沼渣與化肥配施對甘藍品質產量及土壤質量的影響

牛慧婷 馮煒弘 尹燕 楊道蘭 李愛兵 何瀟 王璐

摘要：采用田間試驗，研究不同量蔬菜廢棄物沼渣與化肥配合基施對甘藍產量和品質及土壤肥力的影響。結果表明，與常規化肥處理相比，適量的沼渣配施化肥可提高甘藍產量，增加Vc和可溶性糖含量，降低硝酸鹽含量，能活化土壤養分，提升土壤肥力。綜合各方面因素，基施80%常規化肥（磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300? kg/hm2 ）+3 000 kg/hm2沼渣處理最為理想，甘藍增產14.04%，且明顯改善甘藍品質及土壤肥力。

關鍵詞：沼渣;化肥;甘藍;產量;品質;土壤質量

中圖分類號：S635;S147.2? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1001-1463（2021）02-0049-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.02.012

Effects of Biogas Residue and Chemical Fertilizer on Yield，Quality and Soil Quality of Cabbage

NIU Huiting， FENG Weihong， YIN Yan， YANG Daolan， LI Aibing， HE Xiao， WANG Lu

（Lanzhou Agricultural Science and Technology Research Extension Center， Lanzhou Gansu730000， China）

Abstract：Field experiments were conducted to research the effects of different amounts of biogas residue produced by anaerobic fermentation of vegetable wastes with chemical fertilizer on yield， quality and soil fertility of Cabbage. The results showed that compared with conventional chemical fertilizer treatment， appropriate amount of biogas residue combined with chemical fertilizer could increase the yield of Cabbage， increase the content of Vitamin C（Vc）， soluble sugar and reduce the content of nitrate， activate soil nutrients and improve soil fertility. Considering all the factors， it was the most ideal treatment which the basal application of 80% conventional fertilizer （diammonium phosphate 480? kg/hm2+potassium sulfate 300? kg/hm2）+3 000 kg/hm2 biogas residue， the yield of cabbage increased by 14.04%， and the quality and soil fertility of cabbage were significantly improved.

Key words：Biogas residue;Chemical fertilizer;Cabbage;Yield and quality;Soil quality

能源和環保是近年來人們關注的兩大熱門話題[1 ]。沼氣工程因不僅能夠處理廢棄農業廢棄物，還能產生可再生的生物能源而備受關注，但同時產生了數量巨大的發酵殘余物，無法被及時且高效地消納，從而對環境造成了二次污染[1 - 3 ]。因此，對沼氣發酵殘余物的綜合利用的研究迫在眉睫。

沼渣是人畜糞便、秸稈等多種農業廢棄物經過厭氧發酵產生沼氣后剩余的固體物 質[4 ]，其中含有豐富的有機質、微量元素、腐殖酸及氮、磷、鉀等元素[5 ]，能有效提高作物的產量、品質和改善土壤質量，具有速緩兼備的功能，是優質的有機肥[6 ]。近年來，一些學者已經對以動物糞便為原料的沼渣配施化渣配施化肥對蔬菜品質的影響進行了研究。如李澤碧等[6 ]研究了沼渣與化肥配施對萵筍產量和品質的影響;邱桃玉等[7 ]研究了沼渣與化肥配施對豆角、白菜產量和品質及土壤質量的影響，發現沼渣配施化肥能顯著提高蔬菜的產量和品質，同時又能起到改良土壤的作用。我們研究了以蔬菜廢棄物為原料厭氧發酵產生的沼渣對甘藍產量和品質及土壤質量的影響，以期為農業生產中施用沼渣提高蔬菜品質和土壤質量方面提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗地基本情況

試驗于2019年1月20日至5月20日在蘭州市榆中吉江牧業公司試驗地進行，試驗地土壤質地為砂質壤土。土壤耕層含有機質15.03 g/kg、全氮0.85 g/kg、速效磷56.0 mg/kg、速效鉀174.0 mg/kg、堿解氮82.3 mg/kg，pH 8.03。

