秸稈灰生物有機(jī)肥在啤酒大麥上的應(yīng)用效果

王 凱，洪立洲，李紅陽，顧慧玲，孫星星，高 波，周加春，張俊喜

(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鹽城 224002)

生物質(zhì)能發(fā)電是當(dāng)前秸稈資源化利用的有效途徑，但秸稈發(fā)電燃燒后會(huì)產(chǎn)生3%～20%的灰分，經(jīng)測(cè)定，這些秸稈灰含有大量的速效鉀和P、Ca、Mg、Fe等植物必需營(yíng)養(yǎng)元素，是一種優(yōu)良的肥源[1-3]，同時(shí)這些秸稈灰渣質(zhì)輕疏松、粒度細(xì)小，如處理不善仍會(huì)帶來巨大的環(huán)保壓力，不能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的良性循環(huán)利用[4]。秸稈灰和生物菌肥配施，已在小麥、水稻等多種作物上應(yīng)用[5-7]，秸稈灰生物有機(jī)肥就是秸稈灰有效物質(zhì)的再利用，配以氮磷肥、生物菌劑研制生產(chǎn)的一種新型營(yíng)養(yǎng)全面的生物有機(jī)肥。江蘇沿海農(nóng)區(qū)是全國(guó)重要的商品啤麥生產(chǎn)基地之一[8-9]，本試驗(yàn)主要分析秸稈灰生物有機(jī)肥在啤酒大麥上的應(yīng)用效果，以期為江蘇沿海農(nóng)區(qū)推廣農(nóng)業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)提供技術(shù)儲(chǔ)備和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)肥料

秸稈灰生物有機(jī)肥為江蘇綠豐生態(tài)肥料有限公司和江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所共同研制，其中有機(jī)質(zhì)含量≥40%、有效活菌數(shù)≥0.2億CFU/g、N+P2O5+K2O≥25%(N ∶P2O5∶K2O 為13 ∶8 ∶4；)、尿素(含N 46.40%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 56%)、電廠秸稈灰(含P2O50.34%、K2O 2.75%)。

1.2 試驗(yàn)土壤

供試土壤為黃潮土，質(zhì)地為沙質(zhì)壤土，0～20 cm土層pH值8.1，其他養(yǎng)分含量見表4。

1.3 試驗(yàn)品種

蘇啤6號(hào)(蘇鑒麥201102)是一個(gè)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的啤酒大麥新品種，適宜江蘇沿海農(nóng)區(qū)種植[10]。

1.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2012年10月至2014年5月在江蘇省鹽城市鹽東鎮(zhèn)境內(nèi)進(jìn)行，栽培模式為大麥—水稻—大麥，采用田間定位小區(qū)試驗(yàn)，種植蘇啤6號(hào)2季，試驗(yàn)中心地點(diǎn)為 120°20′09.28″E、33°27′07.62″N。試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理：處理1為CK1(常規(guī)施肥)，基肥(N，130 kg/hm2；P2O5，80 kg/hm2；K2O，40 kg/hm2)+追肥(N，86.7 kg/hm2；分蘗肥 ∶穗肥=1 ∶1)；處理2為CK2(秸稈灰代替化學(xué)鉀肥)，基肥(N，130 kg/hm2；P2O5，80 kg/hm2；電廠秸稈灰1 000 kg/hm2)+追肥(N，86.7 kg/hm2；分蘗肥 ∶穗肥=1 ∶1)；處理3為秸稈灰生物有機(jī)肥，基肥(秸稈灰生物有機(jī)肥1 000 kg/hm2)+追肥(N，86.7 kg/hm2；分蘗肥 ∶穗肥=1 ∶1)；處理4為CK3(空白施肥)。小區(qū)采用隨機(jī)排列，3次重復(fù)，小區(qū)凈面積10×6.67 m2=66.7 m2，小區(qū)間隔30 cm。蘇啤6號(hào)播前用5.5%二硫氰基甲烷乳油進(jìn)行藥劑拌種防種傳病害，條播行間距0.2 m，常規(guī)田間管理，各小區(qū)單獨(dú)收獲計(jì)實(shí)產(chǎn)。2014年6月采集各小區(qū)0～20 cm土層土樣，土壤基本性狀用常規(guī)方法測(cè)定[11]。蘇啤6號(hào)籽粒蛋白質(zhì)含量用凱氏定氮法測(cè)定；淀粉含量用CaCl2-HOAC浸提，旋光法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)蘇啤6號(hào)的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用

