沼渣對(duì)土壤理化性質(zhì)和糜子品質(zhì)的影響

李 欣，石春芳,韓 龍

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010;2.包頭市腫瘤醫(yī)院藥劑科，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

沼渣是沼氣發(fā)酵后的殘?jiān)?，含有齊全的營(yíng)養(yǎng)元素，具有肥料速緩的優(yōu)點(diǎn)[1]，雖然沼渣在發(fā)酵過(guò)程中重金屬含量值會(huì)產(chǎn)生一定波動(dòng)，但是對(duì)植物和人體不會(huì)產(chǎn)生危害，農(nóng)業(yè)使用安全性高[2]，可以作為有機(jī)肥料使用。趙鳳蓮[3]等用沼渣作為基肥施用于土壤，可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤肥力，改善土壤微生物和內(nèi)部土壤的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。糜子是內(nèi)蒙古河套地區(qū)主要制米作物之一，脫殼后稱為黃米，是主要的糧食作物。由于我國(guó)糜子主產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，研究力量薄弱，很少進(jìn)行深層次研究[4]。另外，主產(chǎn)區(qū)生長(zhǎng)環(huán)境較差，土壤干旱貧瘠程度嚴(yán)重，制約了農(nóng)作物的產(chǎn)量。內(nèi)蒙古河套地區(qū)土壤鹽漬化程度嚴(yán)重；由于土壤內(nèi)大量鹽分的積累，引起一系列土壤物理性狀的惡化：結(jié)構(gòu)粘滯、通氣性差、容重高、土溫上升慢、土壤中好氣性微生物活動(dòng)性差、養(yǎng)分釋放慢、滲透系數(shù)低、毛細(xì)作用強(qiáng)，更導(dǎo)致表層土壤鹽漬化的加劇，使植物生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，甚至死亡[5]。因此，研究沼渣施加對(duì)土壤理化性質(zhì)及作物糜子品質(zhì)的影響具有重要意義。沼渣不僅是有機(jī)肥料，還是優(yōu)良的土壤調(diào)節(jié)器。因?yàn)檎釉泻姓右旱乃偃軣o(wú)機(jī)物質(zhì)，因而沼渣中擁有大量的有機(jī)質(zhì)及全面的營(yíng)養(yǎng)成分。施用沼渣的土壤，有機(jī)質(zhì)含量有明顯提升，全氮、全磷、全鉀更是增加對(duì)土壤中微量元素的含量，土壤體積密度降低，孔隙度增加，活土層深度提高，保水的能力增強(qiáng)、疏松度變好，土壤物理性狀得到不同程度的改變，對(duì)土壤微生物群落、土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)有顯著的效果[6]。沼渣的施用不僅僅改善作物的品質(zhì)，還使作物的生產(chǎn)品質(zhì)也隨之提高。蘭家泉[7]等人進(jìn)行了沼渣、沼液種植玉米的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)中經(jīng)過(guò)沼渣、沼液處理，玉米出苗非常的快并且整齊，有規(guī)律，高存活率，早苗生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)較好，為后期高產(chǎn)奠定了一定的基礎(chǔ)。潘立章[8]等人進(jìn)行了水稻施用沼渣催芽的實(shí)驗(yàn)，用沼渣使其萌發(fā)的種子，基本全部發(fā)芽，出芽率有不小的提高，而且出芽比較的整齊，有很強(qiáng)的韌性。侯育善[9]等人研究了沼渣和化肥的應(yīng)用試驗(yàn)，以番茄、黃瓜作為栽培研究的對(duì)象，而在施用沼渣和化肥土壤的對(duì)比中，得出沼渣是非常好的有機(jī)肥料，使番茄在兩個(gè)季度平均增產(chǎn)11.93%，黃瓜平均增產(chǎn)為15.2%，產(chǎn)值是最好最高。Jothi G[10]等用牛糞發(fā)酵的沼渣泥土均勻混合后發(fā)酵后，撒施在西紅柿上，結(jié)果施用沼渣西紅柿，結(jié)出的果實(shí)和產(chǎn)量均有不小的提高。而且開(kāi)花和結(jié)果期都較短，且土壤中根部中害蟲(chóng)減少了，降低了致病的可能性作物品質(zhì)主要受根系營(yíng)養(yǎng)影響較大，作物的品質(zhì)很多效果的評(píng)價(jià)方式，根據(jù)作物種類它的各個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)有不一樣的結(jié)果，包括它的內(nèi)外參數(shù)[11]。李占文[12]等認(rèn)真考察使用沼渣肥料后的營(yíng)養(yǎng)元素含量，棗樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的情況，以及對(duì)果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生的影響，得出的結(jié)論是沼渣肥料不僅能改良土壤的理化性質(zhì)，而且能夠提高果實(shí)品質(zhì)。李軼和張振[13]以番茄作為研究的對(duì)象，結(jié)果表明施用沼液土壤果實(shí)的甜度增加，口味有了很大的提高；施用沼液在改善番茄果實(shí)品質(zhì)方面有重要的影響。鐘茜[14]等不僅說(shuō)明了使用沼渣對(duì)蔬菜產(chǎn)量產(chǎn)生影響的結(jié)論，而且還總結(jié)了沼渣提高蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)質(zhì)量，蔬菜外觀品質(zhì)也得到改善，蔬菜中重金屬含量、硝酸鹽含量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化的情況。筆者通過(guò)野外大田實(shí)驗(yàn)，考察沼渣施加對(duì)土壤理化性質(zhì)及作物糜子品質(zhì)的影響。通過(guò)考察不同沼渣施加量對(duì)土壤理化性質(zhì)和糜子品質(zhì)的影響，確定最適施加量，以期為沼渣有機(jī)肥的推廣和應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土壤樣品和糜子樣品分別采集于內(nèi)蒙古托克托縣野外大田實(shí)驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年4～10月在內(nèi)蒙古托克托縣大田實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)田共計(jì) 5種類型，CK(未添加沼渣)，CH1(沼渣施加量2 kg·m-2)，CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定及方法

