濃縮沼液配方肥在青菜上的施用效果

趙培，奚輝，王興高，張慧敏*

(1.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021； 2.嘉興市八福生態農業開發有限公司，浙江 嘉興 314000)

近年來，畜禽養殖業規模化、集約化快速發展，產生越來越多畜禽糞污，造成了不容忽視的環境問題[1]，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[2]。隨著越來越多厭氧發酵池的創建，帶來了數量龐大的厭氧發酵殘留物沼液和沼渣。沼液中含有有機質、腐植酸及作物生長所需的氮、磷、鉀等無機營養元素，同時還含有豐富的中微量元素，如Ca、Fe、Zn、Cu、B、Mo等，不但能夠提高作物產量和品質，而且具有防病抗逆作用，是一種含有多種生物活性物質且營養成分全面的優質有機肥[3-4]。同時，當前農業生產中存在嚴重的化肥不合理使用現象，造成了土壤酸化、土壤結構破壞、土壤肥力下降等一系列的問題，導致作物產量品質下降、經濟效益低下[5]。為了使沼液得到資源化處理，同時改善作物的品質，提高土壤的質量，減少化學肥料可能帶來的不良影響[6]。在沼氣工程發達的地區，將沼液用作肥料得到了越來越廣泛的推廣。但是沼液的連續排放和季節性用肥需求的矛盾導致大量沼液直接排入水體、土壤的現象時有發生，由此引起了嚴重的二次污染[7-8]。直接排放的沼液中營養成分比例低，作物需追施大量沼液來滿足其生理需求，同時也存在運輸難、缺乏相應的肥料標準等一系列問題。為解決沼液直接利用中存在的問題，通過濃縮工藝對沼液進行濃縮，并參照肥料標準重新配方之后，形成商品化沼液肥料，便于貯藏運輸，節約水肥成本[9]。沼液作為一種良好的配方有機肥，現有研究大多是關于沼液直接作為有機肥施用于農田[10-11]，缺少對濃縮沼液配方肥料(以下簡稱濃縮沼液肥)的應用探討。因此，本文以青菜為供試植物材料，綜合比較施用濃縮沼液配方肥和水溶肥的肥效差異，以期為濃縮沼液在今后生產中的合理施用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

盆栽試驗于2018年9月至2019年1月在浙江省農業科學院試驗地進行。供試土壤取自浙江省農業科學院楊渡基地，土壤養分含量如下：有機質3.67 g·kg-1，全氮0.96 g·kg-1，堿解氮68.95 mg·kg-1，速效鉀84 mg·kg-1，速效磷14.33 mg·kg-1。

供試青菜品種為矮箕蘇州青，供試肥料為自制平衡型濃縮沼液肥，自制平衡型水溶肥和市售平衡型水溶肥，平衡型濃縮沼液肥由濃縮沼液、尿素、磷酸二氫鉀和氯化鉀配制而成，其中，濃縮沼液為取自嘉興科皇牧業有限公司的沼液5倍濃縮液。平衡型水溶肥由尿素、磷酸二氫鉀和氯化鉀配制而成。

采用盆栽試驗，試驗共設10個處理(供試肥料及總施氮量)：CWS1，市售水溶肥0.05 g·kg-1；CWS2，市售水溶肥0.10 g·kg-1；CWS3，市售水溶肥0.15 g·kg-1；WS1，自制水溶肥0.05 g·kg-1；WS2，自制水溶肥0.10 g·kg-1；WS3，自制水溶肥0.15 g·kg-1；BS1自制濃縮沼液肥0.05 g·kg-1；BS2，自制濃縮沼液肥0.10 g·kg-1；BS3自制濃縮沼液肥0.15 g·kg-1；以不施肥處理(CK)為對照，在等施氮量條件下分析平衡型濃縮沼液肥和兩種平衡型水溶肥的肥效特點。重復3次，采用完全隨機排列。

