施用沼渣沼液對設(shè)施果類蔬菜生長及土壤養(yǎng)分積累的影響

康凌云 趙永志 曲明山 陳 清*

（1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2北京市土壤肥料工作站，北京 100092）

我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速區(qū)域化、集約化發(fā)展和資源整體供應(yīng)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(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，截至2009年底，全國農(nóng)村戶用沼氣池（12 m3以下）累計保存量達3 507萬戶，年產(chǎn)沼氣124.0億m3，大中小沼氣工程累計達56 856處，年產(chǎn)沼氣 9.2 億 m3（屠云璋和吳兆流，2010）。戶用沼氣池在農(nóng)村的推廣已呈燎原之勢并有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ芙ㄆ剑?007）。

沼氣工程的迅速發(fā)展也并非一帆風(fēng)順，其副產(chǎn)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(zhì)主要可分為三類，第一類物質(zhì)是營養(yǎng)物，如氮、磷、鉀以及有機質(zhì)等；第二類物質(zhì)即生物活性物質(zhì)，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(zhì)；第三類物質(zhì)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(yǎng)分和對植物生長有刺激作用的激素類物質(zhì)，具有很大的農(nóng)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(chǎn)出的沼渣沼液中的營養(yǎng)成分有所差異，且某些營養(yǎng)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(yīng)區(qū)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(yīng)優(yōu)先施用在需磷作物及土壤上。目前生產(chǎn)上為了消納沼渣沼液，盲目施用的現(xiàn)象普遍，而且有些農(nóng)戶沒有相應(yīng)的減少化肥施用數(shù)量，往往會出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象，影響作物的生長、降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還會污染土壤和水環(huán)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(yǎng)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(shè)施蔬菜作物上的合理施用技術(shù)，特別是考慮到其養(yǎng)分的帶入，對減少化肥投入的替代效果，本文從農(nóng)學(xué)及環(huán)境角度進行評價，以期為設(shè)施果類蔬菜利用沼渣沼液提供理論參考，實現(xiàn)資源的可持續(xù)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(qū)趙家峪蔬菜基地，2009年新建成溫室，為傳統(tǒng)的日光溫室，溫室長60 m，寬8 m。溫室內(nèi)表層（0～20 cm）土壤的基礎(chǔ)地力為：有機質(zhì)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(yǎng)分含量

供試沼渣沼液來自順義區(qū)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(guī)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(shè)計

針對化肥的替代作用，設(shè)5個處理（表1），3次重復(fù)，每次重復(fù)3個種植畦，番茄每畦1行，甜椒每畦雙行，小區(qū)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(chǎn)量：在成熟期，按各小區(qū)分次收獲并全部測產(chǎn)，匯總得出不同處理整個生育期的果實產(chǎn)量。

果實品質(zhì)：在盛果期，各小區(qū)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(qū)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(yǎng)分吸收量：在拉秧期，各小區(qū)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(qū)分別取0～90 cm土壤樣品，測定土壤理化性質(zhì)。pH值采用電位法測定；EC值采用電導(dǎo)法測定；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法（外熱源法）測定；硝態(tài)氮、銨態(tài)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(shù)據(jù)分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 作物產(chǎn)量

不同沼渣沼液處理冬春茬番茄及秋冬茬甜椒產(chǎn)量見圖1，不同處理番茄的產(chǎn)量在33.75～38.54 t·hm-2之間，其中處理3產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)

不同沼渣沼液處理番茄果實品質(zhì)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(guī)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(chǎn)量的影響

2.3 設(shè)施菜田周年養(yǎng)分盈余

不同沼渣沼液處理設(shè)施菜田周年養(yǎng)分盈余量如表3所示，氮、磷、鉀均出現(xiàn)盈余，存在過量施肥的問題，主要是由于當年產(chǎn)量未達目標產(chǎn)量及作物養(yǎng)分吸收比例和沼渣沼液養(yǎng)分供應(yīng)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(huán)境污染源。

