沼渣對土壤理化性質和糜子品質的影響

李 欣，石春芳,韓 龍

(1.內蒙古科技大學 生命科學與技術學院，內蒙古 包頭 014010;2.包頭市腫瘤醫院藥劑科，內蒙古 包頭 014030)

沼渣是沼氣發酵后的殘渣，含有齊全的營養元素，具有肥料速緩的優點[1]，雖然沼渣在發酵過程中重金屬含量值會產生一定波動，但是對植物和人體不會產生危害，農業使用安全性高[2]，可以作為有機肥料使用。趙鳳蓮[3]等用沼渣作為基肥施用于土壤，可提高土壤有機質含量和土壤肥力，改善土壤微生物和內部土壤的生態環境，促進作物生長。糜子是內蒙古河套地區主要制米作物之一，脫殼后稱為黃米，是主要的糧食作物。由于我國糜子主產區經濟相對落后，研究力量薄弱，很少進行深層次研究[4]。另外，主產區生長環境較差，土壤干旱貧瘠程度嚴重，制約了農作物的產量。內蒙古河套地區土壤鹽漬化程度嚴重；由于土壤內大量鹽分的積累，引起一系列土壤物理性狀的惡化：結構粘滯、通氣性差、容重高、土溫上升慢、土壤中好氣性微生物活動性差、養分釋放慢、滲透系數低、毛細作用強，更導致表層土壤鹽漬化的加劇，使植物生長發育受到抑制，甚至死亡[5]。因此，研究沼渣施加對土壤理化性質及作物糜子品質的影響具有重要意義。沼渣不僅是有機肥料，還是優良的土壤調節器。因為沼渣中含有沼液的速溶無機物質，因而沼渣中擁有大量的有機質及全面的營養成分。施用沼渣的土壤，有機質含量有明顯提升，全氮、全磷、全鉀更是增加對土壤中微量元素的含量，土壤體積密度降低，孔隙度增加，活土層深度提高，保水的能力增強、疏松度變好，土壤物理性狀得到不同程度的改變，對土壤微生物群落、土壤團粒結構有顯著的效果[6]。沼渣的施用不僅僅改善作物的品質，還使作物的生產品質也隨之提高。蘭家泉[7]等人進行了沼渣、沼液種植玉米的試驗方案，試驗中經過沼渣、沼液處理，玉米出苗非常的快并且整齊，有規律，高存活率，早苗生長營養較好，為后期高產奠定了一定的基礎。潘立章[8]等人進行了水稻施用沼渣催芽的實驗，用沼渣使其萌發的種子，基本全部發芽，出芽率有不小的提高，而且出芽比較的整齊，有很強的韌性。侯育善[9]等人研究了沼渣和化肥的應用試驗，以番茄、黃瓜作為栽培研究的對象，而在施用沼渣和化肥土壤的對比中，得出沼渣是非常好的有機肥料，使番茄在兩個季度平均增產11.93%，黃瓜平均增產為15.2%，產值是最好最高。Jothi G[10]等用牛糞發酵的沼渣泥土均勻混合后發酵后，撒施在西紅柿上，結果施用沼渣西紅柿，結出的果實和產量均有不小的提高。而且開花和結果期都較短，且土壤中根部中害蟲減少了，降低了致病的可能性作物品質主要受根系營養影響較大，作物的品質很多效果的評價方式，根據作物種類它的各個數據會有不一樣的結果，包括它的內外參數[11]。李占文[12]等認真考察使用沼渣肥料后的營養元素含量，棗樹生長發育的情況，以及對果實品質產生的影響，得出的結論是沼渣肥料不僅能改良土壤的理化性質，而且能夠提高果實品質。李軼和張振[13]以番茄作為研究的對象，結果表明施用沼液土壤果實的甜度增加，口味有了很大的提高；施用沼液在改善番茄果實品質方面有重要的影響。鐘茜[14]等不僅說明了使用沼渣對蔬菜產量產生影響的結論，而且還總結了沼渣提高蔬菜營養品質質量，蔬菜外觀品質也得到改善，蔬菜中重金屬含量、硝酸鹽含量及營養品質變化的情況。筆者通過野外大田實驗，考察沼渣施加對土壤理化性質及作物糜子品質的影響。通過考察不同沼渣施加量對土壤理化性質和糜子品質的影響，確定最適施加量，以期為沼渣有機肥的推廣和應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