盆栽試驗分別于2018年9月18日、2018年11月10日在浙江省農業科學院試驗田網室種植兩季。盆缽為藍色方盆(30 cm×39 cm×19 cm)，將過3 mm篩的土壤混合均勻后裝盆，每盆裝土17 kg。播種后10 d左右定苗，每盆6棵，待第5片真葉長出時開始第1次追肥，之后每隔7～10 d追肥一次，共追肥3次，每次施肥量相等。施肥方式按照基肥40%、追肥60%進行。將上述不同處理的自制濃縮沼液肥、自制水溶肥和市售水溶肥分別與等量水混合后施入。每2～3 d各處理等量澆水，其他日常管理相同。在收獲時采集植株樣品，測定青菜各項指標。

1.2 樣品的采集與處理

植株樣品分別于2018年10月23日和2019年1月12日成熟后進行采收，將采下的植株立即裝入塑料袋，密封，帶回實驗室后用蒸餾水沖洗干凈，然后用吸水紙擦干，測定青菜鮮重和株高，并測定地上可食用部分單株鮮重，植物鮮樣在105 ℃下殺青30 min，70 ℃條件下烘至恒重，稱其干物質量并研磨。

1.3 測定項目和方法

植株測定全氮含量，植株經H2SO4-H2O2消煮后，采用全自動化學分析儀測定全氮的含量[12]，并計算氮肥利用率：

氮肥吸收利用率(%)=(施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量)/施氮量×100；

氮肥農學利用率(kg·kg-1)=(施氮區產量-空白區產量)/施氮量；

氮肥生理利用率(kg·kg-1)=(施氮區產量-空白區產量)/(施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量)。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據的記錄與初步分析，采用Oringin2017進行數據分析和繪圖，采用SPSS 21.0進行數據的顯著性差異分析。

2 結果與分析

2.1 濃縮沼液肥對青菜生物學性狀的影響

試驗結果表明(表1)，施用自制濃縮沼液肥處理(BS)的青菜株高和單株鮮重均高于等施氮水平的自制水溶肥處理(WS)、市售水溶肥處理(CWS)，并顯著高于對照處理。第一季種植中，處理BS1的株高比處理WS1、處理CWS1分別增加6.4%、5.4%，處理BS2的株高比處理WS2、處理CWS2分別增加6.36%、15.67%，處理BS3的株高比處理WS3、處理CWS3分別增加8.4%、4.3%；處理BS1的單株鮮重比處理WS1、處理CWS1分別增加2.9%、3.8%，處理BS2的單株鮮重比處理WS2、處理CWS2分別增加3.5%、0.4%，處理BS3單株鮮重比處理WS3、處理CWS3分別增加3.7%、37.7%。第二季由于天氣原因，青菜植株的株高和單株鮮重都有所降低，但各個處理之間的差異規律與第一季基本相同，第二季種植中，處理BS1的株高比處理WS1、處理CWS1分別增加0.9%、12.1%，處理BS2的株高比處理WS2、處理CWS2分別增加1.4%、4.0%，處理BS3的株高比處理WS3、處理CWS3分別增加2.3%、8.1%；處理BS1的單株鮮重比處理WS1、處理CWS1分別增加17.1%、71.0%，處理BS2的單株鮮重比處理WS2、處理CWS2分別增加22.9%、49.5%，處理BS3單株鮮重比處理WS3、處理CWS3分別增加34.0%、68.6%。

