集約化養豬場沼液過量還田對玉米性狀及土壤速效養分的影響

張哲棟 梁曉飛 周思邈 侯景宇 張緒 閆之春

摘要 為研究集約化豬場過量沼液還田對玉米性狀及土壤速效養分的影響，本試驗以拔節期玉米為研究對象，通過對照組（CK）與試驗組（S-Ⅰ、S-Ⅱ、S-Ⅲ、S-Ⅳ）之間玉米性狀和土壤速效養分的變化進行研究。結果表明，與CK相比，在S-Ⅰ條件下僅玉米的莖粗表現出顯著差異，其他的生長指標和玉米穗指標無顯著差異；在S-Ⅱ條件下玉米生長指標中僅株高表現出顯著差異，玉米穗指標略有下降但無顯著差異；在S-Ⅲ和S-Ⅳ條件下除玉米穗行數無顯著差異外，其他的玉米生長指標和玉米穗指標均表現出顯著差異；沼液增施不會提升表層土壤（0～20 cm）和深層土壤（20～40 cm）中速效鉀的含量；沼液增施會提升表層土壤和深層土壤中有機質、有效磷、堿解氮的含量，而且含量會隨著沼液澆灌量的增加而增加。綜合分析認為，在沼液產生量過大的場區，最多可以2倍沼液還田量進行還田，此時不會使玉米的產量降低，并會適度提升土壤中除速效鉀外的其他速效養分含量。

關鍵詞 集約化養豬場；沼液還田；玉米；土壤速效養分

中圖分類號 S858.28? ?文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）04-0092-05

近年來，隨著人們對肉蛋類產品需求的增加，我國養殖業得到了迅猛發展[1]，其中集約化養豬場的占比也越來越高，每年都會產生大量的養殖糞污[2-4]。養殖糞污中含有豐富的氮、磷、鉀元素，通過沼氣技術處理后會產生富含營養物質的沼液[5]。發酵后的沼液可以通過浸種、葉面肥、營養液和直接還田等方式利用。劉小光等[6]研究表明，在適合的濃度下沼液可促進玉米種子的萌發并提高根毛的生長量；孟清波等[7]研究表明，噴施沼液葉面肥可促進辣椒的生長發育，提高辣椒的產量和果實品質；Wang等[8]研究表明，在水培過程中沼液可替代50%的營養液且不會產生不良影響；李金橙等[9]研究表明，使用3倍氮當量的沼液還田時玉米的產量和品質相對于其他試驗組達到最佳。

相關研究表明，用發酵后的沼液進行農作物還田種植不僅能夠降低化肥的使用量，還能改良土壤提升農作物品質[10-11]。但由于集約化養豬場沼液產生的量太大，大部分沼液不能得到合理利用，在有限用地上合理消納這些沼液成為一個亟待解決的問題[12-13]。目前，國內沼液還田的研究大多根據作物的養分需求量進行試驗，在大田種植過程中增施沼液的相關研究還相對較少。本試驗在正常施用底肥的玉米拔節期增施沼液，通過對比不同沼液增施量對玉米性狀、土壤速效養分含量的影響，得出最佳沼液增施量，以期為集約化豬場沼液還田、提升作物產量提供指導數據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗地位于山東省菏澤市巨野縣董官屯鎮巨野新好農牧有限公司養豬場，地理坐標為35°26′76″ N、115°99′92″ E，屬溫帶季風型大陸性氣候，年平均氣溫13.5 ℃，年無霜期213 d，年降雨量741.9 mm，土壤以黃灰色黏性土壤為主。供試土壤表層（0～20 cm）和深層（20～40 cm）的速效養分含量見表1。供試沼液總氮含量為561.3 mg/L，總磷含量為20.0 mg/L，懸浮物含量為102.1 mg/L，pH為7.93。供試玉米品種為登海618，播種密度為63 000株/hm2，底肥為N-P-K含量為27-7-7的化肥，施肥量為750 kg/hm2。

