沼液在大棚青菜上的肥效試驗(yàn)

安文浩， 許育新*， 羅學(xué)明， 陳喜靖， 施雯， 方宇斐， 錢定海， 沈佳欒

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所， 浙江 杭州 310021； 2.杭州正興牧業(yè)有限公司， 浙江 杭州 311300；3.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院， 浙江 杭州 311300； 4.杭州市臨安區(qū)畜牧農(nóng)機(jī)發(fā)展中心， 浙江 杭州 311300)

隨著我國畜禽養(yǎng)殖行業(yè)集約化、規(guī)模化、現(xiàn)代化的快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖廢棄物所帶來的環(huán)境問題越來越嚴(yán)重。我國畜禽養(yǎng)殖的污染防治工作嚴(yán)重滯后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，管理和處理應(yīng)用技術(shù)的示范推廣力度不夠，已成為農(nóng)村及城郊面源污染的重要因素。過去一段時(shí)間，浙江省在養(yǎng)殖廢水的處理方式上存在一些誤區(qū)，把污染治理等同于污水處理，利用傳統(tǒng)廢水處理工藝處理沼液中的化學(xué)需氧量(COD)、氮、磷污染物，不僅處理成本較高，且造成資源浪費(fèi)。沼液除了含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素，還含有中微量元素和多種生物活性物質(zhì)[1-3]，是一種養(yǎng)分全面的生物肥料。大量研究表明，沼液在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)及改善土壤肥力方面具有積極作用[4-6]。因此，將沼液合理還田，最大限度實(shí)現(xiàn)沼液養(yǎng)分的循環(huán)，同時(shí)防止沼液對土壤和水體造成污染，是理想的養(yǎng)殖廢水處理和循環(huán)利用方式。本研究進(jìn)行了沼液在大棚青菜上的肥料應(yīng)用，通過水肥一體化系統(tǒng)以沼液替代化肥進(jìn)行追施，研究沼液不同用量對青菜產(chǎn)量、品質(zhì)、生理指標(biāo)的影響，并且對沼液施用對土壤質(zhì)量的影響進(jìn)行了評價(jià)，以期為沼液資源化利用和沼液精準(zhǔn)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

青菜品種。夏帝，購于當(dāng)?shù)剞r(nóng)資公司。

供試肥料。尿素：N 46%；過磷酸鈣：含P2O512%(水溶性P2O57%)；硫酸鉀：含K2O 52%。

沼液。經(jīng)充分沉淀后取上層清液，理化性狀和養(yǎng)分含量：pH值7～8，全氮(N)含量891.5 mg·L-1，總磷(TP)含量6.8 mg·L-1，全鉀(TK)含量541.8 mg·L-1，銅(Cu)含量0.021 mg·L-1，鋅(Zn)含量0.145 mg·L-1，鉛(Pb)含量0.025 mg·L-1，鉻(Cr)含量0.018 mg·L-1，鎘(Cd)未檢出，砷(As)含量2.614 μg·L-1，汞(Hg)含量0.62 μg·L-1。

