沼液与化肥配施对耕层土壤化学性状及玉米产量品质的影响

崔宇星　Muhammad Azeem　孙吉翠　张忠兰　杨守军

摘要：以玉米品種登海605为试材，研究沼液与化肥配施对耕层土壤化学性状及玉米产量、品质的影响。基于等氮原则，共设6个处理，即处理1：CK（空白）;处理2：CF（常规施肥，基肥为有机肥与化肥配施，追肥为化肥）;处理3：40%ZF+60%HF（40%沼液+60%化肥）;处理4：60%ZF+40%HF（60%沼液+40%化肥）;处理5：80%ZF+20%HF（80%沼液+20%化肥）;处理6：100%ZF（全沼液）。结果表明，施用沼液能提高土壤有机质含量，且提高幅度与沼液用量呈正相关关系。苗期CF处理土壤速效养分含量明显高于沼液处理，但至成熟期60%ZF+40%HF处理土壤速效养分含量最高。与CF相比，施用沼液提高土壤盐分含量和pH值，玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理的土壤盐分含量和pH值分别增加22.48%、47.50%、59.78%、71.25%和1.19%、2.25%、3.00%、3.84%。成熟期玉米秸秆养分含量、籽粒产量与品质均以60%ZF+40%HF处理最高，方差分析表明，该处理与80%ZF+20%HF处理产量无显著差异。综合分析认为，60%沼液与40%化肥配施适合玉米生长对养分的需求，产量最高，品质最优。

关键词：沼液;化肥;配施;玉米;养分;产量与品质

中图分类号：S141.4：S513.062文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）05-0077-05

Abstract The effects of biogas slurry combined with chemical fertilizer on soil chemical properties and corn yield and quality were studied with Denghai 605 as test material based on the principle of equal nitrogen. Six treatments were set as CK， CF（conventional fertilization：
organic fertilizer and chemical fertilizer as base fertilizer and chemical fertilizer for top application）， 40% ZF+60% HF（40% biogas slurry and 60% chemical fertilizer）， 60% ZF+40% HF（60% biogas slurry and 40% chemical fertilizer）， 80% ZF+20% HF（80% biogas slurry and 20% chemical fertilizer）， 100% ZF（all biogas slurry）. The results showed that the content of organic matter in soil could be increased by the application of biogas slurry，and the increasing range was positively correlated with the amount of biogas slurry. The available nutrients of CF treatment were significantly higher than those of biogas slurry treatments at seedling stage，and those were the highest under 60% ZF+40% HF treatment at mature stage. Compared with the CF treatment， biogas slurry application increased the salt content and pH value in soil， which incrased by 22.48%， 47.50%， 59.78%， 71.25% and 1.19%， 2.25%， 3.00%， 3.84% respectively at maturity stage under 40% ZF+60% HF， 60% ZF+40% HF， 80% ZF+20% HF， 100% ZF treatments. The total nutrient content of straw， yield and quality of corn were the highest under the treatment of 60% ZF+40% HF at mature stage， but the statistical analysis showed that it had no difference with 80% ZF+20% HF treatment in corn yield. It was concluded that 60% biogas slurry combined with 40% chemical fertilizer was suitable for the nutrient demand of corn production， therefore the yield and quality of corn was the best.

Keywords Biogas slurry; Chemical fertilizer; Combined application; Corn; Nutrient; Yield and quality

近年来，我国畜禽养殖业集约化、规模化快速发展的同时，也产生出大量粪污。为加快破解粪污污染问题和大力推进粪污的资源化利用，国家出台了《关于做好2019年畜禽粪污资源化利用项目实施工作的通知》等文件，旨在实现粪污资源的循环利用和农业的绿色发展。

