秦乃群，马巧云，高敬伟，杨 璞，蔡金兰，郝迎春，李艳梅，冀洪策，廖祥政

（1邓州市农业技术推广中心，河南 邓州 474100；2北京杂交小麦工程技术研究中心，北京 100097）

0 引言

自2015年以来，随着国家提出减少化肥用量，增加有机肥用量，推进畜禽粪污、秸秆等农业废弃物资源化利用，推动农业农村绿色发展[1-2]，畜牧养殖粪污资源化利用得到大力发展。沼肥（沼液、沼渣）是农作物秸秆、畜禽养殖废弃物和生活污水等经沼气池厌氧发酵后的残留物，是优良的肥料。研究表明，沼肥含有氮、磷、钾等多种营养元素以及丰富的有机质、腐殖质、粗蛋白、生长素、各种水解酶及抗生素等物质[3-6]，沼肥农用可改良土壤结构、提高土壤养分和供肥能力，从而促进作物生长发育,提高农产品品质和产量[7-14]。有研究表明，施用沼肥不会造成土壤重金属污染[11,15]，也有研究表明，长期或过量施用沼肥使土壤重金属含量增加，增加土壤污染风险[13,16-17]，由于沼肥中重金属含量不同，土壤类型不同及作物对土壤养分和重金属的需求不同，造成了重金属在农产品中含量的不同[11,17]，因而探明沼肥农用过程中适宜的沼肥用量具有重要意义。本研究探讨沼渣施用对花生小麦轮作作物产量及土壤养分和重金属含量的影响，以期为沼渣合理施用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验地位于河南省邓州市腰店镇河南黄志牧业有限公司试验基地，土壤类型为砂姜黑土，种植制度为花生小麦轮作。小麦收获后，对试验地进行取土化验，基础土样各养分含量及重金属含量为：有机质43.6 g/kg，全氮0.188%，有效磷55.9 mg/kg，速效钾172 mg/kg，汞0.057mg/kg，铅27.9mg/kg，镉0.19mg/kg，铬74.4 mg/kg，砷13.1 mg/kg。

试验用沼渣由河南黄志牧业有限公司规模化养猪场提供，沼渣是以猪粪尿为原料经厌氧发酵，干湿分离后在自然状态下经堆放再腐熟风干而成的固态粉渣，养分状况为：有机质46.5%，全氮1.056%，有效磷318.7 mg/kg，速效钾 1346.68 mg/kg，化肥为 45%(NP2O5-K2O=18-9-18)的复合肥料。

供试花生品种为‘远杂6号’，小麦品种为‘中洛08-2’。

1.2 试验设计

花生小麦轮作施肥试验始于2018年6月，小麦收获后种花生，2018年10月花生收获后种小麦。根据当地种植习惯一次性施足底肥不施追肥，花生和小麦试验地施肥量相同，施750 kg/hm2复合肥为底肥。花生与小麦沼渣试验的各处理施肥量和小区相同，即等量定点施肥。共设置6种施肥处，1.5×104kg/hm2(A1)、3.0×104kg/hm2(A2)、4.5×104kg/hm2(A3)、6.0×104kg/hm2(A4)、7.5×104kg/hm2(A5)，对照CK不施沼渣(A6)，共6个处理，3次重复，18个小区，随机排列，小区面积3 m×7.5 m=22.5 m2，小区之间留1.5 m作为隔离区，试验田四周设保护区。

2018年6月3日，结合施肥整地，播种花生，1.8×105穴/hm2，每穴2粒；2018年10月20日，结合施肥整地，播种小麦，基本苗225万株/hm2。

1.3 样品采集与化验分析

2018年9月28日，花生成熟期每小区随机选取3点，每点拔取1 m单行（株、果），带回实验室考种。花生收获后，每个小区采用S形取样法，取0 ～20 cm耕层土壤，均匀混合后用四分法取土1 kg左右，装入取样袋，带回实验室，放在阴凉通风处风干，挑出杂物，备用化验。

