沼肥施用對(duì)作物能量和養(yǎng)分利用效率的影響研究.pdf

1、目前，能源和環(huán)境問(wèn)題已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的主要因素。對(duì)廣大農(nóng)村地區(qū)來(lái)說(shuō)，發(fā)展以沼氣池為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)是緩解能源和環(huán)境壓力的有效措施，但沼氣發(fā)酵產(chǎn)物能否高效合理利用直接影響到沼氣建設(shè)的進(jìn)一步推廣。為了促進(jìn)沼氣事業(yè)更好地發(fā)展，對(duì)沼氣池產(chǎn)生的沼肥進(jìn)行作物種植試驗(yàn)研究，以確定能量利用效率和養(yǎng)分利用效率較高的沼肥施用水平和模式顯得尤為必要。本論文是在國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“沼氣全面替代農(nóng)戶(hù)家庭商品用能的組合設(shè)備及技術(shù)研究”（項(xiàng)目

2、編號(hào):201303099）的資助下完成，采用盆栽法，在4種光溫環(huán)境和6種施肥水平下，利用沼肥進(jìn)行了芹菜和生菜種植正交試驗(yàn)，來(lái)對(duì)比分析不同光溫環(huán)境、不同施肥水平、不同生長(zhǎng)周期芹菜和生菜的能量利用效率和養(yǎng)分利用效率，進(jìn)而確定能量利用效率和養(yǎng)分利用效率較高，較適宜的芹菜和生菜種植環(huán)境、施肥水平及生長(zhǎng)周期。同時(shí)本文還結(jié)合河南省利用亞行貸款農(nóng)村能源生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施情況，選擇持續(xù)5年以上施用沼肥的土壤進(jìn)行養(yǎng)分及重金屬含量測(cè)試，了解長(zhǎng)期施用沼肥對(duì)土壤

3、質(zhì)量的影響情況。以期達(dá)到沼肥合理有效地利用和更深入推廣沼氣建設(shè)提供理論支持。
　　本文的主要研究成果如下:
　　(1)通過(guò)沼肥在芹菜和生菜種植中能量利用效率試驗(yàn)，確定了芹菜和生菜的能值。不同生長(zhǎng)環(huán)境和施肥水平，芹菜和生菜根、莖、葉能值都有所差異，但差異不是特別明顯，芹菜根都能值在12.57～15.66MJ/kg之間，芹菜莖部能值在11.12～13.73MJ/kg之間，芹菜葉部能值在11.23～15.74MJ/kg之間。生菜根

4、部能值在11.78～13.36MJ/kg之間，葉部能值在12.55～14.18MJ/kg之間。
　　(2)通過(guò)對(duì)不同光溫環(huán)境、不同施肥水平和不同生長(zhǎng)周期的芹菜能量水平、沼肥能利用率、光能利用率、總投能利用率綜合比較分析，可得出較適宜的芹菜種植條件為大棚溫室環(huán)境、施肥水平Ⅳ、生長(zhǎng)周期100天;室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)環(huán)境、施肥水平Ⅲ和Ⅳ、生長(zhǎng)周期120天。氣候室光照強(qiáng)度低于122w/m2情況下種植芹菜，能量水平和能量利用效率都較低。
　　(3

5、)通過(guò)對(duì)不同光溫環(huán)境和不同施肥水平生菜能量水平、沼肥能利用率、光能利用率、總投能利用率綜合比較分析，可得出能量水平及能量利用率較高的生菜種植條件是大棚溫室環(huán)境施肥水平Ⅳ和Ⅴ，室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)環(huán)境施肥水平Ⅳ。氣候室環(huán)境種植生菜，能量水平和能量利用效率都較低。
　　(4)不同光溫環(huán)境、不同生長(zhǎng)周期和不同施肥水平，芹菜對(duì)沼肥中全氮、有效磷、有效鉀、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分的利用率存在一定差異。光溫環(huán)境對(duì)養(yǎng)分利用率的影響總體呈現(xiàn)出大棚溫室環(huán)境芹菜對(duì)養(yǎng)分利用率

6、最高，其次是室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)環(huán)境，氣候室低光環(huán)境最低。生長(zhǎng)周期對(duì)養(yǎng)分利用率的影響呈現(xiàn)出生長(zhǎng)周期越長(zhǎng)，養(yǎng)分利用率越高。施肥水平對(duì)養(yǎng)分利用率的影響總體呈現(xiàn)出施肥水平越高，養(yǎng)分利用率越低，說(shuō)明施肥水平低時(shí)，施入的沼肥養(yǎng)分已不能滿(mǎn)足芹菜正常生長(zhǎng)需要，芹菜能量水平較低;施肥水平高時(shí)，有一部分沼肥養(yǎng)分未被芹菜利用，而儲(chǔ)存到土壤中。
　　(5)通過(guò)生菜對(duì)沼肥中全氮、有效磷、有效鉀、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分利用率試驗(yàn)，可以判斷適宜生菜生長(zhǎng)的光溫環(huán)境和施肥水平。在所試

7、驗(yàn)的4種光溫環(huán)境中，大棚溫室環(huán)境最適宜生菜生長(zhǎng)，其次是室內(nèi)陽(yáng)臺(tái)環(huán)境。從施肥水平來(lái)看，施肥水平Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ已不能滿(mǎn)足生菜正常生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求，施肥水平Ⅳ和Ⅴ相對(duì)較適宜生菜生長(zhǎng)，但不同光溫環(huán)境也有差異。這與從生菜能量水平和能量利用效率的判斷結(jié)果基本一致。
　　(6)對(duì)長(zhǎng)期施用沼肥影響土壤中養(yǎng)分和重金屬含量的情況進(jìn)行了研究分析。土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量分別與混合沼液中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀濃度存在一定的正相關(guān)關(guān)系。土壤中鐵、錳、銅、鋅、鉛

8、、砷含量與混合沼液中這些元素的濃度之間不存在明顯的相關(guān)性。土壤中汞的含量與混合沼液中汞的濃度之間呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　(7)與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)相比，除了部分地域混合沼液中銅和鉛的濃度超標(biāo)外，其它重金屬濃度基本上都未超標(biāo)，說(shuō)明沼肥施入農(nóng)田是安全的。但與農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相比，除了極少部分地域混合沼液中銅和鋅的濃度未超標(biāo)外，其它重金屬濃度都超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)限值，說(shuō)明如果長(zhǎng)期、頻繁施用沼肥對(duì)提高土壤中重金屬含量會(huì)存在一定風(fēng)險(xiǎn)。9個(gè)研究地域沼氣

9、戶(hù)土壤中重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7，土壤仍處于清潔狀態(tài)。
　　(8)土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、有效鉀含量均呈現(xiàn)出四位一體生態(tài)模式＞三位一體生態(tài)模式＞非沼氣戶(hù)，尤其四位一體生態(tài)模式大大高于其它兩種模式。與土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，非沼氣戶(hù)土壤中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到5級(jí)，全氮含量達(dá)到6級(jí)，有效鉀含量達(dá)到3級(jí)，有效磷含量達(dá)到2級(jí)，土壤養(yǎng)分總體水平較低。而四位一體生態(tài)模式土壤中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到3級(jí)，全氮含量達(dá)到5級(jí)，有效鉀含量達(dá)到1級(jí)，有效磷含