施用酒精發(fā)酵液對土壤環(huán)境及肥力的影響

譚宏偉　周柳強(qiáng)　謝如林　黃美?！≈x　剛　黃春榮　覃　懿

（1.廣西農(nóng)科院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007；3.中國科技開發(fā)院廣西分院，廣西 南寧 530022）

施用酒精發(fā)酵液對土壤環(huán)境及肥力的影響

譚宏偉1周柳強(qiáng)2謝如林2黃美福2謝剛3黃春榮3覃懿3

（1.廣西農(nóng)科院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007；3.中國科技開發(fā)院廣西分院，廣西 南寧 530022）

糖蜜酒精發(fā)酵液是用糖廠制糖副產(chǎn)品糖蜜經(jīng)發(fā)酵，醪液在蒸餾塔餾出酒精后排放的廢醪液。是一種黑褐色的酸性高濃度有機(jī)廢液，是制糖工業(yè)最嚴(yán)重的排污源。由于糖蜜酒精廢中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物，如果直接排放于水環(huán)境鴻，會造成水體富營養(yǎng)化，破壞了水中原有的生態(tài)平衡。通過對酒精發(fā)酵液土壤中的下滲移動特征、同酒精發(fā)酵液用量其主要組分在土壤中的行為特征、施用酒精發(fā)酵液對土壤微生物的影響、施用酒精發(fā)酵液對地表和地下水環(huán)境的影響和施用酒精發(fā)酵液對耕層土壤養(yǎng)分的影響的研究，結(jié)果表明，定量施用酒精發(fā)酵液對農(nóng)田還境是友好的并能應(yīng)用其養(yǎng)分資源，如N素，P、K、Ca、Mg、Mn、Zn等中微量元素，以及一些生理活性物質(zhì)，如糖類、蛋白質(zhì)、維生素、生物堿等，提高土壤肥力。

酒精發(fā)酵液；土壤環(huán)境；土壤肥力

眾所周知，糖蔗生產(chǎn)的主要目的是取得其碳水化合物—蔗糖，而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和制糖生產(chǎn)中并沒有添加任何有害或有毒的物質(zhì)。經(jīng)化學(xué)分析，酒精發(fā)酵液含有植物生長所需的各種礦質(zhì)營養(yǎng)、有機(jī)營養(yǎng)及水分，其農(nóng)用符合作物礦質(zhì)營養(yǎng)循環(huán)和實(shí)現(xiàn)糖業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。為此，研究施用酒精發(fā)酵液對土壤環(huán)境及肥力的影響，取得如下主要的結(jié)果。

1　酒精發(fā)酵液土壤中的下滲移動特征

施用不同酒精發(fā)酵液用量對下滲深度的影響表現(xiàn)為：在扶綏試驗(yàn)觀測點(diǎn)，土壤質(zhì)地為壤土，施用45t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度2.08～3.58cm，平均2.83cm；施用75t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度2.83～3.92cm，平均3.38cm；施用105t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度3.25～5.92cm，平均5.55cm；施用150t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度4.17～9.92cm，平均8.04cm；施用225t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度5.75～11.33cm，平均10.25cm；施用315t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度6.50～17.0cm，平均14.59cm，見表1。在上思試驗(yàn)觀測點(diǎn)，土壤質(zhì)地為輕粘土，施用45t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度1.42～2.25cm，平均1.82cm；施用75t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度2.17～2.92cm，平均2.55cm；施用105t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度2.08～5.83cm，平均4.13cm；施用150t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度3.50～6.75cm，平均5.08cm；施用225t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度4.58～9.58cm，平均8.38cm；施用315t/hm2酒精發(fā)酵液用量下滲深度7.42～15.33cm，平均13.21cm，見表2?？梢?，在質(zhì)地粘重的土壤酒精發(fā)酵液下滲深度明顯低于質(zhì)地較輕的土壤，酒精發(fā)酵液對下滲深度均沒有蔗田耕層深。

表1　不同酒精發(fā)酵液施用量在扶綏試驗(yàn)觀測點(diǎn)下滲深度表 (cm)

表2　不同酒精發(fā)酵液施用量在上思試驗(yàn)觀測點(diǎn)下滲深度表 (cm)

2　同酒精發(fā)酵液用量其主要組分在土壤中的行為特征

由于不同地形、不同土壤質(zhì)地其理化性狀存在差異，根據(jù)不同地形、不同土壤質(zhì)地、定量施用酒精發(fā)酵液；而不同地形、不同土壤質(zhì)地的理化性狀，其對酒精發(fā)酵液的吸附也是不同的。通過采集不同層次土壤樣品進(jìn)行分析，研究酒精發(fā)酵液施用前后蔗區(qū)土壤物理、化學(xué)及生物性狀的變化；對蔗區(qū)不同流域水系，采集水樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，研究水質(zhì)的變化狀況；從而監(jiān)測施用酒精發(fā)酵液對環(huán)境的影響。在上思等萬畝施用酒精發(fā)酵液蔗地的監(jiān)測的初步結(jié)果：畝施用3～7t酒精發(fā)酵液的蔗地與噴淋清水相比，檢測酒精發(fā)酵液中NO3-在土壤中的移動、淋溶狀況（因土壤土粒難吸附的NO3-），耕層0～30cm土壤NO3-含量60mg/kg（對照45mg/kg），30～60cm土壤NO3-含量17mg/kg（對照17mg/kg），60～100cm土壤NO3-含量8mg/kg（對照9mg/kg），可見，畝施用3～7噸酒精發(fā)酵液中的NO3-并未對深土層及地下水體產(chǎn)生影響，見表3。