2019年5月29日，小麦成熟期在每个小区随机取3点调查亩穗数，每点取10穗，进行实验室考种。小麦收获后，取土样同花生取土样。

有机质测定采用重Cr酸钾外加热法测定，全氮测定采用凯氏定氮法测定，有效磷含量采用多波长紫外可见分光光度计法测定，速效钾含量采用火焰光度计法测定。Hg、As含量采用原子荧光分光光度计测定，Cr含量采用火焰原子吸收分光光度计测定，Cd、Pb含量采用石墨炉原子吸收分光光度计测定[11]。

1.4 数据处理

采用Exce 2016及SPSS22.0对数据进行处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理花生和小麦产量

不同施肥处理对花生和小麦产量结果（表1）表明，施沼渣的处理增加花生和小麦的产量。底施沼渣的花生产量比没施沼渣的对照增产幅度为4.74% ～9.03%，处理A1的产量比对照A6增产差异不显著，处理A2、A3、A4、A5的产量比对照A6增产差异显著(P＜0.05)，处理A1、A2、A3、A4、A5的产量之间增产差异不显著。底施沼渣的小麦产量比没施沼渣的对照增产幅度为3.08% ～7.38%，处理A1的产量比对照A6增产差异不显著，处理A2、A3、A4、A5的产量比对照A6增产差异显著(P＜0.05)，处理A2、A3、A4、A5的产量之间增产差异不显著，处理A3、A4、A5的产量比处理A1的产量增产差异显著(P＜0.05)。

表1 不同施肥处理花生和小麦产量

2.2 不同处理土壤养分含量

由表2可知，施沼渣可有效提高土壤有机质含量,花生季和小麦季各施沼渣处理的土壤有机质含量都比没施沼渣的土壤有机质含量高，差异显著(P＜0.05)，随着施沼肥量的增加，土壤中的有机质含量增加；花生季A5的有机质含量最高91.60 g/kg，比对照A6提高了97%，A1的有机质含量56.80 g/kg，比对照A6提高了22.2%；小麦季A5的有机质含量最高107.23 g/kg，比对照A6提高了132.5%，A1的有机质含量61.17 g/kg，比对照A6提高了32.6%。

表2 不同施肥处理土壤养分含量

施沼渣可有效提高土壤全氮含量，花生季A1的土壤全氮含量比对照A6的土壤全氮含量高，但差异不显著，处理A2、A3、A4和A5的土壤全氮含量比对照A6高，差异显著(P＜0.05)，A2、A3、A4和A5之间的土壤全氮含量差异不显著，处理A5的土壤全氮含量最高为0.45%；小麦季各施沼渣处理的土壤全氮含量都比没施沼渣的土壤全氮含量高，差异显著(P＜0.05)，处理A5的土壤全氮含量最高为0.42%。

花生季和小麦季各施沼渣处理的土壤有效磷含量都比没施沼渣的土壤有效磷含量高，差异显著(P＜0.05)；花生季和小麦季都是A5的土壤有效磷含量最高为116.03、128.67 mg/kg，分别比对照A6提高了35.7%、21.7%。施沼渣可有效提高土壤速效钾的含量，花生季和小麦季各处理的土壤速效钾的含量都比对照的速效钾含量高，差异显著(P＜0.05)，各处理的土壤速效钾含量随着施沼渣的量增加而增加，A5的土壤速效钾的含量最高分别为329.67、268.67 mg/kg。

