秸秆沼液复配的农用效果及对土壤-蔬菜系统重金属的影响
doi: 10.11838/sfsc.1673-6257.25003
王宇航1,2 , 刘小曼2 , 刘千喜3 , 谭启玲2 , 胡承孝2 , 孙学成2 , 武松伟2
1. 咸宁市农业科学院,湖北 咸宁 437000
2. 华中农业大学资源与环境学院 / 新型肥料湖北省工程实验室,湖北 武汉 430000
3. 湖北绿鑫生态科技有限公司,湖北 襄阳 441000
基金项目: 临沧市建设国家可持续发展议程创新示范区科技专项 (202204AC100001-A01) ; 国家重点研发计划项目(2017YFD0202000)
The agricultural effect of straw slurry and its compounding method on heavy metal content in soil vegetable system
WANG Yu-hang1,2 , LIU Xiao-man2 , LIU Qian-xi3 , TAN Qi-ling2 , HU Cheng-xiao2 , SUN Xue-cheng2 , WU Song-wei2
1. Xianning Agriculture Academy of Sciences,Xianning Hubei 437000
2. College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University/Hubei Engineering Laboratory of New Fertilizer,Wuhan Hubei 430000
3. Hubei Lvxin Ecological Technology Co.,Ltd.,Xiangyang Hubei 441000
摘要
为了推动沼液沼渣肥料化利用,对秸秆沼液与微量元素肥料和肥料增效剂复配并进行叶菜类(小白菜) 和茄果类(辣椒)蔬菜的应用,探究秸秆沼液连续农用的效果及生态风险,为秸秆沼液的肥料化应用提供参考。结果表明:(1)秸秆沼液对蔬菜增产提质效果显著,辣椒和两季小白菜的综合评分分别提高 2.28、3.51、4.53 分,秸秆沼液配施微量元素是最适复配方式。(2)连续 3 季施用秸秆沼液显著改善蔬菜地土壤理化性状。施用秸秆沼液降低土壤容重 13.30%,同时提升土壤 pH 1.14,含水率、孔隙度、电导率值、有机质含量分别提升 30.74%、 26.65%、27.97% 和 20.21%。(3)小白菜对重金属的富集能力优于辣椒,3 季施用秸秆沼液显著提高蔬菜和土壤重金属含量,但均未超过国家相关标准,第 3 季小白菜和土壤 As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb 含量相较于清水对照分别提高 19.4%、17.53%、11.74%、8.12%、13.91%、25.86% 和 7.69%、9.29%、11.50%、10.30%、20.11%、23.56%,说明长期施用秸秆沼液存在重金属污染风险。(4)预测连续施用秸秆沼液 15 年和 19 年分别达到我国农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018)和土壤盐害标准(EC>1.5 mS/cm)。综上所述,秸秆沼液农田应用具有提高蔬菜产量、品质,改善土壤理化性状的功效,但长期施用有增加土壤-蔬菜系统重金属含量及土壤盐害的风险。
Abstract
In order to promote the fertilizer utilization of biogas slurry and residue,this study compounded straw slurry with trace element fertilizers and fertilizer synergist and applied them to leafy vegetables(Chinese cabbage)and eggplant and fruit vegetables(chili pepper)to explore the effects and ecological risks of continuous agricultural use of straw slurry, providing reference for the fertilizer application of straw slurry. The results showed that:(1)Straw slurry had a significant effect on increasing vegetable yield and quality,with comprehensive scores of 2.28,3.51 and 4.53 points increased for chili peppers and two season Chinese cabbage,respectively. The application of trace elements in straw slurry was the most suitable combination method.(2)The application of straw slurry in three consecutive seasons significantly improved the physicochemical properties of the soil in the vegetable field. The application of straw digestate reduced the soil bulk weight by 13.30%,and at the same time increased the soil pH by 1.14,increased water content,porosity,EC value and organic matter content by 30.74%,26.65%,27.97% and 20.21%,respectively.(3)The enrichment ability of cabbage to heavy metals was better than that of pepper,and the application of straw slurry in the three seasons significantly increased the heavy metal contents of vegetables and soil but none of them exceeded the relevant national standards,and in the third season,the contents of As,Cd,Cr,Cu,Hg and Pb in cabbage and soil were increased by 19.4%,17.53%,11.74%, 8.12%,13.91%,25.86% compared with the control,respectively,and 7.69%,9.29%,11.50%,10.30%,20.11% and 23.56%,respectively,indicating the risk of heavy metal contamination under long-term application conditions.(4)It was predicted that the continuous application of straw slurry for 15 and 19 years might reach the screening value for soil pollution risk in agricultural land in China(GB 15618—2018)and the soil salt damage standard(EC>1.5 mS/cm),respectively. In summary,the application of straw slurry in farmland had the effect of improving vegetable yield and quality,and improving soil physicochemical properties. However,long-term application could increase the risk of increasing heavy metal content and soil salt damage in the soil vegetable system.
