不同沼液用量和不同施用時(shí)期對(duì)盆栽水稻生長的影響

蔣會(huì)東 徐曉燕 李永杰 湯云龍 王小波

摘? ? 要：隨著我國養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大，養(yǎng)殖廢棄物處理過程中產(chǎn)生的沼液也逐年增加，研究沼液在水稻種植中的應(yīng)用，為沼液的合理資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。本研究采用盆栽試驗(yàn)，研究不同沼液用量（0，300，600，900 mL·盆-1），不同施用時(shí)期（基肥、分蘗肥、穗肥）對(duì)水稻生長的影響。結(jié)果表明：沼液施用促進(jìn)了水稻生長，施用時(shí)期相同時(shí)隨著用量的增加水稻的長勢(shì)和產(chǎn)量提高，與CK 相比各沼液處理的株高提高了18%～38%，干質(zhì)量提高了80%～266%，葉綠素含量提高了18%～52%，葉片POD酶活性提高了9%～139%、CAT酶活性提高了101%～359%，SOD酶活性提高了10%～41%，產(chǎn)量提高了49%～286%。相同施肥量不同施肥時(shí)期處理中，（基肥+分蘗肥）處理與（分蘗肥+穗肥）處理相比，產(chǎn)量提高了14%～27%，分蘗期水稻葉片葉綠素含量提高了6%～7%，而穗期降低了6%～14%。隨著沼液施用量的增加，土壤養(yǎng)分含量提高，與CK 相比，各沼液處理的有機(jī)質(zhì)含量提高了6%～25%，堿解氮含量提高了11%～32%，有效磷含量提高了27%～161%，速效鉀含量提高了7%～34%，各處理對(duì)土壤pH值沒有顯著影響。綜上所述，沼液的施用促進(jìn)了水稻的生長，提高了土壤養(yǎng)分含量，在本研究中沼液的最佳用量為900 mL·盆-1，（基肥+分蘗肥）處理有利于提高水稻的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：沼液;水稻;生長;酶活性;土壤

中圖分類號(hào)：S511.06? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.04.014

Effects of Different Biogas Slurry Dosage and Application Period on the Growth of Potted Rice

JIANG Huidong1，XU Xiaoyan1，LI Yongjie2，TANG Yunlong2，WANG Xiaobo1

（1.College of Agronomy and Resources Environment，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China; 2. Tianjin Farm Bohai Agriculture Group Company Limited，Tianjin 301800，China）

Abstract： With the expansion of breeding farm scale in China， the total volume of the biogas slurry produced from waste materials anaerobic fermentation is increasing from year by year. In order to investigate the scientific theory of the biogas slurry application， the application of biogas slurry in rice planting was studied. By pot experiments， different biogas slurry dosages （0， 300， 600 and 900 mL·bucket-1） and different application periods （base fertilizer， tillering fertilizer and panicle fertilizer） were studied for the growth of rice and soil physical and chemical indexes. The results showed that the application of biogas slurry promoted the growth of rice. At the same application period， the growth and yield of rice were increased as slurry dosage increased，and 900 mL·bucket-1 treatment had the highest plant height， dry weight， chlorophyll content， leaf enzyme activity and yield. Under the treatment of the same fertilization amount， the yield of （basal fertilizer + tillering fertilizer） treatment increased by 14% - 27%， the chlorophyll content of rice leaves at tillering stage increased by 6% - 7%， and the panicle stage decreased by 6% - 14%， compared with （tillering fertilizer + panicle fertilizer） treatment. With the increase of biogas slurry application， the contents of soil nutrients increased， but had no significant effect on soil PH. Among different treatments， the contents of organic matter， alkali hydrolyzable nitrogen， available phosphorus and available potassium in 900 mL· bucket-1 treatment were the highest. In conclusion， the application of biogas slurry promoted the growth of rice and increased the contents of soil nutrients. In this experiment， the optimal dosage of biogas slurry was 900 mL·bucket-1， and （base fertilizer + tillering fertilizer） treatment was more conducive to improve the yield of rice.

Key words： biogas slurry; rice; growing; enzymatic activity; soil

在我國隨著養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖廢棄物逐年增加[1-3]。利用沼氣工程處理養(yǎng)殖廢棄物為養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的主要方式之一，但在處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的沼液，如果處理不當(dāng)勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，是制約沼氣工程發(fā)展的瓶頸，是亟待解決的問題[4-6]。

沼液富含氮磷鉀等植物需要的營養(yǎng)元素，還含有有機(jī)質(zhì)、氨基酸、維生素、激素等多種活性物質(zhì)和鋅、鐵、銅、猛、鈣等中微量元素[7-12]。沼液用于種植業(yè)，可實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，使養(yǎng)殖污水處理更加效率化和低廉化[13-16]。前人的研究表明，適當(dāng)施用沼液能提高土壤細(xì)菌豐度[17]，提高土壤全氮、堿解氮、全鉀及速效鉀等養(yǎng)分含量[18]。同時(shí)沼液的施用受氣候和土壤環(huán)境影響較大。目前針對(duì)天津水稻生長過程中沼液的施用報(bào)道較少，本研究通過盆栽試驗(yàn)，研究沼液不同施用量、不同施用時(shí)期對(duì)水稻生長的影響，為沼液在天津水稻種植上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

