День добрый,
был в пхп такой баг https://bugs.php.net/bug.php?id=61045
в фиксинге, разрабы были видимо под действием чего-то доброго и запилили логгинг ошибок следующим образом:

---
In our case, the new function sapi_cgi_log_fastcgi() in fpm_main.c will
send any messages (PHP and FPM) back to the fastcgi client no matter what the
debug level is.
---

соответственно при дефолтовых параметрах энжи, и добром уровне ошибок в пхп это всё прилетает обратно на запрос и в какойто момент энжи начинает, справедливо сыпать в лог подобными сообщениями:

[error] 2723#0: *257 upstream sent too big header while reading response header from upstream, client: 192.168.204.139, server: foo.dev.local, request: "GET /main.php HTTP/1.1", upstream: "fastcgi://127.0.0.1:9000", host: "foo.dev.local"

вылечить конечно можно и хаком аля
fastcgi_buffer 16k;
fastcgi_buffer_size 32k;
но это до поры до времени.

можно как-то ошибки, которые таким возвращает пхп логгировать на уровне энжи в еррор-лог?
tcpdump соединения это прекрасно показывает:

11:02:14.086504 IP 127.0.0.1.9000 > 127.0.0.1.49675: P 1:4169(4168) ack 1497 win 559 <nop,nop,timestamp 1955167 1954953>
PHP message: [2012-09-26 11:02:13] Notice: Undefined index: ....
... тут еще всякое... а потом собственно и сам ответ с заголовками:
....m..X-Powered-By: PHP/5.3.17
Set-Cookie: ...
Content-type: text/html; charset=windows-1251:
.... ну и далее тело ответа...

nginx/1.2.3 php-fpm 5.3.17