1.2 試驗設計

本研究采用隨機區組設計，結合《畜禽糞污土地承載力測算技術指南》《畜禽養殖業污染物排放標準》得出正常沼液還田量為3 800 m3/（hm2·a）[14-15]。以此為標準進行試驗組設計，共設計5個處理，每個處理重復3次，每個重復面積為36 m2。對照組（CK）：1倍沼液還田量清水澆灌；試驗組1（S-Ⅰ）：1倍沼液還田量沼液澆灌；試驗組2（S-Ⅱ）：2倍沼液還田量沼液澆灌；試驗組3（S-Ⅲ）：3倍沼液還田量沼液澆灌；試驗組4（S-Ⅳ）：4倍沼液還田量沼液澆灌。

試驗在玉米拔節期進行，每天按照各試驗組設計澆灌量進行澆灌，并在第一次澆灌前采集各試驗組表層土壤、深層土壤和玉米植株進行檢測。試驗開始后，每15 d采集各試驗組玉米進行株高、莖粗、葉面指數、干物質量等生長期指標測定。玉米成熟后，采集各試驗組表層土壤和深層土壤進行有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量檢測，玉米植株除生長期指標測定外還需進行玉米穗長、穗粗、穗粒重、穗行數的檢測。

1.3 樣品采集與檢測方法

1.3.1 土壤樣品采集與檢測。使用五點取樣法對試驗地表層和深層土壤進行取樣，將采集到的同一深度的土壤樣品充分混合后檢測。其中，土壤有機質檢測使用重鉻酸鉀外加熱法；堿解氮檢測使用堿解擴散法；有效磷檢測使用鉬銻抗比色法；速效鉀檢測使用火焰光度計法[16]。

1.3.2 玉米樣品采集與檢測。使用隨機取樣法對玉米隨機取樣3株，在生長期對玉米株高、莖粗、葉面積指數和干物資量進行檢測，成熟后檢測玉米穗長、穗粗、穗粒重和穗行數。其中，玉米株高檢測從地面至植株頂部高度；莖粗檢測植株莖基部的莖稈直徑；葉面積指數檢測通過檢測植株全部綠葉面積計算，即測量全部葉片的長寬，采用長寬系數法計算葉面積，全展葉片系數為0.75，非全展葉片系數為0.5，單葉葉面積=長×寬×系數，葉面積指數=單株葉面積×株數/土地面積；干物質量檢測植株烘干至恒重后的重量；穗粒重檢測烘干至恒重的玉米穗全部籽粒重量。

1.4 數據處理

試驗數據使用Microsoft Excel 2019進行統計整理，使用IBM SPSS Statistics 22.0進行分析。

2 結果與分析

2.1 增施沼液對玉米生長性狀的影響

從圖1可以看出，在增施沼液前各試驗組與對照組相比株高、莖粗、葉面指數積、干物質量均無顯著差異（P>0.05）。在持續增施沼液15 d后與對照組相比，S-Ⅳ玉米的莖粗和干物質量受增施沼液的影響而降低，且差異顯著（P<0.05）。在持續增施沼液30 d后與對照組相比，S-Ⅰ玉米的生長并不受增施沼液的影響，S-Ⅱ玉米的莖粗和干物質量受增施沼液的影響而降低、S-Ⅲ和S-Ⅳ玉米的各項生長指標均受到增施沼液的影響而降低，且差異顯著（P<0.05）。在持續增施沼液45 d后與對照組相比，S-Ⅰ玉米的生長仍不受增施沼液的影響，S-Ⅱ玉米的生長除株高外均受到增施沼液的影響而降低、S-Ⅲ和S-Ⅳ玉米的各項生長指標均受到增施沼液的影響而降低，且差異顯著（P<0.05）。

在持續增施沼液60 d后玉米成熟。從圖1和表2中可以看出，與CK相比，S-Ⅰ玉米僅莖粗降低了8.69%，表現出顯著差異；S-Ⅱ玉米除株高外各指標均表現出顯著差異，其中莖粗降低了14.24%、葉面積指數降低了29.27%、干物質量降低了15.45%；S-Ⅲ玉米的各項指標均表現出顯著差異，其中株高降低了8.11%、莖粗降低了21.52%、葉面積指數降低了50.81%、干物質量降低了31.15%；S-Ⅳ玉米的各項指標均表現出顯著差異，其中株高降低了10.22%、莖粗降低了23.87%、葉面積指數降低了56.50%、干物質量降低了38.92%。

