浓缩沼液配方肥在青菜上的施用效果

赵培，奚辉，王兴高，张慧敏*

(1.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021； 2.嘉兴市八福生态农业开发有限公司，浙江 嘉兴 314000)

近年来，畜禽养殖业规模化、集约化快速发展，产生越来越多畜禽粪污，造成了不容忽视的环境问题[1]，刺激了以沼气工程为主要方式的生物能源工程和循环经济的发展[2]。随着越来越多厌氧发酵池的创建，带来了数量庞大的厌氧发酵残留物沼液和沼渣。沼液中含有有机质、腐植酸及作物生长所需的氮、磷、钾等无机营养元素，同时还含有丰富的中微量元素，如Ca、Fe、Zn、Cu、B、Mo等，不但能够提高作物产量和品质，而且具有防病抗逆作用，是一种含有多种生物活性物质且营养成分全面的优质有机肥[3-4]。同时，当前农业生产中存在严重的化肥不合理使用现象，造成了土壤酸化、土壤结构破坏、土壤肥力下降等一系列的问题，导致作物产量品质下降、经济效益低下[5]。为了使沼液得到资源化处理，同时改善作物的品质，提高土壤的质量，减少化学肥料可能带来的不良影响[6]。在沼气工程发达的地区，将沼液用作肥料得到了越来越广泛的推广。但是沼液的连续排放和季节性用肥需求的矛盾导致大量沼液直接排入水体、土壤的现象时有发生，由此引起了严重的二次污染[7-8]。直接排放的沼液中营养成分比例低，作物需追施大量沼液来满足其生理需求，同时也存在运输难、缺乏相应的肥料标准等一系列问题。为解决沼液直接利用中存在的问题，通过浓缩工艺对沼液进行浓缩，并参照肥料标准重新配方之后，形成商品化沼液肥料，便于贮藏运输，节约水肥成本[9]。沼液作为一种良好的配方有机肥，现有研究大多是关于沼液直接作为有机肥施用于农田[10-11]，缺少对浓缩沼液配方肥料(以下简称浓缩沼液肥)的应用探讨。因此，本文以青菜为供试植物材料，综合比较施用浓缩沼液配方肥和水溶肥的肥效差异，以期为浓缩沼液在今后生产中的合理施用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

盆栽试验于2018年9月至2019年1月在浙江省农业科学院试验地进行。供试土壤取自浙江省农业科学院杨渡基地，土壤养分含量如下：有机质3.67 g·kg-1，全氮0.96 g·kg-1，碱解氮68.95 mg·kg-1，速效钾84 mg·kg-1，速效磷14.33 mg·kg-1。

供试青菜品种为矮箕苏州青，供试肥料为自制平衡型浓缩沼液肥，自制平衡型水溶肥和市售平衡型水溶肥，平衡型浓缩沼液肥由浓缩沼液、尿素、磷酸二氢钾和氯化钾配制而成，其中，浓缩沼液为取自嘉兴科皇牧业有限公司的沼液5倍浓缩液。平衡型水溶肥由尿素、磷酸二氢钾和氯化钾配制而成。

采用盆栽试验，试验共设10个处理(供试肥料及总施氮量)：CWS1，市售水溶肥0.05 g·kg-1；CWS2，市售水溶肥0.10 g·kg-1；CWS3，市售水溶肥0.15 g·kg-1；WS1，自制水溶肥0.05 g·kg-1；WS2，自制水溶肥0.10 g·kg-1；WS3，自制水溶肥0.15 g·kg-1；BS1自制浓缩沼液肥0.05 g·kg-1；BS2，自制浓缩沼液肥0.10 g·kg-1；BS3自制浓缩沼液肥0.15 g·kg-1；以不施肥处理(CK)为对照，在等施氮量条件下分析平衡型浓缩沼液肥和两种平衡型水溶肥的肥效特点。重复3次，采用完全随机排列。

盆栽试验分别于2018年9月18日、2018年11月10日在浙江省农业科学院试验田网室种植两季。盆钵为蓝色方盆(30 cm×39 cm×19 cm)，将过3 mm筛的土壤混合均匀后装盆，每盆装土17 kg。播种后10 d左右定苗，每盆6棵，待第5片真叶长出时开始第1次追肥，之后每隔7～10 d追肥一次，共追肥3次，每次施肥量相等。施肥方式按照基肥40%、追肥60%进行。将上述不同处理的自制浓缩沼液肥、自制水溶肥和市售水溶肥分别与等量水混合后施入。每2～3 d各处理等量浇水，其他日常管理相同。在收获时采集植株样品，测定青菜各项指标。