1.2? ?供試材料

指示甘藍品種為中甘21號，由中國農業科學院蔬菜花卉研究所提供。供試沼渣取自蘭州市榆中吉江牧業公司150 m3沼氣系統正常發酵的發酵殘余物，發酵原料為花椰菜廢棄物與牛糞按體積比為2∶1的比例混合[8 ]，花椰菜廢棄物采自蘭州市榆中縣蔣家營村的農田，牛糞采自蘭州市榆中縣莊園奶牛場。供試沼渣含有機質23.69 g/kg、全氮10.65 g/kg、全磷8.42 g/kg、全鉀6.73 g/kg、速效磷885.1 mg/kg、速效鉀1 543.3 mg/kg、堿解氮82.3 mg/kg，pH 7.43。供試的化學肥料為磷酸二銨（N 18%，P2O5 46%）、硫酸鉀復合肥（N∶P∶K=16∶16∶16）、尿素（N 46%）、純硫酸鉀（K2O 52%）。

1.3? ?試驗方法

試驗共設6個基肥處理，分別為CK（常規化肥）、T1（80%常規化肥+1 800 kg/hm2沼渣）、T2（80%常規化肥+2 400 kg/hm2沼渣）、T3（80%常規化肥+3 000 kg/hm2沼渣）、T4（80%常規化肥+3 600 kg/hm2沼渣）、T5（80%常規化肥+4 200 kg/hm2沼渣）。即CK施磷酸二銨600 kg/hm2、硫酸鉀復合肥375 kg/hm2，T1施磷酸二銨480 kg/hm2、硫酸鉀復合肥300 kg/hm2、沼渣1 800 kg/hm2，T2施磷酸二銨480 kg/hm2、硫酸鉀復合肥300 kg/hm2、沼渣2 400 kg/hm2，T3施磷酸二銨480 kg/hm2、硫酸鉀復合肥300 kg/hm2、沼渣3 000 kg/hm2，T4施磷酸二銨480 kg/hm2、硫酸鉀復合肥300 kg/hm2、沼渣3 600 kg/hm2，T5施磷酸二銨480 kg/hm2、硫酸鉀復合肥300 kg/hm2、沼渣4 200 kg/hm2。采用完全隨機區組設計，重復3次，試驗面積667 m2。每小區定植6 000株，目標產量55 500 kg/hm2。按照日常的田間管理模式，供應充足的水肥。沼渣、磷酸二銨和硫酸鉀復合肥全部做基肥在定植前7 d一次施入，氮肥（尿素）和純硫酸鉀移栽后作為追肥分3次施入。所有處理追肥施用方法相同，追肥施用量具體見表1。于2019年3月20日定植苗齡為60 d的甘藍苗，株距25 cm，行距45 cm。于5月20日采收。

1.4? ?測試項目與方法

1.4.1? ? 品質分析測定? ? 采用2，6-二氯靛酚滴定法（GB5009.86 — 2016）測定維生素C含量[9 ];采用3，5-二硝基水楊酸比色法（GB6194-86）測定可溶性糖含量;采用磺基水楊酸比色法測定硝酸鹽[10 ]。

1.4.2? ? 土壤理化性質測定? ? 有機質、堿解氮、速效鉀、速效磷、pH測定均參照白寶璋等[10 ]的方法。

1.5? ?數據分析方法

數據采用WPS Office和SPSS 19.0軟件進行數據處理和方差分析。

2? ?結果與分析

2.1? ?不同施肥處理對甘藍產量的影響

從表2可知，除處理T1產量較對照略降低外，其余處理均表現為較對照增產。其中處理T5增產最高，比常規化肥（CK）增產16.45%，表明沼肥施用量越高，產量越高;處理T5與處理T4差異不顯著，與其余處理均差異顯著。處理T1、處理T2、處理T3、處理T4與CK均差異顯著。考慮到成本因素，處理T3更符合要求。