土壤樣品和糜子樣品分別采集于內蒙古托克托縣野外大田實驗。

1.2 試驗方法

試驗于2016年4～10月在內蒙古托克托縣大田實驗田進行。實驗田共計 5種類型，CK(未添加沼渣)，CH1(沼渣施加量2 kg·m-2)，CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)。

1.3 項目測定及方法

1.3.1 土壤理化指標測定

1.3.1.1 物理指標測定

土壤水分的測定用烘干法[15]。pH值用pH儀直接測定。

1.3.1.2 化學指標測定

測定土壤速效磷、速效鉀、速效氮，全氮、全磷和有機質的含量。其中，速效磷含量采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法，速效鉀含量采用乙酸銨-火焰光度法，速效氮含量采用堿解擴散法，全氮含量采用凱氏定氮法，全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法，有機質含量的測定采用稀釋熱法[15]。

1.3.2 植物生產品質的測定

糜子株高、主穗子長的測定用卷尺測量植株的頂部和根莖的直線距離，測量株高。再測量主穗的長度，即主莖穗第一分枝測量到穗子頭的距離。脫粒晾曬，對風干以后的籽粒進行稱量糜子千粒重、穗子重。糜子莖粗的測定使用游標卡尺準確的測定主莖中基部節間的直徑。地上部生長量和地下部生長量用烘干法測量。

1.3.3 植物的營養品質的測定

水分、灰分、脂肪、蛋白質、粗纖維、總糖、淀粉的測定都是根據中華人民共和國國家標準[16-22]。

2 結果與分析

2.1 土壤理化指標

樣地CH1～CH6的水分和pH值含量均高于CK。而速效成分卻有高有低，速效磷和速效氮含量比CK高，除CH2的速效磷含量上升不顯著外，其余均比CK顯著上升；CH1的速效氮上升明顯；速效鉀的含量出現下降的規律。全磷的含量除CH6升高外，其余都比CK減少；全氮的含量都呈下降趨勢。有機質的含量隨著沼渣施加量的增多而增加(見表1)。

表1 土壤理化指標

注：同一列中不同字母代表著顯著差異，p<0.05，duncan法。CK(未添加沼渣)，CH1(沼渣施加量2 kg·m-2),CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)。

2.2 糜子生產品質

添加沼渣后的土壤種植的糜子大部分生產品質指標高于未添加沼渣的土壤。樣地CH1～CH6的株高、主穗長和莖粗均高于CK，其中CH4和CH6的主穗長較顯著；除CH1的穗重減少外，CH2～CH4是呈逐漸遞增的趨勢；地下部生長量和地上部生長量均呈上升的趨勢，隨著沼渣施加量的增多而遞增(見表2)。

表2 不同樣地的糜子生產品質

注：同一列中不同字母代表著顯著差異，p<0.05，duncan法。CK(未添加沼渣)、CH1(沼渣施加量2 kg·m-2)，CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)。

2.3 糜子營養品質

樣地CH1～CH6的水分均高于CK；除CH1的灰分無變化外，CH2～CH4均有所提高；CH1的總糖含量減少，其余值均為增高；CH1的脂肪上升較為顯著，其余值均比CK低；蛋白質和粗纖維的含量都呈下降的趨勢；CH1～CH2的直鏈淀粉比CK增高，而CH4和CH6卻減少；支鏈淀粉中CH1和CH4值增高，其余值降低(見表3)。

表3 不同樣地的糜子營養品質 (g·100g-1)

注：同一列中不同字母代表著顯著差異，p<0.05，duncan法。CK(未添加沼渣)，CH1(沼渣施加量2 kg·m-2)，CH2(沼渣施加量4 kg·m-2)，CH4(沼渣施加量8 kg·m-2)，CH6(沼渣施加量12 kg·m-2)

2.4 土壤和生產品質的相關性分析

土壤的含水率使得千粒重值有減少的趨勢，而穗子重、地上生長量和地下生長量值影響顯著，這使得糜子生長良好，有增加產量的可能。添加沼渣的土壤中全氮、全磷的增多使得作物的株高和莖粗有下降的趨勢，說明全氮和全磷沒有成為土壤中的有效成分，使作物不能吸收足夠的營養成分。有機質的含量與土壤的含水率有著相同的作用，都使作物的莖、地上生長量值有所提高，說明可增強光合作用，使作物將土壤中的有效成分轉化為自身所需營養物質，地下生長量的增加使糜子能夠吸收更多的營養元素，使糜子的生產品質提高(見表4)。

