沼肥替代部分化肥对小麦产量品质及土壤质量的影响

张 成，李 浩，王 科，任树友，李纪堂，杨 勋，唐 波，朱文杰

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

沼肥是农作物秸秆、畜禽粪便和生活污水等经沼气池厌氧发酵后的残留物[1]，富含植物所需的氮、磷、钾等大量营养元素和钙、铁、锌等多种中微量元素，及许多氨基酸、生长素、赤霉素等活性物质，是一种缓、速兼备且养分全面的肥料[2]。沼肥也含有铅、镉、汞等重金属元素[3]，在生产上合理科学的施用沼肥，可以改善土壤理化性质及土壤微生态环境[4-6]，提高耕地质量，促进农业的可持续发展[7]。因此，本研究采用田间试验，探索沼肥替代部分化肥后对小麦产量品质、土壤肥力及重金属含量的影响，为成都市农业生产中沼肥的合理利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验安排在成都市大邑县安仁镇石瓦村，于2016年10月至2017年5月进行。试验地土壤为J14型冲积黄泥田水稻土，试验前0～20cm耕作层

土壤基础理化性质及重金属含量见表1。

1.2 试验材料

供试作物：小麦(品种:川农25)。

供试肥料：化肥有尿素(N：46%)、过磷酸钙(P2O5∶12%)、氯化钾(K2O∶60%)。本试验的沼肥取自当地沼气池正常发酵产气3个月后的清液及沉渣，其主要原料为畜粪便(猪粪、羊粪、牛粪等)，其主要养分及重金属含量见表2。

1.3 试验设计

设置5个处理，分别为①空白(CK1)：不施任何肥料。②单施化肥(CK2)：(N9.0+P2O56.0+K2O7.0)kg/667m2，施尿素19.6kg/667m2、过磷酸钙50.0kg/667m2、氯化钾11.7kg/667m2。③低量沼肥替代部分化肥(T1)：施沼肥500kg/667m2作底肥一次性施用，同时计算沼肥带入的氮磷钾含量，不足的用化肥补齐至CK2相同水平，补施尿素16.3kg/667m2、过磷酸钙37.5kg/667m2、氯化钾10.0kg/667m2。④中量沼肥替代部分化肥(T2)：施沼肥入的氮磷钾含量，不足的用化肥补齐至CK2相同水平，补施尿素6.5kg/667m2、过磷酸钙0kg/667m2、氯化钾5.0kg/667m2。

1000kg/667m2作底肥一次性施用，同时计算沼肥带入的氮磷钾含量，不足的用化肥补齐至与CK2相同水平，补施尿素13.0kg/667m2、过磷酸钙25.0kg/667m2、氯化钾8.3kg/667m2。⑤高量沼肥替代部分化肥(T3)：施沼肥2000kg/667m2作底肥一次性施用，同时计算沼肥带

表2 沼肥养分及重金属含量

各处理中尿素分底肥、分蘖肥2次施用，底、追比为1∶1，磷肥、钾肥一次性底肥施用，各处理重复3次，小区面积24m2(4m×6m)。2016年10月12日采集耕层基础土样及当地沼肥样品，2016年10月31日播种小麦施用化肥及沼肥，2017年1月13日追施小麦分蘖肥，2017年5月9日小麦收获，采集各处理土样及小麦籽粒样品，并实收测产。在小麦生育期内按照当地生产习惯进行管理并防治病虫害。

1.4 测定项目与方法

小麦收获后测定土壤理化性质(pH值、有机质、全氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量)及重金属(铅、汞、镉、砷)含量；小麦测定重金属(铅、汞、镉、砷)含量。铅、镉含量用石墨炉原子吸收分光光度法测定，砷、汞采用原子荧光法测定，pH值用电位法测定，有机质用重铬酸钾-外加热法测定，全氮用半微量开氏法测定，有效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾用NH4OAc浸提-火焰光度法测定，阳离子交换量用醋酸铵法测定[8]。

1.5 数据分析

试验数据用统计软件DPS15.1进行方差分析，检验不同处理间的差异显著性。用Microsoft Excel 2010进行图表制作。本试验土壤重金属以《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)中土壤环境质量二级标准为评价依据。本试验小麦籽粒重金属污染评价参照《食品安全国家标准食品中污染物限量》标准(GB2762—2017)，小麦籽粒重金属限量指标如表3所示。

表3 小麦产品重金属限量(mg/kg)

