沼肥对蔬菜生产和品质影响的研究发展

2018-03-17毕婷婷王昌梅赵兴玲刘士清张无敌

山西农业科学 2018年6期

毕婷婷，胡涵，尹芳，王昌梅，赵兴玲，吴凯，刘士清，柳静，杨红，张无敌

（1.云南师范大学能源与环境科学学院，云南昆明 650500；2.红河州农业环保工作站，云南蒙自 661199）

随着人们生活水平的提高，绿色无公害的蔬菜受到了人们广泛的青睐。无公害蔬菜指蔬菜中的农药残留、硝酸盐含量和“三废”污染等有害物的含量均符合食用卫生的标准，在种植中应当合理配制氮磷钾肥[1]。蔬菜的生长发育周期比较短，易感染病虫害，培育者为了追求一定的经济利益，生产过程中会喷洒大量的农药以及追求产量而无节制的投放化肥。沼肥是一种优质的有机肥，能够起到肥料和农药的双重作用，满足作物生长发育所需要的营养物质，与此同时能够改良土壤，从而达到增产增收的效果。

1 沼肥的营养成分和特性

沼肥是利用畜禽粪便、农作物秸秆等有机物在极其厌氧的环境条件下发酵所产生的，是一种固液混存的新型有机肥，包括沼液和沼渣。沼肥含有大量的有机质和氮、磷、钾养分，有机质含量大约是人粪的7倍，是猪粪的4倍，全氮、全磷、全钾含量都远远高于猪粪和人粪。沼气发酵残留物沼渣中含有机质28%～50%，腐植酸10%～20%，半纤维素25%～34%，纤维素11%～15%，全磷0.4%～1.2%，全氮0.8%～2.0%，全钾0.6%～2.0%[2]。此外，沼肥含有各种作物生长发育所需要的微量元素锰、铜、铁等和常量元素钙、镁、钠等，还含有对作物有益的生物活性物质，如氨基酸、B族维生素、植物激素类、生长素等物质，以及对某些病虫害具有防御作用的生物活性物质[3]。沼液在浸种、作叶面肥喷雾、用作生物农药等方面也有着重要的作用。翟中俄等[4]研究表明，用30%的沼液浸种高丹草的效果最为明显，其幼苗的叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖含量均有显著增加，高于或低于此浓度则它们有不同程度的下降[4]。

不同的发酵原料其含有的养分成分具有不定向性，施肥效果也不相同，在某些营养元素的含量上也有所差异。C/N是维持发酵微生物正常生理代谢的基本物质条件，但是在农作物秸秆中都是含C量居高，含N量相对较低，对秸秆原料发酵池不能正常运行（启动）具有很大的影响[5]。为了正常产气，应采取外加N源方法，配合施用畜禽粪便最廉价、方便。以猪粪为发酵原料的沼气池中，沼渣全氮和水溶性氮的含量以及沼液中含全磷和有效磷的含量比其他发酵原料高出很多，应首选在需磷作物及土壤上使用，使肥效得到更好的利用，又由于沼液中有机质含量较高，但其K元素的含量较低，在施用时注意补充K元素[6]。牛粪的含C量很高，质地细密，分解慢，发热量低，其沼液中有机质含量和水溶性K的含量较高，属于迟效性肥料。不同原料的沼气池沼渣中的微量元素平均含量为Ca＞Fe＞Mg＞Al＞Na＞Mn，沼液中的微量元素平均含量为Na＞Mg＞Ca＞Fe＞Al＞Cu[7]。