種植2季蘇啤6號(hào)生育記載數(shù)據(jù)取平均值，處理1、處理2的全生育期都是212.5 d，處理3的全生育期為214.5 d，處理4的全生育期是209.5 d，處理3全生育期最長(zhǎng)，比其他3個(gè)處理多2～5 d。處理4為空白對(duì)照，耕層土壤基礎(chǔ)肥力不能滿足蘇啤6號(hào)的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，導(dǎo)致抽穗不一致，早衰。施用秸稈灰生物有機(jī)肥能增加根系酸性磷酸酶的活性，可較長(zhǎng)時(shí)間保持根系的活力，養(yǎng)根保葉，促進(jìn)蘇啤6號(hào)的生長(zhǎng)，活熟到老，生育期延長(zhǎng)，為籽粒積累更多的干物質(zhì)創(chuàng)造條件[12]。

2.2 秸稈灰生物有機(jī)肥可提高蘇啤6號(hào)的成穗數(shù)、成穗率和分蘗成穗率

由表1可知，4個(gè)處理的基本苗一致，處理1、處理2最高苗數(shù)較高，處理3成穗數(shù)、單株成穗、成穗率、分蘗成穗率4項(xiàng)指標(biāo)最高，處理4除基本苗以外的各項(xiàng)指標(biāo)最低。施用秸稈灰生物有機(jī)肥可提高蘇啤6號(hào)的成穗數(shù)、成穗率和分蘗成穗率，處理3成穗數(shù)達(dá)801.1萬個(gè)/hm2，較其他處理高64.6萬～186.9萬個(gè)/hm2，增幅達(dá)8.8%～30.4%，成穗率較其他處理高8.1～10.5百分點(diǎn)，增幅達(dá)17.4%～23.8%；處理3分蘗成穗率數(shù)較其他處理高9.1～14.7百分點(diǎn)，增幅達(dá)28.3%～55.3%。秸稈灰生物有機(jī)肥中的生物菌劑和土壤中微生物協(xié)同作用，活化土壤中各種養(yǎng)分，特別是磷素的活性，促進(jìn)蘇啤6號(hào)對(duì)養(yǎng)分的全面吸收，主莖和大分孽的生長(zhǎng)得到強(qiáng)化，無效分孽減少，從而提高了蘇啤6號(hào)的成穗率和分蘗成穗率，為高產(chǎn)奠定群體基礎(chǔ)。

表1 2012—2014年蘇啤6號(hào)成穗表現(xiàn)

2.3 秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)蘇啤6號(hào)產(chǎn)量的影響

由表2可知，處理1、處理2、處理3每穗實(shí)粒數(shù)為(22.2±0.1)粒/個(gè)，施用秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)蘇啤6號(hào)的穗實(shí)粒數(shù)無影響，處理4比前3個(gè)處理穗實(shí)粒數(shù)減少3.1±0.1粒/穗，施肥可以增加蘇啤6號(hào)穗實(shí)粒數(shù)；處理3的千粒質(zhì)量最高為 41.51 g，較其他處理高0.50～8.29 g，可見施用秸稈灰生物有機(jī)肥可以增加蘇啤6號(hào)的千粒質(zhì)量。處理3成穗率、千粒質(zhì)量在4個(gè)處理中最高，平均實(shí)產(chǎn)也最高，達(dá) 6 934.5 kg/hm2，較其他處理增產(chǎn)655.5～3 427.2 kg/hm2，增幅達(dá)10.4%～97.7%，采用SSR檢驗(yàn)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，增產(chǎn)達(dá)極顯著水平；處理2、處理1產(chǎn)量水平相當(dāng)，產(chǎn)量構(gòu)成各要素指標(biāo)基本相同，說明使用電廠秸稈灰可以代替化學(xué)鉀肥，能滿足蘇啤6號(hào)對(duì)鉀的營(yíng)養(yǎng)需求；處理4是空白對(duì)照，產(chǎn)量構(gòu)成的各要素指標(biāo)都是最低，實(shí)際產(chǎn)量最低，說明供試土壤不施肥無法滿足蘇啤6號(hào)整個(gè)生育期對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求，施肥對(duì)產(chǎn)量影響最顯著。

