沼液稻田消解对水稻生产、土壤与环境安全影响研究

为研究稻田消解沼液对水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,评价沼液施用后对水体及大气环境污染的风险,提出稻田沼液消解安全容量,在浙江省嘉兴市青紫泥田(属脱潜潴育型水稻土)上,进行3a定位田间小区试验,考察了不同沼液用量下水稻产量、稻谷及土壤中有害重金属含量差异,测定了稻田氨挥发通量及田面水、下渗水氮含量,并确定了稻田沼液消解容量。结果表明,连续3a、每年水稻生长季施灌沼液135～540kgN·hm-2的范围内,水稻产量与全化肥区持平或略有增产,施灌沼液处理的稻谷中有害重金属镉、铅、汞、砷含量没有明显增加;除高沼液用量处理土壤速效钾、缓效钾含量明显增加外,其他土壤肥力指标没有明显增加,土壤中重金属含量也没有明显积累;施用沼液处理田面水中铵态氮含量明显高于全化肥处理,但对土壤下渗水氮含量影响较小;2倍氮沼液用量下,水田消解中氨挥发量占总氮投入量的13%,高于全化肥处理10倍以上。在水稻生产安全、农产品安全、土壤质量可持续、农田水环境友好的前提下,水稻生长季沼液稻田消解的安全容量为540kgN·hm-2·a-1;氨挥发是目前沼液稻田消解中主要的环境风险。     

水稻基肥沼液不同用量和化肥常规用量对比试验

试验比较了沼液不同用量和化肥常规用量对水稻各经济性状及产量的影响,同时分析了水稻种植前后土壤理化性质的差异以及施用沼液的稻谷与施用化肥的稻谷的品质差异。结果表明,施用沼液的水稻的实收亩产量均明显高于施用化肥的水稻,分别提高了112.9 kg、102.4 kg和100.1 kg,其中亩用沼液肥8 t(处理1)的水稻产量最高。     

"稻-沼-鱼"模式下沼液施量对草鱼和水稻生长、产量、品质的影响

为探究宁夏引黄灌区"稻-沼-鱼"模式中最佳沼液施量,以沼液低施量(B1)和沼液高施量(B2)为处理,以常规追施化肥为对照(CK),对草鱼和水稻生长、产量、品质的影响进行试验研究.结果表明,B1、CK草鱼存活率均较B2高,B1、B2草鱼的体质量、体长均显著大于CK,体质量分别增加15.0％、16.9％,B1、B2草鱼肌肉滴水损失显著低于CK,分别减少17.4％、12.4％;B1、B2草鱼肌肉粗蛋白含量显著高于CK,分别增加15.7％、11.7％,但粗脂肪含量均显著低于CK,分别减少24.3％、20.9％;B1、B2处理的草鱼肌肉矿物元素P、Fe含量均显著高于CK,B1草鱼肌肉Ca含量显著大于B2、CK;B1、B2处理的草鱼肌肉氨基酸总量显著高于CK,分别增加16.8％、12.4％;必需氨基酸指数分别增加11.7％、9.6％;B1、B2水稻水分生产效率显著大于CK,分别增加10.5％、14.5％;B1、B2水稻整精米率显著高于CK,分别增加5.2％、2.9％,B1垩白粒率显著低于B2、CK.综合考虑,B1草鱼与水稻的生长、产量和品质较优,最佳沼液施量为较低水平处理B1,施沼液6次,总量为13500 kg/hm2;总灌溉13次,灌溉定额为10600 m3/hm2;水稻和草鱼产量分别为8763.3、2298.3 kg/hm2,较CK分别增产11.2％、23.0％.该结论对稻鱼提质增效和"稻-沼-鱼"模式推广以及现代化生态灌区建设具有指导作用.     

