全 文 ：农业环境科学学报 2010, 29(增刊):043-047
JournalofAgro-EnvironmentScience
施用沼肥对青菜产量品质及土壤质量的影响
高红莉
(河南省科学院地理研究所 ,郑州 450052)
摘 要:沼肥含有作物生长所需的多种营养成分 , 在肥效上具有复合性 、多效性。为揭示沼肥对青菜产量 、品质以及土
壤质量的影响 , 采用等养分原则和盆栽试验方法 , 研究不同施肥条件对青菜产量 、硝酸盐含量 、重金属元素含量以及土
壤养分含量 、重金属元素含量的影响 ,分析施用沼肥对提高蔬菜品质的作用 。结果显示施用沼肥可以改善土壤环境 ,
提高土壤肥力 , 明显提高作物产量和品质 , 减少土壤和作物硝酸盐含量 ,对土壤重金属元素含量没有显著影响 ,但是青
菜镉 、铅含量超出国家标准 ,因此应谨慎施用。
关键词:沼肥;土壤肥力;作物品质;土壤重金属含量
中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:1672-2043(2010)增刊-0043-05
EfectsofBiogasFertilizeronOutputandQualityofBrassicachinensisL.andSoilQuality
GAOHong-li
(InstituteofGeography, AcademyofSciencesofHenanProvince, Zhengzhou450052, China)
Abstract:Biogasfertilizercontainsavarietyofnutrientcomposition, isacomplex, multi-effectivenessorganicfertilizer.U-
singthispaperresearchedtheeffectsofbiogasfertilizeronoutput, nitratecontent, heavymetalscontentsofBrasicachinensis
L., andtheefectsonsoilnutrientandheavymetalscontents, theresultsshowedthatbiogasfertilizerimprovedsoilchemical
properties, soilfertility, aswellaspromotedthequantityandqualityofBrassicachinensisL.products, decreasedthenitrate
contentofsoilandBrassicachinensisL., therewasnoobviouslyaffectiononheavymetalscontentofsoil, butthecontentsof
PbandCdinBrassicachinensisL.werebeyondthenationalstandard, itisnecessarytousedbiogasfertilizercarefuly.
Keywords:biogasfertilizer;soilfertility;cropsquality;heavymetalsinsoil
沼肥是腐熟的速效肥 ,含有丰富的有机质 、腐植
酸 、N、P、K等营养成分及氨基酸 、维生素 、酶 、微量元
素等生命活性物质 ,这些营养物质可利用率高 ,能迅
速被作物吸收利用。国内外对沼肥养分物质含量 、沼
肥对作物产量影响的研究有很多[ 1-10] ,有关沼肥重金
属元素含量的研究也有相关报道[ 11] ,但对沼肥中存
在的重金属被作物吸收进入食物链的研究以及沼肥
对土壤重金属含量影响的研究较少 。随着人们对农
产品质量的日益关注 ,沼气肥料中的重金属特别是毒
性重金属的含量将成为评价其质量安全的重要指
收稿日期:2009-08-13
作者简介:高红莉(1969—),女 ,河南新郑人 ,高级工程师 ,主要从事农
业环境化学 、食物链与食品安全研究。
E-mail:hong4800@yahoo.com.cn
标。为此 ,本文选取易于富集硝酸盐的叶菜类作物 ,
分析沼渣和沼液对土壤 、青菜硝酸盐积累以及对施肥
土壤 、作物重金属元素含量的影响 ,分析沼肥施用的
优势 ,评价其施用安全性 。
1 材料与方法
1.1试验材料
沼液 、沼渣取自郑州天元生态农业示范园沼气
池。青菜选用上海矮抗青。试验土壤取自天元菜园 ,
所用容器为上口径 15 cm的陶瓷花盆。
1.2试验设计
试验设 4个处理(表 1),分别为无肥对照 、化肥 、
沼液 、沼渣 ,按照等养分原则施肥 。化肥采用尿素 、磷
酸二氢钙和硫酸钾 。
表 1 不同处理施肥量
