沼液施用對貴州典型黃壤油菜地氮淋溶的影響

孫芳芳，江濤，成劍波，何騰兵，2，3，秦松，汪國英，洪建明

（1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽 550025；2.貴州大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院，貴陽 550025；3.貴州高原山地畜禽養(yǎng)殖污染控制與資源化技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550025；4.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，貴陽 550006；5.貴州省農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)站，貴陽 550001；6.玉屏縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 銅仁 554330）

沼液是農(nóng)牧業(yè)有機(jī)廢棄物經(jīng)過沼氣工程厭氧發(fā)酵后的液相殘留物，因其污染負(fù)荷不易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而成為沼氣工程持續(xù)發(fā)展的限制因素。目前，國內(nèi)外沼液處理方式主要包括達(dá)標(biāo)處理排放和還田消納利用兩種方式，第一種方式成本高且受場地限制，而第二種方式較為經(jīng)濟(jì)并廣為接受。沼液富含氮、磷、鉀等作物生長必需元素，具有較高肥效，王康等發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)噴施沼液使水稻產(chǎn)量較對照處理提高2.5%~15.4%，水稻粗蛋白含量最高提高9.12%；王桂良等和邵文奇等發(fā)現(xiàn)，沼液替代化肥能夠提高小麥產(chǎn)量，增加小麥蛋白質(zhì)及面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間；孫小妹等發(fā)現(xiàn)，噴施沼液使小麥產(chǎn)量相比對照處理提高9.7%~21.5%。目前，養(yǎng)殖糞污資源化力度不斷加強(qiáng)，沼液還田利用受養(yǎng)殖戶、種植戶、管理者、科技工作者等相關(guān)方的關(guān)注程度正在提升。

本研究以西南喀斯特山區(qū)典型土壤——黃壤為供試土壤，主栽作物油菜為供試作物，牛場沼液為施用材料，通過大棚盆栽試驗(yàn)?zāi)M沼液灌溉，以油菜不施肥、無作物施沼液、油菜施化肥為對照，沼液設(shè)置不同施氮量處理，監(jiān)測淋溶液各形態(tài)氮素濃度隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，及其淋溶量隨施氮量的變化，對比研究沼液灌溉的氮淋溶風(fēng)險(xiǎn)及作物農(nóng)藝性狀的響應(yīng)，探究沼液灌溉油菜的安全用量，為農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和沼液還田利用相關(guān)工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與盆栽

風(fēng)干土按1.20 g·cm填入底部墊有2 cm厚石英砂層的直徑30 cm、高度30 cm的PVC塑料盆，每盆土質(zhì)量約21 kg，盆底開2 cm孔供淋溶出水。填裝后，自來水預(yù)飽和土壤并靜置24 h，隨即移入貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綠肥試驗(yàn)中心大棚，并按每盆4株移栽長勢均勻的苗期油菜（當(dāng)?shù)刂髟云贩N金油188），待油菜長勢穩(wěn)定后按每盆1株拔除，供試油菜密度（每盆3株）相當(dāng)于22.5萬株·hm。

1.2 供試沼液

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置相同基肥、不同追肥的6個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次?；示鶠榱姿嵋讳@（PO44%）和硫酸鉀（KO 50%），N、P、K折純施用量分別為7.8、90、120 kg·hm。追肥處理包括按不施肥空白對照處理（有作物，CK），按480 kg·hm追施尿素處理（有作物，CF），按480 kg·hm追施沼液處理（無作物，NP480），以及分別按120、240、480 kg·hm追施沼液處理（有作物，R120、R240和R480）。所有追肥隨灌溉水（自來水）按每12 d 1次、每次25 mm施入，累計(jì)施用12次。試驗(yàn)持續(xù)144 d，苗期、蕾薹期、開花期、角果成熟期施氮量比例為5∶4∶2∶1（表1），試驗(yàn)期內(nèi)大棚溫度為5~25℃。處理施氮量見表1。

表1 油菜各生育期氮素施用量及灌溉次數(shù)Table 1 Nitrogen application rates and irrigation times in rape growth stages

1.4 采集與分析

1.5 氮素淋溶量計(jì)算與數(shù)據(jù)處理分析

利用淋溶液氮素濃度乘以體積獲得氮淋溶量。采用Excel 2010、SPSS 25和Origin 2018分析軟件對不同施氮量的淋溶結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)分析和繪圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各生育期不同處理淋溶液濃度

2.2 各生育期不同處理淋溶液淋溶量

2.3 不同處理各形態(tài)氮素淋溶特征

表2 氮淋溶總量形態(tài)構(gòu)成及處理間差異Table 2 The total amounts and proportions of N leached as three regular forms and their differences between treatments

2.4 不同處理農(nóng)藝性狀

各處理的株高介于86.0~100.4 cm，處理間無顯著差異（圖7a）。各處理的主花序有效長度介于22.0~31.7 cm，R120處理主花序有效長度顯著高出R480和CF處理44%和40%（<0.05），其余處理間差異不顯著（>0.05）（圖7b）。各處理的單株角果數(shù)介于22~35個(gè)，R120處理的單株角果數(shù)顯著多于CF處理（<0.05），其余各處理之間無顯著差異（圖7c）。各處理的角果長度在22~35 mm之間，R120處理的角果長度顯著高于CF處理（<0.05），其余各處理之間無顯著差異（圖7d）。

圖7 油菜株高、主花序有效長度、單株角果數(shù)和角果長度Figure 7 The height, active length of primary inflorescences, number of siliques, and silique length of rap plants

3 討論

3.1 沼液灌溉存在氮淋溶風(fēng)險(xiǎn)

3.2 沼液灌溉氮淋溶風(fēng)險(xiǎn)低于化肥

3.3 施氮量不宜超過240 kg·hm-2且油菜氮素吸收能降低氮淋溶風(fēng)險(xiǎn)

3.4 適量施用沼液能改善油菜農(nóng)藝性狀

油菜主花序有效長度、單株角果數(shù)、角果長度均在施氮量為120 kg·hm的沼液處理達(dá)到最大，均顯著高于施氮量為480 kg·hm的化肥處理，表明相對于目前常見的過量施用化肥，適量施用沼液能夠改善作物農(nóng)藝性狀，這與相關(guān)報(bào)道一致，沼液相對化肥使水稻和小麥分別增產(chǎn)9%和16%。沼液肥效優(yōu)于化肥的原因主要有：一方面，沼液氮素包括速效態(tài)和有機(jī)態(tài)，其中的有機(jī)態(tài)相對化肥具有緩釋特性，更加切合作物動(dòng)態(tài)的氮需求；另一方面，沼液富含氨基酸、礦物質(zhì)、腐植酸和維生素等，能使作物增產(chǎn)提質(zhì)。但是，沼液過量可能降低油菜主花序有效長度（圖7），可能與沼液中含有重金屬、抗生素、激素等有關(guān)，有待進(jìn)一步探討。綜上，適量施用沼液（施氮量120~240 kg·hm）能改善油菜農(nóng)藝性狀，過量則相對不利于油菜生長。

4 結(jié)論

（4）相對于高施氮量的化肥處理，沼液的施氮量為120 kg·hm時(shí)更能改善油菜農(nóng)藝性狀，沼液過量（施氮量480 kg·hm）則不利于油菜生長。