基于全混合厌氧反应器厌氧发酵猪粪产生沼液的环境影响分析

为了探究基于全混合厌氧反应器工艺处理猪粪产生沼液的主要成分和沼液还田的环境影响,通过采集3个规模化养殖场的猪粪、经厌氧发酵产生的沼液及沼液灌溉后的土壤样品,分别检测分析了样品中化学需氧量（COD）、5日生化需氧量（BOD5）、重金属含量和营养元素等物质含量。结果表明：基于全混合厌氧反应器工艺处理猪粪后,沼液中COD和氨氮的去除率分别为63%~82%和37%~75%;沼液重金属中锌、铜含量相对较高,分别为2.1×104 μg/L和3.8×103 μg/L;沼液和饲料中重金属含量的相关系数达0.93~0.95;施用沼液后土壤中营养元素增加幅度为0.3~14倍,重金属含量基本能够达到Ⅰ级土壤标准要求。合理的施用沼液可增加土壤中有益成分的含量,不会对土壤造成明显的重金属污染,其种植作物可食用部分的重金属含量满足食品安全的要求。     

有机无机肥料配合施用对设施番茄产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响

利用田间小区试验,研究了有机无机肥配合施用模式对番茄产量、品质及氮素在土壤中累积和淋失的影响.结果表明:(1)与肥料用量较高的习惯施肥处理相比,大幅减少肥料施用的不同有机无机肥配合施用模式均能保证番茄产量稳定,显著提高经济效益,平均增收19 127元·hm-2,其中(3/4)化肥N+(1/4)猪粪N模式处理经济效益最高.(2)施用有机肥的3个有机无机肥配合施用模式处理可降低番茄果实中的硝酸盐含量,较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的分别降低5.4％和7.0％;施用有机肥的3个有机无机肥料配合施用模式处理可提高番茄果实中Vc的含量,较全部施用化肥处理的提高9.4％.(3)与番茄种植前相比,番茄收获后土壤硝态氮含量总体上表现出表层增加、深层降低的趋势;大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式处理各土层硝态氮含量均低于习惯施肥处理相应土层硝态氮含量.(4)有机无机肥配合施用模式可显著降低渗漏水中硝态氮渗漏量,较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的平均分别降低35.5％和55.1％.在试验条件下,综合考虑产量、经济效益和环境效益的适宜有机无机肥料配合施用模式为(3/4)化肥N+(1/4)猪粪N模式处理.     

沼液替代化肥对青菜产量、品质及土壤肥力的影响

通过不施肥、常规施肥、等氮沼液、1.5倍氮沼液和2倍氮沼液共5个处理,研究灌溉不同沼液量替代化学肥料作为基肥施用对青菜产量、品质及土壤肥力的影响。结果表明,不同用量沼液基施后,青菜产量均增加,其中,1.5倍沼液处理的产量最高,为26 466.7 kg·hm^-2,分别较空白对照和常规化肥增产59.4%和25.2%,增产效果显著。施用沼液后,青菜中总糖和蛋白质含量增加,且重金属含量均未超标。沼液基施后对土壤肥力的影响不明显,但因不需进行追肥,故人工投入减少,生产成本降低。综上所述,沼液在青菜上可替代化肥施用,实现沼液资源化利用。     

休闲稻田消解沼液生态效应及其对水稻安全生产影响研究

为研究利用休闲稻田消解沼液生态效应及对后季水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,在浙江省嘉兴市脱潜潴育型水稻土青紫泥田上,进行4年定位田间试验,考察了休闲季灌施不同用量沼液对水稻产量、稻谷、土壤中有害重金属含量差异以及土壤中养分含量的变化,提出休闲稻田沼液消解安全容量.研究结果表明:休闲稻田灌施沼液可有效消解单一水稻轮作制地区沼气工程冬春季产生的沼液,每公顷休闲稻田每年安全消纳沼液3000t,后季水稻可在不施化学氮、钾肥,减半施用磷肥的基础上获得与全化肥处理相近或略高的产量;休闲季灌施沼液对土壤肥力有明显改善作用,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾都明显高于不灌沼液处理,但除土壤速效钾和缓效钾外,各种养分含量年度递增趋势并不明显,没有出现养分过度累积导致的富营养化;与全化肥处理相比,休闲季灌施沼液后土壤及稻谷中有害重金属含量没有明显增加;综合沼液灌溉对产量、土壤质量、稻谷安全品质监测结果,在水稻生产安全、土壤可持续利用的目标下,确定休闲稻田沼液安全消解容量为N 1 500 kg· hm-2.     

