王德剛,齊文,何賢彪,錢仲倉,陳偉強,楊子峰,王偉
(臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院,浙江 臨海 317000)
近年來,我國沼氣工程快速發(fā)展。2012年底浙江省各類沼氣工程1.7萬處,沼液產(chǎn)生量約為0.50億t,全省沼液消納利用量0.15億t,僅占總量的30%[1]。畜禽糞便污水經(jīng)沼氣工程厭氧發(fā)酵后雖然污染物指標大幅降低,但沼液中COD含量、總氮、總磷等含量依然較高[2],未能達到國家畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準的要求,必須經(jīng)過再處理后才能達標排放,妥善處置過剩的沼液已成為新的難題。利用環(huán)境工程設施處理沼液中的氮、磷污染物,處理成本較高,且造成資源浪費。目前,投入農(nóng)田是實現(xiàn)沼液資源化利用較為理想的消納方式。沼液成分復雜,除了含有豐富的氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素,還含有無機鹽和多種生物活性物質(zhì)[3]。大量研究表明,沼液在提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力方面具有積極作用[4-6]。本試驗利用種植蔬菜的方式消納沼液,以蘇州青為材料,通過追施不同沼液量替代化肥投入,研究沼液不同用量對青菜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響,以期為沼液資源化利用和化肥減量技術提供依據(jù)。
試驗于2019年10—12月在臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院本部基地進行。試驗田土壤為壤土,排灌方便,土壤肥力中等,pH值8.14,有機質(zhì)22.2 g·kg-1,全氮1.35 g·kg-1,有效磷125.6 mg·kg-1,速效鉀250 mg·kg-1。前茬為芋。供試青菜品種為蘇州青。
沼液為黃巖能信生豬養(yǎng)殖場沼氣工程處理后產(chǎn)生的沼液,主要成分總氮459 mg·L-1,總磷106 mg·L-1,總鉀391 mg·L-1,COD 9.98 mg·L-1,銅3.90 mg·L-1,鋅0.01 mg·L-1,鉛0.011 2 mg·L-1,鎘0.002 2 mg·L-1,鉻0.008 0 mg·L-1,汞0.000 2 mg·L-1。所用化肥為三元復合肥(N、P2O5、K2O含量均為15%)總養(yǎng)分含量≥45%。
試驗設5個處理:空白對照(CK1),不施肥;常規(guī)施肥(CK2),三元復合肥500 kg·hm-2;等氮沼液(T1),沼液用量16.3 t·hm-2;1.5倍氮沼液(T2),沼液用量24.5 t·hm-2;2倍氮沼液(T3),沼液用量32.6 t·hm-2。小區(qū)面積20 m2(10 m×2 m),隨機區(qū)組排列,重復3次,小區(qū)之間保護行間隔40 cm。不施基肥,化肥和沼液共分3次追肥,移栽后每隔10 d追肥1次,追肥比例為3∶3∶4。10月15日播種,10月25日移栽,行株距35 cm×30 cm。12月18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?shù)厣a(chǎn)習慣統(tǒng)一實施。
土壤、植株各項檢測均以同一處理3個重復的混合樣進行。試驗各小區(qū)人工采收,全部稱量計算產(chǎn)量。土壤的pH值、有機質(zhì)、總氮、有效磷、速效鉀等按常規(guī)分析方法測定。植株營養(yǎng)指標與重金屬含量測定方法,選取新鮮植株,去離子水清洗,并吸干水分,測定總糖、蛋白質(zhì)、纖維素、VC等;部分樣品裝袋放入烘箱中于105~110 ℃殺青30 min,再以70 ℃烘干至恒重,粉碎研磨后過100目篩,原子吸收分光光度法測定重金屬含量。
采用Excel 2007和SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析。
