施用沼渣沼液對設施果類蔬菜生長及土壤養分積累的影響

康凌云 趙永志 曲明山 陳 清*

（1中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2北京市土壤肥料工作站，北京 100092）

我國畜禽養殖業快速區域化、集約化發展和資源整體供應緊張等問題刺激了以沼氣工程為主要方式的生物能源工程和循環經濟的發展。據農業部統計，截至2009年底，全國農村戶用沼氣池（12 m3以下）累計保存量達3 507萬戶，年產沼氣124.0億m3，大中小沼氣工程累計達56 856處，年產沼氣 9.2 億 m3（屠云璋和吳兆流，2010）。戶用沼氣池在農村的推廣已呈燎原之勢并有巨大的發展潛力（寇建平，2007）。

沼氣工程的迅速發展也并非一帆風順，其副產品沼渣沼液的出路成了目前困擾人們的主要問題。沼渣沼液中對作物有影響的物質主要可分為三類，第一類物質是營養物，如氮、磷、鉀以及有機質等；第二類物質即生物活性物質，如氨基酸、生長素、赤霉素、纖維素酶、單糖、腐殖酸、不飽和脂肪酸、纖維素以及某些抗生素類物質；第三類物質為重金屬類，如鐵、銅、鋅、錳等微量元素（孫廣輝，2006）。因其含有豐富的養分和對植物生長有刺激作用的激素類物質，具有很大的農用潛力（張岳，1998；郭強 等，2005；劉偉 等，2005；孫廣輝，2006；朱春云 等，2009）。但是由于原料不同，沼氣池產出的沼渣沼液中的營養成分有所差異，且某些營養元素的差異較大，例如以秸稈為原料的沼氣池，沼液中的氮含量偏低，而沼渣中的全N含量卻較高，施用時應區別對待；以豬糞為原料的沼液中全P含量比其他原料沼液高出很多，應優先施用在需磷作物及土壤上。目前生產上為了消納沼渣沼液，盲目施用的現象普遍，而且有些農戶沒有相應的減少化肥施用數量，往往會出現燒苗現象，影響作物的生長、降低農產品品質，還會污染土壤和水環境（呂錦萍 等，2008；段然，2008；張昌愛 等，2009）。此外，沼渣沼液中可能會含有一些病菌、重金屬等，而且養分濃度較高，這就給沼渣沼液的施用提出了更高的要求（段然，2008）。

為了研究沼渣沼液在設施蔬菜作物上的合理施用技術，特別是考慮到其養分的帶入，對減少化肥投入的替代效果，本文從農學及環境角度進行評價，以期為設施果類蔬菜利用沼渣沼液提供理論參考，實現資源的可持續利用。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試土壤

試驗地點為北京市順義區趙家峪蔬菜基地，2009年新建成溫室，為傳統的日光溫室，溫室長60 m，寬8 m。溫室內表層（0～20 cm）土壤的基礎地力為：有機質含量12.66 g·kg-1，全氮0.84 g·kg-1，堿解氮 71 mg·kg-1，有效磷 75.7 mg·kg-1，速效鉀 72 mg·kg-1。

1.2 供試沼渣沼液來源及養分含量

供試沼渣沼液來自順義區大孫各莊沼氣站，原料為豬糞。沼渣沼液混合樣含N 0.03 g·kg-1，P2O50.10 g·kg-1，K2O 0.03 g·kg-1，N∶P2O5∶K2O=1∶3.3∶1。

1.3 供試蔬菜作物與田間管理

試驗包括2009年秋冬茬番茄和2010年冬春茬甜椒兩茬作物。秋冬茬番茄品種為秋展16號，2009年7月19日播種，8月18日定植，株距25 cm，行距100 cm，分別在2009年12月22、29日、2010年1月16、26、29日、2月1日分次收獲。

冬春茬甜椒品種為京甜3號，2010年1月12日播種，2月23日定植，株距40 cm，寬行距60 cm，窄行距40 cm，分別于2010年6月8、12、14、17日、7月14日分次收獲。采用常規田間管理，灌溉方式為溝灌，沼渣沼液開淺溝施入。

