沼液施用及土壤有机碳和氮的研究进展综述
1 沼液利用综合研究进展
沼液，是畜禽粪便、作物秸秆等有机物通过微生物厌氧发酵后残留的液体有机物。目前国内外已有大量研究表明，沼液的主要成分包括N、P、K三大肥料元素和Ca、Mg、B等植物生长所需微量元素以及大量有机质、多种氨基酸、腐殖酸、维生素及少量植物生长激素等[1-2]。其中氮、磷、钾等营养物质多以离子态形式存在，氮素以铵态氮形式为主，约占沼液中氮素含量的71.8%~98.8%，营养元素以离子态存在更有利于植物的快速吸收利用，相当于速效肥料[3]。此外，蒋家霞等[4]在研究中表明，沼液中虽含有重金属元素和抗生素，但含量均在限量范围内，不会造成毒害。
18世纪70年代，意大利物理学家Volta在沼泽地中首次发现沼气[5]，19世纪沼气发酵技术的研究与应用开始发展[6]。20世纪50年代初，两座可利用酒精废液处理发酵得到的沼渣沼液来生产维生素的车间由苏联科学院建成，俄罗斯现已形成专业的高浓度沼液生态有机肥料市场[7]；20世纪70年代，日本开始大力发展污水还田运动[8]；20世纪80年代末，丹麦开始在集中处理畜禽粪污时运用集中厌氧发酵技术[9]。
我国较世界开始利用沼气技术时间较晚，在20世纪20年代开始进行科学示范，形成罗国瑞式沼气池[10]；20世纪70年代末期，我国对于沼液的研究应用开始兴盛；改革开放后，在国家推行一系列方针政策的支持下，沼气建设开始逐步稳定健康发展[11]。目前我国农村沼气建设已形成较为稳定的发展模式，即南方地区“猪-沼-果”、北方地区“厕所、猪圈、沼气池、太阳能暖棚四位一体”以及西北地区“猪、沼气池、果树、太阳能暖圈、暖棚五配套”的发展模式[12]。我国对于沼液的处理方式主要有直接排放、处理达标排放及利用灌溉三种方式，由于处理沼液使其达到排放标准的成本高且技术难度系数较大，大多数农户及企业仍以直接排放为主要处理方式，利用灌溉则是将沼液肥用、灌溉农田，这种方式虽然可以避免水体环境污染、改善土壤性质，但沼液中含有重金属等有害元素，具体施用方式及影响仍有待更深层次的研究与探讨。
近年来已有多位学者对沼液的施用方式及影响做了相关研究，2010年，管涛研究发现在沼液氮肥为基肥、化学氮肥为追肥的试验条件下，冬小麦叶片光合特性具有明显优势，但高浓度沼液氮肥单独施用会降低叶片的光合速率，整个生育期单施沼液则会造成营养生长过旺、碳氮调节失调、小麦产量显著降低[13]。2014年，李友强等通过施用沼液与对照组（不施沼液）的研究对比发现，可以通过施加沼液提高小麦分蘖数、小麦的分蘖成穗率及小麦产率，同时可以使土壤容重下降、增加土壤空隙度，明显增加土壤N、P、K元素的含量，全氮、有效磷、缓效钾的最大增幅分别可达15.3%、34.5%与16.2%[14]。2019年，张静等的研究表明在沼渣基施、沼渣沼液追施的配置下，可以合理提高桃的含糖量，同时一定程度增加果重、提高产量[15]。同年张一帆研究沼液对多花黑麦草的影响发现施用沼液可显著提高一年生黑麦草的鲜草产量与干物质积累量，且对多花黑麦草的柱高也有明显的增高效用[16]。吴定志也在研究中表示施用沼液可有效提高高粱产量[17]。郑健等[18]的研究结果表明，沼液灌溉能够提高番茄产量，改善番茄的口味与品质，与前人结果相同。2020年，冉毅等指出沼液在施用前先进行富碳处理，并配以化学磷肥共同施用，能够有效促进水稻对矿质元素的吸收，提高水稻的生长量[19]。同年王德刚等的研究则表示，以沼液代替化肥的施用量为常规处理的1.5倍时，茭白产量最高，当沼液过量达到常规处理的3倍量时则会明显抑制茭白生长、降低茭白产量[20]。
2 施用沼液对土壤有机碳含量的影响研究
宋哲岳等[21]以浙江省宁海滨海盐土为研究对象，在2004-2008年间通过在不同沼液施加年限的条件下，研究得出施加沼液可以增加土壤总有机碳与各粒级有机碳质量分数，且含量均随着沼液施加年限的增加而增加，随土层深度的增加而减少。在此研究中，土壤总有机碳含量范围为5.45~13.55g/kg，沼液可有效改良滨海盐土的性质。
2015年，卜丹蓉等[22]主要研究了苏北沿海地区的杨树人工林土壤，通过施用不同浓度沼液来研究其对土壤活性有机碳的影响。研究结果表示，沼液的施加可显著增加土壤中可溶性有机碳含量，且随沼液浓度的上升先增加后降低，在浓度为250 m3/hm2时达到最大值228.97 mg/kg。同时该研究指出施加沼液还能够显著增加土壤中硝态氮的含量。同年，葛之葳等[23]在对江苏省东台林场人工杨树林的研究时也得到沼液的使用能够促进土壤活性有机碳含量提高，同时改良土壤肥力的结论。
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