1.2 样品的采集与处理

植株样品分别于2018年10月23日和2019年1月12日成熟后进行采收，将采下的植株立即装入塑料袋，密封，带回实验室后用蒸馏水冲洗干净，然后用吸水纸擦干，测定青菜鲜重和株高，并测定地上可食用部分单株鲜重，植物鲜样在105 ℃下杀青30 min，70 ℃条件下烘至恒重，称其干物质量并研磨。

1.3 测定项目和方法

植株测定全氮含量，植株经H2SO4-H2O2消煮后，采用全自动化学分析仪测定全氮的含量[12]，并计算氮肥利用率：

氮肥吸收利用率(%)=(施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量)/施氮量×100；

氮肥农学利用率(kg·kg-1)=(施氮区产量-空白区产量)/施氮量；

氮肥生理利用率(kg·kg-1)=(施氮区产量-空白区产量)/(施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量)。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据的记录与初步分析，采用Oringin2017进行数据分析和绘图，采用SPSS 21.0进行数据的显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 浓缩沼液肥对青菜生物学性状的影响

试验结果表明(表1)，施用自制浓缩沼液肥处理(BS)的青菜株高和单株鲜重均高于等施氮水平的自制水溶肥处理(WS)、市售水溶肥处理(CWS)，并显著高于对照处理。第一季种植中，处理BS1的株高比处理WS1、处理CWS1分别增加6.4%、5.4%，处理BS2的株高比处理WS2、处理CWS2分别增加6.36%、15.67%，处理BS3的株高比处理WS3、处理CWS3分别增加8.4%、4.3%；处理BS1的单株鲜重比处理WS1、处理CWS1分别增加2.9%、3.8%，处理BS2的单株鲜重比处理WS2、处理CWS2分别增加3.5%、0.4%，处理BS3单株鲜重比处理WS3、处理CWS3分别增加3.7%、37.7%。第二季由于天气原因，青菜植株的株高和单株鲜重都有所降低，但各个处理之间的差异规律与第一季基本相同，第二季种植中，处理BS1的株高比处理WS1、处理CWS1分别增加0.9%、12.1%，处理BS2的株高比处理WS2、处理CWS2分别增加1.4%、4.0%，处理BS3的株高比处理WS3、处理CWS3分别增加2.3%、8.1%；处理BS1的单株鲜重比处理WS1、处理CWS1分别增加17.1%、71.0%，处理BS2的单株鲜重比处理WS2、处理CWS2分别增加22.9%、49.5%，处理BS3单株鲜重比处理WS3、处理CWS3分别增加34.0%、68.6%。

从表1还可以看出，对于不同施氮水平的各处理，第一季种植中，与CK相比，BS1、BS2、BS3的株高分别增加了31.8%、33.3%、3.2%，单株鲜重分别增加了79.0%、80.4%、56.6%；WS1、WS2、WS3的株高分别增加了23.9%、25.3%、-4.8%，单株鲜重分别增加了73.9%、74.2%、51.0%；CWS1、CWS2、CWS3的株高分别增加了25.0%、15.2%、-1.1%，单株鲜重分别增加了72.5%、79.6%、13.7%。试验表明，对于不同种类肥料施肥处理，青菜株高和单株鲜重的变化规律基本相同，随着施氮量的增加都呈现了先增高后降低的趋势，在施氮量为0.1 g·kg-1时，青菜株高和单株鲜重处于最大值，之后不再随施氮量的增加而增加，第三梯度施氮量处理的株高和鲜重与第一、二梯度施氮量处理的差异达显著水平，特别是市售水溶肥处理和自制水溶肥处理的株高甚至降低到CK水平之下。第二季种植中，青菜株高和单株鲜重的变化规律与第一季相同，在施氮量0.1 g·kg-1时株高和单株鲜重的效果最佳，且在连续种植两季中，自制浓缩沼液肥处理相比于对照处理的株高和单株鲜重增加效果更明显，特别是单株鲜重显著高于对照处理。

表1 两季种植不同施肥处理对青菜株高和 单株鲜重的影响

注：采用LSD最小显著性差异法进行多重比较，同列数据后无相同字母表示0.05水平上差异显著。表2同。

2.2 浓缩沼液肥对青菜干物质量的影响

试验结果(图1)表明，在等施氮水平条件下，施用BS的干物质量(地上可食用部分)均高于WS、CWS，且各处理均显著高于对照处理。第一季种植中，施用自制浓缩沼液肥处理的干物质量为9.02～10.45 g·盆-1，与CK相比增加了41.4%～63.8%；施用自制水溶肥处理的干物质量为8.87～9.18 g·盆-1，与CK相比增加了39.0%～43.9%；施用市售水溶肥处理的干物质量为7.20～10.20 g·盆-1，与CK相比增加了12.9%～59.9%。第二季种植中，施用自制浓缩沼液肥处理的干物质量为1.74～2.41 g·盆-1，与CK相比增加了135.1%～225.7%；施用自制水溶肥处理的干物质量为1.24～2.04 g·盆-1，与CK相比增加了67.6%～175.7%；施用市售水溶肥处理的干物质量为1.05～1.62 g·盆-1，与CK相比增加了41.9%～118.9%。自制浓缩沼液肥处理、自制水溶肥处理、市售水溶肥处理相对于对照处理，在青菜干物质量上均有显著提高。但其中以浓缩沼液肥表现最优。这说明沼液中所含有的一些活性物质、中微量元素等，更加有利于植株对养分的吸收，有利于有机物质的积累，提高了青菜的干物质的量。