1.4 試驗設計

針對化肥的替代作用，設5個處理（表1），3次重復，每次重復3個種植畦，番茄每畦1行，甜椒每畦雙行，小區面積27 m2。

表1 秋冬茬番茄及冬春茬甜椒的施肥處理

1.5 測定項目及方法

作物產量：在成熟期，按各小區分次收獲并全部測產，匯總得出不同處理整個生育期的果實產量。

果實品質：在盛果期，各小區分別隨機選取無病蟲害、大小均勻、成熟度一致的中庸果各5個，將每個小區果實混合，帶回實驗室進行各項指標的測定。VC含量采用2%草酸浸提—2，6二氯靛酚滴定法測定；硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測定；總酸含量采用酸堿中和法測定；可溶性固形物含量采用折光儀法測定（鮑士旦，2000）。

植株養分吸收量：在拉秧期，各小區分別選取有代表性的植株，烘干粉碎過篩后測定植物全氮、全磷、全鉀含量。全氮含量采用H2SO4-H2O2法消煮—半微量蒸餾法測定；全磷含量采用H2SO4-H2O2法消煮—鉬銻抗吸光光度法測定；全鉀含量采用H2SO4-H2O2法消煮—火焰光度法測定（鮑士旦，2000）。

土壤理化性狀：在拉秧期，各小區分別取0～90 cm土壤樣品，測定土壤理化性質。pH值采用電位法測定；EC值采用電導法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法（外熱源法）測定；硝態氮、銨態氮含量采用1 mol·L-1KCl浸提，分析儀san++system測定；有效磷含量采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定（鮑士旦，2000）。

1.6 數據分析

利用SAS 8.0分析軟件對檢測結果進行方差分析，利用Excel軟件進行一般計算及畫圖。

2 結果與分析

2.1 作物產量

不同沼渣沼液處理冬春茬番茄及秋冬茬甜椒產量見圖1，不同處理番茄的產量在33.75～38.54 t·hm-2之間，其中處理3產量最高，和處理4差異顯著，但和處理1、2、5差異不顯著；不同處理甜椒的產量在 41.87～47.79 t·hm-2之間，各處理間差異不顯著。

2.2 果實品質

不同沼渣沼液處理番茄果實品質如表2所示，其中VC含量各處理間差異均不顯著，對照VC含量最高；硝酸鹽含量處理1和處理4、5間差異顯著，處理 1硝酸鹽含量最高，處理4最低，但均未超過GB 19338—003規定的茄果類蔬菜的硝酸鹽限量440 mg·kg-1，屬于安全范圍；可溶性固形物和總酸含量各處理間差異均不顯著。

圖1 不同沼渣沼液處理對秋冬茬番茄及冬春茬甜椒產量的影響

2.3 設施菜田周年養分盈余

不同沼渣沼液處理設施菜田周年養分盈余量如表3所示，氮、磷、鉀均出現盈余，存在過量施肥的問題，主要是由于當年產量未達目標產量及作物養分吸收比例和沼渣沼液養分供應比例嚴重不符，若長期單獨使用沼渣沼液，則可能造成氮、磷富集，成為潛在的環境污染源。

表2 不同沼渣沼液處理對番茄果實品質的影響

表3 不同沼渣沼液處理對設施菜田周年養分盈余的影響 kg·hm-2

2.4 沼渣沼液對設施菜田土壤p H值、EC值及有機質含量的影響

不同沼渣沼液處理的不同土層深度的土壤pH值、EC值及有機質含量如表4所示。秋冬茬番茄收獲后，0～30 cm和30～60 cm土層配施化肥的處理2和處理3，土壤pH值有降低的趨勢。不同沼渣沼液處理的不同土層深度的土壤EC值都比較低，說明施用沼渣沼液未造成設施菜田土壤鹽漬化的現象。通過顯著性檢驗，不同土層均為處理3的EC值最高，說明化肥的施用可能會使土壤含鹽量增加。秋冬茬番茄和冬春茬甜椒收獲后各處理間有機質含量差異均不顯著。有機質含量隨土層深度下降而降低，根據華北地區土壤有機質分級（崔建宇 等，2007），該地塊表層土壤屬于中等肥力，在設施菜田中屬于有機質含量較低的，可能是由于之前單施化肥，忽視了有機肥的施用。

