沼液替代化肥对青菜产量、品质及土壤肥力的影响

齐文， 王德刚， 何贤彪， 钱仲仓

(台州市农业科学研究院，浙江 临海 317000)

化肥的投入提高了全球粮食产量，大大缓解了世界人口快速增长对粮食的需求。据统计，与20世纪60年代底相比，2010年中国粮食单产增加了5倍，化肥消费量增加了几十倍，同时也造成了肥料利用效率的持续下降，其中，氮肥利用率从1980年的32%降至2005年的26%[1]。大量未被吸收利用的氮、磷流失到环境中，造成了严重的资源浪费和环境问题[2-3]，引起了全世界的高度关注。为了解决这些问题，中国政府鼓励生态循环农业的概念，通过农业废弃物循环利用，减少化肥投入，达到保护环境的目的。

我国沼气工程发展迅速，2013年，我国已开展99 625个沼气工程，包括5 246个大型沼气工程和9 767个中等沼气工程[4]。在沼气生产系统中，畜禽粪便厌氧发酵产生沼气的同时，也会产生大量的副产品——沼液和沼渣，如果处理不当，可能会造成新的环境问题[5]。沼液含有大量植物所需的有机质、营养元素及活性物质，作为有机肥料替代传统化肥的潜力巨大[6]。本试验以苏州青为材料，通过不同灌溉量沼液作为基肥，研究了沼液基施对青菜产量、品质以及土壤肥力的影响，旨在为沼液资源化利用提供应用依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试青菜品种为苏州青，田间试验于2019年10月至2020年1月在台州市农业科学研究院本部基地进行。试验田为壤土，排灌方便，土壤肥力中等，pH值8.14，有机质和全氮含量分别为22.2和1.35 g·kg-1，有效磷和速效钾含量分别为125.6和250 mg·kg-1，前茬为芋。

供试肥料为猪粪尿发酵的沼液，其总氮、总磷、总钾、化学需氧量(COD)、铜、锌、铅、镉、铬、汞的含量分别为459、106、391、9.98、3.90、0.010、0.01、0.002、0.008、0.000 2 mg·L-1，供试复合肥主要成分N 15%、P2O515%、K2O 15%，总养分含量≥45%。

1.2 处理设计

试验设5个处理。CK1为空白对照；CK2为常规施肥，复合肥500 kg·hm-2，基追比为3∶2；T1为等氮沼液处理，沼液用量16.3 t·hm-2；T2为1.5倍氮沼液处理，沼液用量24.5 t·hm-2；T3为2倍氮沼液处理，沼液用量32.6 t·hm-2。沼液一次性浇灌施用，不进行追肥。随机区组排列，重复3次，小区面积20 m2，行株距35 cm×30 cm。10月15日播种，11月17日移栽，12月25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。试验期间的病虫害防治、除草等均统一进行。

1.3 采样与测定

土壤、植株测定均以同一处理3个重复的混合样进行检测，试验小区人工采收，全部称量计算产量。pH值、有机质、总氮、有效磷、速效钾等按常规分析方法测定，选取新鲜植物样用去离子水清洗，并吸干水分，检测总糖、蛋白质、纤维素、VC等营养指标含量。部分样品装袋于105 ℃～110 ℃杀青30 min，再以70 ℃烘干至恒重，粉碎研磨后过0.15 mm孔筛，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 对苏州青产量的影响

由表1可知，随着沼液施量的增加，青菜产量呈先增加再降低的趋势。其中，T2产量最高，显著高于除T1外的其他处理，分别较CK1和CK2增产59.4%和25.2%，而沼液基施量最高的T3仍较CK2增产10.9%。节本增效是提高农业经济效益的重要手段之一，沼液基施后未追肥，减少了人工，节约了化肥成本，同时依赖政府扶持补贴，沼液利用不需额外成本投入，所以在经济和生态效益上均获得较大提高。

表1 不同施肥处理对苏州青产量的影响

2.2 对苏州青叶绿素的影响

由图1可知，各施肥处理的叶绿素含量均明显高于CK1，与CK2相比，沼液基施的叶片叶绿素含量也有升高。T2处理下的叶片SPAD值最高，分别较CK1和CK2提高13.7%和8.3%，说明基施沼液能促进叶绿素的合成，增强叶片的光合作用。

