沼渣人工育苗基质中氮素变化研究

王丽丽，常 鹏

（1.北京林业大学水土保持学院，北京 100083；2.中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083）

20世纪以来，随着设施农业的快速发展，番茄种植面积迅速扩大，在蔬菜的周年均衡供应中发挥了重要作用。作为设施农业栽培的一个重要环节，蔬菜幼苗在很多地方已经商品化，实现了工厂化生产。人工基质育苗具有很多优点，如适宜采用机械化、工厂化的方式，大大减轻劳动强度；苗壮苗齐，苗龄缩短，节省育苗时间；利于幼苗根系发育，定植后缓苗快，成活率高等。沼渣含有较全面的养分和丰富的有机质，其中一部分已被转化成腐殖酸类物质，是一种速效缓效兼备又具有改良土壤功能的优质肥料（除含有N、P、K外，还含有微量元素、维生素、生长素和有益微生物）。正是由于沼渣含有如此丰富的有机质以及较全面的养分和腐殖酸类物质，因此对粮食作物、经济作物等具有增产和提高品质的作用，在农业生产中具有广泛的意义。例如，在农业养殖方面，如养鱼、养猪、养殖蚯蚓等[1-6]已有广泛应用，在农业栽培中主要用作基肥、改良土壤等方面[7]。但直接将沼渣用于无土栽培育苗的研究鲜有报道。笔者研究了将沼渣和其他材料配置成无土栽培育苗基质，利用沼渣替代营养液，对比栽培效果并重点研究了氮元素在无土栽培基质中的变化情况。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试材料 供试番茄品种：中杂105（北京中蔬园艺良种研究开发中心）。

1.1.2 基质材料 草炭、蛭石、珍珠岩，三种材料均购自北京市蔬菜花卉研究所。供试沼渣分两种，一种取自北京市大兴区长子营镇留民营（发酵原料为鸡粪），经15 d左右露天晾晒后（含水量约为38%）取回作为试验材料；另一种取自北京市顺义区东华山村（发酵原料为猪粪），取发酵池底较粘稠部分，经15 d左右晾晒，粉碎后作为试验材料。试验材料的各种基本理化性质见表1。

表1 试验用沼渣的养分含量

1.2 试验设计

试验于2010年2月2日～2010年3月20日在中国农业大学水利与土木工程学院顶楼温室进行。试验共设置5个处理。对照组（CK）∶采用草炭∶蛭石:珍珠岩=8∶1∶1的配比，基质加尿素1.2 kg/m3和磷酸二氢钾1.2 kg/m3，肥料和基质混拌均匀后使用；A1处理组：含草炭、蛭石、珍珠岩，加入10%的猪粪沼渣替代化肥；A2处理组：不含草炭，仅含蛭石、珍珠岩，加入10%的猪粪沼渣替代化肥；B1处理组：含草炭、蛭石、珍珠岩，加入10%的鸡粪沼渣替代化肥；B2处理组：不含草炭，仅含蛭石、珍珠岩，加入10%的鸡粪沼渣替代化肥。试验容器采用7 cm×8 cm的纸杯。每个处理准备基质30杯，每杯装基质100 g。所有处理组在试验过程中都浇自来水。

1.3 样品处理及测定方法

试验结束时，对幼苗的株高、茎粗、根长、地上部干鲜重、地下部干鲜重等指标进行测定，计算壮苗指数=茎粗/株高×（地上干重+地下干重）。株高、根长用直尺测量，株高起点自茎底部，终点到生长点，根长为最大根长；茎粗用游标卡尺测量，均取子叶下端位置；地上部鲜重、地下部鲜重用精确度为0.01 g的电子天平称量；将幼苗根部基质洗净后将幼苗的地上部和地下部放入烘箱，50～55°C烘3～4 h，100°C烘1～2 h至恒重，用电子天平（0.000 1）称重[8]。

将纸杯中的基质样品取出混匀，对基质样品的全氮、速效氮（硝态氮和铵态氮）含量进行测定。基质样品采用H2SO4-H2O2消煮法进行处理，之后取滤液采用凯氏定氮法测定全氮。硝态氮采用氯化钾浸提-紫外分光光度法测定，铵态氮采用氯化钾浸提-靛酚蓝比色法测定。