表3　施用酒精發(fā)酵液后5至15天土壤中NO3--N變化

表4　不同的灑精發(fā)酵液不同土層土壤N變化（mg/kg）

表4　不同的灑精發(fā)酵液不同土層土壤N變化（mg/kg）

處理 次數(shù) 0～30cm 30～60cm 60～100cm CK 1 42.23 18.69 6.97 2 43.47 17.89 9.43 3 35.75 27.70 2.46常規(guī)施肥 1 29.58 26.03 9.93 2 55.19 26.34 7.15 3 327.63 20.60 2.46 45t/hm2 1 25.88 11.47 5.98 2 64.76 12.52 10.98 3 119.68 14.62 2015 75t/hm2 1 21.25 9.71 4.87 2 44.70 17.39 4.19 3 469.56 16.84 7.58 105t/hm2 1 17.24 11.16 4.44 2 27.73 11.16 9.00 3 308.50 12.28 9.25

由于不同地形、不同土壤質(zhì)地其理化性狀存在差異，根據(jù)不同地形、不同土壤質(zhì)地、定量施用酒精發(fā)酵液；而不同地形、不同土壤質(zhì)地的理化性狀，其對酒精發(fā)酵液的吸附也是不同的。通過采集不同層次土壤樣品進(jìn)行分析，研究酒精發(fā)酵液施用前后蔗區(qū)土壤物理、化學(xué)及生物性狀的變化；對蔗區(qū)不同流域水系，采集水樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，研究水質(zhì)的變化狀況；從而監(jiān)測施用酒精發(fā)酵液對環(huán)境的影響。

在上思等萬畝施用酒精發(fā)酵液蔗地的監(jiān)測的初步結(jié)果：施用45～105t/hm2酒精發(fā)酵液的蔗地與噴淋清水相比，檢測酒精發(fā)酵液中土壤土粒難吸附的在土壤中的移動、淋溶狀況，耕層0～30cm土壤NO3-含量60mg/kg（對照45mg/kg），30～60cm土壤含量17mg/kg（對照17mg/kg），60～100cm土壤含量8mg/kg（對照9mg/kg），可見，施用45～105t/hm2酒精發(fā)酵液中的并未對深土層及地下水體產(chǎn)生影響（見表3，4）。

表5　施用酒精發(fā)酵液前后土壤中-的變化

表5　施用酒精發(fā)酵液前后土壤中-的變化

送樣號 SO42-（mg/kg） 施用酒精發(fā)酵液后SO42-（mg/kg）基礎(chǔ)樣（農(nóng)化樣） 67.78 -01剖面A 53.63 50.65 01剖面B 67.08 63.26 01剖面C 58.58 59.03

2.3酒精發(fā)酵液的K+在土壤中的移動特征

施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤中K+的變化，隨著甘蔗生長對鉀的吸收，K+向下遷移不明顯，僅在施用酒精發(fā)酵液105t/hm2時(shí)，有較少K+向下遷移，詳見表6。

表6　不同酒精發(fā)酵液處理蔗田土壤中K的變化情況

2.4酒精發(fā)酵液的P2O5在土壤中的移動特征

施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤中P2O5的變化，隨著甘蔗生長對磷的吸收和土壤對磷固定，P2O5向下遷移量不明顯，但施用酒精發(fā)酵液后明顯增加耕層土壤P2O5的含量，詳見表7。

表7　不同酒精發(fā)酵液處理蔗田土壤中P2O5的變化情況

2.5酒精發(fā)酵液對土壤pH的影響

施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤pH值的變化，根據(jù)對試驗(yàn)點(diǎn)土壤的測定結(jié)果，pH從施后至半年這一段時(shí)間里，分次測定結(jié)果，施用酒精發(fā)酵液的土壤與施前土壤比較略有變化，施后5天比施前略有提高，三個(gè)施用發(fā)酵液的處理均比施前提高，以耕層為例，可由施前的pH=4.0變?yōu)?.30、4.35、4.40，但同一天內(nèi)與CK比變化不大，且15天后會緩慢下降，有趨于恢復(fù)施前的態(tài)勢，詳見表8，說明施用酒精發(fā)酵液后對改變土壤pH的作用不大。