2.3 不同处理花生和小麦籽（仁）粒重金属含量

表3结果表明，所有处理的花生籽仁和小麦籽粒中均未检测出Hg和As；处理A3、A4的花生籽仁中检测出Pb，其他处理的花生籽仁中未检测出Pb；所有处理的花生籽仁中都检测出Cd，对照A6的花生籽仁中Cd含量最高为0.24 mg/kg；处理A1、A3和A5的花生籽仁中检测出Cr，处理A2、A4和对照A6的花生籽仁中未检测出Cr，处理A1的花生籽仁中Cr含量最高为0.062 mg/kg；处理A1、A5和A6(CK)的小麦籽粒中检测出Pb，其他处理的小麦籽粒中未检测出Pb，对照的小麦籽粒中Pb的含量最高为0.053 mg/kg；所有处理的小麦籽粒中均检测出Cd，处理A1的小麦籽粒中Cd的含量最高，比对照增加了55.6%；所有处理的小麦籽粒中均检测出Cr，处理A5的小麦籽粒中Cr的含量最高，比对照增加了87.5%。

表3 不同施肥处理花生和小麦籽（仁）粒重金属含量 mg/kg

花生籽仁和小麦籽粒中检测出的重金属含量均低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)的标准，这说明沼渣与复合肥合理混合使用未造成花生籽仁和小麦籽粒重金属污染。

2.4 不同处土壤重金属含量

表4为花生季不同处理土壤重金属含量结果，从表中可以看出花生季处理A6(CK)土壤中Hg的含量最低，处理A1土壤中Hg的含量最高，比对照增加了52.5%；处理A4土壤中Pb的含量最高为29.7 mg/kg，比对照A6增加了10.4%；所有处理土壤中Cd含量稳定，变幅0.20 ～0.22 mg/kg；所有处理土壤中的Cr含量为71.1 ～75.1 mg/kg，处理A4土壤中Cr含量最高，比对照A6增加了2.9%；所有处理土壤中As含量稳定，变幅12.0 ～13.3 mg/kg，对照A6土壤中As含量最低为12.0 mg/kg。

表4 花生季不同施肥处理土壤重金属含量 mg/kg

从表5可以看出，小麦季土壤中Hg的含量变幅为0.046 ～0.060 mg/kg，处理A2、A3与对照A6土壤中Hg的含量最高为0.060 mg/kg，处理A5土壤中Hg的含量最低，比对照A6减少了23.3%；所有处理土壤中Pb的含量变幅为23.4 ～25.5 mg/kg，处理A2土壤中Pb的含量最高为25.5 mg/kg，比对照A6增加了3.3%；所有处理土壤中Cd的含量变幅为0.09 ～0.17 mg/kg，处理A5土壤中Cd的含量最高为0.17 mg/kg，比对照A6增加了30.7%；处理A5土壤中Cr的含量最高为89.5 mg/kg，比对照A6增加了2.9%；所有处理土壤中As含量变幅为12.9 ～14.4 mg/kg，处理A2土壤中As含量最高，比对照A6增加了5.9%。

表5 小麦季不同施肥处理土壤重金属含量 mg/kg

施沼渣后土壤重金属含量有所增加，但总体看，其含量均低于国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》(GB 15618—2018)标准值，说明合理施肥不会带来花生小麦轮作土壤重金属污染。

3 结论与讨论

3.1 沼渣施用花生和小麦产量的影响

沼肥作为有机肥，含有丰富的氮、磷、钾养分和微量元素，这些养分主要是以速效态的形式存在，容易被作物吸收利用，合理的施用沼肥可以显著提高作物产量[11,15,18]。本研究表明，施用沼肥可以明显提高小麦、花生的产量，这与前人的研究结果基本一致[19-23]，在底施化肥相同的情况下，随着施沼肥量的增加，小麦和花生的产量增加。花生施沼肥试验结果表明，施沼肥处理之间的产量差异不显著，说明花生的产量并不随施沼肥量的增加而显著增加，处理A2、A3、A4、A5的产量都比对照A6增产差异显著，但处理A2(3.0×104kg/hm2)的沼肥用量最低，因此，处理A2的沼肥用量是适宜的用量。小麦施沼肥试验结果表明，处理A2、A3、A4、A5之间的产量差异不显著，但比处理A1和对照A6的产量差异显著，处理A2(3.0×104kg/hm2)的沼肥用量最低，是适宜的沼肥用量。