2.2? ?不同施肥處理對甘藍品質的影響

由表3可知，沼渣配施化肥的所有處理（處理T1～T5）Vc含量均有所增加，增幅為1.43%～11.60%，均與CK差異顯著。其中處理T3的 Vc含量最高，與其他處理相比均有明顯增加;其次是處理T2、處理T1;處理T4、處理T5較低，但均高于CK。這與李澤碧等[6 ]在研究沼液、沼渣與化肥配施對萵筍產量和品質的影響時的結論相似，表明適量沼渣配施化肥可以提高甘藍中的Vc含量，但沼渣用量不宜過多。一般來說，經發酵后的尾菜沼渣富含鉀元素及微量元素，不僅可以促進作物的吸收，而且可以有效地提高果實的品質[6 ]。

配施沼渣處理的甘藍可溶性糖含量均比對照顯著增加，其中處理T5最高，其次是處理T4、處理T3，處理T1最低。說明施用沼渣可以有效地提高可溶性糖含量，處理T5與處理T4差異不顯著，與其余處理差異顯著;處理T3與處理T4差異不顯著，但均與處理T1、處理T2、CK差異顯著。考慮到充分利用沼渣、節約成本的因素，處理T3更符合要求。

不同的沼渣施用量均可以降低硝酸鹽含量，與對照相比差異均達顯著水平。處理T3硝酸鹽含量減少效果最明顯，比常規施肥的對照處理減少19.59%;其次是處理T4、處理T5，分別減少15.93%、11.98%。配施沼渣能明顯減少甘藍中的硝酸鹽含量，但隨著沼渣量的增加，硝酸鹽含量降低率反而呈下降趨勢，這與李澤碧等人[6 ]的結果一致，說明適量沼渣與化肥配施可以有效減少蔬菜中硝酸鹽的含量[11 ] ，沼渣施用量過大會增加蔬菜中的硝酸鹽含量[12 ]。

2.3? ?不同施肥處理對土壤養分含量的影響

由表4可知，甘藍收獲后，所有處理的土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量均高于施肥前的本底值。施用沼渣的所有處理土壤堿解氮含量均高于對照，其中處理T3土壤堿解氮增加效果最明顯，比本底值高6.60%，均與其余處理差異顯著。這與閆兆鵬等[13 ]在小麥上的研究結果相似，說明沼渣與化肥配施有利于增加土壤中的堿解氮含量。

施用沼渣的所有處理速效磷均顯著增加，且沼渣量越大，土壤速效磷的含量增加越明顯。其中處理T5的速效磷含量最高，比土壤本底值增加11.57%，分別是處理T1、處理T2、處理T3、處理T4的1.06倍、1.02倍、1.01倍、1.01倍，與其余處理均差異顯著，這與閆兆鵬等[13 ]的試驗結果相似，表明沼渣大量配施化肥有效促進了土壤中速效磷含量的提高。

與CK相比，其余處理均能使土壤中的速效鉀含量顯著增加，且沼渣量越大，速效鉀含量會越高。其中處理T5使土壤中速效鉀的含量增加最明顯，比土壤本底值增加13.46%，與其余處理差異均顯著;其次是處理T3、處理T4，二者差異不顯著，但與其余處理差異均顯著。可見沼渣與化肥配施對土壤中速效鉀的影響與速效磷的變化趨勢相似，這可能是由于沼渣與化肥配施能增加土壤速效鉀的緩效時間，從而保證植株生長的吸收利用[14 ]。

2.4? ?不同施肥處理對土壤有機質的影響

如圖1所示，沼渣配施化肥的所有處理（處理T1～T5）與施常規化肥（CK）相比較，均顯著地提高了土壤的有機質含量。其中處理T5含量最高，比對照增加12.56%;其次是處理T3、處理T4。這可能是由于沼渣中的有機質轉化快，能夠迅速地促進土壤中有機質含量的增加[15 - 16 ]。考慮成本因素，處理T3更適用于生產。

2.5? ?不同施肥處理對土壤pH的影響

不同施肥處理對土壤 pH變化的影響如圖2所示。不同量的沼渣施肥處理都能顯著降低土壤的pH，其中處理T3降低土壤堿性的效果最明顯，這與王遠遠[14 ]的結論相似，說明施沼渣對土壤的酸堿度有一定的緩沖作用，可降低土壤的堿性，使其接近中性。

