青菜蘇州青施沼液替代化肥試驗(yàn)

王德剛，齊文，何賢彪，錢仲倉，陳偉強(qiáng)，楊子峰，王偉

(臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 臨海 317000)

近年來，我國(guó)沼氣工程快速發(fā)展。2012年底浙江省各類沼氣工程1.7萬處，沼液產(chǎn)生量約為0.50億t，全省沼液消納利用量0.15億t，僅占總量的30%[1]。畜禽糞便污水經(jīng)沼氣工程厭氧發(fā)酵后雖然污染物指標(biāo)大幅降低，但沼液中COD含量、總氮、總磷等含量依然較高[2]，未能達(dá)到國(guó)家畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須經(jīng)過再處理后才能達(dá)標(biāo)排放，妥善處置過剩的沼液已成為新的難題。利用環(huán)境工程設(shè)施處理沼液中的氮、磷污染物，處理成本較高，且造成資源浪費(fèi)。目前，投入農(nóng)田是實(shí)現(xiàn)沼液資源化利用較為理想的消納方式。沼液成分復(fù)雜，除了含有豐富的氮、磷、鉀等大量營(yíng)養(yǎng)元素，還含有無機(jī)鹽和多種生物活性物質(zhì)[3]。大量研究表明，沼液在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力方面具有積極作用[4-6]。本試驗(yàn)利用種植蔬菜的方式消納沼液，以蘇州青為材料，通過追施不同沼液量替代化肥投入，研究沼液不同用量對(duì)青菜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響，以期為沼液資源化利用和化肥減量技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019年10—12月在臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院本部基地進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤為壤土，排灌方便，土壤肥力中等，pH值8.14，有機(jī)質(zhì)22.2 g·kg-1，全氮1.35 g·kg-1，有效磷125.6 mg·kg-1，速效鉀250 mg·kg-1。前茬為芋。供試青菜品種為蘇州青。

沼液為黃巖能信生豬養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程處理后產(chǎn)生的沼液，主要成分總氮459 mg·L-1，總磷106 mg·L-1，總鉀391 mg·L-1，COD 9.98 mg·L-1，銅3.90 mg·L-1，鋅0.01 mg·L-1，鉛0.011 2 mg·L-1，鎘0.002 2 mg·L-1，鉻0.008 0 mg·L-1，汞0.000 2 mg·L-1。所用化肥為三元復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量均為15%)總養(yǎng)分含量≥45%。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：空白對(duì)照(CK1)，不施肥；常規(guī)施肥(CK2)，三元復(fù)合肥500 kg·hm-2；等氮沼液(T1)，沼液用量16.3 t·hm-2；1.5倍氮沼液(T2)，沼液用量24.5 t·hm-2；2倍氮沼液(T3)，沼液用量32.6 t·hm-2。小區(qū)面積20 m2(10 m×2 m)，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)之間保護(hù)行間隔40 cm。不施基肥，化肥和沼液共分3次追肥，移栽后每隔10 d追肥1次，追肥比例為3∶3∶4。10月15日播種，10月25日移栽，行株距35 cm×30 cm。12月18日收獲。除沼液灌溉和施肥處理不同外，其他所有栽培管理措施均按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣統(tǒng)一實(shí)施。

1.3 采樣與測(cè)定

土壤、植株各項(xiàng)檢測(cè)均以同一處理3個(gè)重復(fù)的混合樣進(jìn)行。試驗(yàn)各小區(qū)人工采收，全部稱量計(jì)算產(chǎn)量。土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)、總氮、有效磷、速效鉀等按常規(guī)分析方法測(cè)定。植株?duì)I養(yǎng)指標(biāo)與重金屬含量測(cè)定方法，選取新鮮植株，去離子水清洗，并吸干水分，測(cè)定總糖、蛋白質(zhì)、纖維素、VC等；部分樣品裝袋放入烘箱中于105～110 ℃殺青30 min，再以70 ℃烘干至恒重，粉碎研磨后過100目篩，原子吸收分光光度法測(cè)定重金屬含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)青菜產(chǎn)量的影響