3.2 沼渣施用对土壤养分含量的影响

施用沼肥可明显提高土壤有机质和养分含量，改良土壤理化性质，增加土壤微生物量，提高土壤的生产能力及作物的产量和品质[15,19-20,24]。本试验中，花生季和小麦季各施沼渣的处理土壤有机质含量都比没施沼渣的对照A6的有机质含量提高，差异达显著水平，施沼渣处理A5的土壤有机质含量达91.60 ～107.23 g/kg，这表明施沼渣可显著提高土壤有机质含量。

合理施用化肥和沼肥可提高土壤N、P、K的含量，改善土壤营养元素的有效性，提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾的含量，有利于作物对营养元素的吸收，从而提高作物产量和改善农产品品质[24-28]。本研究表明，花生季除A1处理外其它处理和小麦季所有施沼渣处理的土壤全氮、有效磷和速效钾含量都比对照A6（仅施复合肥没施沼渣）土壤全氮、有效磷和速效钾含量提高差异达显著水平(P＜0.05)，花生季和小麦季土壤全氮、有效磷和速效钾含量都随施沼渣量的增加而增加，花生季施沼肥处理之间土壤全氮含量差异不显著，说明增施沼肥不能显著提高土壤全氮含量，土壤营养元素含量的提高，除了沼渣本省提高的营养元素外，可能是由于土壤中部分的N、P、K以难溶性化合物的形态存在，不能被植物直接吸收利用，而施用沼渣后，其所蕴含的微生物及腐植酸等物质可以促进难溶性化合物转化为可溶性有利于作物吸收利用的营养元素[19]。

3.3 沼渣施用对作物籽粒及土壤重金属含量的影响

有研究表明，水稻谷粒对重金属元素Cd、As和矿质元素（Zn、Mn、Ni和Cu）的积累呈现协同累积关系，在谷粒重检测到Cd、As[29]，也有的研究表明，在沼肥与化肥配比处理的小麦和水稻籽粒中并未检测出Cd[11]，本研究结果表明，在花生和小麦的各处理的籽（仁）粒中都没检测出As，但都检测到Cd，花生和小麦籽（仁）粒中Cd的含量随施沼渣量的增大而减小，这与张成等[30]的研究结果一致，表明沼肥的施用可以有效降低花生小麦籽（仁）粒Cd含量。处理A3、A4的花生籽仁和处理A1、A2、A3的小麦籽粒中检测到Pb，其他处理的籽（仁）粒没有检测到Pb；各处理的小麦籽粒中都检测出Cr处理A1、A3、A5的花生籽仁中检测到了Cr，其他处理的花生籽仁中没有检测的Cr，同一作物有的处理基检测出重金有的没有检测出重金属，造成这种结果的原因有待进一步研究。从研究结果看，花生小麦籽（仁）粒中检测出的重金属含量远低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)的标准，说明合理施用沼肥不会造成重金属超标。

土壤中重金属变化是一个漫长、复杂的过程，受到施肥种类、施肥方式、土壤条件、降水、种植作物、耕作制度等众多因素的影响，沼肥中本身含有重金属，施用沼肥会增加土壤重金属含量[17,31-34]。本研究结果表明，花生季施沼渣处理的土壤Hg的含量都比没施沼渣的对照A6的含量高差异显著，对土壤的重金属Pb、Cd、Cr、As的影响较小。小麦季施沼渣对土壤的重金属Hg、Pb、Cd、Cr、As的影响较小。花生季土壤Cd的含量比小麦季高，花生季和小麦季其它土壤重金属含量差异不明显。施沼渣后土壤重金属含量有所增加，远低于国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》(GB 15618—2018)标准值。本研究为花生小麦轮作一年的结果，沼肥长期施用对作物籽粒和土壤重金属含量的影响，有待进一步研究。