2 结果与分析

2.1 幼苗生长状况

幼苗的株高、茎粗等数据见表2。

表2 不同配方基质对番茄幼苗生长的影响

由壮苗指数（图1）可以看出，A1、B1、B2三处理，壮苗指数均高于对照，差异明显，说明施用沼渣能够促进番茄幼苗生长，效果好于化肥。A2处理组壮苗指数最低，仅为对照组的48.6%，综合株高、茎粗等数据分析可知，A2处理组幼苗达不到正常标准，说明该配方不适宜育苗。对比A2与B2两处理组可知，在基质配方及沼渣用量相同的情况下，沼渣种类不同对育苗结果影响很大。对比不加入草炭的A2、B2处理组与加入草炭的处理组A1、B1可以看出，虽然A2处理组幼苗长势较差，但B2处理组与A1、B1差异不明显，说明在育苗基质中可以不添加草炭，但要对沼渣及育苗基质的具体性状进行分析。

图1 不同配方基质对番茄幼苗壮苗指数的影响

2.2 育苗基质中全N变化情况

由图2可以看出，加入沼渣的处理组全N含量明显低于对照组。第0天时A1、B1处理组全N含量分别是对照组的63.6%和60.0%，A2、B2处理组仅为对照组的24.0%和16.6%。经过42 d育苗期，各处理组氮元素含量分别下降：0.23%、0.10%、0.03%、0.16%、0.05%，矿化率分别为：16.64%、11.28%、9.69%、19.44%、21.96%。

2.3 育苗基质中速效N变化情况

图2 不同配方基质中全氮的含量测得值

由图3可以看出，第0天时，A1、B1处理组中氨态氮含量是对照组的49.2%、63.7%，A2、B2处理组仅为对照组的19.1%、25.2%。第42天时，CK中氨态氮含量下降145.5 mg/kg，降幅为31.1%；A1处理组下降102.8 mg/kg，降幅44.7%；A2处理组中氨态氮含量增加了43.4 mg/kg，增幅为48.6%。结合幼苗生长状况及处理组中全N含量变化情况分析：幼苗生长受抑制，基质中全N分解释放氨态氮速率大于幼苗吸收速率，氨态氮积累。B1、B2处理组中氨态氮含量仅为37.9、7.9 mg/kg，分别下降259.5、109.8 mg/kg，降幅分别达到87.3%和93.3%。对比A1、B1处理组氨态氮含量在试验前后的变化可知：两处理组番茄幼苗生长状况基本相同，但加入鸡粪沼渣的B2处理组中氨态氮含量下降幅度明显大于加入猪粪沼渣的A1处理组，说明鸡粪沼渣分解释放氨态氮的速率低于猪粪沼渣。

图3 不同配方基质中氨态氮的含量测得值

由试验用沼渣养分含量（表1）可知，鸡粪沼渣中硝态氮含量是猪粪沼渣的10.76倍，因此，第0天时B1处理组中硝态氮含量最高，达到801.1 mg/kg，是对照组含量（396.9 mg/kg）的2.02倍。B2处理组含量为609.4 mg/kg，是对照组的1.54倍。A1、A2处理组含量为192.6、44.7 mg/kg，分别是对照组的48.5%、11.3%。第42天时，对照组中硝态氮含量增加12.9 mg/kg，增幅3.2%；A1处理组增加53.1 mg/kg，增幅27.6%；A2处理组增加223.8 mg/kg，增幅达500.7%。分析可知：幼苗生长不良，吸收硝态氮量较低，同时，全N分解释放及氨态氮硝化作用使基质中硝态氮含量急剧升高。B1、B2处理组含量分别降低39.4、126.7 mg/kg，降幅为4.9%、20.8%，对比两处理组幼苗长势及对应氨态氮含量变化可知：施用鸡粪沼渣的处理组中植物吸收利用硝态氮明显大于对照及施用猪粪沼渣的处理组，详见图4。