图1 沼液基施对苏州青叶绿素含量的影响

2.3 对苏州青品质的影响

从表2可以看出，基施沼液后，总糖、蛋白质的含量均随着沼液量的增加而增加。其中，T3总糖含量最高，较CK1、CK2分别提高38.10%和13.3%；基施沼液各处理使蛋白质产量比CK1增加6.6%～20.5%，T2的蛋白质产量比T1提高12.4%，与T3差异不大。基施沼液后，VC的含量随着沼液量的增加而呈下降趋势，其中，T1的VC含量最高，为23.4 mg·kg-1，T3的最低。各处理粗纤维无明显变化。

表2 不同施肥处理的苏州青品质指标

2.4 对苏州青重金属含量的影响

从表3可以看出，各项重金属含量均在《食品安全国家标准食品中污染物限量标准》(GB 2762—2017)的限定内。其中，Hg含量未被检出，其余重金属均远低于限定标准。青菜中Zn含量有降低趋势，可能与离子间竞争有关，具体有待进一步研究。综合来看，沼液作为基肥施用可以提高青菜产量，改善青菜品质，并且不会对其食品安全性产生影响。

表3 不同施肥处理的苏州青重金属含量

2.5 对土壤肥力的影响

由表4可知，常规施肥处理的土壤pH值明显降低，而施用沼液各处理的土壤pH值变化不明显。相比CK1，施肥后有机质含量略有增加。随着沼液基施量的增加，全氮、有效磷和速效钾含量均呈下降趋势，这可能与肥料吸收效率有关。由于苏州青生育期较短，30 d左右即可上市，导致化学肥料不能及时被作物吸收，大量养分留存在土壤中，故CK2处理的土壤氮磷钾含量相对较高。沼液中的速效养分更容易被作物吸收，更适合作为偏短生育期的作物肥料。

表4 不同施肥处理的土壤肥力指标

3 小结与讨论

目前已经开展了许多关于沼液资源化利用的相关研究。贾亮亮等[7]在日光温室种植条件下，通过喷施和追施沼液的试验表明，施用沼液可显著提高番茄的产量和品质。张媛等[8]研究表明，与施用常规化肥相比，沼液与化肥配合施用的产量显著提高，且VC、还原糖含量明显增加，硝酸盐含量有所降低，显著提高了油菜的产量和品质。孙钦平等[9]通过沼液叶面喷施对油菜产量、品质和氮素利用率的影响发现，中浓度沼液喷施增产最明显，低浓度沼液叶面喷施的氮素利用率最高。奚辉等[10]研究结果表明，沼液施用量在420～1 260 t·hm-2时，比全化肥增产8.7%～15.0%。张进等[11]研究结果表明，以沼液为基肥，追施复合肥，虽然相比习惯施肥的增产不明显，但显著降低了水稻的生产成本。本研究结果显示，沼液做基肥与空白对照和常规化肥相比，分别增产41.2%～59.4%和10.9%～25.2%，其中，1.5倍沼液处理的产量最高。总糖和蛋白质含量均随着基施量的增加而增加，这主要是由于沼液中除了含有植物所需的大量元素外，同时也包含了丰富的中微量元素及多种氨基酸、B族维生素、腐殖酸等营养物质，对作物品质有明显提升作用[12-13]。相比不施沼液处理，沼液基施提高了各处理的叶绿素含量，但处理间差异不显著，这与孙钦平等[9,14]的研究结果一致。同时，本试验结果表明，各重金属指标含量均未出现超标现象，这与茭白、柑橘、萝卜的沼液试验研究结果一致[10,15-16]。研究结果显示，随着沼液基施量的增加，土壤中有机质含量未见明显增加，主要是因为沼液中有机质含量丰富，但大多易迅速氧化分解而损失，大量氮肥施入后，促进土壤中非自养微生物对有机碳的消耗，导致有机质积累下降[17]。

综上所述，对于青菜这种生育期较短的作物，以沼液作为基肥可替代化学肥料，既可快速提供作物生长所需的养分，又能够减少对农田灌溉水的需求。