沼液施用对杨树林地土壤性质及林分生长的影响

徐 莉，周 伟，俞元春，王 玫，侯文军，徐长柏，戴 成

沼液施用对杨树林地土壤性质及林分生长的影响

徐 莉1,2，周 伟1,2，俞元春1,2，王 玫3，侯文军1,2，徐长柏4，戴 成5

（1.南京林业大学 生物与环境学院，江苏 南京 210037；2.南京林业大学 南方现代林业协同创新中心，江苏 南京210037；3.江苏省东台市农业委员会，江苏 东台224200；4.江苏省东台市林场，江苏 东台224243；5.中粮肉食（江苏）有限公司，江苏 东台224243）

随着畜牧养殖业规模化、集约化发展，禽畜粪便沼气工程产生的沼液数量增加，沼液中氮、磷、钾等营养元素丰富，直接排放极易造成水体富营养化和环境污染。以中粮肉食（江苏）有限公司沼气厂的猪粪沼液为试验材料，通过2次施入不同量沼液的处理，研究了施用沼液对杨树Populus林地土壤性质及林分生长的影响。结果表明：施用沼液能显著增加（P＜0.05）土壤有机质和养分质量分数，提高土壤肥力。施沼液1 125 m3·hm－2（处理C5）土壤有机质质量分数增加28.0%，土壤全氮增加35.5%，有效磷增加62.3%，速效钾增加33.5%。施沼液量450 m3· hm－2以下对杨树生长有较明显的促进作用。图2表1参13

森林土壤学；猪粪沼液；杨树；土壤肥力；生长

随着中国畜牧养殖业向着规模化、集约化的方向发展，大中型沼气工程数量也与日剧增［1－2］。沼气工程运转过程中除了产生清洁能源——甲烷外，还产生大量的沼液。目前，厌氧发酵后的沼液主要是直接排放，其中含有大量氮、磷、钾等营养元素，极易造成水体的富营养化［3］。杨树Populus是中国栽培面积最大木材产量最高的速生用材树种之一，不仅具有生长快、成材早、产量高、易于更新的特点，而且具有广泛的工业用途。杨树人工林在栽培过程中存在土壤肥力下降、林分生产力降低的现象，如何维持或提高杨树林地土壤肥力已成为杨树持续利用的关键问题［4－5］。沼液是禽畜粪便等有机物经过厌氧发酵后的残留液体，主要包括发酵过程中产生的有机、无机盐类，如铵盐、钾盐、磷酸盐等可溶性物质，其总固体含量小于1%。与沼渣相比，沼液虽然养分不高，但其养分主要为速效性养分，这是由于发酵物长期浸泡水中，可溶性养分自固相转入液相，提高了速效养分含量，能迅速被作物吸收利用，不但能提高作物的产量和品质，而且具有防病抗逆作用，是一种优质的有机液体肥料［6－9］。本研究以中粮肉食（江苏）有限公司沼气厂的猪粪沼液为试验材料，研究了苏北平原地区沼液施肥对杨树林地土壤性质及林分生长的影响，旨在找出猪粪沼液林地利用的技术途径和方法，为畜牧养殖业的持续发展、农村生态环境保护及杨树林地土壤肥力的维护提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于江苏盐城市东台林场，地理位置为32°52′N，120°49′E。属北亚热带暖湿季风气候区，年平均气温为14.4°C，年平均降水量为1 059.9 mm，无霜期为200 d，日照时数为2 213.8 h。土壤质地为砂壤土。土壤理化性质：容重1.34 g·cm－3，pH 8.76，有机质6.24 g·kg－1，全氮0.32 g·kg－1，全磷0.25 g·kg－1，全钾3.10 g·kg－1，有效磷25.22 mg·kg－1，速效钾30.65 mg·kg－1，沼液pH 7.4，全氮1 200.00 mg·L－1，全磷130.00 mg·L－1，全钾920.50 mg·L－1。

1.2 试验设计

试验林分为3年生杨树幼林，试验小区面积240 m2（12.0 m×20.0 m），有杨树20株·小区－1。猪粪沼液由中粮肉食（江苏）有限公司提供。试验设置5个处理，即C1，C2，C3，C4和C5，各处理的沼液施肥量分别为5.40，10.80，16.20，21.60，27.00 m3（沼液施用量225，450，675，900，1 125 m3·hm－2设置），沼液在2013年的3月与8月平均施入，同时设置无沼液施肥的对照（ck），小区随机区组排列，重复3次·小区-1。

1.3 测定指标及方法

在2013年的3月（沼液施肥前）、7月和11月测定树木胸径和树高，测15～20株·小区－1。采集土壤样品，土壤样品采集时随机取样点5个·小区－1，采样点至少距杨树1 m远，以避开杨树根系的影响，利用土钻采集0～20 cm的表层混合样品，测定土壤中氮、磷、钾的全量和有效量，采用Excel 2007和SPSS 17.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 沼液对杨树林地土壤pH值和养分的影响