3? ?結論

試驗表明，以蔬菜廢棄物為原料厭氧發酵產生的沼渣配合化肥作基肥均可提高甘藍的產量，增加可溶性糖含量及土壤中有機質含量。其中磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣4 200 kg/hm2處理效果最明顯，磷酸二銨480 k/hm2g+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣3 000 kg/hm2處理、磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣3 600 kg/hm2處理、磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣4 200 kg/hm2處理間差異均不顯著。沼渣配合化肥作基肥均能增加土壤中速效磷與速效鉀的含量，其中磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣4 200 kg/hm2處理的含量最高。沼渣配合化肥作基肥均可增加甘藍中維生素C含量和降低硝酸鹽含量，且能增加土壤中堿解氮的含量以及調節土壤pH，其中磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣3 000 kg/hm2處理效果最佳。

從整體上來看，在6個施肥處理中，磷酸二銨480 kg/hm2+硫酸鉀復合肥300 kg/hm2+沼渣3 000 kg/hm2處理最為理想，能夠有效地提高甘藍產量、改善品質及土壤肥力，更適合在實際生產中應用。

參考文獻：

[1] 姜靈偉，陳? ?銳. 沼肥種類及不同施氮量對芹菜品質影響研究[J].? 中國沼氣，2020，38（1）：80-84.

[2] ARIF SANIA，LIAQUAT RABIA，ADIL MANAL.? Applications of materials as additives in anaerobic digestion technology[J].? Renewable and Sustainable Energy Reviews，2018，97：354-366.

[3] ZIDAN？譒EK ALEKSANDER，BLINC ROBERT，JEGLICˇCˇ ANTON，et al.? Climate changes，biofuels and the sustainable future[J].? International Journal of Hydrogen Energy，2009，34（16）：6980-6983.

[4] 丁躍林.? 沼肥綜合利用技術[J].? 生態環境， 2001（2）：17-18.

[5] 中國農學會.? 美麗鄉村100問[M].? 北京：中國農業出版社，2014.

[6] 李澤碧，王正銀.? 沼液、沼渣與化肥配施對萵筍產量和品質的影響[J].? 中國沼氣，2006，

24（1）：27-30.

[7] 邱桃玉，劉德江.? 施用沼肥對蔬菜產量、品質及土壤性狀的影響[J].? 中國沼氣，2010，

28（6）：44-47.

[8] 尹? ?燕，王興田，楊道蘭，等.? 牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發酵產沼氣的影響[J]. 中國農機化學報，2017，38（1）：116-119;123.

[9] 中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.? 食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定：GB 5009.86 —2016[S].? 北京：中國標準出版社，2016.

[10] 白寶璋，王景安，孫玉霞，等.? 植物生理學測試技術[M].? 北京：中國科學技術出版社，1993.

[11] 徐衛紅，王正銀，權月梅，等.? 沼液對萵筍和生菜硝酸鹽含量及營養品質的影響[J].? 農村生態環境，2003，19（2）：34-37.

[12] 齊? ?英，陳慧民，劉? ?慧.? 沼肥對減少蔬菜硝酸鹽積累的量化研究[J].? 可再生能源，2003（5）：35-36.

[13] 閆兆鵬，孫嘉洵，楊守軍，等.? 沼肥施用對小麥產量及土壤理化性質的影響[J] .? 海峽科技與產業，2019（1）：170-172.

[14] 王遠遠.? 蔬菜廢棄物沼氣發酵工藝條件及沼氣發酵殘余物綜合利用技術的研究[D].? 上海：上海交通大學.? 2008：99-107.

[15] 樊文華，劉晉峰，王志偉，等.? 施用沼肥對溫室土壤養分和重金屬含量的影響[J].? 山西農業大學學報，2011（1）：1-4.

[15] 張志剛，楊金梅，楊權社.沼渣栽培平菇配方篩選試驗[J].? 甘肅農業科技，2011（2）：25-26.

（本文責編：楊? ?杰）