沼肥施用對小麥產量及土壤理化性質的影響

閆兆鵬 孫嘉洵 楊守軍 孫吉翠

中國農業大學煙臺研究院,山東 煙臺 264670

農業非點源污染作為農業生產過程中的負面伴侶產品，在農業可持續發展中日益突出。不合理使用化肥帶來的養分流失已成為現階段我國農業面源污染的主要來源之一[1]。為實現農業的可持續發展，切實減少農業污染物，《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》與《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》等要求加快構建種養結合、農牧循環的可持續發展新格局，為全面建成小康社會提供有力支撐。

沼液中含有豐富的氮、磷、鉀、有機質和腐殖酸，對作物生長具有良好的促進作用。它有效利用沼渣沼液代替一些化肥和農藥。本研究以小麥為試材，探討沼渣基肥、沼液追肥與化肥不同配施比例對小麥產量和土壤理化性質的影響，以期為沼肥大田應用提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗開始于2017年10月19日，試驗地點為中國農業大學煙臺研究院實驗基地。試驗土壤為棕壤土，其中堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為74.58 mg/kg、69.37 mg/kg和60.55 mg/kg，有機質含量1.66%，pH 5.5。試驗材料為煙農15小麥。在試驗中所使用的沼渣和沼液由山東某厭氧發酵工程提供，全氮、全磷、全鉀含量分別為2.41%、0.59%和0.61%，沼液全氮、全磷、全鉀含量分別為0.75%、0.11%和0.42%。所用化肥分別為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀。

1.2 試驗設計

使用隨機區組設計進行試驗，共5個處理和3次重復。處理1：全化肥處理（基肥：100%化肥，追肥：100%化肥）；處理2：沼渣基肥為基肥總氮量的52%，化肥基肥為基肥總氮量的48%，追肥全化肥（基肥：52%沼渣+48%化肥，追肥：100%化肥）；處理3：在處理2的基礎上，沼渣基肥、沼液追肥分別替代化肥的40%（基肥：71%沼渣+29%化肥，追肥：40%沼液+60%化肥）；處理4：在處理2的基礎上，沼渣基肥、沼液追肥分別替代化肥的60%（基肥：81%沼渣+19%化肥，追肥：60%沼液+40%化肥）；處理5：在處理2的基礎上，沼渣基肥、沼液追肥分別替代化肥的80%（基肥：90%沼渣+10%化肥，追肥：80%沼液+20%化肥）。分別在小麥的拔節期、揚花期進行追肥，每次追肥量各占追肥總量的50%。

1.3 研究方法

在小麥的拔節、開花和收獲階段進行樣品收集和產量測定。采用5點采樣法收集土壤，采集0～20 cm的土壤，風干、磨細、分裝，用于測定土壤有機質、pH、堿解氮、速效磷、速效鉀。土壤有機質、pH、堿解氮、速效磷、速效鉀的測定分別采用重鉻酸鉀外加熱法、水溶-酸度計法、堿解擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法[2]；谷粒蛋白質含量采用凱氏法測定[3]。

1.4 數據統計分析

使用Excel 2003和SPSS 19.0對數據進行統計學分析，并使用最小顯著差異法（LSD）處理顯著差異性。

2 結果與分析

2.1 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤有機質含量的影響

從表1可以看出，處理3、處理4、處理5土壤有機質含量在拔節期分別是處理1的1.22倍、1.32倍和1.36倍。小麥拔節期，開花期和收獲期土壤有機質含量變化趨勢相似。其中處理5土壤有機質含量在小麥收獲期分別是處理1、處理2、處理3、處理4的1.33倍、1.30倍、1.09倍和1.02倍。統計分析表明，土壤有機質的含量與沼渣沼液施用量呈正相關。

表1 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤有機質含量的影響

2.2 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤pH的影響

沼渣沼液替代化肥對耕作層土壤pH影響如表2所列。在小麥的拔節期，處理4和處理5土壤pH顯著高于其他處理，但二者間無顯著差異；在小麥的收獲期，處理5土壤pH分別比處理1、處理2、處理3、處理4增加了4.74%、4.54%、1.73%和0.95%。

表2 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤pH的影響

2.3 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤堿解氮含量的影響

在小麥的拔節期，處理1土壤堿解氮含量明顯高于其他處理（見表3）。與處理1相比，隨著小麥生長期的延續，處理2、處理3、處理4和處理5土壤堿解氮含量顯著高于處理1。數據表明，沼渣沼液的應用促進了土壤堿解氮含量的增加。

表3 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤堿解氮含量的影響

2.4 沼渣沼液與化肥配施對小麥種植區域內土壤速效磷含量的影響

從表4可以看出，沼液施用對土壤速效磷含量的影響與土壤堿解氮變化趨勢相似。在小麥的收獲期，處理3土壤中速效磷含量分別是處理1、處理2、處理4、處理5的1.06倍、1.05倍、1.01倍和1.01倍。

表4 沼渣沼液與化肥配施對土壤速效磷含量的影響

3 討論

土壤有機質具有提高土壤肥力和改善土壤理化性質的作用，可以從根本上提高土壤肥力，影響小麥的產量。本研究發現，由于沼肥的應用，處理2、處理3、處理4和處理5土壤有機質含量均得到明顯的提高。

土壤的理化性質已被用作表征土壤肥力質量的指標，可以直接影響小麥的生長。在小麥的拔節期，處理2、處理3、處理4和處理5的有效養分含量低于處理1，但隨著生長期的延長，在成熟期時則高于處理1。這可能是因為化肥中的養分屬于速效養分，而沼渣沼液中的養分具有速緩兼備的特性，同時促進土壤有機氮的分解，其在養分供應上具有緩急相濟的作用。畜禽廢棄物經厭氧處理所形成的沼渣沼液含有一定量的腐殖酸，可以增加土壤中腐殖酸的含量，促進土壤團聚體的形成，進而提高土壤的pH。因此在小麥收獲期，處理5的土壤pH要高于其他4個處理組。研究結果表明，沼渣沼液替代化肥促進小麥產量的提高和品質的改善。

4 結語

沼渣中有機質含量豐富，作為基肥施用，可以加速土壤腐殖質的生成，提高土壤肥力和肥料供應能力，并增加小麥的產量；沼液中含有更多的營養物質，與化肥配施可以促進小麥生長。本研究認為，沼渣基施、沼液追肥替代40%的化肥是沼渣沼液資源化利用比較科學的替代比例。