2.2 增施沼液對成熟玉米穗的影響

從表3可以看出，在增施1倍沼液的條件下（S-Ⅰ），穗長、穗粗、穗粒重和穗行數與對照組（CK）相比并無顯著差異。在增施2倍沼液的條件下（S-Ⅱ），穗長、穗粗、穗粒重和穗行數與對照組相比并無顯著差異。在增施3倍沼液的條件下（S-Ⅲ），與對照組相比穗行數無顯著差異，穗長、穗粗和穗粒重均表現出顯著差異，分別降低了5.16%、5.29%、9.52%。在增施4倍沼液的條件下（S-Ⅳ），與對照組相比穗行數無顯著差異，穗長、穗粗和穗粒重均表現出顯著差異，分別降低了10.90%、7.07%、13.44%。

2.3 增施沼液對土壤速效養分的影響

從表4可以看出，在2種土壤深度下，除速效鉀外其他各試驗組的土壤速效養分含量均有提升，且隨著沼液增施量的增加速效養分的含量也在增加。在土壤深度為0～20 cm時，試驗組S-Ⅰ、S-Ⅱ、S-Ⅲ、S-Ⅳ與對照組（CK）相比有機質含量分別提升6.20、6.50、7.10和7.60 g/kg；有效磷含量分別提升9.60、21.40、36.80和50.20 mg/kg；堿解氮含量分別提升22.00、26.00、37.00和56.00 mg/kg。在土壤深度為20～40 cm時，試驗組S-Ⅰ、S-Ⅱ、S-Ⅲ、S-Ⅳ與對照組（CK）相比有機質含量分別提升0.41、0.52、0.72和0.88 g/kg；有效磷含量分別提升0.50、0.78、1.14和1.30 mg/kg；堿解氮含量分別提升3.00、17.00、22.00和34.00 mg/kg。

3 結論與討論

沼液富含多種營養物質，合理施用不僅可以提高農作物的產量和品質，還可以提升土壤肥力[17]。本試驗結果表明，與CK相比在S-Ⅰ條件下僅玉米莖粗有顯著差異，而株高、葉面積指數、干物質量、玉米穗長、穗粗、穗粒重、穗行數并無顯著差異；與CK相比在S-Ⅱ條件下玉米株高、莖粗、葉面指數、干物質量均有顯著差異，而玉米穗長、穗粗、穗粒重、穗行數并無顯著差異；與CK相比在S-Ⅲ和S-Ⅳ條件下株高、莖粗、葉面指數、干物質量、玉米穗長、穗粗、穗粒重均有顯著差異，而穗行數并無顯著差異。這就說明適量地增施沼液并不會影響玉米的生長與收獲，但如果沼液增施量過多就會影響玉米的正常生長并會降低玉米產量，這與萬海文[18]和劉慶平[19]的研究結果相符。本試驗結果表明，增施沼液會提升0～20 cm和20～40 cm土壤中有機質、有效磷和堿解氮的含量，且沼液澆灌量越多這些養分的含量越高，長期適量地增施沼液會提升土壤肥力，但土壤肥力過高會影響作物生長，這與崔宇星等[20]和黃界穎等[21]的研究結果相符。

結合試驗結果來看，以1倍沼液還田量進行沼液增施并不會影響玉米的生長和產量；以2倍沼液還田量進行沼液增施會影響玉米的生長，但不會影響玉米的產量；而以3倍或4倍沼液還田量進行沼液增施會影響玉米的正常生長并降低玉米產量。因此，在沼液產生量過大的集約化養豬場進行沼液消納時最多可以2倍沼液還田量進行還田，不僅不會影響玉米的產量，而且會提升土壤中除速效鉀外其他速效養分的含量。

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（責編：張 蓓）