表8　施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤pH的變化

但是施化肥的常規(guī)處理耕層都比施發(fā)酵液的處理低，到60天時(shí)pH為3.91比施前4.0低于0.09（表8）。

3　施用酒精發(fā)酵液對土壤微生物的影響

施用酒精發(fā)酵液能明顯增加土壤微生物的活性，表現(xiàn)在真菌、放線菌和細(xì)菌等增加迅速，見表9。

表9　施用酒精發(fā)酵液對土壤微生物的影響

4　施用酒精發(fā)酵液對地表和地下水環(huán)境的影響

4.1酒精發(fā)酵液在土壤中對徑流水的影響

施用酒精發(fā)酵液后，對徑流水的收集和檢測結(jié)果表明，甘蔗生長的前期徑流水的K和S含量較對照高， 甘蔗生長的中后期徑流水的K和S含量較對照低，這說明有部分酒精發(fā)酵液中的K和S進(jìn)入徑流水，而對水質(zhì)有不良影響的N和P并沒有在徑流水增加，見表10。

表10　酒精發(fā)酵液在土壤中對徑流水的影響

4.2施用酒精發(fā)酵液對地下水的影響

選取坡上蔗田全部施用酒精發(fā)酵液，對坡下固定水井進(jìn)行監(jiān)測，按施前與施后井水礦質(zhì)元素及SO4-2含量的變化進(jìn)行對比，蔗田施用酒精發(fā)酵液后井水Mg、Fe和SO4-2略有增加，與井水本底比沒有增加，詳見表11和表12。

表11　施用酒精發(fā)酵液對坡下固定水井的影響(mg/L)

表12　上思井水本底

施用酒精發(fā)酵液的處理與對照比較，從耕層土壤養(yǎng)分下滲的NPK均低于對照， 詳見表13。

表13　酒精發(fā)酵液處理耕層土壤養(yǎng)分下滲NPK的情況 (mg/kg)

5　施用酒精發(fā)酵液對耕層土壤養(yǎng)分的影響

5.1施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤有機(jī)質(zhì)的變化

施用酒精發(fā)酵液后的處理土壤有機(jī)質(zhì)含量比基礎(chǔ)樣均有增加，增加值2.59～6.20g/kg；而CK（對照）和常規(guī)施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量有下降趨勢，詳見表14。

表14　施用酒精發(fā)酵液后土壤有機(jī)質(zhì)變化狀況　(單位：g/kg)

5.2施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤氮素的變化

畝施用3～7噸酒精發(fā)酵液的蔗地與噴淋清水相比，耕層土壤中NO3-含量，耕層0～30cm土壤NO3-含量44.76～64.76mg/kg（對照42.23mg/kg）增加2.53～22.53mg/kg，比施用前增加1.29～21.29mg/kg。

表15　施用酒精發(fā)酵液后土壤中氮素變化狀況　(單位：mg/kg)

5.3施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤磷素的變化

畝施用3～7噸酒精發(fā)酵液的蔗地與噴淋清水相比，耕層土壤中P2O5含量，耕層0～30cm土壤P2O5含量0.37～0.38g/kg（對照0.32g/kg）增加0.05～0.06g/kg，比施用前增加0.03～0.04g/kg。

表16　施用酒精發(fā)酵液后土壤中磷素變化狀況　(單位：g/kg)

5.4施用酒精發(fā)酵液后蔗田土壤磷素的變化

畝施用3～7噸酒精發(fā)酵液的蔗地與噴淋清水相比，耕層土壤中K2O含量，耕層0～30cm土壤K2O含量10.07～11.05g/kg（對照0.185g/kg）增加9.885～10.865g/kg，比施用前增加9.974～10.954g/kg。

Effects of application vinasse on soil environment and soil fertility

Vinasse is by-product of sugar molasses fermented and mashes in a distillation column run a discharged after the alcohol waste mash solution. Is a dark brown acid high concentration organic wastewater， sewage is the most serious source of sugar industry. The vinasse contains large amounts of carbohydrate， fat， protein， cellulose， etc. organic matter， if directly discharged to water nvironment hung， causing eutrophication of water bodies， destroyed the original ecological balance in the water. Through vinasse soil nfiltration characteristics of mobile， with the amount of vinasse and the main group in the research behavior in soil， the effect of pplication of vinasse on soil microbial effects and application of vinasse on the surface and groundwater environment effect and pplication of vinasse broth of arable soil nutrients. The results showed that the quantitative application of vinasse broth of farmland nvironment is friendly and can be applied in the nutrient resources， such as N， P， K， CA， Mg， Mn， Zn Trace elements， as well as a number of physiologically active substances， such as carbohydrate， protein， vitamin， alkaloids and other， improve soil fertility.

Vinasse； soil environment； soil fertility

表17　施用酒精發(fā)酵液后土壤中磷素變化狀況　　(單位：g/kg)

S158

A

1008-1151（2016）05-0098-04

2016-04-12

廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心項(xiàng)目（桂科轉(zhuǎn)14125001-2，桂科轉(zhuǎn)14125002-2）。

譚宏偉（1961－），廣西農(nóng)科院甘蔗研究所二級研究員，從事土壤肥料研究。