沼液替代化肥對青菜產量、品質及土壤肥力的影響

齊文， 王德剛， 何賢彪， 錢仲倉

(臺州市農業科學研究院，浙江 臨海 317000)

化肥的投入提高了全球糧食產量，大大緩解了世界人口快速增長對糧食的需求。據統計，與20世紀60年代底相比，2010年中國糧食單產增加了5倍，化肥消費量增加了幾十倍，同時也造成了肥料利用效率的持續下降，其中，氮肥利用率從1980年的32%降至2005年的26%[1]。大量未被吸收利用的氮、磷流失到環境中，造成了嚴重的資源浪費和環境問題[2-3]，引起了全世界的高度關注。為了解決這些問題，中國政府鼓勵生態循環農業的概念，通過農業廢棄物循環利用，減少化肥投入，達到保護環境的目的。

我國沼氣工程發展迅速，2013年，我國已開展99 625個沼氣工程，包括5 246個大型沼氣工程和9 767個中等沼氣工程[4]。在沼氣生產系統中，畜禽糞便厭氧發酵產生沼氣的同時，也會產生大量的副產品——沼液和沼渣，如果處理不當，可能會造成新的環境問題[5]。沼液含有大量植物所需的有機質、營養元素及活性物質，作為有機肥料替代傳統化肥的潛力巨大[6]。本試驗以蘇州青為材料，通過不同灌溉量沼液作為基肥，研究了沼液基施對青菜產量、品質以及土壤肥力的影響，旨在為沼液資源化利用提供應用依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試青菜品種為蘇州青，田間試驗于2019年10月至2020年1月在臺州市農業科學研究院本部基地進行。試驗田為壤土，排灌方便，土壤肥力中等，pH值8.14，有機質和全氮含量分別為22.2和1.35 g·kg-1，有效磷和速效鉀含量分別為125.6和250 mg·kg-1，前茬為芋。

供試肥料為豬糞尿發酵的沼液，其總氮、總磷、總鉀、化學需氧量(COD)、銅、鋅、鉛、鎘、鉻、汞的含量分別為459、106、391、9.98、3.90、0.010、0.01、0.002、0.008、0.000 2 mg·L-1，供試復合肥主要成分N 15%、P2O515%、K2O 15%，總養分含量≥45%。

1.2 處理設計

試驗設5個處理。CK1為空白對照；CK2為常規施肥，復合肥500 kg·hm-2，基追比為3∶2；T1為等氮沼液處理，沼液用量16.3 t·hm-2；T2為1.5倍氮沼液處理，沼液用量24.5 t·hm-2；T3為2倍氮沼液處理，沼液用量32.6 t·hm-2。沼液一次性澆灌施用，不進行追肥。隨機區組排列，重復3次，小區面積20 m2，行株距35 cm×30 cm。10月15日播種，11月17日移栽，12月25日收獲。除沼液灌溉和施肥處理不同外，其他所有栽培管理措施均按當地生產習慣統一實施。試驗期間的病蟲害防治、除草等均統一進行。

1.3 采樣與測定

土壤、植株測定均以同一處理3個重復的混合樣進行檢測，試驗小區人工采收，全部稱量計算產量。pH值、有機質、總氮、有效磷、速效鉀等按常規分析方法測定，選取新鮮植物樣用去離子水清洗，并吸干水分，檢測總糖、蛋白質、纖維素、VC等營養指標含量。部分樣品裝袋于105 ℃～110 ℃殺青30 min，再以70 ℃烘干至恒重，粉碎研磨后過0.15 mm孔篩，原子吸收分光光度法測定重金屬含量。

1.4 數據分析

采用Excel 2007和SPSS 18.0進行數據整理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 對蘇州青產量的影響

由表1可知，隨著沼液施量的增加，青菜產量呈先增加再降低的趨勢。其中，T2產量最高，顯著高于除T1外的其他處理，分別較CK1和CK2增產59.4%和25.2%，而沼液基施量最高的T3仍較CK2增產10.9%。節本增效是提高農業經濟效益的重要手段之一，沼液基施后未追肥，減少了人工，節約了化肥成本，同時依賴政府扶持補貼，沼液利用不需額外成本投入，所以在經濟和生態效益上均獲得較大提高。