不同施肥处理对污灌区土壤中Pb、Cu和Zn的影响

为了研究施用沼肥对受到重金属污染土壤的影响,以Pb、Cu、Zn为研究对象,用盆栽的方式,以抗病苏州青油菜为种植作物,选取污灌区土壤,采用改进的BCR连续提取法分析重金属形态,通过基肥与追肥配合施用,研究沼渣与沼液配合施用和猪粪与化肥配合施用对土壤重金属的影响,为沼肥的合理安全利用提供理论依据。试验结果表明:沼渣沼液配合施用可以降低污灌区土壤中Pb、Cu、Zn含量,其含量分别为47.65,178.31,589.13mg·kg~(-1),过量施用沼渣沼液后土壤中Pb含量进一步降低,达到36.23mg·kg~(-1),Cu、Zn含量无明显变化。沼渣沼液配合施用可以降低污灌区土壤中Pb、Cu、Zn有效态含量,其含量分别为34.23,163.13,565.92mg·kg~(-1),过量施用沼渣沼液后,Pb有效态含量有所降低,Cu、Zn有效态含量进一步增加。沼渣沼液配合施用可以增加污灌区土壤中残渣态Pb、Cu、Zn的含量,过量施用沼渣沼液后土壤中Pb、Cu、Zn残渣态含量均有不同程度的减少。猪粪化肥配合施用会增加土壤中Cu、Zn含量以及Pb、Cu、Zn有效态和残渣态含量。施用沼渣+沼液或猪粪+化肥均可以降低污灌区土壤中重金属Pb、Cu、Zn的酸提取态和可还原态百分量之和,但猪粪与化肥配合施用效果优于沼渣与沼液配合施用,且差异显著(p0.05)。综合考虑沼肥施用和猪粪化肥配合施用对污灌区土壤重金属Pb、Cu、Zn含量、有效态、残渣态及酸提取态和可还原态百分量之和的影响可以得出,施用沼肥可以在一定程度上缓解污灌区土壤中Pb、Cu、Zn对土地和环境造成的风险。     

沼液对水稻产量和品质的影响分析

在四川省遂宁市船山区保升乡进行了3年田间定位施用沼液试验,以籼型水稻为试验材料,用清水处理和常规化肥处理作对照,设置10个不同沼液施用量处理,探讨了沼液农用对水稻产量和稻米品质的影响。结果表明,沼液农用对水稻产量的提升效果显著,在沼液施用量为3600～4200kg/667m~2时,水稻产量维持在相对较高的水平;沼液施用量在一定范围内时,可以促进稻米蛋白质、氨基酸和矿质元素的积累;稻米中重金属含量与沼液施用量无明显关系。综合水稻产量和稻米品质,本研究认为最佳沼液施用量在3600kg/667m~2左右。     

沼液施用对土壤及农产品中重金属含量的影响

为研究沼液施用对土壤和农产品重金属累积的影响,以水稻和皇竹草为供试材料,在江西省不同地区设计试验,分析沼液施用对土壤和农产品中重金属的影响.结果表明,Hg未被检出,Zn、Cu、Cd、Cr、Pb和As均被检出,其中Zn、Cu含量最高,且均未超出NY/T 2596—2014中相应的限量值.土壤和农产品重金属结果表明,水稻种植土壤中,Hg潜在风险最高,其次是Cd、As、Cu、Zn,而Cr、Pb的潜在风险最低;需监测沼液长期施用对土壤中Cd、As、Cu、Zn的累积情况;皇竹草种植土壤中,Pb和Zn的潜在风险较高,其次是As和Cd,而Hg、Cr和Cu的潜在风险较低;沼液中Zn含量较高,需监测沼液长期施用对土壤中Zn的影响;对于糙米和皇竹草,Hg未被检出,Zn、Cu、Cd、Cr、Pb和As均被检出,其中Zn含量最高分别为17.844～23.073和9.665～35.913 mg/kg;其次是Cu分别是2.638～3.323和2.816～9.392 mg/kg;Cr、As、Pb和Cd的含量相对偏低;皇竹草中重金属受沼液施用的影响,且与土壤重金属含量存在正相关性.     

