沼液替代氮肥对盐碱地大麦生育性状、饲用品质及土壤质量的影响

2021-09-12杨智青侯福银丁海荣曹志高时凯金崇富封功能

江苏农业科学 2021年15期

杨智青侯福银丁海荣曹志高时凯金崇富封功能

摘要：为明确沿海地区盐碱地沼液还田效果及其对大麦饲用品质的影响，用5个沼液水平（替代不同比例氮素）与常规、空白等处理进行对比试验，对大麦生育性状、大麦全株青贮品质以及土壤质量等进行研究。结果表明，沼液替代尿素，保持施用氮素水平一致的条件下，替代组可以实现常规的生产水平，在株高、茎叶比、千粒质量、籽实产量等指标间无显著差异（P>0.05）;T100组（100%替代尿素）对全株青贮大麦粗灰分、粗蛋白、粗脂肪以及粗纤维的含量均有明显改善，与常规组比较差异显著（P≤0.05）;土壤理化指标中，替代组的pH值（除T80组）与常规组差异显著，还原电位、盐分含量以及容重差异不显著;土壤养分中，沼液替代组的总磷含量明显降低，且与其他试验组差异显著，对其他养分指标影响不明显或无明显规律。

关键词：沼液;盐碱地;大麦;生育性状;饲用品质;土壤质量

中图分类号：S512.306 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）15-0090-06

收稿日期：2020-12-24

基金项目：江苏省社会发展重大科技示范项目（编号：BE2018680）;西藏自治区科技计划（编号：XZ-2019-NK-NS-005）。

作者简介：杨智青（1980—），男，江苏东台人，硕士，副研究员，主要从事种养结合技术与设施研发、养殖技术推广。E-mail：yangzhiq88@126.com。

通信作者：丁海荣，硕士，副研究员，主要从事循环农业技术与饲料资源开发利用相关研究。E-mail：dinghair88@163.com。

江苏沿海地区每年淤涨数万亩土地，是重要的土地后备资源库，同时也是全省乃至长三角地区重要的畜禽产品供应基地[1-2]。近年来，规模养殖场（如中粮肉食、光明集团、温氏集团等）纷纷落户，使得养殖量迅速增加，为地方农业供给侧改革、产业发展、增加就业等多个方面做出了重大贡献。同时，养殖业快速发展带来的养殖废弃物给环境治理带来了巨大压力。种植业生产需要粪污有机肥，但是具有明显的季节性，与养殖粪污生产的持续性是一个明显的矛盾，这成为地方配套处理、利用首先要解决的问题[3]。沼气工程是粪污无害化、资源化处理的主要技术[4]，产生的沼液是优质有机肥，含有丰富的营养物质，还田有助于提高作物产量和品质[5]。

研究表明，盐碱地种植的大麦在鲜草、干草产量及粗蛋白含量等方面表现较好，鲜草产量为 24 t/hm2，粗蛋白含量为10%[6]。冯德庆等研究发现，闽北地区种植的大麦最佳刈割时间为灌浆后期，全株饲用价值均高于全株玉米[7]。沿海地区是传统的大麦生产区，地方育成苏啤系列大麦品种，地方农民种植积极性较高，将啤酒大麦通过栽培技术转型为饲用大麦生产的工作，在生产中已有部分尝试，效果不一。本研究将沼液利用与大麦饲用转型相结合，探讨沼液肥替代尿素对大麦生产、饲用价值以及对盐堿土壤的影响，以期为“养殖-沼液-大麦饲料（改土）”模式的应用推广提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验田块位于江苏省盐城市亭湖区某农场内（G228国道东侧），属典型的亚热带季风气候，是滩涂围垦后的盐碱地;20 cm土层检测数据：pH值为8.17，盐分含量为0.10%，容重为1.27 g/cm3，有机质含量为31.08 g/kg，总氮含量为1.24 g/kg。

试验用大麦品种苏啤8号由江苏沿海地区农业科学研究所育成，育成初期主要用于生产啤酒，近年由于市场变化大部分转为饲用。试验用沼液由周边猪场（1万头猪）提供，为氧化塘沼液上层 50 cm 深处的水层，经检测pH值为7.5，总盐分含量为0.2%，总氮含量为0.12%，总磷含量为0.01%，总钾含量为0.04%，有机质含量为0.25%。

