沼液在大棚青菜上的肥效试验

安文浩， 许育新*， 罗学明， 陈喜靖， 施雯， 方宇斐， 钱定海， 沈佳栾

(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.杭州正兴牧业有限公司， 浙江 杭州 311300；3.浙江农林大学 环境与资源学院， 浙江 杭州 311300； 4.杭州市临安区畜牧农机发展中心， 浙江 杭州 311300)

随着我国畜禽养殖行业集约化、规模化、现代化的快速发展，畜禽养殖废弃物所带来的环境问题越来越严重。我国畜禽养殖的污染防治工作严重滞后于产业的发展，管理和处理应用技术的示范推广力度不够，已成为农村及城郊面源污染的重要因素。过去一段时间，浙江省在养殖废水的处理方式上存在一些误区，把污染治理等同于污水处理，利用传统废水处理工艺处理沼液中的化学需氧量(COD)、氮、磷污染物，不仅处理成本较高，且造成资源浪费。沼液除了含有丰富的有机质、氮、磷、钾等大量营养元素，还含有中微量元素和多种生物活性物质[1-3]，是一种养分全面的生物肥料。大量研究表明，沼液在提高农作物产量、品质及改善土壤肥力方面具有积极作用[4-6]。因此，将沼液合理还田，最大限度实现沼液养分的循环，同时防止沼液对土壤和水体造成污染，是理想的养殖废水处理和循环利用方式。本研究进行了沼液在大棚青菜上的肥料应用，通过水肥一体化系统以沼液替代化肥进行追施，研究沼液不同用量对青菜产量、品质、生理指标的影响，并且对沼液施用对土壤质量的影响进行了评价，以期为沼液资源化利用和沼液精准施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

青菜品种。夏帝，购于当地农资公司。

供试肥料。尿素：N 46%；过磷酸钙：含P2O512%(水溶性P2O57%)；硫酸钾：含K2O 52%。

沼液。经充分沉淀后取上层清液，理化性状和养分含量：pH值7～8，全氮(N)含量891.5 mg·L-1，总磷(TP)含量6.8 mg·L-1，全钾(TK)含量541.8 mg·L-1，铜(Cu)含量0.021 mg·L-1，锌(Zn)含量0.145 mg·L-1，铅(Pb)含量0.025 mg·L-1，铬(Cr)含量0.018 mg·L-1，镉(Cd)未检出，砷(As)含量2.614 μg·L-1，汞(Hg)含量0.62 μg·L-1。

坤灵有机液体肥:N 20 g·L-1，P2O550 g·L-1，K2O 20 g·L-1。

大棚土壤理化性状。pH值5.41，有机质含量28.1 g·kg-1，全氮含量1.87 g·kg-1，水解性氮含量150.75 mg·kg-1,有效磷含量474.69 mg·kg-1,速效钾含量279.05 mg·kg-1,As含量6.38 mg·kg-1，Pb含量29.19 mg·kg-1，Cd含量0.36 mg·kg-1，Zn含量128.01 mg·kg-1，Cr含量76.07 mg·kg-1，Hg含量0.07 mg·kg-1，Cu含量28.82 mg·kg-1。

1.2 处理设计

试验于2021年8月初开始进行，试验期约40 d左右，试验地点在浙江省杭州市临安区板桥镇锦兴农业开发有限公司连栋大棚内。青菜播种采用播撒方式，每667 m2用种量400 g。试验设6个处理：1)空白对照清水(CK)，不施肥，分别在出苗后15、25 d每667 m2施清水150 kg；2)常规施肥(CF)，每667 m2尿素20 kg，分别在出苗后15、25 d分2次施肥；3)沼液50%替代化肥(ZY50)，用净化后清沼液替代50%化肥氮，施肥时间同CF；4)沼液75%替代化肥(ZY75)，用净化后清沼液替代75%化肥氮，施肥时间同CF；5)沼液100%替代化肥(ZY100)，用净化后清沼液替代100%化肥氮，施肥时间同CF；6)有机液体肥(KL)，用坤灵有机液体肥，用量与化肥氮等量，施肥时间同CF。试验小区面积16 m2，采用随机区组排列方式，每个处理3个重复。栽培管理方法均遵循当地生产习惯统一实施。

1.3 采样与检测

大棚内土壤和青菜植株均以同一处理3个重复的混合采样方式，采收期各小区青菜人工采收，全部称量方式计算青菜产量，土壤检测指标按HJ/T 166—2004分析方法检测；青菜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，测定纤维素、维生素C(VC)、可溶性糖含量等指标，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(0.149 mm)，原子吸收分光光度法测定重金属含量[7]；沼液中的各项检测指标按常规分析方法测定[8]。

1.4 数据分析

采用Excel软件对试验数据进行分析和作图。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理对青菜产量的影响

