沼肥替代部分化肥對小麥產量品質及土壤質量的影響

張 成，李 浩，王 科，任樹友，李紀堂，楊 勛，唐 波，朱文杰

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

沼肥是農作物秸稈、畜禽糞便和生活污水等經沼氣池厭氧發酵后的殘留物[1]，富含植物所需的氮、磷、鉀等大量營養元素和鈣、鐵、鋅等多種中微量元素，及許多氨基酸、生長素、赤霉素等活性物質，是一種緩、速兼備且養分全面的肥料[2]。沼肥也含有鉛、鎘、汞等重金屬元素[3]，在生產上合理科學的施用沼肥，可以改善土壤理化性質及土壤微生態環境[4-6]，提高耕地質量，促進農業的可持續發展[7]。因此，本研究采用田間試驗，探索沼肥替代部分化肥后對小麥產量品質、土壤肥力及重金屬含量的影響，為成都市農業生產中沼肥的合理利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗安排在成都市大邑縣安仁鎮石瓦村，于2016年10月至2017年5月進行。試驗地土壤為J14型沖積黃泥田水稻土，試驗前0～20cm耕作層

土壤基礎理化性質及重金屬含量見表1。

1.2 試驗材料

供試作物：小麥(品種:川農25)。

供試肥料：化肥有尿素(N：46%)、過磷酸鈣(P2O5∶12%)、氯化鉀(K2O∶60%)。本試驗的沼肥取自當地沼氣池正常發酵產氣3個月后的清液及沉渣，其主要原料為畜糞便(豬糞、羊糞、牛糞等)，其主要養分及重金屬含量見表2。

1.3 試驗設計

設置5個處理，分別為①空白(CK1)：不施任何肥料。②單施化肥(CK2)：(N9.0+P2O56.0+K2O7.0)kg/667m2，施尿素19.6kg/667m2、過磷酸鈣50.0kg/667m2、氯化鉀11.7kg/667m2。③低量沼肥替代部分化肥(T1)：施沼肥500kg/667m2作底肥一次性施用，同時計算沼肥帶入的氮磷鉀含量，不足的用化肥補齊至CK2相同水平，補施尿素16.3kg/667m2、過磷酸鈣37.5kg/667m2、氯化鉀10.0kg/667m2。④中量沼肥替代部分化肥(T2)：施沼肥入的氮磷鉀含量，不足的用化肥補齊至CK2相同水平，補施尿素6.5kg/667m2、過磷酸鈣0kg/667m2、氯化鉀5.0kg/667m2。

1000kg/667m2作底肥一次性施用，同時計算沼肥帶入的氮磷鉀含量，不足的用化肥補齊至與CK2相同水平，補施尿素13.0kg/667m2、過磷酸鈣25.0kg/667m2、氯化鉀8.3kg/667m2。⑤高量沼肥替代部分化肥(T3)：施沼肥2000kg/667m2作底肥一次性施用，同時計算沼肥帶

表2 沼肥養分及重金屬含量

各處理中尿素分底肥、分蘗肥2次施用，底、追比為1∶1，磷肥、鉀肥一次性底肥施用，各處理重復3次，小區面積24m2(4m×6m)。2016年10月12日采集耕層基礎土樣及當地沼肥樣品，2016年10月31日播種小麥施用化肥及沼肥，2017年1月13日追施小麥分蘗肥，2017年5月9日小麥收獲，采集各處理土樣及小麥籽粒樣品，并實收測產。在小麥生育期內按照當地生產習慣進行管理并防治病蟲害。

1.4 測定項目與方法

小麥收獲后測定土壤理化性質(pH值、有機質、全氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量)及重金屬(鉛、汞、鎘、砷)含量；小麥測定重金屬(鉛、汞、鎘、砷)含量。鉛、鎘含量用石墨爐原子吸收分光光度法測定，砷、汞采用原子熒光法測定，pH值用電位法測定，有機質用重鉻酸鉀-外加熱法測定，全氮用半微量開氏法測定，有效磷用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法測定，陽離子交換量用醋酸銨法測定[8]。

1.5 數據分析

試驗數據用統計軟件DPS15.1進行方差分析，檢驗不同處理間的差異顯著性。用Microsoft Excel 2010進行圖表制作。本試驗土壤重金屬以《土壤環境質量標準》(GB15618—1995)中土壤環境質量二級標準為評價依據。本試驗小麥籽粒重金屬污染評價參照《食品安全國家標準食品中污染物限量》標準(GB2762—2017)，小麥籽粒重金屬限量指標如表3所示。

