化肥配施沼肥對土壤質量及小麥產量品質的影響

王 科，李 浩，閻 洪，張 成，任樹友，鐘文挺，林小蘭(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

近年來，我國大力推廣的農村沼氣工程已取得了顯著成效[1]。該工程可以將農村的大量固體廢棄物加以利用，既解決了農業廢棄物對農村環境污染問題，又解決了農村能源問題，同時沼氣池產生的沼渣、沼液含有作物生長所需的多種營養元素[2-3]，是一種優質的有機復合肥。對沼渣、沼液的合理利用不僅能改良土壤、提高農作物產量品質、降低農業生產成本，還能減少化學肥料及重金屬對土壤的污染[4-6]。為此，筆者在成都市大邑縣安仁鎮石瓦村進行沼肥利用大田試驗，探討沼肥施用量及施肥結構對土壤肥力、重金屬含量及小麥產量品質的影響，以期為沼肥在成都市農業生產中的推廣應用提供理論與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年10月至2017年5月在成都市大邑縣安仁鎮石瓦村進行。試驗區域屬亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫16.1℃，年平均總降水量為1095.5mm，年均日照1076.5h。試驗地土壤為J14型沖積黃泥田水稻土，該地勢平坦，土壤肥力均勻，排灌水方便。試驗前耕層(0～20cm)土壤基礎理化性質及重金屬含量見表1。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試作物 小麥(品種:川農25)。

1.2.2 供試肥料 化肥有尿素(N∶46%)、過磷酸鈣(P2O5∶12%)、氯化鉀(K2O∶60%)。本試驗的沼肥取自當地沼氣池正常發酵產氣后的清液及沉渣，其主要原料為畜糞便(豬糞、羊糞、牛糞等)，其主要養分及重金屬含量見表2。

表1 土壤基礎理化性質及重金屬含量

表2 沼肥養分及重金屬含量

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，設4個處理：T1(CK)、T2、T3和T4處理，各處理重復3次，小區面積24m2(4m×6m)。各處理化肥用量一致，沼肥用量遞增，其中尿素分底肥、分蘗肥2次施用，底、追比為1∶1，磷肥、鉀肥及沼肥作一次性底肥施用，具體處理情況見表3。2016年10月12日采集耕層基礎土樣及當地沼肥樣品，2016年10月31日播種小麥施用化肥及沼肥，2017年1月13日追施小麥分蘗肥，2017年5月9日小麥收獲，采集各處理土樣及小麥籽粒樣品，并實收測產。在小麥生育期內按照當地生產習慣進行管理并防治病蟲害。

表3 各處理化肥與沼肥用量

1.4 測定項目與方法

試驗前測定土壤、沼肥(沼渣及沼液)養分含量及重金屬元素含量(見表1和表2)。小麥收獲后測定土壤理化性質(pH、有機質、全氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量)及重金屬元素(鉛、汞、鎘、砷)含量；測定小麥籽粒重金屬元素(鉛、汞、鎘、砷)含量。土壤及小麥的鉛、鎘含量用石墨爐原子吸收分光光度法測定，砷、汞采用原子熒光法測定，土壤pH用電位法測定，土壤有機質用重鉻酸鉀-外加熱法測定，土壤全氮用半微量開氏法測定，土壤速效磷NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法測定，土壤陽離子交換量用醋酸銨法測定[7]。

1.5 數據分析

試驗數據用統計軟件DPS15.1進行方差分析，檢驗不同處理間的差異顯著性。用Microsoft Excel 2010進行圖表制作。本試驗土壤重金屬以《土壤環境質量標準》(GB15618-2008)標準中農業地土壤無機污染物的環境質量第二級標準值為評價依據。本試驗小麥籽粒重金屬污染評價參照《食品安全國家標準食品中污染物限量》標準(GB2762-2017)，小麥籽粒重金屬限量指標如表4所示。稱取實際產量，按3次重復的平均值折算出單產。從圖1可知，與常規施肥(T1)相比，T2、T3及T4分別增產9.5%、11.2%、6.8%，T3處理的增產效果最好，達到顯著水平(P<0.05)。

表4 小麥產品重金屬限量(mg/kg)