Table1 Amountsoffertilizersappliedindiferenttreatments
处理 沼液 /g· kg-1 沼渣 /g· kg-1 尿素 /g· kg-1 磷酸二氢钙 /g· kg-1 硫酸钾 /g· kg-1
沼液 161.5 0 0 0.32 0.17
沼渣 0 158.1 0 0.29 0.10
化肥 0 0 0.32 0.33 0.24
空白 0 0 0 0 0
每盆陶瓷花盆装土 2.0 kg,定苗 3株 ,每组设 3
个重复 。首先将各处理土样按试验设计分装入盆中 ,
按照设计用肥量分别加入化肥 、沼液 、沼渣 ,然后浇
水 ,将青菜种子撒入盆中。出芽后 ,每盆留三棵苗 ,每
隔 5 ～ 10 d,在化肥组和沼液沼渣组进行相应追施肥 ,
每 1 ～ 2 d浇水 ,其他日常管理相同 。
1.3试验方法
试验前测定土壤 、沼液 、沼渣养分含量 、重金属元
素含量等(见表 2和表 3)。试验结束后测定土壤养
分(全氮 、全磷 、全钾 、速效氮 、速效磷 、速效钾)、硝酸
盐 、重金属元素含量等;青菜产量 、硝酸盐 、叶绿素 、维
生素 、固含量 、重金属元素含量等。
1.4测定方法
土壤全氮用凯氏定氮法;土壤速效氮(硝态氮和
氨态氮)用蒸馏法;土壤速效磷用碳酸氢钠提取 -钼
锑抗比色法;土壤全磷用浓硫酸 -双氧水消化 ,钼锑
抗比色法;土壤速效钾用中性醋酸铵提取 -ICPS等
离子发射光谱法;土壤全钾用浓硫酸 -双氧水消化 ,
ICPS等离子发射光谱法;土壤及青菜金属元素用浓
硫酸 -双氧水消化 , ICPS等离子发射光谱法;青菜水
分用重量法;青菜叶绿素用分光光度计法;青菜硝酸
盐用水杨酸法;青菜维生素 C用草酸浸提 -2 , 6 -二
氯靛酚滴定法 。
1.5数据处理
试验数据用 MicrosoftExcel和 SPSS13.0处理。
2 结果与讨论
2.1试验材料成分分析
沼液中毒性重金属的平均含量为全砷 >铬 >
镉 >铅 、汞 ,沼渣为全铬 >砷 >铅 >镉 >汞。除铅外
沼液中毒性重金属均存在不同超标现象 ,并以砷较严
重 ,沼渣的毒性重金属含量均在允许范围内 , 农用安
表 2 试验用土壤 、沼液 、沼渣养分
Table2 Nutrientsofthesoil, biogasliquid, biogassediment
处理 全氮 /% 全磷 /% 全钾 /% 速效氮 /mg· kg-1 速效磷 /mg· kg-1 速效钾 /mg·kg-1
土壤 0.114 0.122 0.893 90.44 41.11 888.28
沼液(鲜) 0.091 0.038 0.386 811.52 190.68 2 584.8
沼渣(鲜) 0.093 0.046 0.365 477.17 120.46 2 443.1
沼渣(干) 2.01 0.989 7.88 1.03 2 601.75 5.27
化肥 46.6 51.84 53.9
表 3 土壤 、沼液 、沼渣重金属含量
Table3 Heavymetalelementscontentofthesoil, biogasliquid, biogassediment
处理 镍 /mg· kg-1 铜 /mg· kg-1 锌 /mg· kg-1 铬 /mg· kg-1 镉 /mg· g-1 铅 /mg· kg-1
土壤 14.15 14.79 39.65 20.56 0.022 36.35
沼液(鲜) 0.009 2.38 1.11 -- 0.000 4 0.132
沼渣(鲜) 0.185 1.48 4.01 0.021 0.001 5 0.456
沼渣(干) 3.99 32.06 86.54 0.447 0.008 6 9.85
农田灌溉水标准≤ 1.0 2.0 0.1 0.005 0.5
农用污泥标准≤ 250 500 600 5 300
44 高红莉:沼肥对青菜产量品质及施肥土壤质量的影响 2010年 3月
全性高 。检测结果显示:试验所用沼液毒性重金属的
平均含量为全铅 >镉 >铬 、砷 、汞 ,沼渣为全铅 >铬 >
镉 >砷 、汞 ,均不存在超标现象 。
2.2不同施肥处理的土壤养分含量
与对照和施用沼液 、化肥相比 ,施用沼渣能够显
著增加种植青菜的土壤全氮含量和速效氮含量。虽
然青菜在生长过程中从土壤吸收氮元素 ,但与其他施
肥组对比 ,施用沼渣的土壤氮元素含量水平明显较
高 。施肥土壤全磷 、全钾 、速效氮 、速效磷含量均高于
空白组;有效钾含量组间差别不显著。施用沼肥后土
壤硝酸盐含量与空白组接近 ,而施用化肥的土壤硝酸
盐含量明显高于空白组和沼肥组 ,说明沼肥可以降低
土壤硝酸盐含量(见表 4)。
2.3不同施肥处理土壤重金属元素含量变化
对不同施肥处理组土壤分析结果(表 5)显示 ,土
壤的铜 、锌 、镍 、镉 、铅 、铬 6种重金属元素除铅外 ,其