1.3.1 土壤理化指標(biāo)測(cè)定

1.3.1.1 物理指標(biāo)測(cè)定

土壤水分的測(cè)定用烘干法[15]。pH值用pH儀直接測(cè)定。

1.3.1.2 化學(xué)指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定土壤速效磷、速效鉀、速效氮，全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)的含量。其中，速效磷含量采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法，速效鉀含量采用乙酸銨-火焰光度法，速效氮含量采用堿解擴(kuò)散法，全氮含量采用凱氏定氮法，全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法，有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用稀釋熱法[15]。

1.3.2 植物生產(chǎn)品質(zhì)的測(cè)定

糜子株高、主穗子長(zhǎng)的測(cè)定用卷尺測(cè)量植株的頂部和根莖的直線距離，測(cè)量株高。再測(cè)量主穗的長(zhǎng)度，即主莖穗第一分枝測(cè)量到穗子頭的距離。脫粒晾曬，對(duì)風(fēng)干以后的籽粒進(jìn)行稱量糜子千粒重、穗子重。糜子莖粗的測(cè)定使用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確的測(cè)定主莖中基部節(jié)間的直徑。地上部生長(zhǎng)量和地下部生長(zhǎng)量用烘干法測(cè)量。

1.3.3 植物的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定

水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、粗纖維、總糖、淀粉的測(cè)定都是根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[16-22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化指標(biāo)

樣地CH1～CH6的水分和pH值含量均高于CK。而速效成分卻有高有低，速效磷和速效氮含量比CK高，除CH2的速效磷含量上升不顯著外，其余均比CK顯著上升；CH1的速效氮上升明顯；速效鉀的含量出現(xiàn)下降的規(guī)律。全磷的含量除CH6升高外，其余都比CK減少；全氮的含量都呈下降趨勢(shì)。有機(jī)質(zhì)的含量隨著沼渣施加量的增多而增加(見(jiàn)表1)。

表1 土壤理化指標(biāo)

注：同一列中不同字母代表著顯著差異，p<0.05，duncan法。CK(未添加沼渣)，CH1(沼渣施加量2 kg·m-2),CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)。

2.2 糜子生產(chǎn)品質(zhì)