沼气工程能消纳农业有机废弃物，使粪污无害化利用，并在生产清洁能源的同时也产出大量沼液，因此沼液消纳成为当前生产急需解决的问题[1]。有研究指出，沼液含有作物生长必需的氮、磷、钾、锌、铁等多种元素及有机质，其速效性强、养分可利用率高，田间施用不仅能提高作物产量和品质，还可改善土壤结构，是一种理想的有机肥料[2，3]。李文涛[4]研究表明，施用沼液可不同程度地提高土壤pH值及土壤速效養分和有机质含量。吴树彪等[5]认为，沼液能提高作物产量及品质，但并不是沼液用量越多产量越高、品质越好，存在着一定的峰值。因此，在保证作物产量不降低的前提下，有必要对沼液施用量进行研究。本试验以玉米品种登海605为材料，研究沼液与化肥不同配施比例对土壤化学性状及玉米生长、产量、品质的影响，以期获得合理的沼液与化肥配施比例，为沼液还田提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验始于2018年5月，地点为中国农业大学烟台研究院试验基地。土壤为棕壤，其碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为28.93、23.37、78.45 mg/kg，有机质含量为0.73%，pH值为6.40，盐分（EC值）为50.76 μS/cm。沼液为山东某厌氧发酵工程所产生，其全氮、全磷、全钾含量分别为0.59%、0.02%和0.37%。有机肥（牛粪）氮磷钾含量分别为0.38%、0.20%和0.13%，盐分（EC值）为431.67 μS/cm。

1.2 试验设计与田间管理

试验采用随机区组设计，共6个处理，重复3次。处理1（CK）：不施肥;处理2（CF）：常规施肥（基肥为有机肥与化肥，追肥为化肥）;处理3（40%ZF+60%HF）：40%沼液与60%化肥配施;处理4（60%ZF+40%HF）：60%沼液与40%化肥配施;处理5（80%ZF+20%HF）：80%沼液与20%化肥配施;处理6（100%ZF）：全沼液。

玉米行距60 cm，株距33 cm，666.7m2种植密度3 367株，目标产量500 kg。设计氮肥利用率为27%，666.7m2施肥量（kg）为N-P2O5-K2O=17.25-6.875-17.5。肥料用量以氮含量进行折算，所缺磷、钾养分以化肥补齐。基肥、拔节肥、穗肥、秆肥施氮量分别占总氮的60%、11%、25%和4%。基肥和追肥情况详见表1～表4。

1.3 样品采集与测定方法

1.3.1 样品采集 玉米苗期、拔节期、抽穗期和成熟期均采集0～20 cm耕层土壤，风干、磨细用于土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值和盐分测定。玉米收获期测产并采收籽粒和秸秆用于品质和全量养分测定。

1.3.2 测定方法土壤有机质、pH值、盐分、碱解氮、速效磷和速效钾的测定分别采用重铬酸钾外加热法、水溶-酸度计法、电导法、碱解扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度法[6];籽粒粗蛋白、粗淀粉和粗脂肪含量测定分别采用凯氏定氮法、3，5-二硝基水杨酸法和索氏提取法[7-9];秸秆全氮、全磷、全钾含量测定分别采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法和火焰光度法[6，7]。

1.4 数据统计分析

数据采用Microsoft Excel 2007和IBM SPSS Statistics 20进行统计分析，采用最小显著差异法（LSD）进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 沼液与化肥配施对耕层土壤有机质含量的影响

由表5可以看出，与对照相比，CF、40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理苗期土壤有机质含量分别增加30.7%、8.4%、11.7%、22.1%和32.2%。CF处理土壤有机质含量随玉米生育进程而逐渐降低，成熟期比苗期下降5.9%。与CF不同，沼液处理土壤有机质含量随玉米生育进程逐渐增加，玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理土壤有机质含量分别为CF处理的89.25%、92.04%、100.65%和109.13%。