1.2 试验准备及设计

试验小区为3 m×4 m的方块，且沿小区边沿深挖8 cm，在小区四周围上防渗膜（接头用专用胶黏接，防止小区间互渗），小区间田埂宽50 cm。

本试验于2018年11月开始，设计8个处理，包括空白组、无氮组、T20组（替代20%尿素）、T40组（替代40%尿素）、T60组（替代60%尿素）、T80组（替代80%尿素）、T100组（替代100%尿素）、常规组，每组设置3次重复。除空白组外，其他试验组的磷钾肥按照常规水平施用：过磷酸钙41.70 kg/667 m2、硫酸钾9.26 kg/667 m2;无氮组不施尿素或沼液;T20组施用沼液2 545.72 L/667m2、尿素26.08 kg/667 m2;T40组施用沼液5091.43 L/667 m2、尿素 19.56 kg/667 m2;T60组施用沼液7 637.15 L/667 m2、尿素13.04 kg/667 m2;T80组施用沼液 10 182.87 L/667 m2、尿素6.54 kg/667 m2;T100组施用沼液12 728.58 L/667 m2;常规组施用尿素32.60 kg/667 m2。施用方式：磷钾肥作为基肥一次性施入，尿素和沼液分为基肥施用40%、追肥施用60%。

1.3 样品采集与测定

1.3.1 大麦收获期生育性状测定

江苏沿海地区青贮大麦在乳熟期收获，时间在次年5月上旬，具体生育指标测定如下：（1）株高：大麦植株留茬5 cm刈割后，从茎端至穗端的长度;（2）茎叶比：新鲜植株去穗，将叶片和叶鞘从茎上剥离，称质量得出的比值;（3）千粒质量：从经过晾晒、去杂后的大麦籽粒中，随机抽取（计数）1 000粒，称质量2次，取平均值;（4）籽实产量：667 m2土地上大麦籽实收获后，经晾晒、去杂后的籽实总质量;（5）生物产量：667 m2土地上大麦植株留茬 5 cm 刈割后，所有地上部分的鲜质量;（6）干物质含量：取鲜样称质量后置于烘箱内105 ℃杀青30 min，接着保持在75 ℃烘至恒质量，然后称质量，算出干质量与鲜质量的比值。

1.3.2 大麦籽实质量测定

将经晾晒、去杂后的大麦籽粒称量150 g，倒入FOSS Analytical A/B近红外谷物品质分析仪（Infratec 1241）进样槽中，分析仪对大麦籽实进行扫描，并测量其中蛋白质和直链淀粉的含量。

1.3.3 大麦青贮质量测定

整株大麦乳熟期收获后，样品杀青烘干后，粉碎过80目筛，用于测定饲草营养品质，具体测定如下：粗灰分（crude ash，CAsh）含量采用灼烧法测定;粗蛋白（crude protein，CP）含量采用FOSS 8400定氮仪测定;粗脂肪（crude fat，CFat）含量采用索氏抽提脂肪测定仪测定;粗纤维（crude fiber，CFiber）含量采用ANKOM A2000i型滤袋技术测定;中性洗涤纤维（neutral-detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid-detergent fiber，ADF）含量采用范氏纤维测定法测定。

1.3.4 土壤质量测定

1.3.4.1 土壤理化性质指标

pH值采用电位法测定;还原电位采用ORP30仪器进行原位测定;盐分采用质量差法测定;容重采用环刀法测定;总孔隙度=（土粒密度-容重）/土粒密度。

1.3.4.2 土壤养分含量指标

总氮含量采用土壤全氮测定法测定;总磷含量采用钼黄比色法测定;总钾含量采用火焰原子吸收分光光度法测定;有机质含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定;有机碳含量采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定。

1.4 数据分析

试验采集的数据用SPSS 13.0软件进行统计分析，数据图表使用Excel 2007制作。

2 结果与分析

2.1 大麦农艺性状

由表1可知，各处理间（除空白组外）株高、茎叶比、千粒质量、籽实产量差异不显著（P>0.05）。生物产量指标中，T100组与其他试验组间差异显著（P<0.05），均值最高;空白组与其他试验组间差异显著，均值最低;其他各组间差异不显著。干物质含量中，空白组显著高于其他处理;沼液处理组中，无氮组、T20组、T40组、T60组、T80组常规组间差异不显著，T100组显著低于其他处理。

2.2 籽实品质

由图1可知，各处理大麦籽实蛋白含量中，T100组均值最高，与其他试验组间差异显著;空白组均值最低，与其他试验组间差异显著;其他各组间差异不显著。经Excel分析，建立趋势预测方程为y=-0.120 4x2+1.470 8x+10.707 0，r2=0.515 8，y代表蛋白含量，x代表沼液施用处理水平。