表3 小麥產品重金屬限量(mg/kg)

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥產量的影響

從表4可以看出，空白處理(CK1)產量最低，為265.5kg/667m2，T1處理產量最高，為364.7kg/667m2，與空白處理(CK1)相比，CK2、T1、T2及T3分別增產32.3%、37.4%、24.3%及14.0%。與單施化肥處理(CK2)相比，T1增產3.8%，T2、T3分別減產6.1%、13.8%。

2.2 不同處理對小麥收獲后土壤理化性質的影響

由表5可以看出，空白處理(CK1)下，土壤全氮、有效磷、速效鉀及有機質均處于最低水平。相比單施化肥處理(CK2)，沼肥替代部分化肥處理(T1、T2、T3)可以顯著增加土壤有效磷含量，增幅為33.3%～43.7%，土壤速效鉀略有降低，降幅為3.4%～7.8%，土壤全氮、有機質、陽離子交換量有增加趨勢但未達到顯著水平。綜上所述，沼肥替代部分化肥可以促進土壤有效磷的釋放，顯著增加土壤磷的有效性。

2.3 不同處理對小麥籽粒及土壤重金屬含量的影響

由表1及表6可知，試驗前后土壤的重金屬鉛、鎘、汞、砷含量均未超過《土壤環境質量標準》(GB15618—1995)中土壤環境質量二級標準?？瞻滋幚?CK1)下土壤與小麥籽粒鎘含量均處于較低水平。與空白處理(CK1)及單施化肥處理(CK2)相比，沼肥替代部分化肥處理(T1、T2、T3)的土壤重金屬鉛、鎘、汞含量無顯著變化，砷含量隨著沼肥施用量的增加而增加。各處理小麥籽粒重金屬鉛、汞、砷含量均遠低于小麥籽粒重金屬污染物安全限值(表4)，所有處理中單施化肥(CK2)處理的鎘含量超標8.0%，其他處理鎘含量均未超標。隨著沼肥施用的增加與化肥用量的減少，小麥籽粒鎘含量顯著降低。沼肥替代部分化肥處理(T1、T2、T3)分別比CK2低14.8%、21.3%及31.5%，差異達到顯著水平(P<0.05)，這說明沼肥替代部分化肥可以有效降低小麥籽粒鎘含量。

表4 各處理小麥產量結果

表5 不同處理對小麥收獲后土壤基礎理化性質的影響

注:同列數據后帶相同小寫字母代表在5%水平上差異不顯著，下同。

表6 不同處理對小麥籽粒及收獲后土壤重金屬含量的影響

3 結論

(1)相比單施化肥處理，沼肥替代部分化肥對小麥產量影響明顯，隨著沼肥施用量的增加及氮肥施用量的降低，水稻產量呈先升高后顯著下降的趨勢。當施用500kg/667m2沼肥替代化肥時小麥分別可少施氮、磷、鉀肥16.7%、25.0%、14.5%，小麥增產3.8%；施用沼肥處理土壤有效磷明顯增加，全氮、有機質、陽離子交換量有增加的趨勢。

(2)沼肥替代部分化肥對土壤的重金屬鉛、鎘、砷、汞影響較小，試驗前后土壤的重金屬鉛、鎘、汞、砷含量均未超過《土壤環境質量標準》(GB15618—1995)中土壤環境質量二級標準。伴隨沼肥替代化肥比例的增加，小麥籽粒鎘含量顯著下降，表明沼肥的施用可以有效降低小麥籽粒鎘含量。

參考文獻：

[1]陳為，孟紅英，王永軍.沼渣、沼液的養分含量及安全性研究[J].安徽農業科學,2014，42(23):7960-7962.

[2]鄭時選,邱凌,劉慶玉,等.沼肥肥效與安全有效利用[J].中國沼氣,2014,32(1):95-100.

[3]陳苗，崔巖山.畜禽固廢沼肥中重金屬來源及其生物有效性研究進展[J].土壤通報,2012,43(1):249-256.

[4]徐維明，高雅琴，李小坤,等.沼肥替代部分化肥對雜交水稻產量、土壤肥力及養分表觀平衡的影響[J].雜交水稻,2016,31(4):39-41.

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[6]高紅莉.施用沼肥對青菜產量品質及土壤質量的影響[J].農業環境科學學報；2010,29(增刊):043-047.

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[8]鮑士旦.土壤農化分析(第3版)[M].北京:中國農業出版社,2000.