图4 不同配方基质中硝态氮的含量测得值

2.4 育苗基质的pH值变化情况

蔬菜幼苗对pH值反应比较敏感，不同的作物幼苗要求不同的pH值范围。但基质的pH值超过7以上时，Fe2+、Mn2+、Zn2+、Cu2+将生成氢氧化物沉淀成为无效离子。育苗基质的pH值以5.8～7.0为好。番茄适宜的pH值范围在6～7。

由图5可以看出，第0天时，对照组配方中不含沼渣，草炭偏酸性，因此CK处理组的pH值最低，为6.41，在适宜番茄植株生长的范围内。沼渣的pH值偏碱性，由表1可知，猪粪沼渣和鸡粪沼渣的pH值分别为9.67和8.80。含草炭的处理组，在草炭和沼渣的相互作用下，pH值略高于7，A1组为7.58，B1组为7.69，超出了最适宜植株生长的范围。不含草炭的处理组，由于沼渣的作用，pH值明显偏高，A2处理组pH值高达9.64，B2处理组也达到8.25。

图5 不同基质配方pH值的变化曲线

第42天数据显示，各处理组基质的pH值程下降趋势。各组降幅分别为：0.67、1.25、2.05、0.88、0.53。其中，A2处理组降幅最大，B2处理组降幅最小。对照组pH值在最适宜植株生长的范围内；A1、B1两组第0天时pH略高，42 d时pH值也在适宜的范围内；B2第0天时pH过高，超出植株生长适宜的范围，但仍在幼苗耐受范围内，第42天时pH值降低至较适宜的范围内；A2处理组第0天时pH值极高，超过植株耐受范围，第42天时pH值降幅明显，进入幼苗的耐受范围内。

结合各处理组幼苗长势分析可知：pH值是导致A2处理组幼苗生长明显受抑制的主要原因。

3 结论

沼渣中氮元素含量很高，且氨态氮及硝态氮含量都很高，供肥能力很强，在人工育苗基质中加入10%沼渣可以完全替代化肥，育苗效果要好于化肥。同时，研究显示沼渣可以完全替代草炭用于人工基质育苗，但沼渣的pH值偏碱性，可能使基质的pH值超出适宜幼苗生长的范围，在使用时需要采用其他方法调节基质pH值在适宜幼苗生长的范围。

试验中使用的两种沼渣中氨态氮含量基本相同，硝态氮含量差别较大，鸡粪沼渣硝态氮含量为猪粪沼渣的10.76倍。同时，分析可知猪粪沼渣中全氮分解释放氨态氮的速率高于鸡粪沼渣，试验中施用鸡粪沼渣处理后期氨态氮基本被完全吸收，幼苗加大对硝态氮的吸收量，这对幼苗生长的影响需要进一步研究。在今后的进一步研究及实际的生产时间中可以利用不同种类的沼渣，研究开发针对不同种类植物的育苗基质：对氨态氮依赖性较高的植物，建议使用猪粪沼渣等；对硝态氮吸收量较高的植物，建议使用鸡粪沼渣等。

[1] 郑 敏.沼肥养鱼实用技术研究[J].江西水产科技，2002，（2）：32-33.

[2] 施玉书，郎建生.沼渣喂猪技术的综合效益研究[J].中国沼气，2002，20（1）：35-37.

[3] 陈景振，卢志广.沼渣养殖蚯蚓试验[J].江苏沼气，1991，（4）：18-19.

[4] 郭肖颖，朱丽君，李布青.沼渣肥的特性与应用效果研究[J].安徽农业科学，2010，（27）：14986-14988.

[5] 李 强，雷赵民，张 浩.日粮中添加沼渣对猪肉肌内脂肪酸含量的影响[J].湖南农业科学，2009，（7）：134-136.

[6] 祝延立，那 伟，庞凤仙，等.沼渣与化肥配施对玉米生长及产量的影响[J].安徽农业科学，2010，（12）：6407-6408，6411.

[7] 谷 军，沙长青，张晓彦.沼渣对土壤酶活性的影响[J].生物技术，2008，18（5）：81-84.

[8] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.