作为传统农业大国,中国每年生产各类农作物秸秆占世界秸秆产量的 25%[1-2],农业农村部办公厅发布的《关于做好 2022 年农作物秸秆综合利用工作的通知》中表示,要加快推进农作物秸秆的综合利用[3]。能源化是秸秆综合利用途径之一,产生的生物质能源因具清洁性、可再生等特点,在我国能源结构改革中发挥着重要作用,广泛应用于各行业。以畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等为原料进行厌氧发酵的生物质沼气工程是获取生物质能源的主要方式之一,其残留物(沼液、沼渣)若处理不当不仅会导致资源浪费,还会造成环境污染,已成为制约沼气工程发展的关键因素。
沼液富含氮、磷、钾等多种养分和腐植酸、氨基酸等生物活性物质,是一种优良的肥料和养分增效载体。沼液还田在增加微生物数量,改善土壤理化性状,增强土壤供肥和保肥能力[4-6],提高作物对病虫害抗性,促进增产提质[7-9]等方面都发挥着积极的作用。沼液替代 66% 化肥显著提高土壤有机氮及氮库稳定性,改善土壤微生物群落结构,提高功能微生物数量[4];稻田施用沼液改变土壤 nirS 型反硝化细菌群落的丰度和结构,增强土壤肥力[5];沼液显著提高小白菜可溶性蛋白含量并降低硝酸盐含量[9]。沼液农用已有比较成熟的标准和方法。
畜禽粪便沼液因在畜禽养殖过程中投入含重金属的饲料添加剂等物质导致重金属含量偏高[10-12],农用风险较大,过量施用易导致土壤和蔬菜重金属污染,因此,在预处理、施用浓度、施用量等方面有较多的研究。相较于畜禽沼液,秸秆沼液大量元素含量低,中、微量元素含量高,抗生素和重金属风险低,更利于肥料化利用[13-15]。但秸秆沼液肥料化利用的相关报道还较少,已有研究表明,施用秸秆沼液提高作物产量,改善作物品质,可替代营养液进行栽培[16-17]。总体来说,当前秸秆沼液肥料化利用效果以及长期施用条件下的重金属污染风险尚不明确。
本研究通过对秸秆能源化后的沼液进行农用,探究秸秆沼液是否有农用价值,秸秆沼液蔬菜应用的最适复配方式,以及秸秆沼液蔬菜地连续施用的安全性风险。
1 材料与方法
1.1 试验设计
采用田间小区试验开展辣椒(鼎萝 1 号)-小白菜(苏冠 221)-小白菜(苏冠 221)3 季蔬菜轮作的田间小区试验,共设置 6 个处理,分别为清水对照(CK)、秸秆沼液(BS)、微量元素(TE)、秸秆沼液 + 微量元素(BS+TE)、微量元素 + 肥料增效剂(TE+FA)、秸秆沼液 + 微量元素 + 肥料增效剂(BS+TE+FA),每个处理 3 次重复,采用随机区组设计。分别于 2021 年 4—8 月、10—12 月及 2022 年 9—11 月在华中农业大学校内试验基地(114°21′43″E,30°28′3″N)进行,小区面积 2 m×2.5 m,辣椒苗提前育好至 5~7 片真叶时移栽定植 20 株 / 小区,施肥量为每个小区 N-P2O5-K2O:75-60-90 g,其中基肥占总养分 50%,在第 4 周、第 8 周分别追肥 20%、30%;小白菜播种出苗至一叶一心时定植 35 株 / 小区,施肥量为每小区 N-P2O5-K2O:90-45-45 g,其中基肥占总养分 70%,在第 3 周追肥 30%。
