沼液替代氮肥對鹽堿地大麥生育性狀、飼用品質(zhì)及土壤質(zhì)量的影響

楊智青 侯福銀 丁海榮 曹志高 時凱 金崇富 封功能

摘要：為明確沿海地區(qū)鹽堿地沼液還田效果及其對大麥飼用品質(zhì)的影響，用5個沼液水平（替代不同比例氮素）與常規(guī)、空白等處理進(jìn)行對比試驗，對大麥生育性狀、大麥全株青貯品質(zhì)以及土壤質(zhì)量等進(jìn)行研究。結(jié)果表明，沼液替代尿素，保持施用氮素水平一致的條件下，替代組可以實現(xiàn)常規(guī)的生產(chǎn)水平，在株高、莖葉比、千粒質(zhì)量、籽實產(chǎn)量等指標(biāo)間無顯著差異（P>0.05）;T100組（100%替代尿素）對全株青貯大麥粗灰分、粗蛋白、粗脂肪以及粗纖維的含量均有明顯改善，與常規(guī)組比較差異顯著（P≤0.05）;土壤理化指標(biāo)中，替代組的pH值（除T80組）與常規(guī)組差異顯著，還原電位、鹽分含量以及容重差異不顯著;土壤養(yǎng)分中，沼液替代組的總磷含量明顯降低，且與其他試驗組差異顯著，對其他養(yǎng)分指標(biāo)影響不明顯或無明顯規(guī)律。

關(guān)鍵詞：沼液;鹽堿地;大麥;生育性狀;飼用品質(zhì);土壤質(zhì)量

中圖分類號：S512.306?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）15-0090-06

收稿日期：2020-12-24

基金項目：江蘇省社會發(fā)展重大科技示范項目（編號：BE2018680）;西藏自治區(qū)科技計劃（編號：XZ-2019-NK-NS-005）。

作者簡介：楊智青（1980—），男，江蘇東臺人，碩士，副研究員，主要從事種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)與設(shè)施研發(fā)、養(yǎng)殖技術(shù)推廣。E-mail：yangzhiq88@126.com。

通信作者：丁海榮，碩士，副研究員，主要從事循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)與飼料資源開發(fā)利用相關(guān)研究。E-mail：dinghair88@163.com。

江蘇沿海地區(qū)每年淤漲數(shù)萬畝土地，是重要的土地后備資源庫，同時也是全省乃至長三角地區(qū)重要的畜禽產(chǎn)品供應(yīng)基地[1-2]。近年來，規(guī)模養(yǎng)殖場（如中糧肉食、光明集團(tuán)、溫氏集團(tuán)等）紛紛落戶，使得養(yǎng)殖量迅速增加，為地方農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、增加就業(yè)等多個方面做出了重大貢獻(xiàn)。同時，養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展帶來的養(yǎng)殖廢棄物給環(huán)境治理帶來了巨大壓力。種植業(yè)生產(chǎn)需要糞污有機(jī)肥，但是具有明顯的季節(jié)性，與養(yǎng)殖糞污生產(chǎn)的持續(xù)性是一個明顯的矛盾，這成為地方配套處理、利用首先要解決的問題[3]。沼氣工程是糞污無害化、資源化處理的主要技術(shù)[4]，產(chǎn)生的沼液是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，還田有助于提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[5]。

研究表明，鹽堿地種植的大麥在鮮草、干草產(chǎn)量及粗蛋白含量等方面表現(xiàn)較好，鮮草產(chǎn)量為 24 t/hm2，粗蛋白含量為10%[6]。馮德慶等研究發(fā)現(xiàn)，閩北地區(qū)種植的大麥最佳刈割時間為灌漿后期，全株飼用價值均高于全株玉米[7]。沿海地區(qū)是傳統(tǒng)的大麥生產(chǎn)區(qū)，地方育成蘇啤系列大麥品種，地方農(nóng)民種植積極性較高，將啤酒大麥通過栽培技術(shù)轉(zhuǎn)型為飼用大麥生產(chǎn)的工作，在生產(chǎn)中已有部分嘗試，效果不一。本研究將沼液利用與大麥飼用轉(zhuǎn)型相結(jié)合，探討沼液肥替代尿素對大麥生產(chǎn)、飼用價值以及對鹽堿土壤的影響，以期為“養(yǎng)殖-沼液-大麥飼料（改土）”模式的應(yīng)用推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗田塊位于江蘇省鹽城市亭湖區(qū)某農(nóng)場內(nèi)（G228國道東側(cè)），屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，是灘涂圍墾后的鹽堿地;20 cm土層檢測數(shù)據(jù)：pH值為8.17，鹽分含量為0.10%，容重為1.27 g/cm3，有機(jī)質(zhì)含量為31.08 g/kg，總氮含量為1.24 g/kg。

