施用2種牛糞發酵肥對甜高粱生長量的影響

劉淑娟，劉虎俊，劉光武，李銀科，萬 翔，張芝萍，劉開琳，李菁菁

（甘肅省治沙研究所/甘肅省荒漠化與風沙災害防治重點實驗室省部共建培育基地，蘭州 730070）

0 引言

甜高粱是粒用高粱(Sorghum bicolor)的一個變種，是目前世界上公認的最具開發利用價值的新型能源作物之一，已成為許多地方政府推廣種植的飼料作物[1]。近年來，國內舍飼養牛業發展迅速，飼料供給及養殖場的糞便處理已經成為舍飼養牛業可持續發展的重要制約因素[2]。種植甜高粱，可利用其生物量大的特點，為養牛業提供粗飼料[3]，對于養殖業發展具有重要意義。另外，發酵牛糞作為有機肥[4]施入農田種植甜高粱，不僅能充分利用養殖廢棄物，同時還能獲得優質的肥料，形成種植業-養殖業一體化的循環農業發展模式。目前，甜高粱已在國內不同氣候帶進行了種植試驗[5]，不僅受到地方政策鼓勵，也進行了種植技術研發[6-7]。研究者研究甜高粱品種適應性[8]、生物量影響因素[9]、種植模式[10]、不同施肥量對甜高粱株高、莖粗、植株含糖量和產量的影響[11-13]，篩選出了適應當地氣候條件優良品種，也形成了高產種植模式。研究結果表明雞糞和牛糞有機肥對甜高粱產量影響各異[11]，牛糞有機肥施用可提高甜高粱產量[12-13]；不同類型甜高粱對肥料的需求水平不一致，飼用型甜高粱需施氮肥以獲得高產，醇用型甜高粱偏好鉀肥[14]。施肥對甜高粱影響的研究主要集中在施用量和施肥方式方面[12-15]，關注肥料的氮化合態對甜高粱影響的較少。而不同作物對不同化合態的氮吸收能力不同[16]，氮化合態也影響植物的生長與飼料品質[17-18]。本試驗以飼用型甜高粱為材料，以沼氣池發酵的沼液和有氧發酵的堆肥為基肥，研究2種牛糞有機肥對甜高粱生長量的影響，以期為規模化養牛場糞便高效肥料處理模式和甜高粱種植的肥料選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用飼用型甜高粱品種為‘大力士’，肥料為有氧發酵的牛糞堆肥和以牛糞為主要發酵原料的沼液。牛糞堆肥的腐殖酸、富里酸和全氮量分別是沼液的48.5、87.2、26.3倍，而沼液的速效鉀、硝態氮和銨態氮是堆肥的18.6、11.6、967.92倍，2種肥料成分及酸堿性存在差異（表1）。

表1 2種牛糞發酵肥料的主要指標

1.2 試驗設計

采用大區對比試驗，每種肥料處理小區為20 m×40 m，不設重復。播種時間為5月20日，采用平地覆膜種植，點播株距20 cm，行距40 cm。牛糞堆肥和沼液作基肥在播種前施入一次，牛糞堆肥作基肥施用量約為0.75 kg/m2[19]，沼液做基肥施用量約為13.0 kg/m2。在甜高粱生長旺盛的7月22日（生長62天），灌水過程給沼液基肥地隨水澆入沼液6.5 kg/m2。如果根據所測肥料成分計算，施入堆肥和沼液全氮量相近，但腐殖酸和富里酸分別相差1.86倍和3.35倍，速效鉀、速效磷、硝態氮和銨態氮相差0.2%、15.92%、0.3%和0.004%。

1.3 測定項目與方法

高粱苗期至拔節前需要25～30天，是高粱純營養生長期，生長較慢[20]，在生育期第78天刈割甜高粱的生物量和品質相對較高[20-21]。也有試驗指出刈割間隔期為72天，有效地提高了飼用型甜高粱產量和莖稈品質[22]。因此，本試驗的甜高粱生長量觀測時期選擇其生長量較大的播種后60～100天之間，每10天觀測一次株高、莖粗、葉片數及葉寬。株高為地面至最大自然株高處，莖粗為地上第二節處，葉數為展開的所有數量，葉寬為總節數中間位置的葉的最大寬處。測定時，采取5點法分別沿試驗區的中心位置等距離隨機取10株，測定其生長量。在生長60天之后，觀測植株的葉數不再增加。因此，生長速率以10天時間內每天的植株高度、莖粗和葉寬的增長率來表示，觀測分析2種牛糞發酵肥對甜高粱生長量的影響。用Excel 2007進行數據分析和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 莖的生長速率