试验地土壤为黄棕壤,pH、电导率(EC) 值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为 5.11、48.66 μS/cm、14.52 g/kg、45.25 mg/kg、 20.12 mg/kg、134.75 mg/kg。土壤 As、Cd、Cr、 Cu、Hg、Pb含量分别为 17.20、0.07、50.25、 17.95、0.09、19.74 mg/kg。试验所用秸秆沼液为玉米秸秆经高温厌氧发酵后的浓缩液,pH、总氮、总磷、总钾分别为 8.26、5140 mg/L、1070 mg/L、4330 mg/L;As、Cd、Cr、Cu、Pb 含量分别为 0.78、0.04、2.5、2.24、1.08 mg/L。总用量为:辣椒 3.6 L/ 小区; 小白菜 3.5 L/ 小区,分别分 5 次和 3 次灌施。肥料增效剂主要成分为寡聚糖,用量为 25 g/L; 硼肥( 四水八硼酸二钠)、钼肥(钼酸钠)、硒肥(亚硒酸钠)用量分别为 1.25、0.25、0.25 g/L,施用时将微量元素、肥料增效剂溶解于 20% 秸秆沼液中进行根部灌施。
1.2 样品采集与测定
成熟期采集 4 批辣椒样品计算总产量并选取第 3 批样品进行品质及重金属含量分析;两季小白菜均按每小区收获计产并选取 8 株健康小白菜作为样品进行品质及重金属含量分析。样品分两部分,一部分新鲜样品洗净后用于品质测定,另一部分样品洗净,经杀青、烘干、粉碎后,用于重金属测定。采用 2,6-二氯靛酚氧化还原滴定法测定维生素 C (Vc);水杨酸比色法测定硝酸盐;蒽酮比色法测定可溶性糖;考马斯亮蓝 G-250 染色法测定可溶性蛋白;HNO3-HClO4 消解-ICP-MS 法测定植物重金属。
辣椒以及两季小白菜样品收获后,每个小区采集 5 个样点 0~20 cm 土壤样品混合,风干磨碎,用于土壤理化性状测定。采用环刀法测定含水率、孔隙度、容重;土水比 1∶2.5 悬液电位测定法测定 pH;土水比 1∶5 电导法测定盐分;重铬酸钾容量法测定有机质,碱解扩散法测定碱解氮,碳酸氢钠-钼锑抗比色法测定有效磷,醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾。王水-HClO4 消解-ICP-MS 法测定重金属。秸秆沼液重金属测定同土壤。
1.3 数据处理与分析
利用 Excel 2016、SPSS 19.0以及 Origin 2018 进行数据统计、分析和作图。采用主成分分析综合因子打分法进行综合分析,Duncan 法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 秸秆沼液复配对蔬菜产量的影响
秸秆沼液复配方式对蔬菜产量的影响如图1所示,结果表明,施用秸秆沼液有增加辣椒产量的趋势且显著增加两季小白菜产量,相较于对照分别增加 4.62% 和 6.68%、8.85%。秸秆沼液与微量元素配施对辣椒和两季小白菜的增产效果总体优于单施,相较于对照分别增加 11.49% 和 17.78%、 21.97%,在秸秆沼液与微量元素配施基础上添加肥料增效剂,对小白菜和辣椒均无显著影响。以上结果表明,秸秆沼液配施微量元素是提升蔬菜产量的适宜复配方式。此外,尽管在秸秆沼液配施微量元素的基础上施用肥料增效剂对辣椒总产量无显著影响,但第 1 批、第 2 批辣椒产量分别增加 274.68%、7.47%,表明施用肥料增效剂有促进辣椒早熟早产的效果。
2.2 秸秆沼液复配对蔬菜品质的影响
