沼渣与化肥配施对甘蓝品质产量及土壤质量的影响

    牛慧婷 冯炜弘 尹燕 杨道兰 李爱兵 何潇 王璐

    

    

    

    摘要：采用田间试验，研究不同量蔬菜废弃物沼渣与化肥配合基施对甘蓝产量和品质及土壤肥力的影响。结果表明，与常规化肥处理相比，适量的沼渣配施化肥可提高甘蓝产量，增加Vc和可溶性糖含量，降低硝酸盐含量，能活化土壤养分，提升土壤肥力。综合各方面因素，基施80%常规化肥（磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300? kg/hm2 ）+3 000 kg/hm2沼渣处理最为理想，甘蓝增产14.04%，且明显改善甘蓝品质及土壤肥力。

    关键词：沼渣;化肥;甘蓝;产量;品质;土壤质量

    中图分类号：S635;S147.2? ? 文献标志码：A? ? 文章编号：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

    能源和环保是近年来人们关注的两大热门话题[1 ]。沼气工程因不仅能够处理废弃农业废弃物，还能产生可再生的生物能源而备受关注，但同时产生了数量巨大的发酵残余物，无法被及时且高效地消纳，从而对环境造成了二次污染[1 - 3 ]。因此，对沼气发酵残余物的综合利用的研究迫在眉睫。

    沼渣是人畜粪便、秸秆等多种农业废弃物经过厌氧发酵产生沼气后剩余的固体物 质[4 ]，其中含有丰富的有机质、微量元素、腐殖酸及氮、磷、钾等元素[5 ]，能有效提高作物的产量、品质和改善土壤质量，具有速缓兼备的功能，是优质的有机肥[6 ]。近年来，一些学者已经对以动物粪便为原料的沼渣配施化渣配施化肥对蔬菜品质的影响进行了研究。如李泽碧等[6 ]研究了沼渣与化肥配施对莴笋产量和品质的影响;邱桃玉等[7 ]研究了沼渣与化肥配施对豆角、白菜产量和品质及土壤质量的影响，发现沼渣配施化肥能显著提高蔬菜的产量和品质，同时又能起到改良土壤的作用。我们研究了以蔬菜废弃物为原料厌氧发酵产生的沼渣对甘蓝产量和品质及土壤质量的影响，以期为农业生产中施用沼渣提高蔬菜品质和土壤质量方面提供参考。

    1? ?材料与方法

    1.1? ?试验地基本情况

    试验于2019年1月20日至5月20日在兰州市榆中吉江牧业公司试验地进行，试验地土壤质地为砂质壤土。土壤耕层含有机质15.03 g/kg、全氮0.85 g/kg、速效磷56.0 mg/kg、速效钾174.0 mg/kg、碱解氮82.3 mg/kg，pH 8.03。

    1.2? ?供試材料

    指示甘蓝品种为中甘21号，由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供。供试沼渣取自兰州市榆中吉江牧业公司150 m3沼气系统正常发酵的发酵残余物，发酵原料为花椰菜废弃物与牛粪按体积比为2∶1的比例混合[8 ]，花椰菜废弃物采自兰州市榆中县蒋家营村的农田，牛粪采自兰州市榆中县庄园奶牛场。供试沼渣含有机质23.69 g/kg、全氮10.65 g/kg、全磷8.42 g/kg、全钾6.73 g/kg、速效磷885.1 mg/kg、速效钾1 543.3 mg/kg、碱解氮82.3 mg/kg，pH 7.43。供试的化学肥料为磷酸二铵（N 18%，P2O5 46%）、硫酸钾复合肥（N∶P∶K=16∶16∶16）、尿素（N 46%）、纯硫酸钾（K2O 52%）。