2 沼肥对蔬菜生长环境及蔬菜生产的影响

2.1 对土壤营养的影响

沼肥是一种缓速兼备的优质有机肥，能提高土壤养分积累和供肥的持久性，施入土壤中的矿化速度慢，其当季吸收利用的只有30%，存留到土壤中的养分含量达到60%，形成了一个大型“营养库”。在作物生长发育过程中，直接吸收的氮主要是铵态氮和硝态氮，土壤中绝大多数的氮都是结合形态，无机氮（铵态氮＋硝态氮＋亚硝态氮）所占含量相对极少。有研究表明[8]，施用沼肥的土壤有机质含量增加了16.9%，全N含量增加了14.0%，全P含量增加了10.2%，速效K提高了9.8%，能很好的满足作物营养生长。学者进一步研究表明，如果肥量超标，沼液中的硝态氮会污染土壤深处的地下水，若将沼肥施用在沙壤土上，铵态氮和总氮主要位于0～5 cm的表层土壤，且分布范围较窄，硝态氮则位于0～15 cm土壤中，则硝态氮更容易下渗到深层土壤中[9]。沼渣中含有腐殖质等有机物质，疏松多孔，具有很强的吸水性能，提高了土壤的保水保肥的性能。有研究表明[10]，6 a连续施用沼渣的土壤相比于未施用的有机质含量增长了58%，密度下降了16.1%，空隙度增长了12.9%，改善了土壤结构，利于土壤的透气性和透水性能。沼肥改善了土壤的理化性质，增加了微生物的含量，细菌、真菌、放线菌数量显著增加，对土壤有机物质分解、腐殖质合成、硫和氮以及化合物的转化合成起着重要的作用。有研究表明，沼肥处理含有的真菌数量是猪粪＋复合肥的 1.13～2.58 倍[11]。

2.2 对蔬菜生长过程的影响

沼肥中氮、磷、钾的含量比较齐全，能满足作物生长发育。在粮食、水果、蔬菜中都取得了不错的效果，其中，通过大量试验表明，在番茄、白菜、茄子、玉米、水稻、苹果、油菜等作物中效益显著，促进作物生长发育、缩短了发育周期。在白菜生产中，施用沼肥97 500 kg/hm2，30%作基肥，70%进行追肥，生产周期缩短了5～7 d，且种出的白菜叶片浓绿、肥厚、光泽度好，净菜率最高，达到了62.6%[12]。沼液中含有丰富的氨基酸、生长素、赤霉素等植物生长激素和氮、磷、钾等营养元素，能够显著促进蔬菜根系的发育，提高自身抗病能力和产量。在旱地玉米种植中施用，可增产5%～30%。有研究表明，用不同浓度沼液与化肥来种植茄子和青椒，其根系生长情况、株高、茎粗、叶绿素含量、干物质积累等均优于化肥组，单株坐果数和单果质量明显增加，其中，50%沼液效果最好[13]。沼肥种蔬菜，无公害，长得快，比不施用沼肥的蔬菜产量提高了15%。

2.3 对蔬菜产量和品质的影响

沼肥在作物生长的过程中，除了为其提供氮、磷、钾、钙、镁和微量元素以外，对生长发育起到一定促进作用，含有的营养元素利于作物吸收，进一步提高产量和品质。施沼肥处理的油菜比全化肥的对照含油率提高1.09%，油酸含量增加7.83%，亚油酸含量增加2.34%，提高了它的质量等级[14]。沼肥与化肥配合施用，在保持等量化肥前提下，蔬菜随着沼渣用量增加，白菜和豆角的最高产量比纯施用化肥分别高出38%，69%[15]。玉米施用沼肥（尿素+磷肥+沼肥）比对照粪肥（尿素+磷肥+粪肥）产量增加2 830 kg/hm2，增产36.24%[16]。据四川省农村沼气科研组试验得知，在水稻、小麦、棉花、油菜分别施用沼肥和敞口粪肥，沼肥的产量较敞口粪肥分别增加 6.5%，15.2%，15.7%，10.6%[17]。沼渣和复合肥配合施用或者单施作基肥，在作物生长前期追施沼渣或沼液，或在采收期追施沼液，使豇豆增产5.68%～24.9%[18]。在黄瓜结瓜期公顷用沼液15 t＋钾肥75 kg追施，增产 7 915 kg/hm2，增产率达 11.3%[19]。