作物：水稻（品種為：‘墾育25’）。

土壤：來自天津市寶坻區(qū)水稻田，土壤類型為潮土，過1 cm的網(wǎng)篩。理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)1.9%、堿解氮52.08 mg·kg-1、有效磷13.03 mg·kg-1、速效鉀181.78 mg·kg-1、pH 7.77、EC 485.5 μs·cm-1。

沼液：天津市某奶牛場糞污發(fā)酵后所得，基本的理化性質(zhì)：pH 7.89、COD 12 017.25 mg·L-1、TS 15.73 g·L-1、總氮1.88 g·L-1、總磷509.38 mg·L-1、總鉀1.50 g·L-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年5月至2020年10月在天津農(nóng)學(xué)院進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與施肥方案見表1，共7個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。每桶（31.5 cm×21.5 cm×29.5 cm）裝土10 kg。于2020年5月25日每盆移栽兩葉一心的水稻幼苗，每盆初期移栽9株，緩苗期（約5～7 d）后，去除差異最大的兩株幼苗，水稻生長期間保持水層深度為2～4 cm。基肥在移苗前10 d與對(duì)應(yīng)盆里的土壤混合均勻，一半級(jí)苗出現(xiàn)第一個(gè)分蘗時(shí)施加分蘗肥，一半級(jí)苗子為齊穗期時(shí)施加穗肥，所有沼液施加時(shí)用自來水稀釋為4 L。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

酶活性測(cè)定：施加穗肥1周后取兩株水稻植株做葉片酶活性相關(guān)研究，分葉位采集葉片（從葉枕處剪掉），清洗掉土壤和雜質(zhì)，用吸水紙吸干多的水分，放入保鮮袋，用低溫（2 ℃～5 ℃）保溫箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)天利用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定POD酶活性，1 min內(nèi)OD 470變化0.01為1個(gè)酶活性單位（ U） ;利用高錳酸鉀滴定法測(cè)定CAT酶活性，以每g鮮質(zhì)量樣品1 min內(nèi)分解1 mg H2O2為1個(gè)酶活性單位（ U）;利用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定SOD酶活性，以抑制 NBT 光化學(xué)還原50%為1個(gè)酶活性單位（U）[19]。

葉綠素測(cè)定：測(cè)定時(shí)期為分蘗期和穗期，葉位為劍三葉，葉位點(diǎn)為靠近葉尖大約5 cm處。

株高、干質(zhì)量、產(chǎn)量測(cè)定：收獲當(dāng)天，用卷尺量地面到穗的最高點(diǎn)的垂直高度作為株高，測(cè)定水稻的每盆籽粒重作為產(chǎn)量，植株于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，測(cè)定干質(zhì)量。

土壤養(yǎng)分測(cè)定：收獲當(dāng)天，將每盆土壤混合均勻，取0.5 kg土樣風(fēng)干用于分析測(cè)定。采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)，采用堿解擴(kuò)散滴定法測(cè)定堿解氮，0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷， 1 mol·L-1 乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定速效鉀[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用WPS Office 2019進(jìn)行計(jì)算，采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行相關(guān)圖形的繪制，利用SPSS Statistics 23進(jìn)行方差分析和多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液施用對(duì)盆栽水稻生長的影響

由表2可知沼液的施用促進(jìn)了水稻的生長，促進(jìn)水稻葉綠素的形成、株高增加和干物質(zhì)的積累。相同施肥時(shí)期不同施肥量處理中，隨著沼液施用量的增加水稻的葉綠素、株高、干質(zhì)量提高，與CK相比，各施肥處理的葉綠素、株高、干質(zhì)量分別提高了18%～52%，18%～38%，80%～266%，其中T5、T6處理（900 mL·盆-1）的各指標(biāo)最高。相同施肥量不同施肥時(shí)期處理中，（基肥+分蘗肥）處理分蘗期水稻葉片葉綠素含量較（分蘗肥+穗肥）處理提高了6%～7%，而穗期降低了6%～14%，T1、T3的株高較T2、T4都提高了5.6%，而T3的干質(zhì)量較T4降低了10.5%。

2.2 沼液施用對(duì)盆栽水稻葉片酶活性的影響

由圖1可知，施用沼液促進(jìn)了水稻葉片酶活性提高，促進(jìn)了水稻葉片POD、CAT和SOD酶活性增加。相同施肥時(shí)期不同施肥量處理中，隨著沼液施用量增加，水稻POD、CAT和SOD酶活性提高，與CK相比，各施肥處理的POD、CAT和SOD酶活性分別提高了9%～139%，101%～359%，10%～41%，其中T5、T6處理（900 mL·盆-1）的各指標(biāo)最高。相同施肥量不同施肥時(shí)期處理中，（分蘗肥+穗肥）處理的水稻POD、CAT和SOD酶活性分別較（基肥+分蘗肥）處理提高了10%～102%，4%～63%，11%～19%。