試驗用大麥品種蘇啤8號由江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成，育成初期主要用于生產(chǎn)啤酒，近年由于市場變化大部分轉(zhuǎn)為飼用。試驗用沼液由周邊豬場（1萬頭豬）提供，為氧化塘沼液上層 50 cm 深處的水層，經(jīng)檢測pH值為7.5，總鹽分含量為0.2%，總氮含量為0.12%，總磷含量為0.01%，總鉀含量為0.04%，有機(jī)質(zhì)含量為0.25%。

1.2 試驗準(zhǔn)備及設(shè)計

試驗小區(qū)為3 m×4 m的方塊，且沿小區(qū)邊沿深挖8 cm，在小區(qū)四周圍上防滲膜（接頭用專用膠黏接，防止小區(qū)間互滲），小區(qū)間田埂寬50 cm。

本試驗于2018年11月開始，設(shè)計8個處理，包括空白組、無氮組、T20組（替代20%尿素）、T40組（替代40%尿素）、T60組（替代60%尿素）、T80組（替代80%尿素）、T100組（替代100%尿素）、常規(guī)組，每組設(shè)置3次重復(fù)。除空白組外，其他試驗組的磷鉀肥按照常規(guī)水平施用：過磷酸鈣41.70 kg/667 m2、硫酸鉀9.26 kg/667 m2;無氮組不施尿素或沼液;T20組施用沼液2 545.72 L/667m2、尿素26.08 kg/667 m2;T40組施用沼液5091.43 L/667 m2、尿素 19.56 kg/667 m2;T60組施用沼液7 637.15 L/667 m2、尿素13.04 kg/667 m2;T80組施用沼液 10 182.87 L/667 m2、尿素6.54 kg/667 m2;T100組施用沼液12 728.58 L/667 m2;常規(guī)組施用尿素32.60 kg/667 m2。施用方式：磷鉀肥作為基肥一次性施入，尿素和沼液分為基肥施用40%、追肥施用60%。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 大麥?zhǔn)斋@期生育性狀測定

江蘇沿海地區(qū)青貯大麥在乳熟期收獲，時間在次年5月上旬，具體生育指標(biāo)測定如下：（1）株高：大麥植株留茬5 cm刈割后，從莖端至穗端的長度;（2）莖葉比：新鮮植株去穗，將葉片和葉鞘從莖上剝離，稱質(zhì)量得出的比值;（3）千粒質(zhì)量：從經(jīng)過晾曬、去雜后的大麥籽粒中，隨機(jī)抽?。ㄓ嫈?shù)）1 000粒，稱質(zhì)量2次，取平均值;（4）籽實產(chǎn)量：667 m2土地上大麥籽實收獲后，經(jīng)晾曬、去雜后的籽實總質(zhì)量;（5）生物產(chǎn)量：667 m2土地上大麥植株留茬 5 cm 刈割后，所有地上部分的鮮質(zhì)量;（6）干物質(zhì)含量：取鮮樣稱質(zhì)量后置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，接著保持在75 ℃烘至恒質(zhì)量，然后稱質(zhì)量，算出干質(zhì)量與鮮質(zhì)量的比值。

1.3.2 大麥籽實質(zhì)量測定

將經(jīng)晾曬、去雜后的大麥籽粒稱量150 g，倒入FOSS Analytical A/B近紅外谷物品質(zhì)分析儀（Infratec 1241）進(jìn)樣槽中，分析儀對大麥籽實進(jìn)行掃描，并測量其中蛋白質(zhì)和直鏈淀粉的含量。

1.3.3 大麥青貯質(zhì)量測定

整株大麥乳熟期收獲后，樣品殺青烘干后，粉碎過80目篩，用于測定飼草營養(yǎng)品質(zhì)，具體測定如下：粗灰分（crude ash，CAsh）含量采用灼燒法測定;粗蛋白（crude protein，CP）含量采用FOSS 8400定氮儀測定;粗脂肪（crude fat，CFat）含量采用索氏抽提脂肪測定儀測定;粗纖維（crude fiber，CFiber）含量采用ANKOM A2000i型濾袋技術(shù)測定;中性洗滌纖維（neutral-detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（acid-detergent fiber，ADF）含量采用范氏纖維測定法測定。