追施沼液对白菜及土壤重金属含量的影响

将以规模化养猪场的猪粪为原料发酵产生的沼液做追肥在白菜生长期施用,试验设沼液施用量0.45×105kg/hm2、0.90×105kg/hm2、1.35×105kg/hm2和1.80×105kg/hm2共4个处理,以追施氮肥为对照处理(HF),以不施肥为空白对照(CK),研究了沼液不同施用量对白菜及土壤中重金属含量的影响。结果表明:追施沼液较不施肥处理显著增加白菜生物产量,但沼液追施量逸1.35×105kg/hm2时其肥效才逸传统追施化肥处理。追施沼液处理的白菜镉、铜和锌含量水平跃追施化肥和不施肥处理,且随沼液施用量的增加而显著升高,但沼液施用量较低(0.45×105kg/hm2)时对白菜中镉和铜的含量影响不显著;追施沼液处理的白菜铬和砷含量水平显著约不施肥处理,但与追施化肥处理差异不显著。追施沼液处理的土壤全量镉、铬、铜、锌和砷含量以及有效铬、锌、砷含量与不施肥和追施氮肥处理差异均不显著,但高的沼液施用量(1.80×105kg/hm2)可显著降低土壤有效镉含量、增加有效铜含量。虽然追施沼液能不同程度地增加白菜镉、铜和锌的含量水平,但均远低于国家食品卫生标准规定的限量范围,且追施沼液对土壤中全量和有效态重金属含量也无显著影响,因此,追施沼液不会对白菜和土壤造成重金属污染风险。     

基于光合菌剂的复合微生物菌肥对水稻产量及土壤酶活性的影响

【目的】为探究在水稻各个生长时期复合微生物菌肥对土壤酶活性的变化规律及水稻产量的影响。【方法】本实验采用盆栽种植试验,研究了常规施肥(CK)、光合菌剂配施化肥(P1)和复合微生物菌肥(P2)作为供试肥料施用于水稻作物对水稻产量、产量性状及土壤酶活性的影响。【结果】在水稻不同生育期对土壤酶活性进行测定,P2处理和施用P1处理分别比CK处理的水稻产量提高了57.26%和13.54%;当4种酶活性达到峰值时,施用P2处理与P1、CK处理相比可显著提高土壤磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和FDA水解酶,分别为47.39%和67.21%、9.77%和6.51%、45.60%和409.61%、17.09%和18.42%;施用P1处理的土壤磷酸酶、过氧化氢酶活性亦显著高于CK处理,分别高出2.87%～48.29%和3.98%～44.56%,其余2种酶则无显著差异。【结论】因此施用复合微生物菌肥、光合菌剂均能提高水稻产量和土壤酶活性,其中P2处理对土壤酶有明显的促进作用,且处理效果始终优于P1、CK处理。     

长期施猪粪土壤As 补给与水稻As 吸收的量化关系

为明确猪粪施用后土壤砷(As)的形态变化及其在土壤-植物体系中的迁移机制,基于1981年开始的红壤稻田有机肥长期定位试验,分析了不施肥(CK)、化肥配施(NPK)、化肥配合早稻猪粪施用(NPKM1)和化肥配合晚稻猪粪施用(NPKM2)等处理土壤As的形态分异规律以及水稻籽粒和秸秆中As的累积变化特征。结果表明:NPKM1和NPKM2处理土壤总As含量分别比CK提高148.71%和282.11%,土壤As储量分别增加120.35%和205.02%;与NPK处理相比,NPKM1和NPKM2处理土壤As含量分别增加90.48%和192.64%,土壤As储量分别增加83.28%和153.71%。且不同形态As含量也均呈现出猪粪还田处理显著增加,但NPKM2处理显著高于NPKM1处理。土壤As形态中主要以Fe-As比例最高,其次为Al-As和Res-As,而Ca-As和Ex-As含量最少。与NPKM1处理相比,NPKM2处理的Ex-As、Al-As、FeAs、Ca-As和Res-As含量和储量均显著较高。同时,NPKM1和NPKM2处理秸秆和籽粒中As含量和吸收量也显著提高。通过拟合方程表明,土壤Ex-As对水稻As吸收的贡献率最高。     

