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一、沼氣殘余物對(duì)土壤微生物和土壤質(zhì)量的影響

1. 對(duì)土壤微生物的影響

由于沼氣殘余物含有較高含量的礦質(zhì)氮和易降解碳，有效地提高了土壤微生物活性。施用沼氣殘余物，促進(jìn)了土壤微生物活性，間接提高了作物產(chǎn)量。施用沼氣殘余物還能夠抑制作物疾病的發(fā)生，減少施用農(nóng)藥和用化學(xué)除草劑控制雜草的需求。由于沼氣殘余物中碳含量降低，土壤中微生物降解作用以及耗氧量可能減少，導(dǎo)致厭氧微生物群落減少，因而可能降低反硝化作用，從而大大減少N2O 和N2 損失，減少溫室氣體排放。此外，施用沼氣殘余物能夠提高土壤微生物生物量和土壤酶活性（包括脲酶、堿性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶活性等），從而提高土壤養(yǎng)分的有效性。

短期培養(yǎng)研究表明土壤氨氧化細(xì)菌群落的組成并未受施用不同有機(jī)肥（厭氧發(fā)酵有機(jī)肥、堆肥、豬糞、牛糞）的影響，也沒(méi)有檢測(cè)到微生物區(qū)系的變化，施用豬糞和通過(guò)喜溫厭氧消化的殘余物后抑制了土壤氨氧化的潛在速率。可能殘余物中本身存在的一些化合物抑制了氨氧化活性。4 年長(zhǎng)期施用不同有機(jī)肥（包括生活垃圾堆肥、生活垃圾經(jīng)過(guò)厭氧消化后的沼氣殘余物、污泥、豬糞、牛糞以及化肥）的研究顯示，與未處理的對(duì)照相比，沼氣殘余物提高了微生物生物量和有代謝活性的微生物的比例。而且，與前面討論的短期試驗(yàn)結(jié)果相反，長(zhǎng)期施用沼氣殘余物提高了氨的潛在氧化率、氮礦化能力以及反硝化細(xì)菌的比生長(zhǎng)速率，但與施用化肥的對(duì)照相比，沒(méi)有顯著差異。

由于土壤微生物是一個(gè)活的代謝單位，與有機(jī)質(zhì)本身相比，它隨著周圍環(huán)境變化而改變得更快。施用沼氣殘余物之后，在土壤化學(xué)特性如C、N 含量明確變化之前，土壤微生物參數(shù)的變化可以更及時(shí)反映土壤質(zhì)量受沼氣殘余物施用的影響。因此，不管是評(píng)價(jià)土壤微生物群落總量還是評(píng)價(jià)其特定系統(tǒng)/功能微生物組群以及微生物活性，都能更實(shí)時(shí)有效地反映土壤中發(fā)生的變化，為土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)提供快速可靠的信息。

2. 對(duì)土壤質(zhì)量的影響

沼氣殘余物具有良好的物理化學(xué)性狀，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤和植物的抗旱能力和土壤保肥能力，有利于抗旱節(jié)水和減少化學(xué)肥料對(duì)環(huán)境的污染。沼氣殘余物可作為土壤調(diào)理劑，具有提高土壤緩沖酸堿變化的能力。沼氣殘余物通常偏堿性，可以改良酸性土壤，對(duì)于緩解全球土壤面臨的酸化問(wèn)題很有意義。

然而沼氣殘余物除含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還可能含有難降解的有毒致癌有機(jī)物，如二噁英類化合物、多氯聯(lián)苯、殺蟲(chóng)劑、多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔铮?/span>PAH）、氯化鏈烷烴、酚類化合物以及鄰苯二甲酸鹽等，因此在將沼氣殘余物施用到農(nóng)田之前，需要充分考慮沼氣殘余物中可能存在的污染物給農(nóng)田土壤帶來(lái)的影響和潛在風(fēng)險(xiǎn)。要對(duì)污染物的濃度、化學(xué)反應(yīng)活性、揮發(fā)性、水溶性、吸附容量等對(duì)土壤環(huán)境的影響進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)土壤的降解容量、長(zhǎng)期施用沼氣殘余物可能對(duì)土壤質(zhì)量造成的影響也值得關(guān)注。

