施用2種牛糞發(fā)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(fēng)沙災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(rèn)的最具開發(fā)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(nèi)舍飼養(yǎng)牛業(yè)發(fā)展迅速，飼料供給及養(yǎng)殖場的糞便處理已經(jīng)成為舍飼養(yǎng)牛業(yè)可持續(xù)發(fā)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(diǎn)，為養(yǎng)牛業(yè)提供粗飼料[3]，對于養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展具有重要意義。另外，發(fā)酵牛糞作為有機(jī)肥[4]施入農(nóng)田種植甜高粱，不僅能充分利用養(yǎng)殖廢棄物，同時還能獲得優(yōu)質(zhì)的肥料，形成種植業(yè)-養(yǎng)殖業(yè)一體化的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。目前，甜高粱已在國內(nèi)不同氣候帶進(jìn)行了種植試驗(yàn)[5]，不僅受到地方政策鼓勵，也進(jìn)行了種植技術(shù)研發(fā)[6-7]。研究者研究甜高粱品種適應(yīng)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(chǎn)量的影響[11-13]，篩選出了適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件優(yōu)良品種，也形成了高產(chǎn)種植模式。研究結(jié)果表明雞糞和牛糞有機(jī)肥對甜高粱產(chǎn)量影響各異[11]，牛糞有機(jī)肥施用可提高甜高粱產(chǎn)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(chǎn)，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(guān)注肥料的氮化合態(tài)對甜高粱影響的較少。而不同作物對不同化合態(tài)的氮吸收能力不同[16]，氮化合態(tài)也影響植物的生長與飼料品質(zhì)[17-18]。本試驗(yàn)以飼用型甜高粱為材料，以沼氣池發(fā)酵的沼液和有氧發(fā)酵的堆肥為基肥，研究2種牛糞有機(jī)肥對甜高粱生長量的影響，以期為規(guī)模化養(yǎng)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(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用飼用型甜高粱品種為‘大力士’，肥料為有氧發(fā)酵的牛糞堆肥和以牛糞為主要發(fā)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(tài)氮和銨態(tài)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(fā)酵肥料的主要指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采用大區(qū)對比試驗(yàn)，每種肥料處理小區(qū)為20 m×40 m，不設(shè)重復(fù)。播種時間為5月20日，采用平地覆膜種植，點(diǎn)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(jù)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(tài)氮和銨態(tài)氮相差0.2%、15.92%、0.3%和0.004%。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

高粱苗期至拔節(jié)前需要25～30天，是高粱純營養(yǎng)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(zhì)相對較高[20-21]。也有試驗(yàn)指出刈割間隔期為72天，有效地提高了飼用型甜高粱產(chǎn)量和莖稈品質(zhì)[22]。因此，本試驗(yàn)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(shù)及葉寬。株高為地面至最大自然株高處，莖粗為地上第二節(jié)處，葉數(shù)為展開的所有數(shù)量，葉寬為總節(jié)數(shù)中間位置的葉的最大寬處。測定時，采取5點(diǎn)法分別沿試驗(yàn)區(qū)的中心位置等距離隨機(jī)取10株，測定其生長量。在生長60天之后，觀測植株的葉數(shù)不再增加。因此，生長速率以10天時間內(nèi)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(fā)酵肥對甜高粱生長量的影響。用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表繪制。

2 結(jié)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(nèi)，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(wěn)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(nèi)，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(wěn)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(jī)肥的甜高粱的株高生長速率

圖2 施用2種牛糞有機(jī)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(xù)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(jī)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(jī)肥作基肥可促進(jìn)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(chǎn)[14]。缺氮會明顯影響甜高粱的高生長、莖粗、成活葉片數(shù)和干物質(zhì)[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(diào)控土壤氮素去向、減少氮素?fù)p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(tài)氮和銨態(tài)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(jìn)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(fā)生結(jié)合效應(yīng)，與磷酸鹽產(chǎn)生競爭效應(yīng)，對鉀離子的吸附作用固持并活化土壤與肥料中的養(yǎng)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(jìn)植物生長[26]。飼用甜高粱栽培中，施用牛糞有機(jī)肥是提高其產(chǎn)量的重要技術(shù)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(xù)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(chǎn)量，氮素是影響高粱生物產(chǎn)量的首要養(yǎng)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(guī)律主要取決于品種特性，施肥主要影響飼草高粱生物產(chǎn)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(tài)氮和銨態(tài)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(fā)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(tài)氮和銨態(tài)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(jīng)濟(jì)效益上看，施用有機(jī)肥能很好地利用養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的排泄物，減少環(huán)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(fā)育[16]。植物對硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的吸收和同化途徑不同，2種氮源的混合比例和使用環(huán)境亦會對植物生長產(chǎn)生顯著影響，因此要根據(jù)植物對氮源的喜好以及環(huán)境要素來確定氮源的形態(tài)和配比。本試驗(yàn)只進(jìn)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(jī)肥施用有利于促進(jìn)甜高粱幼苗根系形態(tài)建成[29]，發(fā)酵牛糞影響土壤堿性磷酸酶活性[30]，從而促進(jìn)甜高粱營養(yǎng)吸收與地上部分生長。本試驗(yàn)只觀測2種有機(jī)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(jī)肥作用機(jī)理。

4 結(jié)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(jìn)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(jìn)甜高粱株高生長率。牛糞沼液的速效鉀、硝態(tài)氮和銨態(tài)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(tài)氮和銨態(tài)氮所含比例較大，既可做基肥也可做追肥施用。