添加沼渣后的土壤種植的糜子大部分生產(chǎn)品質(zhì)指標(biāo)高于未添加沼渣的土壤。樣地CH1～CH6的株高、主穗長(zhǎng)和莖粗均高于CK，其中CH4和CH6的主穗長(zhǎng)較顯著；除CH1的穗重減少外，CH2～CH4是呈逐漸遞增的趨勢(shì)；地下部生長(zhǎng)量和地上部生長(zhǎng)量均呈上升的趨勢(shì)，隨著沼渣施加量的增多而遞增(見(jiàn)表2)。

表2 不同樣地的糜子生產(chǎn)品質(zhì)

注：同一列中不同字母代表著顯著差異，p<0.05，duncan法。CK(未添加沼渣)、CH1(沼渣施加量2 kg·m-2)，CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)。

2.3 糜子營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

樣地CH1～CH6的水分均高于CK；除CH1的灰分無(wú)變化外，CH2～CH4均有所提高；CH1的總糖含量減少，其余值均為增高；CH1的脂肪上升較為顯著，其余值均比CK低；蛋白質(zhì)和粗纖維的含量都呈下降的趨勢(shì)；CH1～CH2的直鏈淀粉比CK增高，而CH4和CH6卻減少；支鏈淀粉中CH1和CH4值增高，其余值降低(見(jiàn)表3)。

表3 不同樣地的糜子營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) (g·100g-1)

注：同一列中不同字母代表著顯著差異，p<0.05，duncan法。CK(未添加沼渣)，CH1(沼渣施加量2 kg·m-2)，CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)

2.4 土壤和生產(chǎn)品質(zhì)的相關(guān)性分析

土壤的含水率使得千粒重值有減少的趨勢(shì)，而穗子重、地上生長(zhǎng)量和地下生長(zhǎng)量值影響顯著，這使得糜子生長(zhǎng)良好，有增加產(chǎn)量的可能。添加沼渣的土壤中全氮、全磷的增多使得作物的株高和莖粗有下降的趨勢(shì)，說(shuō)明全氮和全磷沒(méi)有成為土壤中的有效成分，使作物不能吸收足夠的營(yíng)養(yǎng)成分。有機(jī)質(zhì)的含量與土壤的含水率有著相同的作用，都使作物的莖、地上生長(zhǎng)量值有所提高，說(shuō)明可增強(qiáng)光合作用，使作物將土壤中的有效成分轉(zhuǎn)化為自身所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，地下生長(zhǎng)量的增加使糜子能夠吸收更多的營(yíng)養(yǎng)元素，使糜子的生產(chǎn)品質(zhì)提高(見(jiàn)表4)。

表4 土壤和生產(chǎn)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

注：*，在置信度(雙側(cè))為0.05時(shí)，相關(guān)性是顯著的。**，在置信度(雙側(cè))為0.01時(shí)，相關(guān)性是顯著的。

2.5 土壤和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性分析

添加沼渣的土壤的含水率使得糜子的水分和灰分的含量有了明顯的提升，尤其是對(duì)灰分有著極其顯著的影響，而對(duì)脂肪卻是呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，因此沼渣的添加使得脂肪并沒(méi)有進(jìn)行積累的作用。速效磷有利于糜子水分的保持，同時(shí)有利于蛋白質(zhì)的形成。速效氮使得糜子的總糖、蛋白質(zhì)含量減少；速效鉀對(duì)于糜子總糖的積累上起著積極的影響；全氮提高了粗纖維的含量，減少了直鏈淀粉的含量；全磷對(duì)糜子的蛋白質(zhì)和粗纖維均有顯著差異，使其含量增多，而直支鏈淀粉含量卻有減少的現(xiàn)象。土壤有機(jī)質(zhì)有利于灰分的形成，而對(duì)脂肪的作用正好相反，說(shuō)明沼渣的添加可使脂肪含量減少(見(jiàn)表5)。

表5 土壤和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

注*，在置信度(雙側(cè))為0.05時(shí)，相關(guān)性是顯著的。**，在置信度(雙側(cè))為0.01時(shí)，相關(guān)性是顯著的。