由表1可知，施用沼液處理，植株的生物量隨著沼液追施量的增加而增加。與空白對(duì)照(CK1)相比，3個(gè)施用沼液的處理分別增產(chǎn)32.9%，41.9%，44.4%，差異達(dá)到顯著水平。等氮處理下，沼液追肥比常規(guī)化肥(CK2)處理增產(chǎn)6.5%，但差異不顯著。沼液替代1.5倍化肥氮(T2)處理產(chǎn)量為26 183 kg·hm-2，比CK2處理增產(chǎn)13.7%，達(dá)顯著水平；當(dāng)沼液替代2倍化肥氮時(shí)(T3)產(chǎn)量最高，為26 650 kg·hm-2，比CK2處理增產(chǎn)15.7%，與T2處理差異不顯著，增產(chǎn)幅度明顯放緩。

2.2 對(duì)青菜品質(zhì)的影響

蔬菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是衡量蔬菜質(zhì)量的基礎(chǔ)指標(biāo)。從表1可以看出，相比于空白對(duì)照，沼液追肥處理可以增加青菜品質(zhì)指標(biāo)。沼液追肥明顯提高了青菜蛋白質(zhì)含量，且隨著沼液量的增加而增加，T3處理較CK2提高21.9%；追肥最大量T3處理總糖含量最高，分別是CK1和CK2處理的1.21倍和1.15倍；T2處理的VC含量最高，為60.6 mg·g-1，分別較CK1和CK2處理提高33.8%和8.2%。等氮處理下，除VC含量偏低外，其余指標(biāo)沼液追肥處理均高于CK2處理。說明利用沼液替代化肥可明顯提高蔬菜的品質(zhì)。

表1 沼液追肥對(duì)青菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示組間差異顯著。

2.3 對(duì)青菜重金屬含量的影響

食品安全一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。表2表明，空白處理中青菜的Zn含量最高，為2.57 mg·kg-1，而沼液追肥處理中隨著沼液用量的增加而明顯增加，但未超過空白對(duì)照。從整體來看，不同沼液用量追肥對(duì)青菜中重金屬含量變化基本沒有影響，各項(xiàng)重金屬含量均在GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》的限定內(nèi)，其中，汞含量未檢出，其余重金屬含量均遠(yuǎn)低于限定標(biāo)準(zhǔn)。說明沼液追肥不會(huì)造成蔬菜重金屬積累。

表2 沼液追肥對(duì)青菜重金屬含量的影響

注：-表示未檢出。

2.4 對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

表3表明，土壤pH值常規(guī)化肥處理比空白對(duì)照明顯降低，這與前人的研究結(jié)果一致，而沼液追肥處理雖有所降低，但基本可以維持，且受沼液追肥量的影響不大。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量均隨著沼液追肥量的增加而增加，但增幅較小。有效磷含量隨著沼液追肥量的增加明顯增加，其中，T3處理較CK2增加14.9%。因此，沼液作為肥料農(nóng)用時(shí)，一定要控制使用總量，避免造成二次污染。等氮沼液處理(T1)土壤肥力指標(biāo)均較低，這主要是由于沼液屬于液體肥料，容易被作物吸收利用，同時(shí)，可以增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤中酶的活性[7]，從而使養(yǎng)分的利用效率提升，導(dǎo)致存留在土壤中的養(yǎng)分相應(yīng)減少。常規(guī)化肥處理土壤養(yǎng)分含量均較高，主要是因?yàn)榍嗖松L(zhǎng)周期較短，移栽后僅1個(gè)月就收獲，化學(xué)肥料未被充分溶解吸收，導(dǎo)致大量養(yǎng)分殘留在土壤中，肥料利用率較低，容易造成浪費(fèi)且增加農(nóng)業(yè)面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。

表3 沼液追肥對(duì)土壤肥力的影響

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同沼液量追肥能明顯促進(jìn)青菜植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)，與常規(guī)化肥相比均有增產(chǎn)效果，且品質(zhì)明顯提升，總糖、蛋白質(zhì)和粗纖維含量均隨著沼液追肥量的增加而增加。沼液用量32.6 t·hm-2時(shí)，青菜產(chǎn)量最高，較常規(guī)化肥處理增產(chǎn)15.7%，且重金屬含量未超出國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。1.5、2倍化肥氮量的沼液追肥對(duì)土壤肥力指標(biāo)略有改善，土壤中有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀等指標(biāo)有所提高。與常規(guī)化肥相比，沼液追肥有利于土壤pH值的維持，但與沼液用量無明顯關(guān)系。為此建議沼液用量不超過2倍化肥氮，以達(dá)到沼液資源利用，化肥減量增效的目的，而且緩解規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)污水處理的排放壓力，形成良好的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。沼液長(zhǎng)期施用對(duì)土壤環(huán)境的影響需進(jìn)一步研究。