由图2可知，各处理大麦籽实直链淀粉含量中，T100组均值最低，与其他试验组差异显著;空白组均值最高，与其他试验组差异显著，其他各组间差异不显著。经Excel分析，建立趋势预测方程為y=0.056 0x2-0.728 2x+54.933 0，r2=0.448 9，y代表直链淀粉含量，x代表沼液施用处理水平。

2.3 青贮品质

由表2可知，粗灰分（CAsh）、粗蛋白（CP）含量指标中，T100组均值最高，与其他试验组间差异显著;且除去空白组和T100组，其他各组间差异不显著。粗脂肪（CFat）含量指标中T100组均值最高，与除常规组外的其他处理差异显著;除常规组和T100组外，其他6个试验组间差异不显著。粗纤维（CFiber）含量指标中，T100组显著高于除T40组、无氮组外的其他处理;除去T100组外，其他组间差异不显著。各处理间的NDF和ADF含量差异均不显著。

2.4 土壤分析

由表3可知，T20组、T40组、T60组的pH值均值低，组间差异不显著;T20组、T40组显著低于除T60组、T100组外的其他处理;T60组、T80组、T100组间差异不显著;不施用沼液的空白组、无氮组和常规组间差异不显著，pH值均较高。还原电位指标中，除去无氮组外，各组间差异不显著;无氮组、空白组、T20组、T80组、T100组、常规组间差异不显著。盐分含量指标中，T20组、T40组、T60组、T80组间差异不显著，但与其他组差异显著。容重指标中，空白组和T40组差异显著，各自与其他组无显著差异。总孔隙度指标中，各组间无显著差异。

由表4可知，总氮含量指标中，T80组均值最高，与T20组、T40组、常规组差异不显著，与其他试验组差异显著;无氮组、T20组、T40组、T60组、T100组、常规组间差异不显著。土壤总磷含量指标中，沼液替代组间差异不显著，但均显著低于空白组、无氮组、常规组。土壤总钾含量指标中，沼液替代组间及其与常规组间差异不显著。有机质含量指标中，T60组均值最高，与无氮组、T80组、常规组差异显著;T80组在沼液替代组中均值最低，与T60组、T40组差异显著。有机碳含量指标中，T20组、T40组、T60组、T100组、空白组均值较高，组间差异不显著;常规组、无氮组、T80组间差异不显著，与T60组差异显著。

由图3可知，T40组与空白组、T20组差异不显著，与其他试验组间差异显著;除T20、T40组外，其他组间差异不显著。经Excel分析，建立趋势预测方程为y=-0.000 3x2+0.002 1x+0.050 8，r2=0.393 2，y代表铵态氮含量，x代表沼液施用处理水平。

由图4可知，大麦田土壤速效钾含量指标中，沼液替代组间差异不显著，与其他试验组差异显著。经Excel分析，建立趋势预测方程为y=-0.000 5x2+0.005 6x+0.011 6，r2=0.831 6，y代表速效钾含量，x代表沼液施用处理水平。

3 讨论

沼液是养殖废弃物处理过程中最难处理的部分，含水量大、养分含量低。沼液作为肥料还田，如作为大麦肥料，是最为经济、环保的处理手段，但是如何提高施用效果和利用前景，是目前生产中面临的最大的技术难点。

3.1 沼液替代氮肥对大麦生育性状的影响

沼液养分种类丰富，如氮磷钾、氨基酸、蛋白质、核酸和糖类等营养物质，而这些物质可以被植物直接或经转化吸收。郑健等研究发现，沼液不同配比对番茄株高和茎粗、干物质含量等影响较大[8]。曾繁星研究发现，用沼肥80%替代化肥后，玉米的株高、穗长、穗粗、百粒质量、鲜质量显著增加[9]。任洋研究发现，喷施沼液能增加大豆生物产量、百粒质量，20%处理量效果最佳[10]。杨志等研究了沼液对水稻生育的影响，发现沼液能够促进水稻生长、提高产量[11]。本研究对苏啤8号大麦收获期（乳熟期）的株高、茎叶比、千粒质量、籽实产量、生物产量以及干物质含量进行比较分析，发现在保持施用氮素水平一致的条件下，沼液替代试验组的株高、茎叶比、千粒质量、籽实产量与常规施肥组间不存在明显差异，说明沼液含有的大量水分并未明显影响大麦的生长发育，在生产中可以从基肥、追肥上施用沼液替代尿素，减少化学肥料的施用量。