他几种元素含量均达到国家一级土壤环境控制标准 ,
而铅元素含量也符合国家二级土壤环境控制标准 ,说
明试验周期内施用沼肥对土壤重金属含量没有影响 ,
但是长期使用沼肥对土壤环境的影响有待进一步研
究。
2.4沼肥对青菜产量和品质的影响
通过对各施肥处理青菜产量和品质的分析(见表
6),发现施用沼液 、沼渣和化肥的各处理与空白组相
比 ,产量都有不同程度提高 ,其中增产最为显著的是
沼液组 ,其次为沼渣和化肥 ,平均增产幅度分别为
100.76%、47.46%和 45.36%,方差分析差异显著
(P<0.05 )。表明施用沼液 、沼渣增产效果较好。空
白组青菜干物质含量最高 ,其次为沼液组和化肥组 ,
沼渣组最低。
各个处理组的青菜叶绿素含量差别不明显;维生
素含量差异显著 ,大小顺序为:沼液组 、沼渣组高于化
肥组 ,化肥组高于空白组;钙元素含量显示施肥组均
高于空白组;沼渣组钾 、镁元素含量显著高于其他 3
组;化肥组铁元素含量显著高于其他组;硝酸盐含量
测定结果显示:施肥组高于空白组 ,最高为化肥组 ,其
次为沼液组 ,沼渣组含量相对较低 ,与文献结果基本
吻合 ,表明沼肥能有效降低蔬菜硝酸盐含量 [ 12] 。
表 4 不同施肥处理的土壤养分含量(mean±SD)
Table4 Contentsofsoilnutrientsunderdifferentfertilizationtreatments
处理 全氮 /% 全磷 /% 全钾 /% 速效氮 /mg· kg-1
化肥组 0.078±0.011b 0.078±0.005a 0.776±0.017a 19.73±1.45b
沼液组 0.089±0.012b 0.070±0.002ab 0.764±0.028a 21.56±1.07b
沼渣组 0.117±0.021a 0.074±0.007ab 0.758±0.030a 31.30±5.59a
空白组 0.082±0.009b 0.066±0.006b 0.636±0.010b 19.34±1.53b
处理 有效磷 /mg· kg-1 有效钾 /mg· kg-1 氨态氮 /mg· kg-1 硝酸盐 /mg· kg-1
化肥组 102.15±10.50a 506.0±2.26a 12.43±0.70b 8.50±1.73a
沼液组 93.14±10.39a 503.0±2.48a 16.45±0.36b 5.58±1.24b
沼渣组 88.62±2.79a 504.8±0.90a 25.56±5.44a 5.74±0.15b
空白组 40.29±16.23b 505.1±1.39a 14.74±0.90b 5.94±1.17b
注:同列数值间不同字母表明 Duncan s多重比较差异显著(P<0.05)。下表同。
表 5 不同施肥处理的土壤重金属元素含量(mean±SD)
Table5 Contentsofsoilheavymetalelementsunderdiferentfertilizationtreatments
处理 镍 /mg· kg-1 铜 /mg· kg-1 锌 /mg· kg-1 铬 /mg· kg-1 镉 /mg· kg-1 铅 /mg· kg-1
化肥组 13.89±0.21a 17.44±1.32a 36.49±2.98a 10.04±0.45a 0.050±0.007a 39.37±13.38a
沼液组 13.64±0.19a 16.89±0.35a 34.43±3.58a 8.70±4.04a 0.047±0.003a 38.20±5.33a
沼渣组 13.90±0.05a 17.630.51a 39.41±2.66a 11.03±4.10a 0.052±0.001a 44.63±7.42a
空白组 14.06±0.35a 14.99±0.27a 37.46±3.55a 11.91±2.43a 0.026±0.005a 38.69±7.03a
国标(一级) 40 35 100 90 0.2 35(二级 50)
45第 29卷增刊 农 业 环 境 科 学 学 报
表 6 不同施肥条件下青菜产量和品质
Table6 OutputandquantityofBrassicachinensisL.underdiferentfertilizationtreatments
处理 产量 /g·株 -1 增产 /% 叶绿素 /mg· kg-1 维生素 /mg· kg-1 钾 /%
化肥组 24.19±4.96ab 45.36 3551.6±423.3a 32.95±1.71b 0.28±0.04ab
沼液组 36.40±15.27ab 100.76 3489.2±116.5a 51.76±6.22a 0.27±0.005ab