秸秆沼液复配对蔬菜品质的影响如图2所示,结果表明,施用秸秆沼液改善蔬菜品质,具体表现为提高蔬菜 Vc、可溶性蛋白含量,降低硝酸盐含量。与对照相比,施用秸秆沼液有提高辣椒 Vc 含量的趋势且显著提高两季小白菜 Vc 含量,分别增加 14.15% 和 21.71%、17.10%;显著提高辣椒和两季小白菜可溶性蛋白含量,降低硝酸盐含量,分别增加 12.48% 和 19.51%、22.36%,减少 7.94% 和 14.37%、16.27%。秸秆沼液与微量元素单施对辣椒和两季小白菜可溶性糖含量均无显著影响。
1秸秆沼液复配对蔬菜产量的影响
注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05);蓝色柱形图表示沼液处理,红色柱形图表示非沼液处理。下同。
2秸秆沼液复配对蔬菜品质的影响
秸秆沼液与微量元素配施对改善蔬菜品质的效果总体优于单施。相较于对照,分别提高辣椒和两季小白菜 Vc 含量 24.20% 和 42.11%、28.98%;分别提高可溶性蛋白含量 25.73% 和 31.93%、33.44%;分别提高可溶性糖含量 10.73% 和 13.61%、24.64%; 分别降低硝酸盐含量 20.51% 和 26.42%、24.78%。在此基础上添加肥料增效剂,对 Vc、可溶性蛋白、硝酸盐含量无显著影响,仅分别提高可溶性糖含量 24.58%、23.96%、17.41%。
综合蔬菜产量和品质,对 3 季蔬菜的 5 项指标进行主成分分析,均提取到两个主成分:第一主成分主要为产量、Vc、可溶性糖、可溶性蛋白,第二主成分为硝酸盐。并以两个主成分的方差贡献率为权重,建立综合评价方程,3 季蔬菜的综合得分如表1所示。BS+TE、BS+TE+FA 处理位于综合得分前 2。
13 季蔬菜各处理综合得分排名
注:不同小写字母不同处理间差异显著(P<0.05)。
综上所述,在本研究中,尽管以 BS+TE+FA 处理的蔬菜品质最佳,但其综合得分与 BS+TE 处理无显著差异。因此,从经济效益角度出发,在蔬菜生产应用中,秸秆沼液配施微量元素是提升蔬菜品质的适宜复配方式。
2.3 秸秆沼液复配对土壤理化性状的影响
秸秆沼液复配对蔬菜土壤理化性状的影响如图3所示,秸秆沼液是影响土壤理化性状的关键因素,且随着沼液施用年限增加,影响愈加显著。辣椒土壤理化性状数据分布分散,沼液处理与非沼液处理存在重叠区域;两季小白菜土壤理化性状数据结果形成良好分区,即沼液处理均位于右侧,非沼液处理均位于左侧,3 季蔬菜沼液 F 值逐渐升高,依次为 35.16、72.23、197.06(图3A、B、C)。施用秸秆沼液提高土壤孔隙度、含水率、pH、有机质以及 EC 值,降低土壤容重及养分含量(碱解氮、有效磷、速效钾):相较于非沼液处理,连续施用 3 季沼液使土壤容重降低 13.30%,含水率、孔隙度、EC 值、有机质分别提升 30.74%、26.65%、 27.97%、20.21%,pH 提升 1.14,土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别降低 8.43%、8.11%、4.01%。
3秸秆沼液复配对土壤理化性状影响的 PCA 图
注:“*”和“**”分别表示在 P<0.05 和 P<0.01 水平差异显著;蓝色区域表示沼液处理,红色区域表示非沼液处理。下同。