在生長的70～90天，施用牛糞堆肥和沼液的甜高粱植株高的平均生長速率差異顯著（P＜0.05，圖1），約是不施肥處理的株高生長速率的1.12、1.02倍。施牛糞堆肥的甜高粱平均高生長率是沼液的1.09倍（圖1）。在觀測期內，施用牛糞堆肥的甜高粱平均高度生長率有60天大于施用沼液的。株高增長率的偏差值是施用牛糞堆肥的小于施用沼液的和對照的（圖1）。因此，施用牛糞堆肥的甜高粱株高生長速率相對施用沼液的穩定。甜高粱植株的高生長分別有2個高峰期，即種植的第70天左右和第100天左右，第一個株高生長高峰期是施入沼液追肥之后。在這2個高生長較快時期，施用牛糞堆肥甜高粱平均株高生長速率小于施用沼液的（圖1）。第一個和第二個生長高峰期，施用沼液的甜高粱平均高生長速率都約是施用牛糞堆肥的1.13倍（圖1）。但是，施用牛糞堆肥甜高粱平均總高度(131.00 cm)大于施用沼液的株高(116.27 cm)。

在生長期60～90天，施用牛糞堆肥和沼液的甜高粱植株的莖粗生長率差異顯著（P＜0.05，圖2）。在觀測期內，施用牛糞堆肥和沼液的甜高粱平均莖粗生長高峰期較株高生長推遲10天（圖1和圖2）。莖粗增長率的偏差值是施用沼液的小于施用牛糞堆肥和對照的。因此，施用沼液的甜高粱莖粗生長速率相對施用牛糞堆肥的穩定。施用沼液的甜高粱平均莖粗生長速率有一個高峰期（生長70～80天）（圖2），是對照的2.8倍。施沼液的莖粗平均生長率是牛糞堆肥的1.87倍，生長速率較大（圖2）。而且施用沼液的甜高粱平均莖粗(14.71 cm)大于施用牛糞堆肥的平均莖粗(13.22 cm)，也大于對照的。施肥的甜高粱莖粗生長變化只有90多天。

圖1 施用2種牛糞有機肥的甜高粱的株高生長速率

圖2 施用2種牛糞有機肥的甜高粱的莖粗生長率

2.2 葉寬的生長速度

在觀測期70天前與90天之后，施用牛糞堆肥和沼液的甜高粱的葉寬生長速率差異不顯著(P＞0.05)。只有80～90天的葉生長率差異顯著（P＜0.05，圖3），也就是再次施沼液追肥之后，施用沼液的甜高粱的葉寬生長速率約為不施肥處理的1.07倍，施牛糞堆肥的平均葉寬生長率是沼液的1.09倍。有2個時期施用沼液和堆肥的甜高粱平均葉寬生長率小于對照。但是，葉寬增長率的偏差值是施肥的大于對照的（圖3），施用牛糞堆肥的平均葉寬(5.11 cm)和沼液的平均葉寬(4.68 cm)也大于對照的平均葉寬(4.25 cm)。施用牛糞堆肥的甜高粱葉寬生長持續了100天，對照和沼液的甜高粱葉寬在生長了90多天后就停止生長（圖3）。