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥產量的影響

圖1 不同處理下小麥的產量情況

施用沼肥處理的小麥出苗較為整齊，出苗率較高。到分蘗期，施用沼肥處理的小麥返青快、分蘗多、長勢較好。小麥成熟時，將各小區進行單打單收。

2.2 不同處理對小麥收獲后土壤理化性質的影響

由表5可以看出，相比常規施肥(T1)，化肥配施沼肥處理(T2、T3、T4)的土壤pH值、全氮、有效磷、速效鉀、有機質含量及陽離子交換量分別增加4.0%～5.8%、2.2%～10.1%、12.1%～49.5%、16.6%～22.4%、2.2%～5.1%、5.8%～13.1%，除全氮與有機質外均達到顯著水平(P<0.05)，其中T3(常規化肥+中量沼肥)處理提高土壤有效磷與速效鉀的效果最好。這表明化肥配施沼肥可以優化土壤理化性質，提升土壤肥力。

2.3 不同處理對小麥籽粒及土壤重金屬含量的影響

由表1及表6可知，試驗前后土壤的重金屬鉛、鎘、汞、砷含量均未超過《土壤環境質量標準》(GB15618-2008)標準中農業地土壤無機污染物的環境質量二級標準。與常規施肥(T1)相比，沼肥配施化肥處理(T2、T3、T4)的土壤重金屬鉛、鎘、汞含量無顯著變化，砷含量有顯著增加，隨著配施沼肥量的增加土壤砷含量亦有增加，但遠低于農業地土壤砷含量二級標準。各處理小麥籽粒重金屬鉛、汞、砷含量均遠低于小麥籽粒重金屬污染物安全限值(表4)，所有處理中常規施肥(T1)處理的鎘含量超標8.0%，其他處理鎘含量均未超標，隨著施用沼肥量的增加，小麥籽粒鎘含量呈下降趨勢，分別比T1處理低30.5%、17.6%及41.7%，差異達到顯著水平(P<0.05)，這說明化肥配施沼肥可以有效降低小麥籽粒鎘含量。

表5 不同處理對小麥收獲后土壤基礎理化性質的影響

注: 同列數據不同小寫字母表示同一處理下異顯著(P<0.05)，下同。

表6 不同處理對小麥籽粒及土壤重金屬含量的影響

3 結論

(1)化肥配施沼肥可以提高小麥產量，優化土壤理化性質，活化土壤養分，提升土壤肥力，明顯提高土壤pH值、有效磷、速效鉀含量及陽離子交換量，對土壤全氮及有機質含量影響較小，這可能與田間試驗僅進行了一季有關。所有處理中以化肥+中量沼肥(1000kg/667m2)處理的增產率及提升土壤肥力效果最好，小麥增產率達到11.2%，達到顯著水平(P<0.05)。

(2)化肥配施沼肥對土壤重金屬鉛、鎘、汞總量的影響較小，但會顯著提高土壤砷含量，試驗前后土壤的重金屬鉛、鎘、汞、砷含量且均未超過《土壤環境質量標準》(GB15618-2008)標準中農業地土壤無機污染物的環境質量二級標準。由于土壤對重金屬的累積是一個長期過程，因此要得出沼肥對土壤重金屬的影響的科學結論應進行長期定位試驗。化肥配施沼肥對小麥籽粒的重金屬鉛、汞、砷含量影響較小，但可以有效降低小麥籽粒鎘含量，小麥對鎘的吸收與土壤有效鎘含量關系密切[8]，配施沼肥可以提高土壤pH值，降低土壤鎘活性，進而降低小麥對土壤鎘的吸收。

[1]鄭時選,邱凌,劉慶玉,等.沼肥肥效與安全有效利用[J].中國沼氣,2014,32(1):95-100.

[2] 鐘攀,李澤碧,李清榮,等.重慶沼氣肥養分物質和重金屬狀況研究[J].農業環境科學學報,2007,26(增刊):165-171.

[3] 黃惠珠.沼肥營養成分與污染物分析研究[J].福建農業學報,2010,25(1):86-89.

[4] 張玉鳳,董亮,李彥,等.沼肥對大豆產量、品質、養分和土壤化學性質的影響[J].水土保持學報,2011,25(4):135-138.

[5] 董園園,賴清云.沼肥施用對土壤理化性狀及小麥產量的影響[J].上海農業科技,2014(5):127,161.

[6]肖洋,田里,路運才,等.沼液和沼渣及化肥配施對土壤肥力的影響[J].中國農學通報,2016,32(11):78-81.

[7]鮑士旦.土壤農化分析(第 3版)[M].北京:中國農業出版社,2000.

[8] 王科,李浩,張成,等.不同耕作措施對土壤和小麥籽粒重金屬含量的影響[J].四川農業科技，2017(6):41-43.