1.3.4 土壤質(zhì)量測定

1.3.4.1 土壤理化性質(zhì)指標(biāo)

pH值采用電位法測定;還原電位采用ORP30儀器進(jìn)行原位測定;鹽分采用質(zhì)量差法測定;容重采用環(huán)刀法測定;總孔隙度=（土粒密度-容重）/土粒密度。

1.3.4.2 土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)

總氮含量采用土壤全氮測定法測定;總磷含量采用鉬黃比色法測定;總鉀含量采用火焰原子吸收分光光度法測定;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定;有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化-分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗采集的數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)圖表使用Excel 2007制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 大麥農(nóng)藝性狀

由表1可知，各處理間（除空白組外）株高、莖葉比、千粒質(zhì)量、籽實產(chǎn)量差異不顯著（P>0.05）。生物產(chǎn)量指標(biāo)中，T100組與其他試驗組間差異顯著（P<0.05），均值最高;空白組與其他試驗組間差異顯著，均值最低;其他各組間差異不顯著。干物質(zhì)含量中，空白組顯著高于其他處理;沼液處理組中，無氮組、T20組、T40組、T60組、T80組常規(guī)組間差異不顯著，T100組顯著低于其他處理。

2.2 籽實品質(zhì)

由圖1可知，各處理大麥籽實蛋白含量中，T100組均值最高，與其他試驗組間差異顯著;空白組均值最低，與其他試驗組間差異顯著;其他各組間差異不顯著。經(jīng)Excel分析，建立趨勢預(yù)測方程為y=-0.120 4x2+1.470 8x+10.707 0，r2=0.515 8，y代表蛋白含量，x代表沼液施用處理水平。

由圖2可知，各處理大麥籽實直鏈淀粉含量中，T100組均值最低，與其他試驗組差異顯著;空白組均值最高，與其他試驗組差異顯著，其他各組間差異不顯著。經(jīng)Excel分析，建立趨勢預(yù)測方程為y=0.056 0x2-0.728 2x+54.933 0，r2=0.448 9，y代表直鏈淀粉含量，x代表沼液施用處理水平。

2.3 青貯品質(zhì)

由表2可知，粗灰分（CAsh）、粗蛋白（CP）含量指標(biāo)中，T100組均值最高，與其他試驗組間差異顯著;且除去空白組和T100組，其他各組間差異不顯著。粗脂肪（CFat）含量指標(biāo)中T100組均值最高，與除常規(guī)組外的其他處理差異顯著;除常規(guī)組和T100組外，其他6個試驗組間差異不顯著。粗纖維（CFiber）含量指標(biāo)中，T100組顯著高于除T40組、無氮組外的其他處理;除去T100組外，其他組間差異不顯著。各處理間的NDF和ADF含量差異均不顯著。

2.4 土壤分析

由表3可知，T20組、T40組、T60組的pH值均值低，組間差異不顯著;T20組、T40組顯著低于除T60組、T100組外的其他處理;T60組、T80組、T100組間差異不顯著;不施用沼液的空白組、無氮組和常規(guī)組間差異不顯著，pH值均較高。還原電位指標(biāo)中，除去無氮組外，各組間差異不顯著;無氮組、空白組、T20組、T80組、T100組、常規(guī)組間差異不顯著。鹽分含量指標(biāo)中，T20組、T40組、T60組、T80組間差異不顯著，但與其他組差異顯著。容重指標(biāo)中，空白組和T40組差異顯著，各自與其他組無顯著差異?？偪紫抖戎笜?biāo)中，各組間無顯著差異。