從表1還可以看出，對于不同施氮水平的各處理，第一季種植中，與CK相比，BS1、BS2、BS3的株高分別增加了31.8%、33.3%、3.2%，單株鮮重分別增加了79.0%、80.4%、56.6%；WS1、WS2、WS3的株高分別增加了23.9%、25.3%、-4.8%，單株鮮重分別增加了73.9%、74.2%、51.0%；CWS1、CWS2、CWS3的株高分別增加了25.0%、15.2%、-1.1%，單株鮮重分別增加了72.5%、79.6%、13.7%。試驗表明，對于不同種類肥料施肥處理，青菜株高和單株鮮重的變化規律基本相同，隨著施氮量的增加都呈現了先增高后降低的趨勢，在施氮量為0.1 g·kg-1時，青菜株高和單株鮮重處于最大值，之后不再隨施氮量的增加而增加，第三梯度施氮量處理的株高和鮮重與第一、二梯度施氮量處理的差異達顯著水平，特別是市售水溶肥處理和自制水溶肥處理的株高甚至降低到CK水平之下。第二季種植中，青菜株高和單株鮮重的變化規律與第一季相同，在施氮量0.1 g·kg-1時株高和單株鮮重的效果最佳，且在連續種植兩季中，自制濃縮沼液肥處理相比于對照處理的株高和單株鮮重增加效果更明顯，特別是單株鮮重顯著高于對照處理。

表1 兩季種植不同施肥處理對青菜株高和 單株鮮重的影響

注：采用LSD最小顯著性差異法進行多重比較，同列數據后無相同字母表示0.05水平上差異顯著。表2同。

2.2 濃縮沼液肥對青菜干物質量的影響

試驗結果(圖1)表明，在等施氮水平條件下，施用BS的干物質量(地上可食用部分)均高于WS、CWS，且各處理均顯著高于對照處理。第一季種植中，施用自制濃縮沼液肥處理的干物質量為9.02～10.45 g·盆-1，與CK相比增加了41.4%～63.8%；施用自制水溶肥處理的干物質量為8.87～9.18 g·盆-1，與CK相比增加了39.0%～43.9%；施用市售水溶肥處理的干物質量為7.20～10.20 g·盆-1，與CK相比增加了12.9%～59.9%。第二季種植中，施用自制濃縮沼液肥處理的干物質量為1.74～2.41 g·盆-1，與CK相比增加了135.1%～225.7%；施用自制水溶肥處理的干物質量為1.24～2.04 g·盆-1，與CK相比增加了67.6%～175.7%；施用市售水溶肥處理的干物質量為1.05～1.62 g·盆-1，與CK相比增加了41.9%～118.9%。自制濃縮沼液肥處理、自制水溶肥處理、市售水溶肥處理相對于對照處理，在青菜干物質量上均有顯著提高。但其中以濃縮沼液肥表現最優。這說明沼液中所含有的一些活性物質、中微量元素等，更加有利于植株對養分的吸收，有利于有機物質的積累，提高了青菜的干物質的量。

圖1 兩季種植不同施肥處理對青菜干物質的影響

從圖1我們還可以得出，針對不同施氮水平的各處理，兩季種植中青菜干物質量均表現為隨著施氮量的增加，青菜的干物質量先增加后降低的變化規律，且均在施氮量為0.1 g·kg-1時，青菜的干物質量達到最大，之后施氮量再增加，青菜的干物質量不僅不會增加反而會有所下降，市售水溶肥處理CWS3甚至低于CWS1。青菜連續種植在第二季收獲后發現，高施氮量處理組對青菜干物質量的抑制作用更加明顯。

