沼液與化肥配施對(duì)耕層土壤化學(xué)性狀及玉米產(chǎn)量品質(zhì)的影響

崔宇星　Muhammad Azeem　孫吉翠　張忠蘭　楊守軍

摘要：以玉米品種登海605為試材，研究沼液與化肥配施對(duì)耕層土壤化學(xué)性狀及玉米產(chǎn)量、品質(zhì)的影響?；诘鹊瓌t，共設(shè)6個(gè)處理，即處理1：CK（空白）;處理2：CF（常規(guī)施肥，基肥為有機(jī)肥與化肥配施，追肥為化肥）;處理3：40%ZF+60%HF（40%沼液+60%化肥）;處理4：60%ZF+40%HF（60%沼液+40%化肥）;處理5：80%ZF+20%HF（80%沼液+20%化肥）;處理6：100%ZF（全沼液）。結(jié)果表明，施用沼液能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且提高幅度與沼液用量呈正相關(guān)關(guān)系。苗期CF處理土壤速效養(yǎng)分含量明顯高于沼液處理，但至成熟期60%ZF+40%HF處理土壤速效養(yǎng)分含量最高。與CF相比，施用沼液提高土壤鹽分含量和pH值，玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理的土壤鹽分含量和pH值分別增加22.48%、47.50%、59.78%、71.25%和1.19%、2.25%、3.00%、3.84%。成熟期玉米秸稈養(yǎng)分含量、籽粒產(chǎn)量與品質(zhì)均以60%ZF+40%HF處理最高，方差分析表明，該處理與80%ZF+20%HF處理產(chǎn)量無(wú)顯著差異。綜合分析認(rèn)為，60%沼液與40%化肥配施適合玉米生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求，產(chǎn)量最高，品質(zhì)最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：沼液;化肥;配施;玉米;養(yǎng)分;產(chǎn)量與品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S141.4：S513.062文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2020）05-0077-05

Abstract The effects of biogas slurry combined with chemical fertilizer on soil chemical properties and corn yield and quality were studied with Denghai 605 as test material based on the principle of equal nitrogen. Six treatments were set as CK， CF（conventional fertilization： organic fertilizer and chemical fertilizer as base fertilizer and chemical fertilizer for top application）， 40% ZF+60% HF（40% biogas slurry and 60% chemical fertilizer）， 60% ZF+40% HF（60% biogas slurry and 40% chemical fertilizer）， 80% ZF+20% HF（80% biogas slurry and 20% chemical fertilizer）， 100% ZF（all biogas slurry）. The results showed that the content of organic matter in soil could be increased by the application of biogas slurry，and the increasing range was positively correlated with the amount of biogas slurry. The available nutrients of CF treatment were significantly higher than those of biogas slurry treatments at seedling stage，and those were the highest under 60% ZF+40% HF treatment at mature stage. Compared with the CF treatment， biogas slurry application increased the salt content and pH value in soil， which incrased by 22.48%， 47.50%， 59.78%， 71.25% and 1.19%， 2.25%， 3.00%， 3.84% respectively at maturity stage under 40% ZF+60% HF， 60% ZF+40% HF， 80% ZF+20% HF， 100% ZF treatments. The total nutrient content of straw， yield and quality of corn were the highest under the treatment of 60% ZF+40% HF at mature stage， but the statistical analysis showed that it had no difference with 80% ZF+20% HF treatment in corn yield. It was concluded that 60% biogas slurry combined with 40% chemical fertilizer was suitable for the nutrient demand of corn production， therefore the yield and quality of corn was the best.

Keywords Biogas slurry; Chemical fertilizer; Combined application; Corn; Nutrient; Yield and quality

近年來(lái)，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)模化快速發(fā)展的同時(shí)，也產(chǎn)生出大量糞污。為加快破解糞污污染問(wèn)題和大力推進(jìn)糞污的資源化利用，國(guó)家出臺(tái)了《關(guān)于做好2019年畜禽糞污資源化利用項(xiàng)目實(shí)施工作的通知》等文件，旨在實(shí)現(xiàn)糞污資源的循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展。