表1 不同施肥處理對蘇州青產量的影響

2.2 對蘇州青葉綠素的影響

由圖1可知，各施肥處理的葉綠素含量均明顯高于CK1，與CK2相比，沼液基施的葉片葉綠素含量也有升高。T2處理下的葉片SPAD值最高，分別較CK1和CK2提高13.7%和8.3%，說明基施沼液能促進葉綠素的合成，增強葉片的光合作用。

圖1 沼液基施對蘇州青葉綠素含量的影響

2.3 對蘇州青品質的影響

從表2可以看出，基施沼液后，總糖、蛋白質的含量均隨著沼液量的增加而增加。其中，T3總糖含量最高，較CK1、CK2分別提高38.10%和13.3%；基施沼液各處理使蛋白質產量比CK1增加6.6%～20.5%，T2的蛋白質產量比T1提高12.4%，與T3差異不大。基施沼液后，VC的含量隨著沼液量的增加而呈下降趨勢，其中，T1的VC含量最高，為23.4 mg·kg-1，T3的最低。各處理粗纖維無明顯變化。

表2 不同施肥處理的蘇州青品質指標

2.4 對蘇州青重金屬含量的影響

從表3可以看出，各項重金屬含量均在《食品安全國家標準食品中污染物限量標準》(GB 2762—2017)的限定內。其中，Hg含量未被檢出，其余重金屬均遠低于限定標準。青菜中Zn含量有降低趨勢，可能與離子間競爭有關，具體有待進一步研究。綜合來看，沼液作為基肥施用可以提高青菜產量，改善青菜品質，并且不會對其食品安全性產生影響。

表3 不同施肥處理的蘇州青重金屬含量

2.5 對土壤肥力的影響

由表4可知，常規施肥處理的土壤pH值明顯降低，而施用沼液各處理的土壤pH值變化不明顯。相比CK1，施肥后有機質含量略有增加。隨著沼液基施量的增加，全氮、有效磷和速效鉀含量均呈下降趨勢，這可能與肥料吸收效率有關。由于蘇州青生育期較短，30 d左右即可上市，導致化學肥料不能及時被作物吸收，大量養分留存在土壤中，故CK2處理的土壤氮磷鉀含量相對較高。沼液中的速效養分更容易被作物吸收，更適合作為偏短生育期的作物肥料。

表4 不同施肥處理的土壤肥力指標

3 小結與討論

目前已經開展了許多關于沼液資源化利用的相關研究。賈亮亮等[7]在日光溫室種植條件下，通過噴施和追施沼液的試驗表明，施用沼液可顯著提高番茄的產量和品質。張媛等[8]研究表明，與施用常規化肥相比，沼液與化肥配合施用的產量顯著提高，且VC、還原糖含量明顯增加，硝酸鹽含量有所降低，顯著提高了油菜的產量和品質。孫欽平等[9]通過沼液葉面噴施對油菜產量、品質和氮素利用率的影響發現，中濃度沼液噴施增產最明顯，低濃度沼液葉面噴施的氮素利用率最高。奚輝等[10]研究結果表明，沼液施用量在420～1 260 t·hm-2時，比全化肥增產8.7%～15.0%。張進等[11]研究結果表明，以沼液為基肥，追施復合肥，雖然相比習慣施肥的增產不明顯，但顯著降低了水稻的生產成本。本研究結果顯示，沼液做基肥與空白對照和常規化肥相比，分別增產41.2%～59.4%和10.9%～25.2%，其中，1.5倍沼液處理的產量最高。總糖和蛋白質含量均隨著基施量的增加而增加，這主要是由于沼液中除了含有植物所需的大量元素外，同時也包含了豐富的中微量元素及多種氨基酸、B族維生素、腐殖酸等營養物質，對作物品質有明顯提升作用[12-13]。相比不施沼液處理，沼液基施提高了各處理的葉綠素含量，但處理間差異不顯著，這與孫欽平等[9,14]的研究結果一致。同時，本試驗結果表明，各重金屬指標含量均未出現超標現象，這與茭白、柑橘、蘿卜的沼液試驗研究結果一致[10,15-16]。研究結果顯示，隨著沼液基施量的增加，土壤中有機質含量未見明顯增加，主要是因為沼液中有機質含量豐富，但大多易迅速氧化分解而損失，大量氮肥施入后，促進土壤中非自養微生物對有機碳的消耗，導致有機質積累下降[17]。

綜上所述，對于青菜這種生育期較短的作物，以沼液作為基肥可替代化學肥料，既可快速提供作物生長所需的養分，又能夠減少對農田灌溉水的需求。