坤靈有機(jī)液體肥:N 20 g·L-1，P2O550 g·L-1，K2O 20 g·L-1。

大棚土壤理化性狀。pH值5.41，有機(jī)質(zhì)含量28.1 g·kg-1，全氮含量1.87 g·kg-1，水解性氮含量150.75 mg·kg-1,有效磷含量474.69 mg·kg-1,速效鉀含量279.05 mg·kg-1,As含量6.38 mg·kg-1，Pb含量29.19 mg·kg-1，Cd含量0.36 mg·kg-1，Zn含量128.01 mg·kg-1，Cr含量76.07 mg·kg-1，Hg含量0.07 mg·kg-1，Cu含量28.82 mg·kg-1。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年8月初開始進(jìn)行，試驗(yàn)期約40 d左右，試驗(yàn)地點(diǎn)在浙江省杭州市臨安區(qū)板橋鎮(zhèn)錦興農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司連棟大棚內(nèi)。青菜播種采用播撒方式，每667 m2用種量400 g。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：1)空白對照清水(CK)，不施肥，分別在出苗后15、25 d每667 m2施清水150 kg；2)常規(guī)施肥(CF)，每667 m2尿素20 kg，分別在出苗后15、25 d分2次施肥；3)沼液50%替代化肥(ZY50)，用凈化后清沼液替代50%化肥氮，施肥時(shí)間同CF；4)沼液75%替代化肥(ZY75)，用凈化后清沼液替代75%化肥氮，施肥時(shí)間同CF；5)沼液100%替代化肥(ZY100)，用凈化后清沼液替代100%化肥氮，施肥時(shí)間同CF；6)有機(jī)液體肥(KL)，用坤靈有機(jī)液體肥，用量與化肥氮等量，施肥時(shí)間同CF。試驗(yàn)小區(qū)面積16 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列方式，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。栽培管理方法均遵循當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣統(tǒng)一實(shí)施。

1.3 采樣與檢測

大棚內(nèi)土壤和青菜植株均以同一處理3個(gè)重復(fù)的混合采樣方式，采收期各小區(qū)青菜人工采收，全部稱量方式計(jì)算青菜產(chǎn)量，土壤檢測指標(biāo)按HJ/T 166—2004分析方法檢測；青菜營養(yǎng)指標(biāo)與重金屬含量測定方法，選取新鮮植株，去離子水清洗，并吸干水分，測定纖維素、維生素C(VC)、可溶性糖含量等指標(biāo)，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(0.149 mm)，原子吸收分光光度法測定重金屬含量[7]；沼液中的各項(xiàng)檢測指標(biāo)按常規(guī)分析方法測定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料處理對青菜產(chǎn)量的影響

青菜分2次采收，將每個(gè)小區(qū)的總產(chǎn)量折算成667 m2產(chǎn)量。從圖1可以看出，用沼液施肥的青菜產(chǎn)量對比CK有所提高，其中ZY75處理的青菜產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量達(dá)到了2 786.12 kg，與CF相比增產(chǎn)9.26%，與KL相比增產(chǎn)12.95%，其中ZY50和ZY100對比CK增產(chǎn)11.72%、11.41%，比KL處理增產(chǎn)1.97%、1.69%，但比CF產(chǎn)量低，說明青菜產(chǎn)量并不是隨著沼液濃度的提高而增加，沼液濃度過高可能會(huì)引起負(fù)面影響。

柱上無相同小寫字母者表示組間差異顯著(P<0.05)，圖2同。圖1 不同肥料處理對青菜產(chǎn)量的影響

2.2 不同施肥處理對青菜生理指標(biāo)的影響

由圖2可知，ZY75株高最高，其次為CK組，可見隨著沼液濃度的提高會(huì)促進(jìn)青菜的生長，但濃度過高會(huì)抑制青菜生長，這與產(chǎn)量的結(jié)果一致。從根長可以看出，ZY75促進(jìn)青菜根系生長的效果是最好的，平均根長達(dá)9.32 cm，比CK長13.74%，比CF長26.25%，比KL長39.16%，而ZY100和ZY50均低于CK，趨勢與株高結(jié)果相同。CK處理的株高和根長表現(xiàn)較好，可能與大棚土壤基礎(chǔ)肥力較高有關(guān)，水分充足的條件下促進(jìn)了根系和植株的生長。

圖2 不同肥料處理對青菜生長指標(biāo)的影響

2.3 不同施肥處理對青菜品質(zhì)的影響

表1中數(shù)據(jù)表明，不同施肥處理對青菜的粗纖維含量影響不大。CK處理可溶性糖含量最高，KL肥次之，沼液處理差別不大，但比CK處理低。CK處理青菜VC含量為519 mg·kg-1，但沼液施肥VC含量均低于清水和KL，其中ZY75處理的VC含量最高，達(dá)到461 mg·kg-1，但比CF高4.77%，比CK處理低11.17%，比KL處理低4.55%。CK處理VC和可溶性糖含量較高可能也與大棚土壤基礎(chǔ)肥力較高有關(guān)。