此外，沼氣殘余物的生物學(xué)質(zhì)量與病源微生物有密切關(guān)系，它們可能在人類、動(dòng)物和環(huán)境之間形成病原體新的傳播途徑。因此，農(nóng)田施用沼氣殘余物，需要認(rèn)真監(jiān)測(cè)其對(duì)整個(gè)循環(huán)鏈條上各個(gè)重要環(huán)節(jié)的影響。

二、沼氣殘余物對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響

1. 對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

從作物產(chǎn)量角度關(guān)注沼氣殘余物如何有效替代化肥具有重要的意義。有研究顯示，在種植小麥中，氮素的需求可以通過(guò)施用沼液滿足。施用沼渣、沼液后大田作物水稻、玉米、小麥等顯示了顯著的增產(chǎn)效果。施用牛糞沼液比未處理的牛糞對(duì)照顯著提高了小麥產(chǎn)量，籽粒產(chǎn)量隨著沼氣殘余物的施用量增加而增加。施用沼氣殘余物提高了燕麥和春大麥的產(chǎn)量和籽粒N 含量。兩年的田間試驗(yàn)研究沼氣殘余物對(duì)于飼料作物產(chǎn)量的影響結(jié)果顯示，施用沼氣殘余物和化肥比較，苜蓿的植株累計(jì)干重沒(méi)有顯著差異，而施用沼氣殘余物的小區(qū)鴨茅草平均產(chǎn)量相比對(duì)照小區(qū)更高。比較未處理的有機(jī)肥、厭氧處理后的豬糞水與礦質(zhì)化肥施入土壤后立即翻耕混合3 種施肥方式，結(jié)果顯示肥料效益相似，硝酸鹽的累計(jì)風(fēng)險(xiǎn)也差不多，也有一些研究報(bào)道沼渣沼液降低蔬菜中的硝酸鹽含量，并顯著提高蔬菜Vc 含量；葉面噴施沼液比化肥更能有效提高番茄中的可溶性糖含量，番茄的糖酸比也有顯著提高；沼液對(duì)葉菜、果菜及果樹(shù)等作物的噴施效果尤其顯著，如小白菜上追施沼液最高可增產(chǎn)97.74%；辣椒追施沼液，單產(chǎn)增加20%；蘋果樹(shù)噴施沼液，單果重提高3.07%~15.34%。

可見(jiàn)，農(nóng)田施用沼氣殘余物可顯著提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，增產(chǎn)效果可與化肥相當(dāng)，而對(duì)于蔬菜、果樹(shù)等農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的提高甚至優(yōu)于化肥。

2. 對(duì)作物養(yǎng)分吸收的影響

研究表明，施用沼氣殘余物比未加工有機(jī)肥第一次刈割的黑麥草對(duì)氮的吸收更高，但第二次刈割的結(jié)果則與此相反。與施用消化后的糞水相比，施用未處理的糞肥的小區(qū)的反硝化作用損失的氮量更高。由于沼氣殘余物含有較多的礦化氮，更適合短期集中吸收氮素的作物，以減少氮素淋溶損失。施用沼氣殘余物與牛糞、豬糞水等有機(jī)肥以及礦質(zhì)肥料肥效相當(dāng)甚至更好。因?yàn)榕c普通堆肥相比，沼氣殘余物含有更多礦化氮以及易降解碳，有效提高了微生物活性，比其他類型的有機(jī)肥更有效為作物供應(yīng)礦質(zhì)氮。沼氣殘余物是農(nóng)作物有效的氮肥資源，具有替代或補(bǔ)充化肥養(yǎng)分的重要作用。但需要注意對(duì)施用沼氣殘余物的土壤補(bǔ)充磷素（如過(guò)磷酸鈣）以避免磷素的缺乏。