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一、沼氣殘余物對土壤微生物和土壤質量的影響

1. 對土壤微生物的影響

由于沼氣殘余物含有較高含量的礦質氮和易降解碳，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，減少施用農藥和用化學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菌群落的組成并未受施用不同有機肥（厭氧發(fā)酵有機肥、堆肥、豬糞、牛糞）的影響，也沒有檢測到微生物區(qū)系的變化，施用豬糞和通過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 年長期施用不同有機肥（包括生活垃圾堆肥、生活垃圾經(jīng)過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結果相反，長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菌的比生長速率，但與施用化肥的對照相比，沒有顯著差異。

由于土壤微生物是一個活的代謝單位，與有機質本身相比，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)的變化可以更及時反映土壤質量受沼氣殘余物施用的影響。因此，不管是評價土壤微生物群落總量還是評價其特定系統(tǒng)/功能微生物組群以及微生物活性，都能更實時有效地反映土壤中發(fā)生的變化，為土壤質量評價提供快速可靠的信息。

2. 對土壤質量的影響

沼氣殘余物具有良好的物理化學性狀，能夠改善土壤結構，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)水和減少化學肥料對環(huán)境的污染。沼氣殘余物可作為土壤調理劑，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，對于緩解全球土壤面臨的酸化問題很有意義。

然而沼氣殘余物除含有營養(yǎng)物質外，還可能含有難降解的有毒致癌有機物，如二噁英類化合物、多氯聯(lián)苯、殺蟲劑、多環(huán)芳香族碳氫化合物（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田土壤帶來的影響和潛在風險。要對污染物的濃度、化學反應活性、揮發(fā)性、水溶性、吸附容量等對土壤環(huán)境的影響進行監(jiān)測。同時土壤的降解容量、長期施用沼氣殘余物可能對土壤質量造成的影響也值得關注。

此外，沼氣殘余物的生物學質量與病源微生物有密切關系，它們可能在人類、動物和環(huán)境之間形成病原體新的傳播途徑。因此，農田施用沼氣殘余物，需要認真監(jiān)測其對整個循環(huán)鏈條上各個重要環(huán)節(jié)的影響。

二、沼氣殘余物對作物產(chǎn)量、品質和養(yǎng)分吸收的影響

1. 對作物產(chǎn)量、品質的影響

從作物產(chǎn)量角度關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。兩年的田間試驗研究沼氣殘余物對于飼料作物產(chǎn)量的影響結果顯示，施用沼氣殘余物和化肥比較，苜蓿的植株累計干重沒有顯著差異，而施用沼氣殘余物的小區(qū)鴨茅草平均產(chǎn)量相比對照小區(qū)更高。比較未處理的有機肥、厭氧處理后的豬糞水與礦質化肥施入土壤后立即翻耕混合3 種施肥方式，結果顯示肥料效益相似，硝酸鹽的累計風險也差不多，也有一些研究報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；沼液對葉菜、果菜及果樹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%；蘋果樹噴施沼液，單果重提高3.07%~15.34%。

可見，農田施用沼氣殘余物可顯著提高作物產(chǎn)量和品質，增產(chǎn)效果可與化肥相當，而對于蔬菜、果樹等農產(chǎn)品質量的提高甚至優(yōu)于化肥。

2. 對作物養(yǎng)分吸收的影響

研究表明，施用沼氣殘余物比未加工有機肥第一次刈割的黑麥草對氮的吸收更高，但第二次刈割的結果則與此相反。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、豬糞水等有機肥以及礦質肥料肥效相當甚至更好。因為與普通堆肥相比，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，比其他類型的有機肥更有效為作物供應礦質氮。沼氣殘余物是農作物有效的氮肥資源，具有替代或補充化肥養(yǎng)分的重要作用。但需要注意對施用沼氣殘余物的土壤補充磷素（如過磷酸鈣）以避免磷素的缺乏。