由表1可知,施用沼液處理,植株的生物量隨著沼液追施量的增加而增加。與空白對照(CK1)相比,3個施用沼液的處理分別增產(chǎn)32.9%,41.9%,44.4%,差異達到顯著水平。等氮處理下,沼液追肥比常規(guī)化肥(CK2)處理增產(chǎn)6.5%,但差異不顯著。沼液替代1.5倍化肥氮(T2)處理產(chǎn)量為26 183 kg·hm-2,比CK2處理增產(chǎn)13.7%,達顯著水平;當沼液替代2倍化肥氮時(T3)產(chǎn)量最高,為26 650 kg·hm-2,比CK2處理增產(chǎn)15.7%,與T2處理差異不顯著,增產(chǎn)幅度明顯放緩。
蔬菜的營養(yǎng)品質(zhì)是衡量蔬菜質(zhì)量的基礎指標。從表1可以看出,相比于空白對照,沼液追肥處理可以增加青菜品質(zhì)指標。沼液追肥明顯提高了青菜蛋白質(zhì)含量,且隨著沼液量的增加而增加,T3處理較CK2提高21.9%;追肥最大量T3處理總糖含量最高,分別是CK1和CK2處理的1.21倍和1.15倍;T2處理的VC含量最高,為60.6 mg·g-1,分別較CK1和CK2處理提高33.8%和8.2%。等氮處理下,除VC含量偏低外,其余指標沼液追肥處理均高于CK2處理。說明利用沼液替代化肥可明顯提高蔬菜的品質(zhì)。
表1 沼液追肥對青菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響
注:同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示組間差異顯著。
食品安全一直是人們關注的焦點。表2表明,空白處理中青菜的Zn含量最高,為2.57 mg·kg-1,而沼液追肥處理中隨著沼液用量的增加而明顯增加,但未超過空白對照。從整體來看,不同沼液用量追肥對青菜中重金屬含量變化基本沒有影響,各項重金屬含量均在GB 2762—2017《食品安全國家標準食品中污染物限量標準》的限定內(nèi),其中,汞含量未檢出,其余重金屬含量均遠低于限定標準。說明沼液追肥不會造成蔬菜重金屬積累。
表2 沼液追肥對青菜重金屬含量的影響
注:-表示未檢出。
表3表明,土壤pH值常規(guī)化肥處理比空白對照明顯降低,這與前人的研究結(jié)果一致,而沼液追肥處理雖有所降低,但基本可以維持,且受沼液追肥量的影響不大。土壤有機質(zhì)和全氮含量均隨著沼液追肥量的增加而增加,但增幅較小。有效磷含量隨著沼液追肥量的增加明顯增加,其中,T3處理較CK2增加14.9%。因此,沼液作為肥料農(nóng)用時,一定要控制使用總量,避免造成二次污染。等氮沼液處理(T1)土壤肥力指標均較低,這主要是由于沼液屬于液體肥料,容易被作物吸收利用,同時,可以增加土壤微生物數(shù)量,提高土壤中酶的活性[7],從而使養(yǎng)分的利用效率提升,導致存留在土壤中的養(yǎng)分相應減少。常規(guī)化肥處理土壤養(yǎng)分含量均較高,主要是因為青菜生長周期較短,移栽后僅1個月就收獲,化學肥料未被充分溶解吸收,導致大量養(yǎng)分殘留在土壤中,肥料利用率較低,容易造成浪費且增加農(nóng)業(yè)面源污染的風險。
表3 沼液追肥對土壤肥力的影響
試驗結(jié)果表明,不同沼液量追肥能明顯促進青菜植株營養(yǎng)生長,與常規(guī)化肥相比均有增產(chǎn)效果,且品質(zhì)明顯提升,總糖、蛋白質(zhì)和粗纖維含量均隨著沼液追肥量的增加而增加。沼液用量32.6 t·hm-2時,青菜產(chǎn)量最高,較常規(guī)化肥處理增產(chǎn)15.7%,且重金屬含量未超出國家限量標準。1.5、2倍化肥氮量的沼液追肥對土壤肥力指標略有改善,土壤中有機質(zhì)、有效磷、速效鉀等指標有所提高。與常規(guī)化肥相比,沼液追肥有利于土壤pH值的維持,但與沼液用量無明顯關系。為此建議沼液用量不超過2倍化肥氮,以達到沼液資源利用,化肥減量增效的目的,而且緩解規(guī)模化養(yǎng)殖場污水處理的排放壓力,形成良好的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。沼液長期施用對土壤環(huán)境的影響需進一步研究。