沼氣工程能消納農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，使糞污無(wú)害化利用，并在生產(chǎn)清潔能源的同時(shí)也產(chǎn)出大量沼液，因此沼液消納成為當(dāng)前生產(chǎn)急需解決的問(wèn)題[1]。有研究指出，沼液含有作物生長(zhǎng)必需的氮、磷、鉀、鋅、鐵等多種元素及有機(jī)質(zhì)，其速效性強(qiáng)、養(yǎng)分可利用率高，田間施用不僅能提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還可改善土壤結(jié)構(gòu)，是一種理想的有機(jī)肥料[2，3]。李文濤[4]研究表明，施用沼液可不同程度地提高土壤pH值及土壤速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量。吳樹(shù)彪等[5]認(rèn)為，沼液能提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，但并不是沼液用量越多產(chǎn)量越高、品質(zhì)越好，存在著一定的峰值。因此，在保證作物產(chǎn)量不降低的前提下，有必要對(duì)沼液施用量進(jìn)行研究。本試驗(yàn)以玉米品種登海605為材料，研究沼液與化肥不同配施比例對(duì)土壤化學(xué)性狀及玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期獲得合理的沼液與化肥配施比例，為沼液還田提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)始于2018年5月，地點(diǎn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院試驗(yàn)基地。土壤為棕壤，其堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為28.93、23.37、78.45 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為0.73%，pH值為6.40，鹽分（EC值）為50.76 μS/cm。沼液為山東某厭氧發(fā)酵工程所產(chǎn)生，其全氮、全磷、全鉀含量分別為0.59%、0.02%和0.37%。有機(jī)肥（牛糞）氮磷鉀含量分別為0.38%、0.20%和0.13%，鹽分（EC值）為431.67 μS/cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共6個(gè)處理，重復(fù)3次。處理1（CK）：不施肥;處理2（CF）：常規(guī)施肥（基肥為有機(jī)肥與化肥，追肥為化肥）;處理3（40%ZF+60%HF）：40%沼液與60%化肥配施;處理4（60%ZF+40%HF）：60%沼液與40%化肥配施;處理5（80%ZF+20%HF）：80%沼液與20%化肥配施;處理6（100%ZF）：全沼液。

玉米行距60 cm，株距33 cm，666.7m2種植密度3 367株，目標(biāo)產(chǎn)量500 kg。設(shè)計(jì)氮肥利用率為27%，666.7m2施肥量（kg）為N-P2O5-K2O=17.25-6.875-17.5。肥料用量以氮含量進(jìn)行折算，所缺磷、鉀養(yǎng)分以化肥補(bǔ)齊?；?、拔節(jié)肥、穗肥、稈肥施氮量分別占總氮的60%、11%、25%和4%?；屎妥贩是闆r詳見(jiàn)表1～表4。

1.3 樣品采集與測(cè)定方法

1.3.1 樣品采集 玉米苗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均采集0～20 cm耕層土壤，風(fēng)干、磨細(xì)用于土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值和鹽分測(cè)定。玉米收獲期測(cè)產(chǎn)并采收籽粒和秸稈用于品質(zhì)和全量養(yǎng)分測(cè)定。

1.3.2 測(cè)定方法土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、鹽分、堿解氮、速效磷和速效鉀的測(cè)定分別采用重鉻酸鉀外加熱法、水溶-酸度計(jì)法、電導(dǎo)法、堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法[6];籽粒粗蛋白、粗淀粉和粗脂肪含量測(cè)定分別采用凱氏定氮法、3，5-二硝基水楊酸法和索氏提取法[7-9];秸稈全氮、全磷、全鉀含量測(cè)定分別采用凱氏定氮法、鉬銻抗比色法和火焰光度法[6，7]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液與化肥配施對(duì)耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

由表5可以看出，與對(duì)照相比，CF、40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理苗期土壤有機(jī)質(zhì)含量分別增加30.7%、8.4%、11.7%、22.1%和32.2%。CF處理土壤有機(jī)質(zhì)含量隨玉米生育進(jìn)程而逐漸降低，成熟期比苗期下降5.9%。與CF不同，沼液處理土壤有機(jī)質(zhì)含量隨玉米生育進(jìn)程逐漸增加，玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為CF處理的89.25%、92.04%、100.65%和109.13%。

2.2 沼液與化肥配施對(duì)耕層土壤速效養(yǎng)分含量的影響

圖1顯示，苗期CF處理土壤堿解氮含量分別比CK、40%ZF+60%HF、60%ZF+40HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理增加106.99%、25.29%、26.39%、33.50%和36.02%。玉米拔節(jié)期至抽穗期，沼液處理與CF處理的土壤堿解氮含量差異逐漸縮小，至成熟期60%ZF+40%HF處理土壤堿解氮含量為最高，分別是CK、CF、40%ZF+60%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理的1.92、1.50、1.11、1.05倍和1.33倍。土壤有效磷、速效鉀含量變化趨勢(shì)與堿解氮相似，玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理土壤有效磷含量分別為CF的134.85%、138.46%、105.56%和98.66%，速效鉀含量分別為CF的102.77%、106.98%、101.87%和97.88%。