3 討論

3.1 沼渣施加對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

肖洋[23]等研究通過(guò)沼渣施肥改變土壤物理性狀，從而改善土壤肥力，但其田間持水量的作用不明顯。而本研究結(jié)果表明，隨著沼渣施加量的增加，土壤中的水分呈現(xiàn)一個(gè)上升的趨勢(shì)，說(shuō)明沼渣的施加有利于土壤保持水分，改善土壤肥力，用于有機(jī)肥是可行的。本研究中土壤速效氮、磷和有機(jī)質(zhì)含量均升高，這與王家軍[24]等施用沼肥能明顯提高土壤中速效氮磷鉀和有機(jī)質(zhì)的含量的結(jié)果與一致；但是本研究中速效鉀含量卻下降，在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有得出明確的結(jié)論，后面還需要進(jìn)行研究。土壤全氮和全磷的含量都呈下降趨勢(shì)，這與尹淑麗[25]等結(jié)果一致，說(shuō)明土壤中的氮、磷被有效地轉(zhuǎn)化。

3.2 沼渣施加對(duì)糜子品質(zhì)的影響

李友強(qiáng)[26]等施用沼液能增加小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。許耀照[27]等利用沼渣與化肥配施對(duì)玉米生長(zhǎng)指標(biāo)有明顯的影響，株高、莖粗、穗長(zhǎng)都有不同程度的提高。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，沼渣施加后糜子的株高、主穗長(zhǎng)和莖粗均升高。這與前人研究的結(jié)果相一致。穗粒重是預(yù)測(cè)產(chǎn)量的一個(gè)重要的指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中穗粒重除CH1減少外，CH2～CH4是呈逐漸遞增的趨勢(shì)，說(shuō)明沼渣添加可使糜子的產(chǎn)量有提高的可能。地下部生長(zhǎng)量升高說(shuō)明土壤肥力強(qiáng)，持水能力好，利于根部吸收營(yíng)養(yǎng)元素；地上部生長(zhǎng)量的升高說(shuō)明葉、莖等光合作用增強(qiáng)，利于糜子產(chǎn)量的提高，這與井趙斌[28]研究結(jié)果相一致。

艾俊國(guó)[29]等利用沼肥與化肥配施使得東北春玉米籽粒的粗蛋白、粗脂肪及粗淀粉的含量增加，說(shuō)明沼肥可有效改善玉米品質(zhì)。這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果不一致，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中除了CH1的脂肪升高顯著外，其余實(shí)驗(yàn)組的脂肪均比CK低，蛋白質(zhì)和粗纖維也是下降的趨勢(shì)?？赡苡捎跊](méi)有進(jìn)行更多比例的對(duì)照試驗(yàn)，尚無(wú)法得出明確的原因，還需要進(jìn)一步探索和研究。本研究結(jié)果中添加沼渣后糜子的水分、灰分、總糖值升高均顯著，說(shuō)明糜子的品質(zhì)得到相應(yīng)的改善和提高，對(duì)增加產(chǎn)量提供依據(jù)。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究沼渣的添加對(duì)土壤理化以及糜子品質(zhì)的影響，初步得到以下結(jié)論。

(1)添加沼渣的土壤的水分呈上升的趨勢(shì)，使得土壤的持水能力增強(qiáng)。土壤中全氮和全磷的下降而速效磷、速效氮的含量的上升，表明沼渣的添加使得土壤中的氮、磷被有效的轉(zhuǎn)化，能被植物直接吸收利用。有機(jī)質(zhì)的含量與沼渣的添加呈正相關(guān)。由此可知，沼渣的添加可提高土壤理化性質(zhì)，利于土壤培肥，說(shuō)明沼渣可用作有機(jī)肥。

(2)沼渣的施加對(duì)糜子的生產(chǎn)品質(zhì)各指標(biāo)都有不同程度的上升，且漲幅顯著。表明糜子長(zhǎng)勢(shì)良好，可增加其產(chǎn)量。同時(shí)，沼渣的施加增加了糜子的水分、灰分、總糖、淀粉的含量，改善糜子的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，這對(duì)于糜子的增產(chǎn)也是非常重要的指標(biāo)。而蛋白質(zhì)和粗纖維含量呈下降的趨勢(shì)，究其原因，由于沒(méi)有進(jìn)行更多比例的對(duì)照試驗(yàn)，原因尚不明確，還需要進(jìn)一步探索和研究。