表4 不同沼渣沼液處理對設施菜田土壤p H值、EC值及有機質含量的影響

2.5 沼渣沼液對設施菜田土壤無機氮含量的影響

不同沼渣沼液處理的不同土層深度的土壤無機氮含量如表5所示，秋冬茬番茄收獲后 0～30 cm和30～60 cm土層硝態氮含量處理2和與對照差異達顯著水平；冬春茬甜椒收獲后土壤硝態氮含量各處理間差異不顯著，0～30 cm土層硝態氮含量高于秋冬茬番茄收獲后，但30～60 cm土層硝態氮含量降低，和冬春茬甜椒第 2次追肥離收獲時間較短有關。比較銨態氮含量可見，秋冬茬番茄收獲后表層土壤各處理間差異不顯著，30～60 cm土層處理 3銨態氮含量最高，達1.86 mg·kg-1；冬春茬甜椒收獲后土壤銨態氮含量較高，表層土壤處理 2銨態氮含量最高，達24.59 mg·kg-1。

表5 不同沼渣沼液處理對設施菜田土壤無機氮含量的影響 mg·kg-1

2.6 沼渣沼液對設施菜田土壤有效磷含量的影響

不同沼渣沼液處理的不同土層深度的土壤有效磷含量如表6所示，秋冬茬番茄收獲后只有30～60 cm土層處理2和處理1差異顯著，其余各處理間差異均不顯著。冬春茬甜椒收獲后，只有0～30 cm土層處理5與處理1、4差異顯著；與對照相比，各土層磷含量幾乎都明顯增加，其中表層增加幅度最大，60～90 cm土層有小幅增加，說明磷的移動性較差。但是由于沼渣沼液磷含量較高，表層土壤有效磷含量已經很高，若長期按此量施肥，可能會造成土壤磷富集，進而污染地下水。

表6 不同沼渣沼液處理對設施菜田土壤有效磷含量的影響

3 結論

從不同沼渣沼液處理結果可以看出，各處理產量均不高，可能和管理、氣候等因素有關，冬春茬番茄對照產量相對較高和該試驗溫室基礎地力較高有關，而施肥處理產量沒有顯著提高可能與所施沼渣沼液養分形態有關，當季利用率可能比較低；在果實VC、可溶性固形物、總酸含量等指標上，各處理間差異均沒有達到顯著水平；而果實硝酸鹽含量，和對照相比，施用沼渣沼液有增高果實硝酸鹽含量的趨勢，但均未超標，今后在施用量方面需要注意，確定合理用量，防止硝酸鹽含量超標。至于土壤理化性質，各處理間差異并不顯著，可能和試驗時間較短有關，因為沼渣沼液作為一種有機肥，其施用后的變化過程是相當復雜而漫長的，在短期內可能效果并不明顯，需要長期試驗來研究其變化。但是需要注意的是，由于沼渣沼液中氮、磷含量較高，當季利用率較低，表層土壤已出現磷累積的現象，硝酸鹽也有向下淋洗的趨勢，在后續試驗中，應考慮土壤中已存在的養分和有機肥礦化的養分，根據作物吸收量，合理調整施肥量，以維持根層養分的適宜水平，并減少淋洗的風險。同時應當注意植株地上部氮、磷、鉀吸收比例在9∶1∶8～7∶1∶6之間變動，和施入沼渣沼液的氮、磷、鉀比例（1.3∶2∶1）嚴重不符，如果長期完全依靠沼渣沼液提供養分，容易導致氮、磷大量累積，而鉀缺乏，今后應注意將沼渣沼液和化肥配合使用，來滿足作物的正常需求。

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