由表4可知，總氮含量指標(biāo)中，T80組均值最高，與T20組、T40組、常規(guī)組差異不顯著，與其他試驗組差異顯著;無氮組、T20組、T40組、T60組、T100組、常規(guī)組間差異不顯著。土壤總磷含量指標(biāo)中，沼液替代組間差異不顯著，但均顯著低于空白組、無氮組、常規(guī)組。土壤總鉀含量指標(biāo)中，沼液替代組間及其與常規(guī)組間差異不顯著。有機(jī)質(zhì)含量指標(biāo)中，T60組均值最高，與無氮組、T80組、常規(guī)組差異顯著;T80組在沼液替代組中均值最低，與T60組、T40組差異顯著。有機(jī)碳含量指標(biāo)中，T20組、T40組、T60組、T100組、空白組均值較高，組間差異不顯著;常規(guī)組、無氮組、T80組間差異不顯著，與T60組差異顯著。

由圖3可知，T40組與空白組、T20組差異不顯著，與其他試驗組間差異顯著;除T20、T40組外，其他組間差異不顯著。經(jīng)Excel分析，建立趨勢預(yù)測方程為y=-0.000 3x2+0.002 1x+0.050 8，r2=0.393 2，y代表銨態(tài)氮含量，x代表沼液施用處理水平。

由圖4可知，大麥田土壤速效鉀含量指標(biāo)中，沼液替代組間差異不顯著，與其他試驗組差異顯著。經(jīng)Excel分析，建立趨勢預(yù)測方程為y=-0.000 5x2+0.005 6x+0.011 6，r2=0.831 6，y代表速效鉀含量，x代表沼液施用處理水平。

3 討論

沼液是養(yǎng)殖廢棄物處理過程中最難處理的部分，含水量大、養(yǎng)分含量低。沼液作為肥料還田，如作為大麥肥料， 是最為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的處理手段，但是如何提高施用效果和利用前景，是目前生產(chǎn)中面臨的最大的技術(shù)難點。

3.1 沼液替代氮肥對大麥生育性狀的影響

沼液養(yǎng)分種類豐富，如氮磷鉀、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸和糖類等營養(yǎng)物質(zhì)，而這些物質(zhì)可以被植物直接或經(jīng)轉(zhuǎn)化吸收。鄭健等研究發(fā)現(xiàn)，沼液不同配比對番茄株高和莖粗、干物質(zhì)含量等影響較大[8]。曾繁星研究發(fā)現(xiàn)，用沼肥80%替代化肥后，玉米的株高、穗長、穗粗、百粒質(zhì)量、鮮質(zhì)量顯著增加[9]。任洋研究發(fā)現(xiàn)，噴施沼液能增加大豆生物產(chǎn)量、百粒質(zhì)量，20%處理量效果最佳[10]。楊志等研究了沼液對水稻生育的影響，發(fā)現(xiàn)沼液能夠促進(jìn)水稻生長、提高產(chǎn)量[11]。本研究對蘇啤8號大麥?zhǔn)斋@期（乳熟期）的株高、莖葉比、千粒質(zhì)量、籽實產(chǎn)量、生物產(chǎn)量以及干物質(zhì)含量進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)在保持施用氮素水平一致的條件下，沼液替代試驗組的株高、莖葉比、千粒質(zhì)量、籽實產(chǎn)量與常規(guī)施肥組間不存在明顯差異，說明沼液含有的大量水分并未明顯影響大麥的生長發(fā)育，在生產(chǎn)中可以從基肥、追肥上施用沼液替代尿素，減少化學(xué)肥料的施用量。

3.2 沼液替代氮肥對大麥質(zhì)量的影響

徐壽軍等研究了氮肥施用量對春大麥灌漿期籽粒蛋白質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著施氮量的增加，蛋白質(zhì)含量呈先上升后降低的趨勢[12]。徐銀萍等研究了灌水與肥密組合對甘啤7號產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響，發(fā)現(xiàn)隨著施肥量的增加大麥籽粒蛋白質(zhì)含量增加，播種密度對大麥蛋白質(zhì)含量無影響[13]。張金汕等研究了密度和施氮量對啤酒大麥籽粒蛋白質(zhì)含量的影響，發(fā)現(xiàn)種植密度增大，氮素利用效率也增大，施氮量與蛋白質(zhì)含量及其組分都表現(xiàn)為顯著正相關(guān)[14]。本研究用等量氮素沼液替代尿素，發(fā)現(xiàn)替代80%以下的試驗組蛋白含量與常規(guī)組比較無顯著差異，而100%替代組則顯著高于常規(guī)組，研究結(jié)果與上述的研究結(jié)論一致?？芍右汉械酿B(yǎng)分比較豐富，全替代尿素可促進(jìn)大麥籽實中蛋白質(zhì)含量增加，利于提高飼用價值。