青菜分2次采收，将每个小区的总产量折算成667 m2产量。从图1可以看出，用沼液施肥的青菜产量对比CK有所提高，其中ZY75处理的青菜产量最高，667 m2产量达到了2 786.12 kg，与CF相比增产9.26%，与KL相比增产12.95%，其中ZY50和ZY100对比CK增产11.72%、11.41%，比KL处理增产1.97%、1.69%，但比CF产量低，说明青菜产量并不是随着沼液浓度的提高而增加，沼液浓度过高可能会引起负面影响。

柱上无相同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05)，图2同。图1 不同肥料处理对青菜产量的影响

2.2 不同施肥处理对青菜生理指标的影响

由图2可知，ZY75株高最高，其次为CK组，可见随着沼液浓度的提高会促进青菜的生长，但浓度过高会抑制青菜生长，这与产量的结果一致。从根长可以看出，ZY75促进青菜根系生长的效果是最好的，平均根长达9.32 cm，比CK长13.74%，比CF长26.25%，比KL长39.16%，而ZY100和ZY50均低于CK，趋势与株高结果相同。CK处理的株高和根长表现较好，可能与大棚土壤基础肥力较高有关，水分充足的条件下促进了根系和植株的生长。

图2 不同肥料处理对青菜生长指标的影响

2.3 不同施肥处理对青菜品质的影响

表1中数据表明，不同施肥处理对青菜的粗纤维含量影响不大。CK处理可溶性糖含量最高，KL肥次之，沼液处理差别不大，但比CK处理低。CK处理青菜VC含量为519 mg·kg-1，但沼液施肥VC含量均低于清水和KL，其中ZY75处理的VC含量最高，达到461 mg·kg-1，但比CF高4.77%，比CK处理低11.17%，比KL处理低4.55%。CK处理VC和可溶性糖含量较高可能也与大棚土壤基础肥力较高有关。

表1 不同施肥处理对青菜品质的影响

2.4 沼液施肥对青菜重金属含量的影响

青菜中5种重金属含量的检测结果见表2，由表2可知，除Cd元素被检出之外，其余的4种元素因含量低于检测方法下限而未被检出。参照国家标准《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2726—2017)发现，青菜样品中的Cd、Cr、Hg、Pb、As这5种金属均未超出标准值，这表明青菜沼液施肥短期不会引起重金属超标，但长期累积效果需要进一步研究。

表2 不同施肥处理对青菜重金属含量的影响

2.5 青菜种植前后土壤养分和重金属含量

试验期内在青菜种植前后，分别对ZY100试验田块土壤进行采样，测定其pH、氮、磷、钾、有机质等养分指标。表3结果显示，与青菜种植前相比较，土壤pH有所下降，这与王德刚等[9]的研究结果一致。土壤中氮与有机质含量有所提高，磷、钾含量降低，与王卫平等[10]研究结果一致，这是因为沼液中有机质和氮含量较高，剩余的有机质和氮存留在土壤中，沼液中磷、钾含量较低，而且沼液是液体肥料，磷、钾等速效养分容易被作物吸收利用，同时，沼液中含有大量微生物，可以增加土壤微生物数量，提高土壤中酶的活性[11-12]，从而使养分的利用效率提升，因此，青菜种植后的土壤中的磷、钾含量会降低。

表3 不同施肥处理对青菜种植前后土壤肥力的影响

青菜种植前后，分别对ZY100试验田块土壤进行采样，测定其砷、铅、镉、铬、铜、锌、汞等重金属重要指标，对照国家标准《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准(试行)》GB 15618—2018，与种植前比较，施用沼液后土壤中Hg、Cu、Zn、Pb、Cr、Cd等重金属含量均降低，As含量有所增加，与黄继川等[13-15]研究结果相同，各项重金属含量指标低于风险筛选值，说明沼液施肥短期内不会对土壤重金属含量造成负面影响，具体见表4。

表4 不同施肥处理对青菜种植前后土壤中重金属含量的影响

3 小结

本研究进行了沼液在青菜上的肥效试验，从青菜的产量、品质、重金属含量、生长性状等方面进行分析，并且对种植前后的土壤进行了土壤肥力和重金属含量的比较。结果表明，沼液施用替代化肥可以保证青菜产量稳定，其中的75%浓度沼液效果最好，每667 m2产量达2 786.12 kg，与常规施肥相比提升9.26%。用沼液替代化肥的重金属检测表明，青菜的重金属含量都未超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2726—2017)的标准值。沼液施肥并不能提高青菜中的粗纤维、VC和可溶性糖含量。试验中沼液追肥对土壤中的氮含量有所增加，土壤重金属分析结果表明，青菜沼液施肥短期内不会引起土壤重金属含量增高，造成污染的风险较低，沼液长期施用对土壤环境的影响需要进一步研究。