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦产量的影响

从表4可以看出，空白处理(CK1)产量最低，为265.5kg/667m2，T1处理产量最高，为364.7kg/667m2，与空白处理(CK1)相比，CK2、T1、T2及T3分别增产32.3%、37.4%、24.3%及14.0%。与单施化肥处理(CK2)相比，T1增产3.8%，T2、T3分别减产6.1%、13.8%。

2.2 不同处理对小麦收获后土壤理化性质的影响

由表5可以看出，空白处理(CK1)下，土壤全氮、有效磷、速效钾及有机质均处于最低水平。相比单施化肥处理(CK2)，沼肥替代部分化肥处理(T1、T2、T3)可以显著增加土壤有效磷含量，增幅为33.3%～43.7%，土壤速效钾略有降低，降幅为3.4%～7.8%，土壤全氮、有机质、阳离子交换量有增加趋势但未达到显著水平。综上所述，沼肥替代部分化肥可以促进土壤有效磷的释放，显著增加土壤磷的有效性。

2.3 不同处理对小麦籽粒及土壤重金属含量的影响

由表1及表6可知，试验前后土壤的重金属铅、镉、汞、砷含量均未超过《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)中土壤环境质量二级标准。空白处理(CK1)下土壤与小麦籽粒镉含量均处于较低水平。与空白处理(CK1)及单施化肥处理(CK2)相比，沼肥替代部分化肥处理(T1、T2、T3)的土壤重金属铅、镉、汞含量无显著变化，砷含量随着沼肥施用量的增加而增加。各处理小麦籽粒重金属铅、汞、砷含量均远低于小麦籽粒重金属污染物安全限值(表4)，所有处理中单施化肥(CK2)处理的镉含量超标8.0%，其他处理镉含量均未超标。随着沼肥施用的增加与化肥用量的减少，小麦籽粒镉含量显著降低。沼肥替代部分化肥处理(T1、T2、T3)分别比CK2低14.8%、21.3%及31.5%，差异达到显著水平(P<0.05)，这说明沼肥替代部分化肥可以有效降低小麦籽粒镉含量。

表4 各处理小麦产量结果

表5 不同处理对小麦收获后土壤基础理化性质的影响

注:同列数据后带相同小写字母代表在5%水平上差异不显著，下同。

表6 不同处理对小麦籽粒及收获后土壤重金属含量的影响

3 结论

(1)相比单施化肥处理，沼肥替代部分化肥对小麦产量影响明显，随着沼肥施用量的增加及氮肥施用量的降低，水稻产量呈先升高后显著下降的趋势。当施用500kg/667m2沼肥替代化肥时小麦分别可少施氮、磷、钾肥16.7%、25.0%、14.5%，小麦增产3.8%；施用沼肥处理土壤有效磷明显增加，全氮、有机质、阳离子交换量有增加的趋势。

(2)沼肥替代部分化肥对土壤的重金属铅、镉、砷、汞影响较小，试验前后土壤的重金属铅、镉、汞、砷含量均未超过《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)中土壤环境质量二级标准。伴随沼肥替代化肥比例的增加，小麦籽粒镉含量显著下降，表明沼肥的施用可以有效降低小麦籽粒镉含量。

参考文献：

[1]陈为，孟红英，王永军.沼渣、沼液的养分含量及安全性研究[J].安徽农业科学,2014，42(23):7960-7962.

[2]郑时选,邱凌,刘庆玉,等.沼肥肥效与安全有效利用[J].中国沼气,2014,32(1):95-100.

[3]陈苗，崔岩山.畜禽固废沼肥中重金属来源及其生物有效性研究进展[J].土壤通报,2012,43(1):249-256.

[4]徐维明，高雅琴，李小坤,等.沼肥替代部分化肥对杂交水稻产量、土壤肥力及养分表观平衡的影响[J].杂交水稻,2016,31(4):39-41.

[5]王科,李浩,张成,等.不同耕作措施对土壤和小麦籽粒重金属含量的影响[J].四川农业科技，2017(6):41-43.

[6]高红莉.施用沼肥对青菜产量品质及土壤质量的影响[J].农业环境科学学报；2010,29(增刊):043-047.

[7]安龙，王晓丽，张新建.沼液利用技术及风险分析[J].天津农业科学,2016,22(8):48-50.

[8]鲍士旦.土壤农化分析(第3版)[M].北京:中国农业出版社,2000.