图1 两季种植不同施肥处理对青菜干物质的影响

从图1我们还可以得出，针对不同施氮水平的各处理，两季种植中青菜干物质量均表现为随着施氮量的增加，青菜的干物质量先增加后降低的变化规律，且均在施氮量为0.1 g·kg-1时，青菜的干物质量达到最大，之后施氮量再增加，青菜的干物质量不仅不会增加反而会有所下降，市售水溶肥处理CWS3甚至低于CWS1。青菜连续种植在第二季收获后发现，高施氮量处理组对青菜干物质量的抑制作用更加明显。

2.3 浓缩沼液肥对青菜全氮及氮肥利用率的影响

2.3.1 浓缩沼液肥对青菜植株全氮的影响

试验结果表明(图2)，在等施氮水平条件下，施用BS的植株全氮含量均高于WS、CWS，且各处理均显著高于对照。青菜第一季种植中，BS1处理的植株全氮含量显著高于WS1处理和CWS处理的植株全氮含量，分别增加了9.1%、15.4%，但随着施氮量的增加，BS2处理的植株全氮含量比WS2处理和CWS2处理分别增加了2.9%、3.3%；BS3处理的植株全氮含量比WS3处理和CWS3处理分别增加了0.5%、2.5%，但并没有达到显著水平。第二季种植中，各个处理的植株全氮含量有所增加，但等施氮量水平各处理间未达到显著差异水平，说明自制浓缩沼液肥在一定程度上可以提高青菜植株中全氮含量。对于不同施氮水平的处理，第一季种植中，随着施氮量的增加，青菜植株全氮含量呈不断增加的趋势，但自制浓缩沼液肥处理BS1、BS2、BS3之间无显著差异，而自制水溶肥处理和市售水溶肥处理的青菜植株全氮含量WS2处理、CWS2处理显著高于WS1处理和CWS1处理，但与WS3处理、CWS3处理之间没有达到显著差异。在第二季种植中，各处理青菜植株全氮含量有所增加，但随着施氮量的增加，青菜植株全氮含量呈先增加后降低的趋势，BS3处理、WS3处理、CWS3处理明显低于BS2处理、WS2处理、CWS2处理。说明施氮量的增加在一定程度上可以提高青菜植株全氮的含量，但超过一定的范围，就会成为无效氮量，不仅不会提高植株全氮，反而抑制氮素的吸收。

同一季不同处理间没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图2 两季种植不同施肥处理对青菜植株全氮的影响

2.3.2 浓缩沼液肥对青菜氮素利用率的影响

根据试验结果，计算氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率来表征不同施肥处理对青菜的农田氮肥利用效率(表2)。在等施氮水平条件下，施用BS的氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率均高于WS、CWS。第一季青菜种植中，施用自制浓缩沼液肥处理的氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率分别达到了14.0%～31.3%和1.50～3.50 kg·kg-1，比同等施氮水平下施用自制水溶肥处理和市售水溶肥处理提高3.2～6.0百分点、1.7～10.5百分点和8.7%～112.6%、6.2%～368.8%；第二季青菜种植中，施用自制浓缩沼液肥处理的氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率分别达到了2.7%～10.9%和0.39～1.63 kg·kg-1，比同等施氮水平下施用自制水溶肥处理和市售水溶肥处理提高1.2～1.9百分点、1.5～5.8百分点和81.1%～122.7%、88.5%～225.0%。两季青菜种植中，氮肥生理利用率则表现为BS1处理略微低于WS1或CWS1，但BS2处理和BS3处理依然保持与氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率相同的变化趋势，均高于WS2、CWS2和WS3、CWS3。这说明自制浓缩沼液肥处理的氮肥利用率是高于自制水溶肥处理和市售水溶肥处理且第二季种植中增加效果更加明显。对于不同施氮水平的处理，各个施肥处理均表现为随着施氮量的增加肥料利用率不断减小。随着施氮量的增加，自制浓缩沼液肥处理的氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率显著减少，而对氮肥生理利用率的影响比较小，减少没有达到显著水平。说明，青菜的生长种植中，施氮量的增加会降低肥料的氮肥利用率。

