮、有效鐵、有效銅含量分別比常規(guī)果園土壤提高59.7%，97.1%，67.1%，24.2%，45.5%，沼肥增加土壤養(yǎng)分效果顯著[53]。有研究表明，當(dāng)在果園中施用沼液配方肥后，與施用常規(guī)化肥相比，不同土層土壤有機質(zhì)增加2.98%～3.93%，堿解氮增加2.25%～17.07%，有效磷增加5.59%～18.64%，速效鉀增加25.20%～39.20%[54]。沼肥施用于葡萄樹上，沼肥中的N、P、K和微生物，不但提高了土壤中的速效N、P、K含量，還通過沼肥中豐富的K含量，提高了樹體的光合效率[55]。學(xué)者進一步研究表明，如果過量施用沼肥，沼液中的硝態(tài)氮會隨著沼肥施用量的增加而增加，從而污染土壤深處的地下水[56]。另外，用沼渣作為基肥，可以疏松土壤，有利于土壤微生物的活動和土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，增強土壤肥力，對促進作物生長具有積極的作用[57]。隨著沼肥用量的增加，土壤活土層深度比對照增加8 cm以上，土壤容重減小0.03～0.20 g·cm-3，孔隙度增加0.7%～6.6%，改善了土壤物理性質(zhì)[58]。

5 總結(jié)

沼肥能提供水果生長所必需的營養(yǎng)供給，且經(jīng)過嚴(yán)格的厭氧發(fā)酵以后，將發(fā)酵原料中的病菌、蟲卵大部分殺死，是一種無公害、無污染的優(yōu)質(zhì)肥料。施用沼肥能促進水果快速吸收和轉(zhuǎn)換營養(yǎng)成分，提高水果產(chǎn)量，改變水果體內(nèi)糖類代謝，促進還原糖的積累，保證個體品質(zhì)性狀，同時有效降低病蟲害風(fēng)險。施用沼肥后，土壤有機質(zhì)含量增加，長期施用能夠顯著提高土壤肥力。然而，由于沼肥來源復(fù)雜，所提供的養(yǎng)分含量也不相同，當(dāng)施用的沼肥超出水果養(yǎng)分需求，會影響水果的產(chǎn)量和品質(zhì)，因此對不同來源的沼肥在水果作物上應(yīng)該根據(jù)情況合理利用。當(dāng)完全施用沼肥替代化肥或沼肥與化肥進行混合施用，可以有效地防治水果病蟲害。另外，沼肥中累積的重金屬含量和養(yǎng)分高，因此應(yīng)深入研究沼肥對土壤和水果作物重金屬含量的積累影響。