2.3 沼液與化肥配施對(duì)耕層土壤鹽分含量的影響

由圖2看出，玉米苗期土壤鹽分含量以CF處理最高，分別為CK、40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理的3.70、1.47、1.29、1.21倍和1.11倍。隨玉米生育進(jìn)程，各處理土壤鹽分含量均降低。至玉米成熟期，40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理土壤鹽分含量分別比CF增加22.48%、47.50%、59.78%和71.25%。

2.4 沼液與化肥配施對(duì)耕層土壤pH的影響

由圖3可以看出，與CK相比，各施肥處理土壤pH值均升高，其中以100%ZF處理增幅最為顯著。沼液處理土壤pH值隨沼液用量增加而升高。苗期100%ZF處理土壤pH值分別比CK、CF、40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF處理升高3.29%、0.63%、3.00%、2.42%和1.03%。玉米成熟期，40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理土壤pH值比CF增加1.19%、2.25%、3.00%和3.84%。

2.5 沼液與化肥配施對(duì)玉米秸稈全量養(yǎng)分含量的影響

沼液化肥配施可以提高玉米秸稈中的全氮、全磷、全鉀含量（表6）。80%ZF+20%HF和100%ZF處理玉米秸稈中全氮、全磷、全鉀含量無(wú)顯著差異。秸稈中全氮、全磷、全鉀含量均以60%ZF+40%HF處理為最高，全氮分別比CK、CF、40%ZF+60%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF提高53.07%、42.21%、22.62%、40.60%和38.69%，全磷分別提高23.33%、6.00%、0.57%、1.12%和2.78%，全鉀分別提高14.30%、2.22%、3.16%、4.97%和6.90%。

2.6 沼液與化肥配施對(duì)玉米產(chǎn)量及籽粒品質(zhì)的影響

由表7看出，玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉含量均以60%ZF+40%HF處理最高，粗蛋白分別比CK、CF、40%ZF+60%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF處理增加8.49%、4.82%、2.40%、2.10%和5.04%，粗脂肪分別增加20.84%、14.80%、1.23%、2.50%和5.51%，粗淀粉分別增加31.87%、29.97%、5.08%、9.45%和18.84%。方差分析表明，40%ZF+60%HF和60%ZF+40%HF處理籽粒品質(zhì)無(wú)顯著差異。玉米產(chǎn)量同樣以60%ZF+40%HF處理最高，比CF處理提高26.24%。

3 討論與結(jié)論

土壤有機(jī)質(zhì)是作物營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源，也是改善土壤理化性狀的重要物質(zhì)[10]。本試驗(yàn)中，玉米苗期CF處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，主要是因?yàn)榛┓柿现杏信＜S有機(jī)肥。玉米生育期內(nèi)，4次追施沼液，至成熟期100%ZF處理土壤有機(jī)質(zhì)含量最高。這與黃界潁等[11]的研究結(jié)果“不同沼液用量可不同程度地提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且與沼液用量呈正相關(guān)”相吻合。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米苗期CF處理土壤速效養(yǎng)分含量最高，但抽穗期以后明顯低于沼液處理。這主要是因?yàn)槊缙谒┗曙@著增加土壤氮磷鉀含量，而沼液中的氮磷鉀多以有機(jī)形態(tài)存在，其分解為速效養(yǎng)分需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的礦化作用，同時(shí)有機(jī)物在分解過(guò)程中對(duì)土壤中的元素產(chǎn)生增溶的效果[12，13]。玉米苗期土壤鹽分和pH值均以CF處理最高，主要也由基肥中的牛糞有機(jī)肥所造成，但至成熟期沼液處理的土壤鹽分和pH值均超過(guò)CF，原因是沼液的連續(xù)施用，造成土壤中鹽基離子數(shù)目的大量增加[14，15]。

以往研究表明，沼液化肥配施與單施化肥相比，可以提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)，其原因可能是沼液除了含有作物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)外，還可能存在其它有機(jī)酸、抗菌素、激素、微生物、酶等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（生物），提高作物抗逆性、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量[16-18]。同時(shí)沼液的施用有利于協(xié)調(diào)供氮性能與作物需求的關(guān)系、平衡碳氮代謝過(guò)程，進(jìn)而起到提高作物品質(zhì)的作用[19，20]。

本研究結(jié)果表明，沼液與化肥配施可以有效改善耕層土壤的化學(xué)性狀，提高玉米品質(zhì)和產(chǎn)量。綜合考慮認(rèn)為，60%ZF+40%HF的配施比例較適合玉米生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求，為最佳處理。

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