施用秸稈灰生物有機(jī)肥可保證磷素和鉀素持續(xù)有效的供給，促進(jìn)蘇啤6號(hào)生長(zhǎng)后期營(yíng)養(yǎng)器官貯存的光合產(chǎn)物向生殖器官的再分配，從而提高每穗粒質(zhì)量，為蘇啤6號(hào)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)[13]。

2.4 秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)蘇啤6號(hào)品質(zhì)的影響

由表3可知，處理1、處理2、處理3的5項(xiàng)籽粒品質(zhì)性狀指標(biāo)都明顯高于處理4，處理1、處理2、處理3的淀粉含量為53.1%±0.1%，發(fā)芽率為92.15%±0.05%，可見施用秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)蘇啤6號(hào)籽粒的淀粉含量、發(fā)芽率無影響；處理3籽粒飽滿有光澤，成熟度較好，千粒質(zhì)量為41.51 g，發(fā)芽勢(shì)為 91.0%，在4個(gè)處理中最高，蛋白質(zhì)含量為10.78%，在3個(gè)施肥處理中最低，較處理1、處理2蛋白質(zhì)含量降低0.32～0.33百分點(diǎn)，可見施用秸稈灰生物有機(jī)肥可以增加蘇啤6號(hào)籽粒的千粒質(zhì)量，提高發(fā)芽勢(shì)，降低蛋白質(zhì)含量，啤麥品質(zhì)得到改善，啤麥質(zhì)量達(dá)國(guó)標(biāo)二級(jí)以上[14]。

表2 2012—2014年蘇啤6號(hào)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

注：F=397.725，F(xiàn)0.05=4.73，F(xiàn)0.01=8.09，s=5.31 kg。

表3 2012—2014年蘇啤6號(hào)籽粒品質(zhì)性狀

2.5 連續(xù)2季施用秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)土壤肥力的影響

由表4可知，處理3連續(xù)2季施用秸稈灰生物有機(jī)肥后，0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，達(dá)17.6 g/kg，比試驗(yàn)前及其他3個(gè)處理高2.1～7.5 g/kg；處理3測(cè)定的其他4項(xiàng)指標(biāo)也都較高。處理2和處理1相比測(cè)定的5項(xiàng)指標(biāo)基本相當(dāng)，說明在實(shí)際生產(chǎn)中秸稈灰完全可以替代化學(xué)鉀肥。處理4因?yàn)闆]有施肥，作物生長(zhǎng)帶走了土壤中的養(yǎng)分，各項(xiàng)測(cè)定的指標(biāo)最低；處理1、處理2、處理3因?yàn)槭┓?，除了作物?dāng)季利用還有不同程度的殘留積累，所以測(cè)定的各項(xiàng)指標(biāo)都比試驗(yàn)前有所提高。

表4 2012—2014年施用秸稈灰生物有機(jī)肥后的土壤肥力

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)主要分析了秸稈灰生物有機(jī)肥在啤酒大麥上的應(yīng)用效果，結(jié)果表明，秸稈灰生物有機(jī)肥作為蘇啤6號(hào)的基肥，可促進(jìn)其生長(zhǎng)，延長(zhǎng)其生育期，提高其成穗數(shù)、成穗率、分蘗成穗率和千粒質(zhì)量，增產(chǎn)作用顯著；同時(shí)施用秸稈灰生物有機(jī)肥可以增加蘇啤6號(hào)籽粒的千粒質(zhì)量，提高發(fā)芽勢(shì)，降低蛋白質(zhì)含量，蘇啤6號(hào)籽粒飽滿有光澤，啤麥品質(zhì)得到改善；經(jīng)過測(cè)定，連續(xù)2年施用秸稈灰生物有機(jī)肥，耕層土壤的產(chǎn)出能力有所提高。