不同作物栽培模式下施用改良剂对重金属铅、镉的影响

[目的]研究水稻栽培和丝瓜栽培两种作物栽培模式下施用改良剂对土壤理化性质及重金属铅、镉的影响,为降低土壤重金属污染风险提供科学依据.[方法]在水稻栽培(R)和丝瓜栽培(V)两种作物栽培模式下,分别设不施改良剂(CK)、施用活性炭(AC)和石灰(L)等3个处理,共6个处理.通过单因素方差分析,研究不同作物栽培模式下改良剂因素对土壤理化性质及重金属铅、镉的全量和有效态含量及其在作物可食用部分中含量的影响.[结果]与水稻栽培模式相比,丝瓜栽培模式的土壤pH较高,有机质和重金属有效态含量较低;施用改良剂能促使土壤pH显著增加(P<0.05).丝瓜栽培模式下,活性炭可降低土壤有效态铅和有效态镉的含量,石灰可降低土壤有效态铅含量.与镉相比,铅在水稻和丝瓜可食用部分中含量较低,改良剂对降低作物铅的效果不明显;活性炭增加水稻可食用部分镉含量,石灰降低水稻可食用部分的镉含量.[结论]选择适宜种植作物并兼施土壤改良剂可有效降低重金属铅和镉的污染风险.     

施用沼液对杂交狼尾草产量和土壤养分含量的影响

探讨了"猪-沼液-牧草"模式中兼顾生物量生产与防止土壤和地下水污染的沼液适用量。田间试验在15个、面积分别为9m2的小区上进行,试验设1个对照,1个无机肥处理和3个沼液处理;每个季节杂交狼尾草施肥生长28d后收获测定生物量与土壤养分变化。结果表明,在厦门除冬季不适合种植杂交狼尾草外,春、夏、秋季节施用沼液种植杂交狼尾草均能获得较好生长;在沼液施用量0～400L·9m~(-2)·2周-1范围内,杂交狼尾草生物量随沼液施用量增加呈上升趋势,最大沼液施用量组(400L·9m~(-2)·2周-1)杂交狼尾草生物量春夏秋冬依次为26.03、19.97、11.70、3.41kg·区-1;至全年试验结束,在上述沼液施用强度内(最大400L·9m~(-2)·2周-1),土壤TN、TP、NH 4-N呈略有下降的趋势,土壤硝态氮略有上升,一年之内未见对土壤养分含量构成显著影响。与使用化肥比较,使用沼液因N引起的环境和地下水硝酸盐污染风险小。针对单施沼液出现土壤养分含量下降问题,建议加大沼液施用量或者配施一定的无机肥。     

基于马铃薯需磷量确定沼液适宜施用量的试验研究

田间小区试验探讨了在保持氮、钾平衡情况下,不同供磷水平的沼液施用量对马铃薯产量、品质、经济效益以及土壤养分含量的影响,并以此来分析基于需磷量来确定沼液用量在作物种植上的可行性.结果表明,当沼液供磷水平为90、135、180 kg·hm-2时,马铃薯产量分别比化肥组增产10.98%、16.54%和18.37%,产投比分别比化肥组高0.9、1.0、1.3,但两者产量无显著差异.虽然与施用化肥相比马铃薯粗蛋白、可溶性总糖、淀粉含量没有明显差异,但是沼液的施用能显著提高马铃薯还原糖含量.同时,磷当季利用率以中供磷水平组(90 kg·hm-2)最高(12.50%),化肥组最低(6.80%).化肥的施用能显著提高种植后土壤碱解氮、速效钾含量,而中高供磷水平(90、135、180 kg·hm-2)沼液的施用则使土壤有机质、碱解氮、速效钾含量都得到了显著的提高,其中供磷水平为180kg·hm-2的处理还能显著增加种植后土壤速效磷含量.综上所述,基于马铃薯需磷量来确定沼液用量可行,在磷匮乏和磷充足的土壤,沼液供磷水平分别以180、90 kg·hm-2为宜.     

