一、沼气残余物对土壤微生物和土壤质量的影响

1. 对土壤微生物的影响

由于沼气残余物含有较高含量的矿质氮和易降解碳，有效地提高了土壤微生物活性。施用沼气残余物，促进了土壤微生物活性，间接提高了作物产量。施用沼气残余物还能够抑制作物疾病的发生，减少施用农药和用化学除草剂控制杂草的需求。由于沼气残余物中碳含量降低，土壤中微生物降解作用以及耗氧量可能减少，导致厌氧微生物群落减少，因而可能降低反硝化作用，从而大大减少N2O 和N2 损失，减少温室气体排放。此外，施用沼气残余物能够提高土壤微生物生物量和土壤酶活性（包括脲酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶活性等），从而提高土壤养分的有效性。

短期培养研究表明土壤氨氧化细菌群落的组成并未受施用不同有机肥（厌氧发酵有机肥、堆肥、猪粪、牛粪）的影响，也没有检测到微生物区系的变化，施用猪粪和通过喜温厌氧消化的残余物后抑制了土壤氨氧化的潜在速率。可能残余物中本身存在的一些化合物抑制了氨氧化活性。4 年长期施用不同有机肥（包括生活垃圾堆肥、生活垃圾经过厌氧消化后的沼气残余物、污泥、猪粪、牛粪以及化肥）的研究显示，与未处理的对照相比，沼气残余物提高了微生物生物量和有代谢活性的微生物的比例。而且，与前面讨论的短期试验结果相反，长期施用沼气残余物提高了氨的潜在氧化率、氮矿化能力以及反硝化细菌的比生长速率，但与施用化肥的对照相比，没有显著差异。

由于土壤微生物是一个活的代谢单位，与有机质本身相比，它随着周围环境变化而改变得更快。施用沼气残余物之后，在土壤化学特性如C、N 含量明确变化之前，土壤微生物参数的变化可以更及时反映土壤质量受沼气残余物施用的影响。因此，不管是评价土壤微生物群落总量还是评价其特定系统/功能微生物组群以及微生物活性，都能更实时有效地反映土壤中发生的变化，为土壤质量评价提供快速可靠的信息。

2. 对土壤质量的影响

沼气残余物具有良好的物理化学性状，能够改善土壤结构，提高土壤和植物的抗旱能力和土壤保肥能力，有利于抗旱节水和减少化学肥料对环境的污染。沼气残余物可作为土壤调理剂，具有提高土壤缓冲酸碱变化的能力。沼气残余物通常偏碱性，可以改良酸性土壤，对于缓解全球土壤面临的酸化问题很有意义。

然而沼气残余物除含有营养物质外，还可能含有难降解的有毒致癌有机物，如二噁英类化合物、多氯联苯、杀虫剂、多环芳香族碳氢化合物（PAH）、氯化链烷烃、酚类化合物以及邻苯二甲酸盐等，因此在将沼气残余物施用到农田之前，需要充分考虑沼气残余物中可能存在的污染物给农田土壤带来的影响和潜在风险。要对污染物的浓度、化学反应活性、挥发性、水溶性、吸附容量等对土壤环境的影响进行监测。同时土壤的降解容量、长期施用沼气残余物可能对土壤质量造成的影响也值得关注。

此外，沼气残余物的生物学质量与病源微生物有密切关系，它们可能在人类、动物和环境之间形成病原体新的传播途径。因此，农田施用沼气残余物，需要认真监测其对整个循环链条上各个重要环节的影响。

二、沼气残余物对作物产量、品质和养分吸收的影响

1. 对作物产量、品质的影响

从作物产量角度关注沼气残余物如何有效替代化肥具有重要的意义。有研究显示，在种植小麦中，氮素的需求可以通过施用沼液满足。施用沼渣、沼液后大田作物水稻、玉米、小麦等显示了显著的增产效果。施用牛粪沼液比未处理的牛粪对照显著提高了小麦产量，籽粒产量随着沼气残余物的施用量增加而增加。施用沼气残余物提高了燕麦和春大麦的产量和籽粒N 含量。两年的田间试验研究沼气残余物对于饲料作物产量的影响结果显示，施用沼气残余物和化肥比较，苜蓿的植株累计干重没有显著差异，而施用沼气残余物的小区鸭茅草平均产量相比对照小区更高。比较未处理的有机肥、厌氧处理后的猪粪水与矿质化肥施入土壤后立即翻耕混合3 种施肥方式，结果显示肥料效益相似，硝酸盐的累计风险也差不多，也有一些研究报道沼渣沼液降低蔬菜中的硝酸盐含量，并显著提高蔬菜Vc 含量；叶面喷施沼液比化肥更能有效提高番茄中的可溶性糖含量，番茄的糖酸比也有显著提高；沼液对叶菜、果菜及果树等作物的喷施效果尤其显著，如小白菜上追施沼液最高可增产97.74%；辣椒追施沼液，单产增加20%；苹果树喷施沼液，单果重提高3.07%~15.34%。

可见，农田施用沼气残余物可显著提高作物产量和品质，增产效果可与化肥相当，而对于蔬菜、果树等农产品质量的提高甚至优于化肥。

2. 对作物养分吸收的影响

研究表明，施用沼气残余物比未加工有机肥第一次刈割的黑麦草对氮的吸收更高，但第二次刈割的结果则与此相反。与施用消化后的粪水相比，施用未处理的粪肥的小区的反硝化作用损失的氮量更高。由于沼气残余物含有较多的矿化氮，更适合短期集中吸收氮素的作物，以减少氮素淋溶损失。施用沼气残余物与牛粪、猪粪水等有机肥以及矿质肥料肥效相当甚至更好。因为与普通堆肥相比，沼气残余物含有更多矿化氮以及易降解碳，有效提高了微生物活性，比其他类型的有机肥更有效为作物供应矿质氮。沼气残余物是农作物有效的氮肥资源，具有替代或补充化肥养分的重要作用。但需要注意对施用沼气残余物的土壤补充磷素（如过磷酸钙）以避免磷素的缺乏。