沼渣组 33.41±3.59a 47.46 3937.6±524.9a 46.20±5.93a 0.32±0.02a
空白组 19.00±2.34b - 3703.3±453.8a 14.35±1.67c 0.23±0.02b
处理 钙 /% 镁 /mg· kg-1 铁 /mg· kg-1 硝酸盐 /mg· kg-1 干物质 /%
化肥组 0.110±0.016a 151.53±25.17b 48.76±11.40a 812.28±23.19a 5.52±0.59ab
沼液组 0.109±0.002a 145.34±8.24b 30.71±11.44b 772.25±15.94a 5.63±0.16ab
沼渣组 0.116±0.004a 143.96±14.72a 25.83±1.63b 719.49±112.54ab 4.72±0.46b
空白组 0.089±0.010b 126.25±14.43b 28.33±1.54b 534.82±185.61b 6.35±0.62a
硝酸还原酶是 NO3 - -N进入植物体内的同化过
程中的限速酶 ,其活力高低关系到 NO3 - -N的同化
水平及积累强度 ,钾作为酶的活化剂能促进植株内蛋
白质和核蛋白合成 ,促进 NO3 - -N快速转化成氨基
酸的 NH4 + -N,磷是硝酸还原酶和亚硝酸还原酶中
的元素 ,喷施钼 、锰和稀土元素均能提高硝酸还原酶
的活性 ,合理配施磷 、钾肥 、喷施钼 、锰和稀土元素均
能降低硝酸盐含量。沼渣和沼液中含有多种营养元
素和微量元素 ,利于达到氮 、磷 、钾的平衡 ,其中含有
包括钼 、锰在内的多种微量元素 ,利于提高硝酸还原
酶的活性 ,所以与施用化肥相比 ,沼肥能有效降低硝
酸盐的积累[ 13-14] 。
2.5沼肥对青菜重金属元素含量的影响
试验结束后 ,把青菜烘干 、粉碎后进行消化处理 ,
然后用 ICPS-7500对其重金属元素含量进行测定。
结果见表 7。
表 7 不同施肥条件下青菜重金属元素含量
Table7 ContentsofheavymetalelementsinBrassicachinensisL.underdifferentfertilizationtreatments
处理 镍 /mg· kg-1 铜 /mg· kg-1 锌 /mg· kg-1 铬 /mg· kg-1 镉 /mg· kg-1 铅 /mg·kg-1
化肥组 0.21±0.02a 0.44±0.13a 3.46±0.20a 0.059±0.073a 0.02±0.007b 0.22±0.03a
沼液组 0.21±0.01a 0.12±0.06c 3.07±0.98a 0.020±0.007a 0.05±0.017ab 0.21±0.01a
沼渣组 0.24±0.03a 0.36±0.04ab 3.29±0.60a 0.076±0.028a 0.08±0.013a 0.18±0.02a
空白组 0.21±0.06a 0.20±0.16bc 2.68±1.12b 0.025±0.017a 0.08±0.036a 0.19±0.01a
国标 10 0.5 0.05 0.2
不同的施肥处理对青菜铬 、锰 、镍 、铅的含量影响
不显著;青菜镉元素含量为化肥处理组 <沼液组 <沼
渣组和空白组;青菜铜元素含量为沼液组 <沼渣组 ,
空白组 <化肥处理组;青菜锌元素含量为空白组锌 <
施肥组;不同的施肥条件对青菜锌元素含量影响不
大;铬和铜含量所有处理组均不超过国家蔬菜标准;
化肥和沼液组镉含量符合国标 ,沼渣组和空白组超
标;铅元素含量沼渣 、空白组不超标 ,沼液 、化肥组稍
微高于国标 。
3 结论
施用沼肥能够显著增加种植青菜的土壤养分含
量 。施用沼渣土壤全氮和速效氮含量显著高于其他
施肥组 ,施沼肥土壤硝酸盐含量显著低于施化肥土
壤。
增产最为显著的是施用沼液组 ,其次为沼渣和化
肥。各个处理组的青菜维生素含量大小顺序为:沼液
组 、沼渣组高于化肥组 ,化肥组高于空白组 。钾 、钙元
素含量显示施肥组均高于空白组。施用沼渣能显著
提高青菜钾和镁元素含量 ,有效降低硝酸盐含量 。
所有施肥处理的青菜铬和铜含量均未超过国家
蔬菜标准 ,施用沼渣组青菜镉含量超标;施用沼液组 、
化肥组铅元素含量稍高于国标。
施用沼肥可以改善土壤环境 ,提高土壤肥力 ,明
显提高作物产量和品质 ,减少土壤和作物硝酸盐含
量 ,对土壤重金属元素含量没有显著影响 ,但是由于
46 高红莉:沼肥对青菜产量品质及施肥土壤质量的影响 2010年 3月
青菜镉 、铅含量超出国家蔬菜标准 ,需要对施肥量和
施肥条件进行研究 ,应谨慎施用 。
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47第 29卷增刊 农 业 环 境 科 学 学 报