試驗(yàn)結(jié)果也表明，在啤麥生產(chǎn)中秸稈灰可以替代化學(xué)鉀肥，但由于秸稈灰質(zhì)輕疏松，在實(shí)際生產(chǎn)中很難單獨(dú)施用，秸稈灰生物有機(jī)肥是秸稈灰循環(huán)增值利用的有效途徑，秸稈灰不僅可以替代化學(xué)鉀肥，在生物菌劑的作用下還能激活土壤中的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)秸稈灰中磷、鈣、鎂、硼等元素養(yǎng)分的釋放，進(jìn)而提高秸稈灰的養(yǎng)分有效性及利用率，同時(shí)生物菌劑可以增強(qiáng)啤麥根系的活力，有利于根系對(duì)土壤中養(yǎng)分的平衡吸收，尤其是磷、鉀的吸收，提高啤麥產(chǎn)量和品質(zhì)，本研究結(jié)果和已有在小麥、水稻、煙草、堿蓬等作物上的研究結(jié)論一致[5-7，15-17]。

秸稈灰生物有機(jī)肥施入土壤后，它的作用是多方面的，不僅可以為作物提供養(yǎng)分，還可以提高耕層土壤的緩沖性，增加土壤微生物量及其活性，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，多年施用秸稈灰生物有機(jī)肥對(duì)耕層土壤理化性狀的影響及其機(jī)制還須要進(jìn)一步研究。

[1]朱 紅，常志州，黃紅英，等.高溫焚燒對(duì)秸稈灰渣磷、鉀養(yǎng)分變化的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2007，13(6)：1197-1201.

[2]劉鳴達(dá)，肖質(zhì)凈，王厚鑫，等.高溫焚燒對(duì)秸稈灰渣養(yǎng)分含量的影響[J].可再生能源，2009，27(3)：46-48，52.

[3]韓魯佳，閆巧娟，劉向陽，等.中國(guó)農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18(3)：87-91.

[4]孫云娟，蔣劍春，趙淑蘅，等.秸稈灰利用的研究進(jìn)展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2011，45(6)：35-42.

[5]朱小梅，劉 沖，邢錦城，等.秸稈灰配施生物菌肥對(duì)小麥產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收與分配的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2013，28(增刊1)：337-341.

[6]王前進(jìn)，李輝信，李克才，等.秸稈發(fā)電和氣化殘余物作為肥料在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用研究[J].土壤通報(bào)，2013，44(1)：155-160.

[7]朱小梅，洪立洲，劉興華，等.秸稈灰、生物菌肥與化肥配施對(duì)土壤養(yǎng)分和設(shè)施堿蓬產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2012，26(6)：102-105，110.

[8]顧自奮，黃志仁，許如根，等.近10年世界大麥生產(chǎn)概況[J].大麥科學(xué)，2001(1)：1-4.

[9]楊建明，沈秋泉，汪軍妹，等.我國(guó)大麥生產(chǎn)、需求與育種對(duì)策[J].大麥科學(xué)，2003(1)：1-6.

[10]李曉蓉，陳云芹，顧書忠，等.蘇啤6號(hào)特征特性及配套栽培技術(shù)[J].大麥與谷類科學(xué)，2011(3)：84-85.

[11]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

[12]羅安程，章永松，孫 羲.有機(jī)肥對(duì)大麥根系生理代謝和磷吸收的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1996，5(3)：9-12.

[13]洪立洲，尹金來，周春霖，等.有機(jī)-無機(jī)肥配施對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究[J].大麥科學(xué)，1999(2)：24-25.

[14]謝志新，丁守仁.大麥品質(zhì)育種研究與進(jìn)展(1)[J].大麥科學(xué)，1996(1)：1-6.

[15]邵文奇，鐘 評(píng)，紀(jì) 力，等.草木灰中殘余可溶鹽分對(duì)蔬菜幼苗生長(zhǎng)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(3)：193-194.

[16]王前進(jìn)，焦加國(guó)，李依婷，等.秸稈氣化殘余物在煙草漂浮育苗系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2009，15(6)：44-48.

[17]江麗華，劉兆輝，張文君，等.化學(xué)肥料-有機(jī)物-微生物肥料菌劑相互作用的研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，35(1)：55-58，64.