表2 不同沼渣沼液處理對番茄果實品質(zhì)的影響

表3 不同沼渣沼液處理對設(shè)施菜田周年養(yǎng)分盈余的影響 kg·hm-2

2.4 沼渣沼液對設(shè)施菜田土壤p H值、EC值及有機質(zhì)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(zhì)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(shè)施菜田土壤鹽漬化的現(xiàn)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(zhì)含量差異均不顯著。有機質(zhì)含量隨土層深度下降而降低，根據(jù)華北地區(qū)土壤有機質(zhì)分級（崔建宇 等，2007），該地塊表層土壤屬于中等肥力，在設(shè)施菜田中屬于有機質(zhì)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(shè)施菜田土壤p H值、EC值及有機質(zhì)含量的影響

2.5 沼渣沼液對設(shè)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(tài)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(tài)氮含量各處理間差異不顯著，0～30 cm土層硝態(tài)氮含量高于秋冬茬番茄收獲后，但30～60 cm土層硝態(tài)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(guān)。比較銨態(tài)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(tài)氮含量最高，達1.86 mg·kg-1；冬春茬甜椒收獲后土壤銨態(tài)氮含量較高，表層土壤處理 2銨態(tài)氮含量最高，達24.59 mg·kg-1。

表5 不同沼渣沼液處理對設(shè)施菜田土壤無機氮含量的影響 mg·kg-1

2.6 沼渣沼液對設(shè)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(jīng)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(shè)施菜田土壤有效磷含量的影響

3 結(jié)論

從不同沼渣沼液處理結(jié)果可以看出，各處理產(chǎn)量均不高，可能和管理、氣候等因素有關(guān)，冬春茬番茄對照產(chǎn)量相對較高和該試驗溫室基礎(chǔ)地力較高有關(guān)，而施肥處理產(chǎn)量沒有顯著提高可能與所施沼渣沼液養(yǎng)分形態(tài)有關(guān)，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(zhì)，各處理間差異并不顯著，可能和試驗時間較短有關(guān)，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(fù)雜而漫長的，在短期內(nèi)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(xiàn)磷累積的現(xiàn)象，硝酸鹽也有向下淋洗的趨勢，在后續(xù)試驗中，應(yīng)考慮土壤中已存在的養(yǎng)分和有機肥礦化的養(yǎng)分，根據(jù)作物吸收量，合理調(diào)整施肥量，以維持根層養(yǎng)分的適宜水平，并減少淋洗的風(fēng)險。同時應(yīng)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(yǎng)分，容易導(dǎo)致氮、磷大量累積，而鉀缺乏，今后應(yīng)注意將沼渣沼液和化肥配合使用，來滿足作物的正常需求。

鮑士旦.2000.土壤農(nóng)化分析.3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社.

崔建宇，陳范駿，朱洪群.2007.土壤、植物與環(huán)境分析實驗.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社.

段然.2008.沼肥肥力和施用后潛在污染風(fēng)險研究與土壤安全性評價〔碩士論文〕.甘肅：蘭州大學(xué).

郭強，牛冬杰，程海靜，趙由才.2005.沼渣的綜合利用.中國資源綜合利用，（12）：11-15.

寇建平.2007.我國農(nóng)村能源的開發(fā)和利用.中國沼氣，25（4）：3-4.

劉偉，余宏軍，蔣衛(wèi)杰，李俊田.2005.不同追肥模式對秋冬茬基質(zhì)栽培番茄生長發(fā)育的影響.中國蔬菜，（4）：15-17.

呂錦萍，李俊杰，巴哈提古麗，李秀珍，艾力哈木.2008.博州地區(qū)沼氣池沼液沼渣有機質(zhì)及養(yǎng)分含量分析.中國沼氣，26（5）：28-29.

孫廣輝.2006.沼液灌溉對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤質(zhì)量影響的研究〔博士論文〕.杭州：浙江大學(xué).

屠云璋，吳兆流.2010.沼氣行業(yè)發(fā)展報告（2010）.北京：中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會.

張昌愛，王艷芹，袁長波，姚利，劉英.2009.不同原料沼氣池沼渣沼液中養(yǎng)分含量的差異分析.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，16（1）：44-46.

張岳.1998.沼氣及其發(fā)酵物在生態(tài)農(nóng)業(yè)中的綜合利用.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，17（2）：94-95.

朱春云，蔣衛(wèi)杰，余宏軍，王明.2009.沼渣基質(zhì)對溫室番茄生長和產(chǎn)量的影響.中國蔬菜，（10）：33-36.