3.2 沼液替代氮肥对大麦质量的影响

徐寿军等研究了氮肥施用量对春大麦灌浆期籽粒蛋白质的影响，发现随着施氮量的增加，蛋白质含量呈先上升后降低的趋势[12]。徐银萍等研究了灌水与肥密组合对甘啤7号产量和蛋白质含量的影响，发现随着施肥量的增加大麦籽粒蛋白质含量增加，播种密度对大麦蛋白质含量无影响[13]。张金汕等研究了密度和施氮量对啤酒大麦籽粒蛋白质含量的影响，发现种植密度增大，氮素利用效率也增大，施氮量与蛋白质含量及其组分都表现为显著正相关[14]。本研究用等量氮素沼液替代尿素，发现替代80%以下的试验组蛋白含量与常规组比较无显著差异，而100%替代组则显著高于常规组，研究结果与上述的研究结论一致。可知沼液含有的养分比较丰富，全替代尿素可促进大麦籽实中蛋白质含量增加，利于提高饲用价值。

3.3 沼液替代氮肥对大麦青贮质量的影响

赵准等研究了施氮量对青贮大麦生产性能、氮肥利用率和品质的影响，发现青贮大麦的生产性状、产量品质等受到施氮量的显著影响，且大麦中NDF、ADF含量降低，粗蛋白含量增高[15]。金秀华等研究了肥料运筹对青贮玉米产量和营养成分的影响，发现雅玉8号在施285～375 kg/hm2 25%复混肥时，干物质含量随着施肥量增加而增加;施用315 kg/hm2时，重基肥无穗肥，青贮玉米产量高，营养成分好[16]。王永翠等研究了沼液与氮肥配比对青贮玉米产量和品质的影响，发现青贮玉米施用沼液增产效果明显，沼液与氮肥配合施用有利于改善其生育指标，但影响较小[17]。本研究沼液替代尿素5个水平，与常规生产比较，发现100%替代尿素（T100组）对青贮大麦的粗灰分、粗蛋白、粗脂肪以及粗纤维含量均有明显改善，与常规组比较差异显著;其他替代组则与常规组间无明显差异，可知沼液施用能够明显改善大麦的饲用品质，同时利于资源化养殖沼液，构建种养结合的循环农业模式。

3.4 沼液替代对土壤质量的影响

王静童等研究了沼液对小麦田土壤理化性质的影响，发现短期内pH值、电导度逐渐增加，容易造成盐害，对冬小麦施用600 m3/hm2沼液能保证高产和改善土壤理化性质[18]。张一帆等研究了猪场沼液施用对黑麦草种植地土壤的影响，发现沼液使用后金属元素富集风险较小，能够增加土壤有机质含量，提高土壤肥力[19]。李忠华等研究了沼液施用对土壤养分的影响，发现使用后土壤氮磷钾、有机质、速效钾、速效磷、铵态氮等的含量增加明显，利于改善土壤质量[20-23]。韩晓莉等研究了沼液施用对盐碱地土壤的影响，发现沼液可以显著降低碱性土壤pH值[24-27]。本研究中对沼液施用后大麦田的土壤进行了分析，在理化指标中，pH值（除去T80组）与常规组比较有所降低，存在显著差异，无沼液组间差异不大;对还原电位、盐分含量以及容重有一定的影响，差异不明显。土壤养分中，沼液替代组的总磷含量明顯降低，且与其他试验组差异显著，其他养分指标影响不明显或无明显的规律。分析本试验地为盐碱地，可能其中盐碱成分对沼液施用有一定的互作，特别是pH值、总磷含量降低明显，与以往报道略有不同。同时也反映出盐碱地施用沼液是改良土壤的一项有效措施。

4 结论

江苏沿海盐碱地改良开发利用和养殖业的集中，都对该地区种养结合循环农业模式构建提出了要求。而沼液资源化正是种养结合的关键点，如何资源化、精准施用、循环运行成为急需解决的问题。本研究从沼液替代化肥后苏啤8号大麦生育性状、青贮饲用价值以及土壤质量等3个方面进行了全面的对比分析，发现100%替代尿素在大麦生产、饲用品质以及土壤改良上效果良好。研究表明，江苏沿海地区利用饲用大麦消纳沼液不仅为牛羊养殖提供了优质饲草，推进地区种养结合模式构建，同时沼液的替代对于盐碱地改良效果明显。

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