沼液与化肥配施对耕层土壤化学性状及玉米产量品质的影响

以玉米品种登海605为试材,研究沼液与化肥配施对耕层土壤化学性状及玉米产量、品质的影响。基于等氮原则,共设6个处理,即处理1:CK(空白);处理2:CF(常规施肥,基肥为有机肥与化肥配施,追肥为化肥);处理3:40%ZF+60%HF(40%沼液+60%化肥);处理4:60%ZF+40%HF(60%沼液+40%化肥);处理5:80%ZF+20%HF(80%沼液+20%化肥);处理6:100%ZF(全沼液)。结果表明,施用沼液能提高土壤有机质含量,且提高幅度与沼液用量呈正相关关系。苗期CF处理土壤速效养分含量明显高于沼液处理,但至成熟期60%ZF+40%HF处理土壤速效养分含量最高。与CF相比,施用沼液提高土壤盐分含量和p H值,玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理的土壤盐分含量和p H值分别增加22. 48%、47. 50%、59. 78%、71. 25%和1. 19%、2. 25%、3. 00%、3. 84%。成熟期玉米秸秆养分含量、籽粒产量与品质均以60%ZF+40%HF处理最高,方差分析表明,该处理与80%ZF+20%HF处理产量无显著差异。综合分析认为,60%沼液与40%化肥配施适合玉米生长对养分的需求,产量最高,品质最优。     

施用沼肥对温室土壤养分和重金属含量的影响

为了研究施用沼肥对土壤养分和土壤环境的影响,采取随机区组设计,分析了施用沼液、化肥对温室黄瓜不同生育期土壤中全氮、有效磷、速效钾、有机质以及重金属镉、铅、汞、铬、镍、砷的含量。试验结果表明:在黄瓜不同的生长时期,沼液的施用可以提高土壤中氮、磷、钾及有机质的含量,沼液在提高土壤有机质含量方面的效果优于施用化肥。在黄瓜采收期,施用化肥和施用沼液均使土壤中的砷的含量有所下降,而土壤镉、铅、汞的含量呈现出随沼液的施入量的增加而有所增加,但变化不明显,对铬、镍含量影响不大,重金属元素含量均没有超过土壤环境质量标准的限定值,不会对植物产生毒害作用。     

沼液在水稻上氮肥替代试验探索

探究沼液在水稻田使用的积极效应和负面影响。结果表明,施用沼液替代1/2化学氮处理和沼液替代全部化学氮处理均提高了水稻产量;但沼液替代2倍化学氮处理却出现水稻低产现象。由此得出,在施用沼液时,应根据农田环境的承载力进行定量施用,并建立相应的检测机制,严控施用沼液产生的二次污染现象,科学指导施用沼液,促进高产,降低成本。     

沼液替代化肥对土壤肥力与胡柚品质的影响

为研究沼液施用对胡柚林地土壤肥力和果实品质的影响,探寻适宜的沼液施用条件,采取大田施肥试验,对梯度化沼液施用条件下的胡柚林地土壤酶活性、土壤肥力、土壤重金属含量,及胡柚果实品质等进行对比研究。结果表明,沼液施用可提高胡柚林地土壤中的营养元素和有机质含量,提升土壤蔗糖酶活性和土壤pH值。各梯度下的沼液施加未导致林地土壤中镉、铜、锌、砷的积累,胡柚果实中上述重金属的相应含量亦远低于农产品安全质量无公害水果安全要求的规定。沼液施加有利于提升胡柚品质,果实中的总糖、V_C和β-类胡萝卜素等含量维持在较高水平。综合分析,在试验条件下,沼液施用100%替代化肥是较为适宜的施用量,可为沼液在胡柚种植上的科学合理施用提供技术参考。