秸秆沼液施入后土壤养分含量有降低的趋势 (图3),但图4结果表明,沼液处理的土壤养分含量随种植年限增长而逐渐增加,相较于基础土壤,碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高 25.05%、 69.80%、28.14%。该结果表明,伴随着秸秆沼液施入,原有常规施肥方案将导致大量元素投入过量,已不符合生产需要。因此,后续可开展在不影响蔬菜提质增效前提下的化肥减量化试验。
43 季蔬菜的土壤理化性状 PCA 图
综上所述,施用秸秆沼液具有改善土壤理化性状的趋势,且随着种植年限增加,这一趋势愈加显著。在长期施用秸秆沼液条件下,可适当减少化肥用量,避免化肥施用过量导致的一系列问题。
2.4 秸秆沼液复配对土壤-蔬菜系统重金属含量的影响
秸秆沼液复配对土壤-蔬菜系统重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb)的影响如图5所示,秸秆沼液是影响土壤重金属含量的关键因素。3 季蔬菜土壤重金属数据均形成良好分区,同时 3 季蔬菜沼液 F 值逐渐升高,依次为 31.02、84.99、321.05 (图5A、B、C),且第 3 季小白菜重金属数据与第 1 季辣椒形成良好分区(图5G),分区内数据分布分散,无明显规律。该结果表明,秸秆沼液施入有增加土壤重金属含量的趋势,且随着种植年限增加,这一趋势愈加显著,微量元素与肥料助剂对土壤重金属含量无显著影响。
与土壤重金属数据分布不同,辣椒重金属数据存在重叠区域,而两季小白菜重金属数据形成良好分区,同时 3 季蔬菜沼液 F 值逐渐升高,依次为 9.71、39.82、167.83( 图5D、E、F)。分区内部数据分布分散,无明显规律。该结果表明,秸秆沼液施入有增加蔬菜重金属含量的趋势,且随着种植年限增加,这一趋势愈加显著,相较于非沼液处理,沼液处理的第 3 季小白菜 As、Cd、Cr、Cu、 Hg、Pb 含量分别提高 19.4%、17.53%、11.74%、 8.12%、13.91%、25.86%,而微量元素和肥料助剂对蔬菜重金属含量无显著影响。不同蔬菜品种对土壤重金属的富集能力差异显著(图5H),辣椒与两季小白菜重金属数据已形成明显的分区。该结果表明,小白菜对土壤重金属的富集能力显著高于辣椒,其重金属含量是辣椒的 2.86~7.63 倍,且这一差异主要是由不同蔬菜品种对重金属富集能力差异导致的。本研究中,各处理蔬菜及土壤 As、Cd、 Cr、Cu、Hg、Pb 含量均低于我国食品国家安全标准(GB 2762—2022)和农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018)。
综上所述,施用秸秆沼液有增加土壤-蔬菜系统重金属含量的趋势,且这一趋势随种植年限增加愈加显著。尽管短期施用秸秆沼液不会对土壤及蔬菜造成重金属污染,但长期施用秸秆沼液地区需建立相应的监管机制,并根据土壤重金属含量选择适当蔬菜种植。
5秸秆沼液复配对土壤-蔬菜系统重金属含量影响的 PCA 图
注:A、B 和 C 分别为秸秆沼液复配对辣椒和两季小白菜土壤重金属含量的影响;D、E 和 F 分别为秸秆沼液复配对辣椒和两季小白菜重金属含量的影响;G 为 3 季蔬菜土壤重金属含量的 PCA 图;H 为 3 季蔬菜重金属含量的 PCA 图。
2.5 秸秆沼液累积施用条件下田间小区土壤潜在风险评估
本研究表明,秸秆沼液配施微量元素是促进蔬菜增产提质的最适复配方式,因此,仅分析累积施用 BS+TE 对土壤的潜在危害。