    1.3? ?试验方法

    试验共设6个基肥处理，分别为CK（常规化肥）、T1（80%常规化肥+1 800 kg/hm2沼渣）、T2（80%常规化肥+2 400 kg/hm2沼渣）、T3（80%常规化肥+3 000 kg/hm2沼渣）、T4（80%常规化肥+3 600 kg/hm2沼渣）、T5（80%常规化肥+4 200 kg/hm2沼渣）。即CK施磷酸二铵600 kg/hm2、硫酸钾复合肥375 kg/hm2，T1施磷酸二铵480 kg/hm2、硫酸钾复合肥300 kg/hm2、沼渣1 800 kg/hm2，T2施磷酸二铵480 kg/hm2、硫酸钾复合肥300 kg/hm2、沼渣2 400 kg/hm2，T3施磷酸二铵480 kg/hm2、硫酸钾复合肥300 kg/hm2、沼渣3 000 kg/hm2，T4施磷酸二铵480 kg/hm2、硫酸钾复合肥300 kg/hm2、沼渣3 600 kg/hm2，T5施磷酸二铵480 kg/hm2、硫酸钾复合肥300 kg/hm2、沼渣4 200 kg/hm2。采用完全随机区组设计，重复3次，试验面积667 m2。每小区定植6 000株，目标产量55 500 kg/hm2。按照日常的田间管理模式，供应充足的水肥。沼渣、磷酸二铵和硫酸钾复合肥全部做基肥在定植前7 d一次施入，氮肥（尿素）和纯硫酸钾移栽后作为追肥分3次施入。所有处理追肥施用方法相同，追肥施用量具体见表1。于2019年3月20日定植苗龄为60 d的甘蓝苗，株距25 cm，行距45 cm。于5月20日采收。

    1.4? ?测试项目与方法

    1.4.1? ? 品质分析测定? ? 采用2，6-二氯靛酚滴定法（GB5009.86 — 2016）测定维生素C含量[9 ];采用3，5-二硝基水杨酸比色法（GB6194-86）测定可溶性糖含量;采用磺基水杨酸比色法测定硝酸盐[10 ]。

    1.4.2? ? 土壤理化性质测定? ? 有机质、碱解氮、速效钾、速效磷、pH测定均参照白宝璋等[10 ]的方法。

    1.5? ?数据分析方法

    数据采用WPS Office和SPSS 19.0软件进行数据处理和方差分析。

    2? ?结果与分析

    2.1? ?不同施肥处理对甘蓝产量的影响

    从表2可知，除处理T1产量较对照略降低外，其余处理均表现为较对照增产。其中处理T5增产最高，比常规化肥（CK）增产16.45%，表明沼肥施用量越高，产量越高;处理T5与处理T4差异不显著，与其余处理均差异显著。处理T1、处理T2、处理T3、处理T4与CK均差异显著。考虑到成本因素，处理T3更符合要求。

    2.2? ?不同施肥处理对甘蓝品质的影响

    由表3可知，沼渣配施化肥的所有處理（处理T1～T5）Vc含量均有所增加，增幅为1.43%～11.60%，均与CK差异显著。其中处理T3的 Vc含量最高，与其他处理相比均有明显增加;其次是处理T2、处理T1;处理T4、处理T5较低，但均高于CK。这与李泽碧等[6 ]在研究沼液、沼渣与化肥配施对莴笋产量和品质的影响时的结论相似，表明适量沼渣配施化肥可以提高甘蓝中的Vc含量，但沼渣用量不宜过多。一般来说，经发酵后的尾菜沼渣富含钾元素及微量元素，不仅可以促进作物的吸收，而且可以有效地提高果实的品质[6 ]。

    配施沼渣处理的甘蓝可溶性糖含量均比对照显著增加，其中处理T5最高，其次是处理T4、处理T3，处理T1最低。说明施用沼渣可以有效地提高可溶性糖含量，处理T5与处理T4差异不显著，与其余处理差异显著;处理T3与处理T4差异不显著，但均与处理T1、处理T2、CK差异显著。考虑到充分利用沼渣、节约成本的因素，处理T3更符合要求。