2.3 沼液施用對(duì)盆栽水稻產(chǎn)量的影響

由圖2可知沼液的施用提高了水稻的產(chǎn)量，較CK 提高了49%～286%，隨著沼液施用量的增加水稻的產(chǎn)量增加，T5處理的產(chǎn)量最高，達(dá)到了35.27 g·盆-1，CK處理的產(chǎn)量最低，為10.43 g·盆-1。相同施肥時(shí)期不同施肥量處理中T1、T3、T5產(chǎn)量較CK分別提高了89%，207%，286%;T2、T4、T6產(chǎn)量較CK分別提高了49%，164%，238%。相同施肥量不同施肥時(shí)期處理中，（基肥+分蘗肥）處理的水稻產(chǎn)量均高于（分蘗肥+穗肥）處理，其中T5較T6提高了27%、T3較T4提高了16%、T1較T2提高了14%，說明（基肥+分蘗肥）處理更有利于提高水稻的產(chǎn)量。

2.4 沼液施用對(duì)盆栽水稻土壤理化指標(biāo)的影響

由表3可知沼液的施用提高了土壤的養(yǎng)分含量，且隨著沼液用量的增加土壤養(yǎng)分含量提高，各處理的有機(jī)質(zhì)較CK 提高了6%～25%，堿解氮較CK 提高了11%～32%，有效磷較CK 提高了27%～161%，速效鉀較CK 提高了7%～34%， EC較CK 提高了5%～27%，沼液的施用對(duì)土壤pH值沒有顯著影響。

3 結(jié)論與討論

沼液富含氮磷鉀等多種營養(yǎng)元素，適量施加沼液能提高土壤肥力[21-24]，促進(jìn)作物的生長發(fā)育[25-26]，促進(jìn)產(chǎn)量提高。本研究中，施加沼液提高了水稻葉片葉綠素含量、莖葉干質(zhì)量、株高和產(chǎn)量，與黃翔[27] 等研究結(jié)論一致。但過量的施用會(huì)抑制水稻生長，如侯福銀等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在沼液用量為常規(guī)N 320%， 816 t·hm-2時(shí)，株高達(dá)到最大值，繼續(xù)增加沼液株高反而會(huì)降低，本次試驗(yàn)沼液用量未達(dá)到闕值，未達(dá)到抑制點(diǎn)。

水稻生長過程中不同的施肥時(shí)期對(duì)水稻的生長也會(huì)產(chǎn)生影響，本研究中（基肥+分蘗肥）處理與（分蘗肥+穗肥）處理相比，（基肥+分蘗肥）處理的株高和產(chǎn)量均比（分蘗肥+穗肥）處理的高，但干質(zhì)量偏低，（基肥+分蘗肥）處理水稻葉片葉綠素含量在分蘗期時(shí)高于（分蘗肥+穗肥）處理，而穗期時(shí)低于（分蘗肥+穗肥）處理?？赡茉?yàn)橄嗤┓柿繒r(shí)基肥+分蘗肥能保障水稻生長前期的養(yǎng)分需求，使分蘗期水稻葉片的葉綠素含量更高，提高光合速率，促進(jìn)水稻苗期的莖稈生長與分蘗，為提高產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。而分蘗肥+穗肥的施用，使水稻穗期葉片的葉綠素含量提高，抑制了生殖生長，減少水稻籽粒干物質(zhì)的積累，使得產(chǎn)量降低，黃尚寧等[29]的研究同樣表明施肥量相同時(shí)隨水稻后期施肥比例的增加，水稻的產(chǎn)量降低。

植物葉片的POD、CAT、SOD為細(xì)胞保護(hù)酶[30]，能提高作物的抗逆性。研究表明有機(jī)種植[31]，能提高水稻葉片的SOD酶活性，其他研究表明適量的有機(jī)肥施用能提高作物的酶活性[32-33]。本研究中隨著沼液用量的增加，提高了水稻葉片的酶活性。同時(shí)本研究中葉片酶活性的測(cè)定時(shí)間為抽穗期，而該時(shí)期分蘗肥+穗肥處理土壤速效養(yǎng)分含量更高，營養(yǎng)生長更旺盛，使得酶活性偏高。

沼液中除含有可溶性的速效養(yǎng)分外，還含有部分懸浮有機(jī)物，能分解釋放養(yǎng)分，提高土壤肥力，本研究中沼液的施用提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量，同武繼承等[32]研究結(jié)果一致。

綜上所述，沼液的施用提高了土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)了水稻的生長及葉片相關(guān)酶活性和產(chǎn)量的提高，在本試驗(yàn)中沼液的最佳用量為900 mL·盆-1，（基肥+分蘗肥）施用更有利于提高水稻的產(chǎn)量。

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