表2 两季种植不同施肥处理对青菜氮肥利用率的影响

3 小结与讨论

沼液可以为作物提供氮磷钾等营养物质，同时还含有丰富的氨基酸、维生素和各种生长激素等，兼具速效性和缓效性，容易被作物吸收利用，从而促进作物生长发育[13-15]。研究表明，沼液中含有的赤霉素，可以促进作物的发芽，缩短生育周期，提高作物的品质；同时含有生长激素、B族维生素和抗生素等活性、抗性物质，具有分解土壤中岩石和矿物的作用，促进矿物养分的释放，改善作物生长环境，对作物的生长发育具有促进作用，而浓缩沼液浓缩液营养物质比例增高，更加有利于作物生长[16-17]。对于沼液和浓缩沼液的大量研究表明，施用沼液肥，浓缩沼液肥均能提高作物的生物学性状和产量[13,18-20]，与本试验结果一致。本试验研究结果显示，对于等施肥量的处理来说，施用自制浓缩沼液肥处理的青菜株高、单株鲜重和干物质量均高于施用自制水溶肥处理和市售水溶肥处理，并显著高于对照处理。两季的种植中表现出同样的趋势，且与其他处理相比第二季的提高效果更加明显。但第二季中存在株高、产量整体减少的问题，是因为第二季生长过程中天气变化，气温下降，影响青菜呼吸、蒸腾、光合作用等生长代谢过程，间接干扰机体内有机物的合成、运输等过程从而对植物生长造成影响[21]。对于不同施肥量的处理来说，随着施肥量的增加，青菜株高、单株鲜重和干物质量都呈现先升高后降低的规律，在施氮量为0.1 g·kg-1水平下，各指标达较高水平。

氮磷钾是作物生长所需要的大量营养元素，特别是氮元素是构成作物体内蛋白质和酶的主要成分，作物体内氮的含量直接影响到作物的生长代谢活动，从而影响到作物的产量品质。本试验研究结果显示，等施氮条件下，施用自制浓缩沼液肥处理的青菜植株全氮含量显著高于自制水溶肥处理、市售水溶肥处理和对照处理；而随着施氮量的增加，一定范围内，植株全氮含量会随之增加，超过一定的限度之后，则不会增加，甚至有所减少。有研究显示：在生产中，无论是施用铵态氮肥、硝态氮肥还是酰胺态氮肥，氮肥的单独施用往往会对作物吸收以及土壤结构造成不良作用，配合施用有机肥能够缓解这种矛盾[22]。自制浓缩沼液肥配合浓缩沼液，浓缩沼液中富含有机质，能够为青菜提供充足的养分，保证青菜的正常发育和植株体内氮素的积累。但施氮量太高反而造成氮过量，影响作物的生长。

对于不同处理的氮肥利用率来说，在等施氮水平条件下，施用自制浓缩沼液肥处理(BS)的氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率均高于自制水溶肥处理(WS)、市售水溶肥处理(CWS)，而氮肥生理利用率也处于较高水平，这应该是因为沼液作为有机液体肥施用，其有机质含量较高，自制浓缩沼液肥有机无机肥料配施，浓缩沼液中有机质的施入为土壤微生物提供了大量的碳源，其活动加剧，将相当一部分氮固定到体内，提高了土壤提供氮素的水平，从而能够提高氮肥的吸收利用率和氮肥农学利用率[23]。有研究表明，氮肥生理利用率相对比较稳定，受氮肥施用量和植株产量的影响较小[24]，所以各个处理的氮肥生理利用率差异不明显，本试验结果与上述研究结果一致。试验中连续种植第二季氮肥利用率整体下降，一方面可能是温度直接对氮素吸收利用的影响；另一方面可能是温度影响土壤微生物活性和植株生长代谢过程中酶活性等，从而间接影响青菜对氮素的吸收。对于不同施肥量的处理来说，随着施肥量的增加，氮肥利用率呈下降的趋势。有研究表明，消纳的沼液量越大，作物氮素利用效率就越低，氮素的残留率和损失率就越大[25]。Cui等[26]和周江明等[27]的研究也表明，氮肥吸收利用率会随着施肥量的增加而降低。同时孙永健等[28]研究了施肥水平对不同氮效率水稻氮素利用特征及产量的影响，在高氮水平下氮高效品种对氮素的奢侈吸收现象更明显，造成氮素利用率显著降低，推荐中肥水平为氮高效品种配套的最优氮磷钾肥施用模式。

在本试验中，等量施肥条件下，连续两季种植中自制浓缩沼液肥能够有效地改善青菜的的株高和单株鲜重，提高青菜的产量，同时提高青菜植株的养分含量和氮肥利用率；而在不同梯度施肥条件下，以0.1 g·kg-1施氮量的处理综合肥效最好。