2.3 濃縮沼液肥對青菜全氮及氮肥利用率的影響

2.3.1 濃縮沼液肥對青菜植株全氮的影響

試驗結果表明(圖2)，在等施氮水平條件下，施用BS的植株全氮含量均高于WS、CWS，且各處理均顯著高于對照。青菜第一季種植中，BS1處理的植株全氮含量顯著高于WS1處理和CWS處理的植株全氮含量，分別增加了9.1%、15.4%，但隨著施氮量的增加，BS2處理的植株全氮含量比WS2處理和CWS2處理分別增加了2.9%、3.3%；BS3處理的植株全氮含量比WS3處理和CWS3處理分別增加了0.5%、2.5%，但并沒有達到顯著水平。第二季種植中，各個處理的植株全氮含量有所增加，但等施氮量水平各處理間未達到顯著差異水平，說明自制濃縮沼液肥在一定程度上可以提高青菜植株中全氮含量。對于不同施氮水平的處理，第一季種植中，隨著施氮量的增加，青菜植株全氮含量呈不斷增加的趨勢，但自制濃縮沼液肥處理BS1、BS2、BS3之間無顯著差異，而自制水溶肥處理和市售水溶肥處理的青菜植株全氮含量WS2處理、CWS2處理顯著高于WS1處理和CWS1處理，但與WS3處理、CWS3處理之間沒有達到顯著差異。在第二季種植中，各處理青菜植株全氮含量有所增加，但隨著施氮量的增加，青菜植株全氮含量呈先增加后降低的趨勢，BS3處理、WS3處理、CWS3處理明顯低于BS2處理、WS2處理、CWS2處理。說明施氮量的增加在一定程度上可以提高青菜植株全氮的含量，但超過一定的范圍，就會成為無效氮量，不僅不會提高植株全氮，反而抑制氮素的吸收。

同一季不同處理間沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2 兩季種植不同施肥處理對青菜植株全氮的影響

2.3.2 濃縮沼液肥對青菜氮素利用率的影響

根據試驗結果，計算氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率和氮肥生理利用率來表征不同施肥處理對青菜的農田氮肥利用效率(表2)。在等施氮水平條件下，施用BS的氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率均高于WS、CWS。第一季青菜種植中，施用自制濃縮沼液肥處理的氮肥吸收利用率和氮肥農學利用率分別達到了14.0%～31.3%和1.50～3.50 kg·kg-1，比同等施氮水平下施用自制水溶肥處理和市售水溶肥處理提高3.2～6.0百分點、1.7～10.5百分點和8.7%～112.6%、6.2%～368.8%；第二季青菜種植中，施用自制濃縮沼液肥處理的氮肥吸收利用率和氮肥農學利用率分別達到了2.7%～10.9%和0.39～1.63 kg·kg-1，比同等施氮水平下施用自制水溶肥處理和市售水溶肥處理提高1.2～1.9百分點、1.5～5.8百分點和81.1%～122.7%、88.5%～225.0%。兩季青菜種植中，氮肥生理利用率則表現為BS1處理略微低于WS1或CWS1，但BS2處理和BS3處理依然保持與氮肥吸收利用率和氮肥農學利用率相同的變化趨勢，均高于WS2、CWS2和WS3、CWS3。這說明自制濃縮沼液肥處理的氮肥利用率是高于自制水溶肥處理和市售水溶肥處理且第二季種植中增加效果更加明顯。對于不同施氮水平的處理，各個施肥處理均表現為隨著施氮量的增加肥料利用率不斷減小。隨著施氮量的增加，自制濃縮沼液肥處理的氮肥吸收利用率和氮肥農學利用率顯著減少，而對氮肥生理利用率的影響比較小，減少沒有達到顯著水平。說明，青菜的生長種植中，施氮量的增加會降低肥料的氮肥利用率。

表2 兩季種植不同施肥處理對青菜氮肥利用率的影響

3 小結與討論

沼液可以為作物提供氮磷鉀等營養物質，同時還含有豐富的氨基酸、維生素和各種生長激素等，兼具速效性和緩效性，容易被作物吸收利用，從而促進作物生長發育[13-15]。研究表明，沼液中含有的赤霉素，可以促進作物的發芽，縮短生育周期，提高作物的品質；同時含有生長激素、B族維生素和抗生素等活性、抗性物質，具有分解土壤中巖石和礦物的作用，促進礦物養分的釋放，改善作物生長環境，對作物的生長發育具有促進作用，而濃縮沼液濃縮液營養物質比例增高，更加有利于作物生長[16-17]。對于沼液和濃縮沼液的大量研究表明，施用沼液肥，濃縮沼液肥均能提高作物的生物學性狀和產量[13,18-20]，與本試驗結果一致。本試驗研究結果顯示，對于等施肥量的處理來說，施用自制濃縮沼液肥處理的青菜株高、單株鮮重和干物質量均高于施用自制水溶肥處理和市售水溶肥處理，并顯著高于對照處理。兩季的種植中表現出同樣的趨勢，且與其他處理相比第二季的提高效果更加明顯。但第二季中存在株高、產量整體減少的問題，是因為第二季生長過程中天氣變化，氣溫下降，影響青菜呼吸、蒸騰、光合作用等生長代謝過程，間接干擾機體內有機物的合成、運輸等過程從而對植物生長造成影響[21]。對于不同施肥量的處理來說，隨著施肥量的增加，青菜株高、單株鮮重和干物質量都呈現先升高后降低的規律，在施氮量為0.1 g·kg-1水平下，各指標達較高水平。