表1 不同施肥處理對青菜品質(zhì)的影響

2.4 沼液施肥對青菜重金屬含量的影響

青菜中5種重金屬含量的檢測結(jié)果見表2，由表2可知，除Cd元素被檢出之外，其余的4種元素因含量低于檢測方法下限而未被檢出。參照國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB 2726—2017)發(fā)現(xiàn)，青菜樣品中的Cd、Cr、Hg、Pb、As這5種金屬均未超出標(biāo)準(zhǔn)值，這表明青菜沼液施肥短期不會(huì)引起重金屬超標(biāo)，但長期累積效果需要進(jìn)一步研究。

表2 不同施肥處理對青菜重金屬含量的影響

2.5 青菜種植前后土壤養(yǎng)分和重金屬含量

試驗(yàn)期內(nèi)在青菜種植前后，分別對ZY100試驗(yàn)田塊土壤進(jìn)行采樣，測定其pH、氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分指標(biāo)。表3結(jié)果顯示，與青菜種植前相比較，土壤pH有所下降，這與王德剛等[9]的研究結(jié)果一致。土壤中氮與有機(jī)質(zhì)含量有所提高，磷、鉀含量降低，與王衛(wèi)平等[10]研究結(jié)果一致，這是因?yàn)檎右褐杏袡C(jī)質(zhì)和氮含量較高，剩余的有機(jī)質(zhì)和氮存留在土壤中，沼液中磷、鉀含量較低，而且沼液是液體肥料，磷、鉀等速效養(yǎng)分容易被作物吸收利用，同時(shí)，沼液中含有大量微生物，可以增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤中酶的活性[11-12]，從而使養(yǎng)分的利用效率提升，因此，青菜種植后的土壤中的磷、鉀含量會(huì)降低。

表3 不同施肥處理對青菜種植前后土壤肥力的影響

青菜種植前后，分別對ZY100試驗(yàn)田塊土壤進(jìn)行采樣，測定其砷、鉛、鎘、鉻、銅、鋅、汞等重金屬重要指標(biāo)，對照國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境質(zhì)量-農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》GB 15618—2018，與種植前比較，施用沼液后土壤中Hg、Cu、Zn、Pb、Cr、Cd等重金屬含量均降低，As含量有所增加，與黃繼川等[13-15]研究結(jié)果相同，各項(xiàng)重金屬含量指標(biāo)低于風(fēng)險(xiǎn)篩選值，說明沼液施肥短期內(nèi)不會(huì)對土壤重金屬含量造成負(fù)面影響，具體見表4。

表4 不同施肥處理對青菜種植前后土壤中重金屬含量的影響

3 小結(jié)

本研究進(jìn)行了沼液在青菜上的肥效試驗(yàn)，從青菜的產(chǎn)量、品質(zhì)、重金屬含量、生長性狀等方面進(jìn)行分析，并且對種植前后的土壤進(jìn)行了土壤肥力和重金屬含量的比較。結(jié)果表明，沼液施用替代化肥可以保證青菜產(chǎn)量穩(wěn)定，其中的75%濃度沼液效果最好，每667 m2產(chǎn)量達(dá)2 786.12 kg，與常規(guī)施肥相比提升9.26%。用沼液替代化肥的重金屬檢測表明，青菜的重金屬含量都未超出《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB 2726—2017)的標(biāo)準(zhǔn)值。沼液施肥并不能提高青菜中的粗纖維、VC和可溶性糖含量。試驗(yàn)中沼液追肥對土壤中的氮含量有所增加，土壤重金屬分析結(jié)果表明，青菜沼液施肥短期內(nèi)不會(huì)引起土壤重金屬含量增高，造成污染的風(fēng)險(xiǎn)較低，沼液長期施用對土壤環(huán)境的影響需要進(jìn)一步研究。