2.2 沼液与化肥配施对耕层土壤速效养分含量的影响

图1显示，苗期CF处理土壤碱解氮含量分别比CK、40%ZF+60%HF、60%ZF+40HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理增加106.99%、25.29%、26.39%、33.50%和36.02%。玉米拔节期至抽穗期，沼液处理与CF处理的土壤碱解氮含量差异逐渐缩小，至成熟期60%ZF+40%HF处理土壤碱解氮含量为最高，分别是CK、CF、40%ZF+60%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理的1.92、1.50、1.11、1.05倍和1.33倍。土壤有效磷、速效钾含量变化趋势与碱解氮相似，玉米成熟期40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理土壤有效磷含量分别为CF的134.85%、138.46%、105.56%和98.66%，速效钾含量分别为CF的102.77%、106.98%、101.87%和97.88%。

2.3 沼液与化肥配施对耕层土壤盐分含量的影响

由图2看出，玉米苗期土壤盐分含量以CF处理最高，分别为CK、40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理的3.70、1.47、1.29、1.21倍和1.11倍。随玉米生育进程，各处理土壤盐分含量均降低。至玉米成熟期，40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理土壤盐分含量分别比CF增加22.48%、47.50%、59.78%和71.25%。

2.4 沼液与化肥配施对耕层土壤pH的影响

由图3可以看出，与CK相比，各施肥处理土壤pH值均升高，其中以100%ZF处理增幅最为显著。沼液处理土壤pH值随沼液用量增加而升高。苗期100%ZF处理土壤pH值分别比CK、CF、40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF处理升高3.29%、0.63%、3.00%、2.42%和1.03%。玉米成熟期，40%ZF+60%HF、60%ZF+40%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理土壤pH值比CF增加1.19%、2.25%、3.00%和3.84%。

2.5 沼液与化肥配施对玉米秸秆全量养分含量的影响

沼液化肥配施可以提高玉米秸秆中的全氮、全磷、全钾含量（表6）。80%ZF+20%HF和100%ZF处理玉米秸秆中全氮、全磷、全钾含量无显著差异。秸秆中全氮、全磷、全钾含量均以60%ZF+40%HF处理为最高，全氮分别比CK、CF、40%ZF+60%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF提高53.07%、42.21%、22.62%、40.60%和38.69%，全磷分别提高23.33%、6.00%、0.57%、1.12%和2.78%，全钾分别提高14.30%、2.22%、3.16%、4.97%和6.90%。

2.6 沼液与化肥配施对玉米产量及籽粒品质的影响

由表7看出，玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉含量均以60%ZF+40%HF处理最高，粗蛋白分别比CK、CF、40%ZF+60%HF、80%ZF+20%HF、100%ZF处理增加8.49%、4.82%、2.40%、2.10%和5.04%，粗脂肪分别增加20.84%、14.80%、1.23%、2.50%和5.51%，粗淀粉分别增加31.87%、29.97%、5.08%、9.45%和18.84%。方差分析表明，40%ZF+60%HF和60%ZF+40%HF处理籽粒品质无显著差异。玉米产量同样以60%ZF+40%HF处理最高，比CF处理提高26.24%。

3 讨论与结论

土壤有机质是作物营养的重要来源，也是改善土壤理化性状的重要物质[10]。本试验中，玉米苗期CF处理土壤有机质含量较高，主要是因为基施肥料中有牛粪有机肥。玉米生育期内，4次追施沼液，至成熟期100%ZF处理土壤有机质含量最高。这与黄界颍等[11]的研究结果“不同沼液用量可不同程度地提高土壤有机质含量，且与沼液用量呈正相关”相吻合。

本试验结果表明，玉米苗期CF处理土壤速效养分含量最高，但抽穗期以后明显低于沼液处理。这主要是因为苗期所施化肥显著增加土壤氮磷钾含量，而沼液中的氮磷钾多以有机形态存在，其分解为速效养分需要经过一段时间的矿化作用，同时有机物在分解过程中对土壤中的元素产生增溶的效果[12，13]。玉米苗期土壤盐分和pH值均以CF处理最高，主要也由基肥中的牛粪有机肥所造成，但至成熟期沼液处理的土壤盐分和pH值均超过CF，原因是沼液的连续施用，造成土壤中盐基离子数目的大量增加[14，15]。

