青菜苏州青施沼液替代化肥试验

王德刚，齐文，何贤彪，钱仲仓，陈伟强，杨子峰，王伟

(台州市农业科学研究院，浙江 临海 317000)

近年来，我国沼气工程快速发展。2012年底浙江省各类沼气工程1.7万处，沼液产生量约为0.50亿t，全省沼液消纳利用量0.15亿t，仅占总量的30%[1]。畜禽粪便污水经沼气工程厌氧发酵后虽然污染物指标大幅降低，但沼液中COD含量、总氮、总磷等含量依然较高[2]，未能达到国家畜禽养殖业污染物排放标准的要求，必须经过再处理后才能达标排放，妥善处置过剩的沼液已成为新的难题。利用环境工程设施处理沼液中的氮、磷污染物，处理成本较高，且造成资源浪费。目前，投入农田是实现沼液资源化利用较为理想的消纳方式。沼液成分复杂，除了含有丰富的氮、磷、钾等大量营养元素，还含有无机盐和多种生物活性物质[3]。大量研究表明，沼液在提高农作物产量、品质及土壤肥力方面具有积极作用[4-6]。本试验利用种植蔬菜的方式消纳沼液，以苏州青为材料，通过追施不同沼液量替代化肥投入，研究沼液不同用量对青菜产量、品质及土壤肥力的影响，以期为沼液资源化利用和化肥减量技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年10—12月在台州市农业科学研究院本部基地进行。试验田土壤为壤土，排灌方便，土壤肥力中等，pH值8.14，有机质22.2 g·kg-1，全氮1.35 g·kg-1，有效磷125.6 mg·kg-1，速效钾250 mg·kg-1。前茬为芋。供试青菜品种为苏州青。

沼液为黄岩能信生猪养殖场沼气工程处理后产生的沼液，主要成分总氮459 mg·L-1，总磷106 mg·L-1，总钾391 mg·L-1，COD 9.98 mg·L-1，铜3.90 mg·L-1，锌0.01 mg·L-1，铅0.011 2 mg·L-1，镉0.002 2 mg·L-1，铬0.008 0 mg·L-1，汞0.000 2 mg·L-1。所用化肥为三元复合肥(N、P2O5、K2O含量均为15%)总养分含量≥45%。

1.2 处理设计

试验设5个处理：空白对照(CK1)，不施肥；常规施肥(CK2)，三元复合肥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。小区面积20 m2(10 m×2 m)，随机区组排列，重复3次，小区之间保护行间隔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，追肥比例为3∶3∶4。10月15日播种，10月25日移栽，行株距35 cm×30 cm。12月18日收获。除沼液灌溉和施肥处理不同外，其他所有栽培管理措施均按当地生产习惯统一实施。

1.3 采样与测定

土壤、植株各项检测均以同一处理3个重复的混合样进行。试验各小区人工采收，全部称量计算产量。土壤的pH值、有机质、总氮、有效磷、速效钾等按常规分析方法测定。植株营养指标与重金属含量测定方法，选取新鲜植株，去离子水清洗，并吸干水分，测定总糖、蛋白质、纤维素、VC等；部分样品装袋放入烘箱中于105～110 ℃杀青30 min，再以70 ℃烘干至恒重，粉碎研磨后过100目筛，原子吸收分光光度法测定重金属含量。

1.4 数据分析

采用Excel 2007和SPSS 18.0进行数据整理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 对青菜产量的影响

由表1可知，施用沼液处理，植株的生物量随着沼液追施量的增加而增加。与空白对照(CK1)相比，3个施用沼液的处理分别增产32.9%，41.9%，44.4%，差异达到显著水平。等氮处理下，沼液追肥比常规化肥(CK2)处理增产6.5%，但差异不显著。沼液替代1.5倍化肥氮(T2)处理产量为26 183 kg·hm-2，比CK2处理增产13.7%，达显著水平；当沼液替代2倍化肥氮时(T3)产量最高，为26 650 kg·hm-2，比CK2处理增产15.7%，与T2处理差异不显著，增产幅度明显放缓。

2.2 对青菜品质的影响

蔬菜的营养品质是衡量蔬菜质量的基础指标。从表1可以看出，相比于空白对照，沼液追肥处理可以增加青菜品质指标。沼液追肥明显提高了青菜蛋白质含量，且随着沼液量的增加而增加，T3处理较CK2提高21.9%；追肥最大量T3处理总糖含量最高，分别是CK1和CK2处理的1.21倍和1.15倍；T2处理的VC含量最高，为60.6 mg·g-1，分别较CK1和CK2处理提高33.8%和8.2%。等氮处理下，除VC含量偏低外，其余指标沼液追肥处理均高于CK2处理。说明利用沼液替代化肥可明显提高蔬菜的品质。

表1 沼液追肥对青菜产量与品质的影响

注：同列数据后无相同小写字母表示组间差异显著。

2.3 对青菜重金属含量的影响

食品安全一直是人们关注的焦点。表2表明，空白处理中青菜的Zn含量最高，为2.57 mg·kg-1，而沼液追肥处理中随着沼液用量的增加而明显增加，但未超过空白对照。从整体来看，不同沼液用量追肥对青菜中重金属含量变化基本没有影响，各项重金属含量均在GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量标准》的限定内，其中，汞含量未检出，其余重金属含量均远低于限定标准。说明沼液追肥不会造成蔬菜重金属积累。

表2 沼液追肥对青菜重金属含量的影响

注：-表示未检出。

2.4 对土壤养分含量的影响

表3表明，土壤pH值常规化肥处理比空白对照明显降低，这与前人的研究结果一致，而沼液追肥处理虽有所降低，但基本可以维持，且受沼液追肥量的影响不大。土壤有机质和全氮含量均随着沼液追肥量的增加而增加，但增幅较小。有效磷含量随着沼液追肥量的增加明显增加，其中，T3处理较CK2增加14.9%。因此，沼液作为肥料农用时，一定要控制使用总量，避免造成二次污染。等氮沼液处理(T1)土壤肥力指标均较低，这主要是由于沼液属于液体肥料，容易被作物吸收利用，同时，可以增加土壤微生物数量，提高土壤中酶的活性[7]，从而使养分的利用效率提升，导致存留在土壤中的养分相应减少。常规化肥处理土壤养分含量均较高，主要是因为青菜生长周期较短，移栽后仅1个月就收获，化学肥料未被充分溶解吸收，导致大量养分残留在土壤中，肥料利用率较低，容易造成浪费且增加农业面源污染的风险。

表3 沼液追肥对土壤肥力的影响

3 小结与讨论

试验结果表明，不同沼液量追肥能明显促进青菜植株营养生长，与常规化肥相比均有增产效果，且品质明显提升，总糖、蛋白质和粗纤维含量均随着沼液追肥量的增加而增加。沼液用量32.6 t·hm-2时，青菜产量最高，较常规化肥处理增产15.7%，且重金属含量未超出国家限量标准。1.5、2倍化肥氮量的沼液追肥对土壤肥力指标略有改善，土壤中有机质、有效磷、速效钾等指标有所提高。与常规化肥相比，沼液追肥有利于土壤pH值的维持，但与沼液用量无明显关系。为此建议沼液用量不超过2倍化肥氮，以达到沼液资源利用，化肥减量增效的目的，而且缓解规模化养殖场污水处理的排放压力，形成良好的生态循环农业模式。沼液长期施用对土壤环境的影响需进一步研究。