表4 土壤和生產品質的相關系數

注：*，在置信度(雙側)為0.05時，相關性是顯著的。**，在置信度(雙側)為0.01時，相關性是顯著的。

2.5 土壤和營養品質的相關性分析

添加沼渣的土壤的含水率使得糜子的水分和灰分的含量有了明顯的提升，尤其是對灰分有著極其顯著的影響，而對脂肪卻是呈現負相關，因此沼渣的添加使得脂肪并沒有進行積累的作用。速效磷有利于糜子水分的保持，同時有利于蛋白質的形成。速效氮使得糜子的總糖、蛋白質含量減少；速效鉀對于糜子總糖的積累上起著積極的影響；全氮提高了粗纖維的含量，減少了直鏈淀粉的含量；全磷對糜子的蛋白質和粗纖維均有顯著差異，使其含量增多，而直支鏈淀粉含量卻有減少的現象。土壤有機質有利于灰分的形成，而對脂肪的作用正好相反，說明沼渣的添加可使脂肪含量減少(見表5)。

表5 土壤和營養品質的相關系數

注*，在置信度(雙側)為0.05時，相關性是顯著的。**，在置信度(雙側)為0.01時，相關性是顯著的。

3 討論

3.1 沼渣施加對土壤理化性質的影響

肖洋[23]等研究通過沼渣施肥改變土壤物理性狀，從而改善土壤肥力，但其田間持水量的作用不明顯。而本研究結果表明，隨著沼渣施加量的增加，土壤中的水分呈現一個上升的趨勢，說明沼渣的施加有利于土壤保持水分，改善土壤肥力，用于有機肥是可行的。本研究中土壤速效氮、磷和有機質含量均升高，這與王家軍[24]等施用沼肥能明顯提高土壤中速效氮磷鉀和有機質的含量的結果與一致；但是本研究中速效鉀含量卻下降，在實驗中沒有得出明確的結論，后面還需要進行研究。土壤全氮和全磷的含量都呈下降趨勢，這與尹淑麗[25]等結果一致，說明土壤中的氮、磷被有效地轉化。

3.2 沼渣施加對糜子品質的影響

李友強[26]等施用沼液能增加小麥穗數、穗粒數和千粒重。許耀照[27]等利用沼渣與化肥配施對玉米生長指標有明顯的影響，株高、莖粗、穗長都有不同程度的提高。本實驗研究結果表明，沼渣施加后糜子的株高、主穗長和莖粗均升高。這與前人研究的結果相一致。穗粒重是預測產量的一個重要的指標。本實驗結果中穗粒重除CH1減少外，CH2～CH4是呈逐漸遞增的趨勢，說明沼渣添加可使糜子的產量有提高的可能。地下部生長量升高說明土壤肥力強，持水能力好，利于根部吸收營養元素；地上部生長量的升高說明葉、莖等光合作用增強，利于糜子產量的提高，這與井趙斌[28]研究結果相一致。

艾俊國[29]等利用沼肥與化肥配施使得東北春玉米籽粒的粗蛋白、粗脂肪及粗淀粉的含量增加，說明沼肥可有效改善玉米品質。這與本實驗研究結果不一致，本實驗結果中除了CH1的脂肪升高顯著外，其余實驗組的脂肪均比CK低，蛋白質和粗纖維也是下降的趨勢。可能由于沒有進行更多比例的對照試驗，尚無法得出明確的原因，還需要進一步探索和研究。本研究結果中添加沼渣后糜子的水分、灰分、總糖值升高均顯著，說明糜子的品質得到相應的改善和提高，對增加產量提供依據。

4 結論

本實驗研究沼渣的添加對土壤理化以及糜子品質的影響，初步得到以下結論。

(1)添加沼渣的土壤的水分呈上升的趨勢，使得土壤的持水能力增強。土壤中全氮和全磷的下降而速效磷、速效氮的含量的上升，表明沼渣的添加使得土壤中的氮、磷被有效的轉化，能被植物直接吸收利用。有機質的含量與沼渣的添加呈正相關。由此可知，沼渣的添加可提高土壤理化性質，利于土壤培肥，說明沼渣可用作有機肥。

(2)沼渣的施加對糜子的生產品質各指標都有不同程度的上升，且漲幅顯著。表明糜子長勢良好，可增加其產量。同時，沼渣的施加增加了糜子的水分、灰分、總糖、淀粉的含量，改善糜子的營養品質，這對于糜子的增產也是非常重要的指標。而蛋白質和粗纖維含量呈下降的趨勢，究其原因，由于沒有進行更多比例的對照試驗，原因尚不明確，還需要進一步探索和研究。