圖3 施用2種牛糞有機肥的甜高粱的葉寬生長率

3 討論

3.1 牛糞堆肥和沼液的肥效不同

施用牛糞堆肥和沼液增大了甜高粱株高生長率，約是不施肥處理的株高生長速率的1.12倍和1.02倍。施牛糞堆肥的甜高粱平均株高生長率是沼液的1.09倍。施沼液的甜高粱株高生長有2個時期大于施用牛糞堆肥的，但施用牛糞堆肥的甜高粱總株高生長量較大。施用有機肥作基肥可促進作物生長，即使不再追施速效氮肥，依然可以確保甜高粱生長良好[11-12]。不同類型甜高粱對肥料的需求水平不一致，飼用型甜高粱偏施氮肥獲得高產[14]。缺氮會明顯影響甜高粱的高生長、莖粗、成活葉片數和干物質[23]。施用牛糞堆肥的甜高粱株高生長率大于沼液的，這與牛糞堆肥的腐植酸和全氮量大于沼液的相一致。腐植酸能夠調控土壤氮素去向、減少氮素損失，對提高氮肥利用率具有重要意義[24-25]。雖然，牛糞堆肥的速效鉀、硝態氮和銨態氮含量相對較低，但是，其腐殖酸、富里酸和全氮量較大，提高了氮肥的利用效率，促進了甜高粱的生長率，且維持較長時間的生長。腐植酸能夠通過與氮素、磷素和鉀素發生結合效應，與磷酸鹽產生競爭效應，對鉀離子的吸附作用固持并活化土壤與肥料中的養分，提高土壤肥料有效性和緩釋性能，提高肥料利用率，從而促進植物生長[26]。飼用甜高粱栽培中，施用牛糞有機肥是提高其產量的重要技術措施之一。

3.2 牛糞堆肥和沼液影響甜高粱的莖葉生長率不同

施用沼液的甜高粱莖粗生長率是牛糞堆肥的1.87倍，是對照的2.8倍。施牛糞堆肥的平均葉寬生長率是沼液的1.09倍，且葉寬生長持續時間較長。氮肥、磷肥和鉀肥配合施用可大幅提高飼草高粱生物產量，氮素是影響高粱生物產量的首要養分因素，其次為磷素，第三是鉀素。飼草高粱植株高度的變化規律主要取決于品種特性，施肥主要影響飼草高粱生物產量[27]。沼液不僅可以做基肥也可做追肥[28]。牛糞沼液的速效鉀、硝態氮和銨態氮含量相對較大，施用沼液追肥后，甜高粱的葉生長率大幅增加。牛糞堆肥和沼液的所含肥料成分比例不同，影響甜高粱的組成部分不同。

3.3 適時施用牛糞堆肥和沼液以發揮其各自特性

牛糞堆肥的腐殖酸和全氮量相對較大適宜做底肥，沼液的速效鉀、硝態氮和銨態氮所含比例較大，既可做基肥也可做追肥施用。此外，從資源利用和經濟效益上看，施用有機肥能很好地利用養殖業產生的排泄物，減少環境污染。不同植物對NH4+和NO3-的吸收能力不同，從而影響生長發育[16]。植物對硝態氮和銨態氮的吸收和同化途徑不同，2種氮源的混合比例和使用環境亦會對植物生長產生顯著影響，因此要根據植物對氮源的喜好以及環境要素來確定氮源的形態和配比。本試驗只進行了單種肥的施用，配合牛糞沼液和堆肥施用對高甜高粱生長率影響還有待研究。有機肥施用有利于促進甜高粱幼苗根系形態建成[29]，發酵牛糞影響土壤堿性磷酸酶活性[30]，從而促進甜高粱營養吸收與地上部分生長。本試驗只觀測2種有機肥對甜高粱的高、莖粗和葉寬的影響，土壤及甜高粱根系受肥料影響的變化還有待深入研究，從而說明有機肥作用機理。

4 結論

施用牛糞堆肥和沼液都能增大了甜高粱株高生長率，也能促進其葉和地徑生長。但是，牛糞堆肥和沼液的所含肥料成分比例不同，影響甜高粱生長程度也有差異。牛糞堆肥的腐植酸和全氮量大于沼液的，更能促進甜高粱株高生長率。牛糞沼液的速效鉀、硝態氮和銨態氮含量相對較大，施用沼液追肥后，甜高粱的葉生長率大幅增加。牛糞堆肥的腐殖酸和全氮量相對較大適宜做底肥，沼液的速效鉀、硝態氮和銨態氮所含比例較大，既可做基肥也可做追肥施用。