氮磷鉀是作物生長所需要的大量營養元素，特別是氮元素是構成作物體內蛋白質和酶的主要成分，作物體內氮的含量直接影響到作物的生長代謝活動，從而影響到作物的產量品質。本試驗研究結果顯示，等施氮條件下，施用自制濃縮沼液肥處理的青菜植株全氮含量顯著高于自制水溶肥處理、市售水溶肥處理和對照處理；而隨著施氮量的增加，一定范圍內，植株全氮含量會隨之增加，超過一定的限度之后，則不會增加，甚至有所減少。有研究顯示：在生產中，無論是施用銨態氮肥、硝態氮肥還是酰胺態氮肥，氮肥的單獨施用往往會對作物吸收以及土壤結構造成不良作用，配合施用有機肥能夠緩解這種矛盾[22]。自制濃縮沼液肥配合濃縮沼液，濃縮沼液中富含有機質，能夠為青菜提供充足的養分，保證青菜的正常發育和植株體內氮素的積累。但施氮量太高反而造成氮過量，影響作物的生長。

對于不同處理的氮肥利用率來說，在等施氮水平條件下，施用自制濃縮沼液肥處理(BS)的氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率均高于自制水溶肥處理(WS)、市售水溶肥處理(CWS)，而氮肥生理利用率也處于較高水平，這應該是因為沼液作為有機液體肥施用，其有機質含量較高，自制濃縮沼液肥有機無機肥料配施，濃縮沼液中有機質的施入為土壤微生物提供了大量的碳源，其活動加劇，將相當一部分氮固定到體內，提高了土壤提供氮素的水平，從而能夠提高氮肥的吸收利用率和氮肥農學利用率[23]。有研究表明，氮肥生理利用率相對比較穩定，受氮肥施用量和植株產量的影響較小[24]，所以各個處理的氮肥生理利用率差異不明顯，本試驗結果與上述研究結果一致。試驗中連續種植第二季氮肥利用率整體下降，一方面可能是溫度直接對氮素吸收利用的影響；另一方面可能是溫度影響土壤微生物活性和植株生長代謝過程中酶活性等，從而間接影響青菜對氮素的吸收。對于不同施肥量的處理來說，隨著施肥量的增加，氮肥利用率呈下降的趨勢。有研究表明，消納的沼液量越大，作物氮素利用效率就越低，氮素的殘留率和損失率就越大[25]。Cui等[26]和周江明等[27]的研究也表明，氮肥吸收利用率會隨著施肥量的增加而降低。同時孫永健等[28]研究了施肥水平對不同氮效率水稻氮素利用特征及產量的影響，在高氮水平下氮高效品種對氮素的奢侈吸收現象更明顯，造成氮素利用率顯著降低，推薦中肥水平為氮高效品種配套的最優氮磷鉀肥施用模式。

在本試驗中，等量施肥條件下，連續兩季種植中自制濃縮沼液肥能夠有效地改善青菜的的株高和單株鮮重，提高青菜的產量，同時提高青菜植株的養分含量和氮肥利用率；而在不同梯度施肥條件下，以0.1 g·kg-1施氮量的處理綜合肥效最好。