秸秆沼液施用量对土壤潜在生态风险影响如图6所示,结果表明,随着 BS+TE 的累积施用量增加,土壤重金属含量也随之升高。在连续施用3 季秸秆沼液配施微量元素后,土壤 EC 值、As、 Cd、Cr、Cu、Hg、Pb 含量相较于土壤基础值分别增加 146.20%、7.69%、9.29%、11.50%、10.30%、 20.11%、23.56%。若以 1 年 3 茬施用量计算,连续施用 15 年秸秆沼液配施微量元素,土壤重金属含量将达到我国农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018);而连续施用 19 年秸秆沼液配施微量元素,可达到土壤盐害标准(EC>1500μS/cm)。综上所述,长期施用秸秆沼液配施微量元素条件下,存在土壤生态风险,应在连续施用 15 年后对土壤进行检测,确保农田土壤安全。
6秸秆沼液施用量对土壤潜在生态风险的影响
3 讨论
3.1 秸秆沼液复配农用促进蔬菜高产优质
本研究结果表明,施用秸秆沼液提高蔬菜产量和品质,与前人研究的适宜浓度秸秆沼液施用促进黄瓜、番茄增产提质[16-17]及适宜浓度畜禽沼液施用促进莴笋叶、辣椒增产提质的结果一致[18-19]。其中,秸秆沼液显著提高蔬菜可溶性蛋白含量,降低蔬菜硝酸盐含量,这一结果与柴彦君等[8]、胡正江等[9]研究的畜禽粪便沼液提高芦笋、小白菜蛋白质含量,降低硝酸盐含量的结果一致。有研究表明,沼液在发酵过程中产生大量水溶性氨基酸,这部分氨基酸直接被蔬菜吸收利用,进而在体内合成蛋白质[20],同时也会抑制蔬菜对硝态氮的吸收利用,导致蔬菜硝酸盐含量降低[21]
秸秆沼液配施微量元素显著提高蔬菜产量和品质,促进蔬菜对土壤养分的吸收利用,提高肥料利用率,这一结果与前人研究相似[22-23]。配施过程中腐植酸能够与中、微量元素形成络合物或螯合物,稳定的存在于土壤中,缓慢分解释放[24-25],该络合物或螯合物促进作物从根系吸收利用养分并向其他部位运输,调节中、微量元素与大量元素的比例,以提高酶活性,促进蛋白质、糖类、脂肪以及各类维生素的合成[26-27]
3.2 秸秆沼液复配农用改善土壤理化性状
秸秆沼液中含有多种速效养分,这些养分除了被田间作物吸收利用外,大部分进入土壤中。本研究结果表明,随着秸秆沼液施用量增加,土壤速效养分相较于非沼液处理降低(图3),这与大多数学者认为施用畜禽粪便沼液提升土壤肥力的结论不一致[28-29]。产生该结果可能的原因是施用秸秆沼液促进蔬菜生长发育,提升产量,使土壤养分被蔬菜吸收利用,导致土壤养分含量下降。本研究结果表明,土壤 pH、EC 值随着秸秆沼液施入年限增加而直线升高,这与前人的研究结果一致[30-31]。尽管当前土壤 EC 值远达不到盐害的程度(>1500μS/cm),但在秸秆沼液累积施入条件下,仍存在土壤盐害风险,因此需要设立长期监管机制,确保农田土壤安全。
3.3 秸秆沼液复配农用增加土壤-蔬菜重金属污染风险