3.3 沼液替代氮肥對大麥青貯質(zhì)量的影響

趙準(zhǔn)等研究了施氮量對青貯大麥生產(chǎn)性能、氮肥利用率和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)青貯大麥的生產(chǎn)性狀、產(chǎn)量品質(zhì)等受到施氮量的顯著影響，且大麥中NDF、ADF含量降低，粗蛋白含量增高[15]。金秀華等研究了肥料運(yùn)籌對青貯玉米產(chǎn)量和營養(yǎng)成分的影響，發(fā)現(xiàn)雅玉8號在施285～375 kg/hm2 25%復(fù)混肥時，干物質(zhì)含量隨著施肥量增加而增加;施用315 kg/hm2時，重基肥無穗肥，青貯玉米產(chǎn)量高，營養(yǎng)成分好[16]。王永翠等研究了沼液與氮肥配比對青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)青貯玉米施用沼液增產(chǎn)效果明顯，沼液與氮肥配合施用有利于改善其生育指標(biāo)，但影響較小[17]。本研究沼液替代尿素5個水平，與常規(guī)生產(chǎn)比較，發(fā)現(xiàn)100%替代尿素（T100組）對青貯大麥的粗灰分、粗蛋白、粗脂肪以及粗纖維含量均有明顯改善，與常規(guī)組比較差異顯著;其他替代組則與常規(guī)組間無明顯差異，可知沼液施用能夠明顯改善大麥的飼用品質(zhì)，同時利于資源化養(yǎng)殖沼液，構(gòu)建種養(yǎng)結(jié)合的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

3.4 沼液替代對土壤質(zhì)量的影響

王靜童等研究了沼液對小麥田土壤理化性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)短期內(nèi)pH值、電導(dǎo)度逐漸增加，容易造成鹽害，對冬小麥?zhǔn)┯?00 m3/hm2沼液能保證高產(chǎn)和改善土壤理化性質(zhì)[18]。張一帆等研究了豬場沼液施用對黑麥草種植地土壤的影響，發(fā)現(xiàn)沼液使用后金屬元素富集風(fēng)險較小，能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力[19]。李忠華等研究了沼液施用對土壤養(yǎng)分的影響，發(fā)現(xiàn)使用后土壤氮磷鉀、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、速效磷、銨態(tài)氮等的含量增加明顯，利于改善土壤質(zhì)量[20-23]。韓曉莉等研究了沼液施用對鹽堿地土壤的影響，發(fā)現(xiàn)沼液可以顯著降低堿性土壤pH值[24-27]。本研究中對沼液施用后大麥田的土壤進(jìn)行了分析，在理化指標(biāo)中，pH值（除去T80組）與常規(guī)組比較有所降低，存在顯著差異，無沼液組間差異不大;對還原電位、鹽分含量以及容重有一定的影響，差異不明顯。土壤養(yǎng)分中，沼液替代組的總磷含量明顯降低，且與其他試驗組差異顯著，其他養(yǎng)分指標(biāo)影響不明顯或無明顯的規(guī)律。分析本試驗地為鹽堿地，可能其中鹽堿成分對沼液施用有一定的互作，特別是pH值、總磷含量降低明顯，與以往報道略有不同。同時也反映出鹽堿地施用沼液是改良土壤的一項有效措施。

4 結(jié)論

江蘇沿海鹽堿地改良開發(fā)利用和養(yǎng)殖業(yè)的集中，都對該地區(qū)種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式構(gòu)建提出了要求。而沼液資源化正是種養(yǎng)結(jié)合的關(guān)鍵點，如何資源化、精準(zhǔn)施用、循環(huán)運(yùn)行成為急需解決的問題。本研究從沼液替代化肥后蘇啤8號大麥生育性狀、青貯飼用價值以及土壤質(zhì)量等3個方面進(jìn)行了全面的對比分析，發(fā)現(xiàn)100%替代尿素在大麥生產(chǎn)、飼用品質(zhì)以及土壤改良上效果良好。研究表明，江蘇沿海地區(qū)利用飼用大麥消納沼液不僅為牛羊養(yǎng)殖提供了優(yōu)質(zhì)飼草，推進(jìn)地區(qū)種養(yǎng)結(jié)合模式構(gòu)建，同時沼液的替代對于鹽堿地改良效果明顯。

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