沼液pH 7.4，低于土壤的pH值。施用沼液后，杨树林地的土壤酸碱度变化范围为pH 8.42～8.65，与对照比较，土壤pH值稍有降低，但无显著差异（表1）（P＜0.05）。施用沼液能显著增加（P＜0.05）土壤的有机质质量分数，随着沼液施用量的增加更加明显（P＜0.05）。1 125 m3·hm－2施用量（处理C5）在7月和11月的土壤有机质质量分数较对照分别增加了23.3%和28.0%。土壤全氮的变化趋势与有机质的变化一致，施用沼液显著增加土壤的全氮质量分数（P＜0.05），最大增幅达35.5%（处理C5）。全磷、有效磷也是随着沼液施用量的增加而增加，其中7月全磷增幅达到29.1%，11月达到43.5%，有效磷质量分数增加更加显著（P＜0.05），7月达到58.3%，11月达到62.3%（处理C5）。全钾和速效钾7月增幅分别为28.9%和20.8%，11月的增幅分别为37.8%和33.5%（处理C5）。可以看出：各处理11月土壤中各养分质量分数和增幅均较7月份高。

2.2 沼液对杨树生长的影响

2.2.1 沼液对杨树胸径生长的影响 从图1可以看出：施用沼液8个月后，对照胸径增长0.31 cm，C1处理增长0.35 cm，C2处理增长0.54 cm，C3处理增长0.22 cm，C4处理增长0.12 cm，C5处理增长0.09 cm，仅C1和C2处理杨树胸径生长高于对照，其中C2处理的杨树胸径增幅较为明显（P＜0.05），达到3.75%，其他处理胸径生长低于对照。

表1 沼液对杨树林地土壤养分的影响Table 1 Effects of biogas slurry on soil nutrients of poplar plantation

2.2.2 沼液对杨树树高生长的影响 从图2可以看出：施用沼液8个月后，对照树高增长1.5 m，C1处理增长2.2 m，C2处理增长2.0 cm，C3处理增长1.7 m，C4处理增长1.1 m，C5处理增长0.8 m，处理C1处理、 C2处理和C3处理杨树高生长高于对照，其中C1处理的增长量最大。

图1 沼液对杨树胸径生长的影响Figure 1 Effects of biogas slurry on DBH of poplar plantation

图2 沼液对杨树树高的影响Figure 3 Effects of biogas slurry on height of poplar plantation

3 讨论

沼液中有部分未完全分解的原料，施入林地后可继续分解，缓慢释放养分，长期为杨树供肥。施用沼液后杨树林地土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷及速效钾均发生了一定的变化。研究地区杨树林地土壤呈碱性（pH 8.7左右），猪粪沼液pH 7.4左右，在施入沼液一段时间后，土壤pH值没有产生显著的变化（P＜0.05），较对照还有一定程度的降低，表明在盐碱地施用沼液对土壤有一定的改良作用。施用沼液后，土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷及速效钾等均有明显的增加，这说明沼液中含有大量氮、磷、钾等营养元素，能够显著增加土壤的养分质量分数（P＜0.05），提高土壤肥力。

杨树生长并不是随着施用沼液量的增加而增加。从试验结果看，较低数量沼液施肥（如C1处理和C2处理）促进了杨树生长，而在增加沼液施入量后，杨树生长没有随之增加，可能是过量施入沼液，导致土壤中水分含量过高，影响杨树根系的呼吸作用，从而影响杨树根系的吸［10－13］。也有可能是的沼液含有多种有机物质、活性成分、激素类物质，而施入量加大，短时间内无法被土壤中微生物完全分解，产生一定的有害物质，造成杨树的生长受抑制。沼液含有氮、磷、钾三大营养元素及多种微量元素，适量的施用沼液能提高土壤养分质量分数，促进林木生长［14］，但是其中还是含有激素、重金属等有害物质，过多施用也会造成土壤的污染，施用沼液对杨树林地土壤肥力及生长的长期影响需要更进一步研究。

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Soil properties and poplar growth with pig manure biogas slurry

XU Li1,2,ZHOU Wei1,2,YU Yuanchun1,2,WANG Mei3,HOU Wenjun1,2,XU Changbai4,DAI Cheng5
（1.College of Biology and Environment,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China;2.Coinnovation Center for Sustaintable Forestry in Southern China,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu, China;3.Agriculture Commission of Dongtai,Dongtai 224200,Jiangsu,China;4.Dongtai Forest Farm,Dongtai 224243,Jiangsu,China;5.COFCO Meat（Jiangsu）Co.,Ltd,Dongtai 224243,Jiangsu,China）

As scale and intensity increase with development of the animal husbandry industry,use of manure biogas slurry from livestock biogas slurry projects also increases.To counter any possibility of water eutrophication and environmental pollution from direct emissions of pig manure biogas which is rich in N,P,K,and other nutrients,the effects of pig manure biogas slurry applied on soil properties and growth of a poplar（Populus）plantation were studied.The biogas plant of COFCO carnivorous （Jiangsu）Co.Ltd produced the slurry. Results showed that 1 125 m3·hm－2biogas slurry fertilization（C5）increased soil organic matter（28%）,total N （35.5%）,available P （62.3%）,and available K 33.5%.Also,biogas slurry fertilization below 450 m3·hm－2was detrimental to poplar growth.［Ch,2 fig.1 tab.13 ref.］

forest soil science;pig manure biogas slurry;poplar;soil fertility;growth

S714.2

A

2095-0756（2015）02-0204-04

浙 江 农 林 大 学 学 报，2015，32（2）：204-207

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.02.006

2014-04-23；

2014-06-12

江苏省林业 “三新”工程项目（lysx［2012］42）；江苏省科技支撑计划项目（BE2013382）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）

徐莉，从事土壤生态研究。E-mail：xuli_1988@126.com。通信作者：俞元春，教授，博士生导师，从事土壤生态、营养等研究。E-mail：ycyu@njfu.com.cn