    不同的沼渣施用量均可以降低硝酸盐含量，与对照相比差异均达显著水平。处理T3硝酸盐含量减少效果最明显，比常规施肥的对照处理减少19.59%;其次是处理T4、处理T5，分别减少15.93%、11.98%。配施沼渣能明显减少甘蓝中的硝酸盐含量，但随着沼渣量的增加，硝酸盐含量降低率反而呈下降趋势，这与李泽碧等人[6 ]的结果一致，说明适量沼渣与化肥配施可以有效减少蔬菜中硝酸盐的含量[11 ] ，沼渣施用量过大会增加蔬菜中的硝酸盐含量[12 ]。

    2.3? ?不同施肥处理对土壤养分含量的影响

    由表4可知，甘蓝收获后，所有处理的土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均高于施肥前的本底值。施用沼渣的所有处理土壤碱解氮含量均高于对照，其中处理T3土壤碱解氮增加效果最明显，比本底值高6.60%，均与其余处理差异显著。这与闫兆鹏等[13 ]在小麦上的研究结果相似，说明沼渣与化肥配施有利于增加土壤中的碱解氮含量。

    施用沼渣的所有处理速效磷均显著增加，且沼渣量越大，土壤速效磷的含量增加越明显。其中处理T5的速效磷含量最高，比土壤本底值增加11.57%，分别是处理T1、处理T2、处理T3、处理T4的1.06倍、1.02倍、1.01倍、1.01倍，与其余处理均差异显著，这与闫兆鹏等[13 ]的试验结果相似，表明沼渣大量配施化肥有效促进了土壤中速效磷含量的提高。

    与CK相比，其余处理均能使土壤中的速效钾含量显著增加，且沼渣量越大，速效钾含量会越高。其中处理T5使土壤中速效钾的含量增加最明显，比土壤本底值增加13.46%，与其余处理差异均显著;其次是处理T3、处理T4，二者差异不显著，但与其余处理差异均显著。可见沼渣与化肥配施对土壤中速效钾的影响与速效磷的变化趋势相似，这可能是由于沼渣与化肥配施能增加土壤速效钾的缓效时间，从而保证植株生长的吸收利用[14 ]。

    2.4? ?不同施肥处理对土壤有机质的影响

    如图1所示，沼渣配施化肥的所有处理（处理T1～T5）与施常规化肥（CK）相比较，均显著地提高了土壤的有机质含量。其中处理T5含量最高，比对照增加12.56%;其次是处理T3、处理T4。这可能是由于沼渣中的有机质转化快，能够迅速地促进土壤中有机质含量的增加[15 - 16 ]。考虑成本因素，处理T3更适用于生产。

    2.5? ?不同施肥处理对土壤pH的影响

    不同施肥处理对土壤 pH变化的影响如图2所示。不同量的沼渣施肥处理都能显著降低土壤的pH，其中处理T3降低土壤碱性的效果最明显，这与王远远[14 ]的结論相似，说明施沼渣对土壤的酸碱度有一定的缓冲作用，可降低土壤的碱性，使其接近中性。

    3? ?结论

    试验表明，以蔬菜废弃物为原料厌氧发酵产生的沼渣配合化肥作基肥均可提高甘蓝的产量，增加可溶性糖含量及土壤中有机质含量。其中磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣4 200 kg/hm2处理效果最明显，磷酸二铵480 k/hm2g+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣3 000 kg/hm2处理、磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣3 600 kg/hm2处理、磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣4 200 kg/hm2处理间差异均不显著。沼渣配合化肥作基肥均能增加土壤中速效磷与速效钾的含量，其中磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣4 200 kg/hm2处理的含量最高。沼渣配合化肥作基肥均可增加甘蓝中维生素C含量和降低硝酸盐含量，且能增加土壤中碱解氮的含量以及调节土壤pH，其中磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣3 000 kg/hm2处理效果最佳。

    从整体上来看，在6个施肥处理中，磷酸二铵480 kg/hm2+硫酸钾复合肥300 kg/hm2+沼渣3 000 kg/hm2处理最为理想，能够有效地提高甘蓝产量、改善品质及土壤肥力，更适合在实际生产中应用。

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    （本文责编：杨? ?杰）