可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维和硝酸盐是衡量蔬菜营养品质的重要指标。施用沼肥种植的番茄果实中，维生素C、糖酸比、可溶性固形物分别比不施肥处理增加23.69%，13.28%，9.03%[20]。维生素在人们的生命活动中起着非常重要的营养作用，其中，维生素C含量对人们健康有着很大的影响。在以底肥为化肥+沼肥，追肥为沼液+化肥和以底肥为沼肥，追施为化肥下，分别均栽种辣椒和番茄，2个处理组较对照（底肥、追肥只施用化肥）果实维生素C含量分别增加12.48%，6.92%和22.30%，19.75%[21]。用不同含量的沼肥来种植小白菜，高量沼肥（30 t/hm2）处理的小白菜维生素C含量最佳，高达 35.62 mg/100 g，低量沼肥（15 t/hm2）处理的小白菜可溶性糖含量最高，达219.31 mg/kg，中量沼肥（22.5 t/hm2）处理的小白菜硝酸盐含量最低（4.63 mg/kg）[22]。目前对各种蔬菜含量标准检测，不仅有农药残留现象，还有硝酸盐含量超标的问题。硝酸盐具有无毒的特性，但是被人体摄入以后，通过某种酶将其还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐与血液相结合，会使人出现头晕缺氧的症状。据有关统计，人体摄入的硝酸盐有80%来自于蔬菜，分别施用有机肥或生物肥或高温堆肥来种植蔬菜，其硝酸盐含量相比较当地沤肥或施用化肥测定的硝酸盐含量要低。在油菜栽培试验中，在单施沼肥或者化肥和沼肥结合与全施化肥相比，沼肥起到了减少硝酸盐积累的作用[23]。沼液种植白菜中硝酸盐的含量比化肥降低了4.03%[24]。以化肥、农家肥、沼肥互为对照，分别设5%，10%，15%施肥量，其每组硝酸盐含量沼肥均是最低的，其次是化肥，最后是农家肥；在不同浓度的沼肥中，随沼肥浓度的增加，硝酸盐的含量也在增加[25]。这就说明适量的沼肥能减少硝酸盐的含量，但过量施用会增加硝酸盐在蔬菜中的累积。硝酸盐的多少与氮素有很大的影响，尽可能的少施用氮素化肥，切实做到氮磷钾的配合施用，要求做到有机氮与无机氮的比例要小于1∶1，因此，也并不是施用沼肥越多越好，要结合蔬菜的种类、需肥量，适量施肥。

2.4 对蔬菜病虫害的影响

在作物生长过程中，施用沼液不仅能够提高作物的产量和品质，还能提高作物抵抗病虫害的能力。沼肥对作物的30种病虫害有良好的防效[26]。相关的研究表明，沼肥对白菜、豇豆、茭白、甘蓝等蔬菜的蚜虫有好的防治效果，对蔬菜蚜虫防治效果达到了90%[27]。在豆角生长期，叶面连续喷施沼液3次，与农药相比，明显降低病虫害发生[15]。用沼液喷洒马铃薯，延长了它的枯萎期，提高了光合速率，提高了单株的生产能力，使晚疫病和黑胫病等的病害明显减少，分别比未施用沼液下降了1.6，10.6百分点[28]。将沼肥与复合肥分别用于草莓生长的对比试验中，在采果晚期对草莓追施沼肥，与追施复合肥相比，一级果实平均增加质量3 g，可溶性固形物含量提高0.3百分点，硬度增加了0.01 kg/cm2，口感好，商品性强，表现出植株粗壮高大、叶面积增大、叶色浓绿、烂果率明显下降、生长势强等特性[29]。进一步说明将沼肥作为一种缓效有机肥，能够提高蔬菜的抗病性能力，减少病虫害的发生，促进蔬菜的生长发育。

3 沼肥在蔬菜上的应用展望

沼肥经过严格的厌氧发酵以后，已经将各种植物病原菌、虫卵和致病菌杀死，是一种优质、绿色、安全的有机肥；能够充分满足作物需要的氮、磷、钾等营养元素，还含有大量的促进作物生长发育所需的维生素、蛋白质、氨基酸等各种有机物质和提高作物的抗性、抑制作物病虫害的一些物质[30]。不同原料的沼肥提供的营养成分不同，不同种类的蔬菜需要的养分也不相同，因此，沼肥并不是施用的越多越好，应该根据情况，适量施用。目前，对各种不同蔬菜施用标准还没有个准确的衡量标准，今后还有待深入研究。其一定量的沼肥可代替部分化肥或与化肥进行配合施用，可以有效地减少蔬菜中亚硝酸盐的累积。在发酵原料中要配合一定的畜禽粪便，绝大多数养殖场采用配合饲料进行喂养，配合饲料中含有多种重金属元素，因此，沼肥中重金属含量的控制和解决办法，有待进一步研究。

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