以往研究表明，沼液化肥配施与单施化肥相比，可以提高作物产量、改善作物品质，其原因可能是沼液除了含有作物生长的营养外，还可能存在其它有机酸、抗菌素、激素、微生物、酶等营养物质（生物），提高作物抗逆性、促进作物生长、提高作物产量[16-18]。同时沼液的施用有利于协调供氮性能与作物需求的关系、平衡碳氮代谢过程，进而起到提高作物品质的作用[19，20]。

本研究结果表明，沼液与化肥配施可以有效改善耕层土壤的化学性状，提高玉米品质和产量。综合考虑认为，60%ZF+40%HF的配施比例较适合玉米生长对养分的需求，为最佳处理。

参 考 文 献：

[1] 宋朝霞，孙普，徐荣敏.沼渣沼液的性质及应用[J].农技服务，2016，33（2）：5-7.

[2] 孙启玉，江霞.沼渣沼液在大棚黄瓜上的应用[J].农业知识：瓜果菜，2014（5）：38-39.

[3] 艾俊国.沼肥与化肥不同配比对春玉米生长发育、产量及品质的影响[D].哈尔滨：东北农业大学，2014.

[4] 李文涛.沼液对土壤改良作用研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2013.

[5] 吴树彪，崔畅，张笑千，等.农田施用沼液增产提质效应及水土环境影响[J].农业机械学报，2013，44（8）：118-125，179.

[6] 王英典，刘宁.植物生物学试验指导[M].北京：高等教育出版社，2001.

[7] 赵书景.粮食、饲料中蛋白质含量测定方法的研究[D].扬州：扬州大学，2008.

[8] 宋长权，谢玉珍.粮食油料粗淀粉测定方法的探讨[J].粮食储藏，2008，37（2）：55-56.

[9] 李茜，邱敏敏.粮食中粗脂肪的快速测定方法[J].现代农业科技，2008（23）：189，193.

[10]康瑞昌，李铮，武怀庆.土壤有机质与施有机肥对产量的影响[J].山西农业科学，1995，23（3）：31-34.

[11]黄界颍，伍震威，高连芬，等.沼液对土壤质量及小白菜产量品质的影响[J]. 安徽农业大学学报，2013，40（5）：849-854.

[12]张夫道.长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡—Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响[J].植物营养与肥料学报，1996，2（1）：39-48.

[13]杨玉爱，王珂，叶正钱，等.有机肥料资源及其对微量元素的螯溶和利用的研究[J].土壤通报，1994，25（7）：21-25.

[14]于天仁，何群，蒋柏藩，等.土壤电化学特性的研究——I.水稻土的电导与其肥力的关系[J].土壤学报，1959，7（Z2）：145-158.

[15]陆玉英，陆文科，阮经宙，等.利用土壤电导率指标研究草莓“量化”施肥技术[J].中国农学通报，2017，33（30）：51-55.

[16]司婷.有机无机肥配施对旱地作物生长的影响及环境效应研究[D].长沙：湖南农业大学，2012.

[17]夏元钧.大拱棚春番茄施用沼渣沼液的增产效果试验研究初探[J]. 农业科技与信息，2016（1）：100-101.

[18]宋以玲，于建，陈士更，等.化肥减量配施生物有机肥对油菜生长及土壤微生物和酶活性影响[J]. 水土保持学报，2018，32（1）：352-360.

[19]沈中泉，郭云桃，袁家富. 有機肥料对改善农产品品质的作用及机理[J]. 植物营养与肥料学报，1995，1（2）：54-60.

[20]袁野.光氮互作对番茄碳氮代谢的影响[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2008.