秸秆沼液施入是提高土壤-蔬菜系统重金属含量的关键因素。本研究结果表明,施用秸秆沼液提高了蔬菜-土壤系统重金属含量(图5)。该结果与前人施用畜禽粪便沼液的研究结果相似[32-34]。有学者认为沼液还田量、土壤 pH 和土壤有机质含量是加速土壤-蔬菜系统重金属累积的主要因素[35-37]。其原因主要有以下几点:(1)秸秆沼液中含有一定量重金属,会随着沼液施入进入土壤-蔬菜系统;(2)沼液施入提高土壤 pH,增强可溶性有机质对重金属的吸附能力,与之结合的重金属流动性和迁移性也随之增强,使作物更易从土壤中吸收重金属[37-38];(3)沼液中含有大量铵态氮为土壤提供无机氮源,加速土壤有机质矿化过程,导致土壤重金属有效态含量升高[39],易被作物吸收利用;(4)土壤有机质通过吸附与沼液腐植酸形成稳定的复合物从而增强了土壤对重金属的吸附能力[3640]。在长期或过量施用条件下会使农田土壤重金属不断累积,增加土壤重金属污染风险[41-42]
不同种类蔬菜可食部分对土壤重金属富集能力各不相同,本研究结果表明,小白菜可食部分对土壤重金属的富集能力显著高于辣椒,这一结果与前人认为叶菜类蔬菜可食部分对土壤重金属的富集能力整体大于茄果类蔬菜相一致[43-45]。因此,生产中需根据土壤重金属含量及蔬菜对重金属的富集能力进行合理规划种植,以降低土壤重金属对蔬菜的影响。综上所述,本研究所用秸秆沼液与畜禽粪便沼液同样面临着农田重金属污染的问题,如何有效缓解该问题是促进秸秆沼液农用的关键。
3.4 国家沼液标准体系亟待进一步完善
当前,关于沼液还田属于灌溉水还是施肥尚未明确,有学者参照《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005,GB 5084—2021)认为大部分沼液重金属含量超标,存在还田风险[46-48];也有学者参照《沼肥》(NY/T2596—2014)及《沼肥施用技术规范》(NY/T2065—2011)认为沼液重金属含量符合标准,可以安全施用[49-50]。此外,浙江省农业厅发布的《沼液综合利用技术导则》(2017 年)中也存在“沼液作为肥料施用时,主要限量标准应符合 NY/T2596—2014、NY 1110—2010;沼液作为灌溉水施用时,主要限量标准应符合 GB 5084—2005”这样不明确的表述。何时为水、何时为肥? 是接下来亟需讨论的问题。因此,进一步明确沼液农用标准所属范围,补充和调整相关限值指标及限量值,促进灌溉水标准与沼液农用标准紧密衔接,是完善我国沼液标准体系的关键所在(表2)。
2《农业灌溉水质标准》与《农用沼液》重金属限量值差异
4 结论
(1)秸秆沼液可显著提高蔬菜产量和改善品质,主要表现为提高 Vc、可溶性蛋白、可溶性糖含量,降低硝酸盐含量,秸秆沼液配施微量元素为最适复配方案。
(2)施用秸秆沼液显著改善土壤理化性状,主要表现为提高土壤 pH、孔隙度、含水率以及有机质含量,降低土壤容重,有利于蔬菜生长发育。
(3)叶菜类蔬菜(小白菜)对土壤重金属富集能力高于茄果类蔬菜(辣椒)。
(4)短期内施用秸秆沼液对土壤无显著生态风险,但随着施肥年限增加,生态风险不断上升。预测连续施用 15 年后,土壤重金属含量可达到我国农用地土壤污染风险筛选值;连续施用 19 年后,达到土壤盐害标准。
1秸秆沼液复配对蔬菜产量的影响
2秸秆沼液复配对蔬菜品质的影响
3秸秆沼液复配对土壤理化性状影响的 PCA 图
43 季蔬菜的土壤理化性状 PCA 图
5秸秆沼液复配对土壤-蔬菜系统重金属含量影响的 PCA 图
6秸秆沼液施用量对土壤潜在生态风险的影响
13 季蔬菜各处理综合得分排名
2《农业灌溉水质标准》与《农用沼液》重金属限量值差异
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