沼渣对土壤理化性质和糜子品质的影响

李 欣，石春芳,韩 龙

(1.内蒙古科技大学 生命科学与技术学院，内蒙古 包头 014010;2.包头市肿瘤医院药剂科，内蒙古 包头 014030)

沼渣是沼气发酵后的残渣，含有齐全的营养元素，具有肥料速缓的优点[1]，虽然沼渣在发酵过程中重金属含量值会产生一定波动，但是对植物和人体不会产生危害，农业使用安全性高[2]，可以作为有机肥料使用。赵凤莲[3]等用沼渣作为基肥施用于土壤，可提高土壤有机质含量和土壤肥力，改善土壤微生物和内部土壤的生态环境，促进作物生长。糜子是内蒙古河套地区主要制米作物之一，脱壳后称为黄米，是主要的粮食作物。由于我国糜子主产区经济相对落后，研究力量薄弱，很少进行深层次研究[4]。另外，主产区生长环境较差，土壤干旱贫瘠程度严重，制约了农作物的产量。内蒙古河套地区土壤盐渍化程度严重；由于土壤内大量盐分的积累，引起一系列土壤物理性状的恶化：结构粘滞、通气性差、容重高、土温上升慢、土壤中好气性微生物活动性差、养分释放慢、渗透系数低、毛细作用强，更导致表层土壤盐渍化的加剧，使植物生长发育受到抑制，甚至死亡[5]。因此，研究沼渣施加对土壤理化性质及作物糜子品质的影响具有重要意义。沼渣不仅是有机肥料，还是优良的土壤调节器。因为沼渣中含有沼液的速溶无机物质，因而沼渣中拥有大量的有机质及全面的营养成分。施用沼渣的土壤，有机质含量有明显提升，全氮、全磷、全钾更是增加对土壤中微量元素的含量，土壤体积密度降低，孔隙度增加，活土层深度提高，保水的能力增强、疏松度变好，土壤物理性状得到不同程度的改变，对土壤微生物群落、土壤团粒结构有显著的效果[6]。沼渣的施用不仅仅改善作物的品质，还使作物的生产品质也随之提高。兰家泉[7]等人进行了沼渣、沼液种植玉米的试验方案，试验中经过沼渣、沼液处理，玉米出苗非常的快并且整齐，有规律，高存活率，早苗生长营养较好，为后期高产奠定了一定的基础。潘立章[8]等人进行了水稻施用沼渣催芽的实验，用沼渣使其萌发的种子，基本全部发芽，出芽率有不小的提高，而且出芽比较的整齐，有很强的韧性。侯育善[9]等人研究了沼渣和化肥的应用试验，以番茄、黄瓜作为栽培研究的对象，而在施用沼渣和化肥土壤的对比中，得出沼渣是非常好的有机肥料，使番茄在两个季度平均增产11.93%，黄瓜平均增产为15.2%，产值是最好最高。Jothi G[10]等用牛粪发酵的沼渣泥土均匀混合后发酵后，撒施在西红柿上，结果施用沼渣西红柿，结出的果实和产量均有不小的提高。而且开花和结果期都较短，且土壤中根部中害虫减少了，降低了致病的可能性作物品质主要受根系营养影响较大，作物的品质很多效果的评价方式，根据作物种类它的各个数据会有不一样的结果，包括它的内外参数[11]。李占文[12]等认真考察使用沼渣肥料后的营养元素含量，枣树生长发育的情况，以及对果实品质产生的影响，得出的结论是沼渣肥料不仅能改良土壤的理化性质，而且能够提高果实品质。李轶和张振[13]以番茄作为研究的对象，结果表明施用沼液土壤果实的甜度增加，口味有了很大的提高；施用沼液在改善番茄果实品质方面有重要的影响。钟茜[14]等不仅说明了使用沼渣对蔬菜产量产生影响的结论，而且还总结了沼渣提高蔬菜营养品质质量，蔬菜外观品质也得到改善，蔬菜中重金属含量、硝酸盐含量及营养品质变化的情况。笔者通过野外大田实验，考察沼渣施加对土壤理化性质及作物糜子品质的影响。通过考察不同沼渣施加量对土壤理化性质和糜子品质的影响，确定最适施加量，以期为沼渣有机肥的推广和应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

土壤样品和糜子样品分别采集于内蒙古托克托县野外大田实验。

1.2 试验方法

试验于2016年4～10月在内蒙古托克托县大田实验田进行。实验田共计 5种类型，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 项目测定及方法

1.3.1 土壤理化指标测定

1.3.1.1 物理指标测定

土壤水分的测定用烘干法[15]。pH值用pH仪直接测定。

1.3.1.2 化学指标测定

测定土壤速效磷、速效钾、速效氮，全氮、全磷和有机质的含量。其中，速效磷含量采用碳酸氢钠-钼锑抗比色法，速效钾含量采用乙酸铵-火焰光度法，速效氮含量采用碱解扩散法，全氮含量采用凯氏定氮法，全磷含量采用酸溶-钼锑抗比色法，有机质含量的测定采用稀释热法[15]。

1.3.2 植物生产品质的测定

糜子株高、主穗子长的测定用卷尺测量植株的顶部和根茎的直线距离，测量株高。再测量主穗的长度，即主茎穗第一分枝测量到穗子头的距离。脱粒晾晒，对风干以后的籽粒进行称量糜子千粒重、穗子重。糜子茎粗的测定使用游标卡尺准确的测定主茎中基部节间的直径。地上部生长量和地下部生长量用烘干法测量。

1.3.3 植物的营养品质的测定

水分、灰分、脂肪、蛋白质、粗纤维、总糖、淀粉的测定都是根据中华人民共和国国家标准[16-22]。

2 结果与分析

2.1 土壤理化指标

样地CH1～CH6的水分和pH值含量均高于CK。而速效成分却有高有低，速效磷和速效氮含量比CK高，除CH2的速效磷含量上升不显著外，其余均比CK显著上升；CH1的速效氮上升明显；速效钾的含量出现下降的规律。全磷的含量除CH6升高外，其余都比CK减少；全氮的含量都呈下降趋势。有机质的含量随着沼渣施加量的增多而增加(见表1)。

表1 土壤理化指标

注：同一列中不同字母代表着显著差异，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 糜子生产品质

添加沼渣后的土壤种植的糜子大部分生产品质指标高于未添加沼渣的土壤。样地CH1～CH6的株高、主穗长和茎粗均高于CK，其中CH4和CH6的主穗长较显著；除CH1的穗重减少外，CH2～CH4是呈逐渐递增的趋势；地下部生长量和地上部生长量均呈上升的趋势，随着沼渣施加量的增多而递增(见表2)。

表2 不同样地的糜子生产品质

注：同一列中不同字母代表着显著差异，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 糜子营养品质

样地CH1～CH6的水分均高于CK；除CH1的灰分无变化外，CH2～CH4均有所提高；CH1的总糖含量减少，其余值均为增高；CH1的脂肪上升较为显著，其余值均比CK低；蛋白质和粗纤维的含量都呈下降的趋势；CH1～CH2的直链淀粉比CK增高，而CH4和CH6却减少；支链淀粉中CH1和CH4值增高，其余值降低(见表3)。

表3 不同样地的糜子营养品质 (g·100g-1)

注：同一列中不同字母代表着显著差异，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 土壤和生产品质的相关性分析

土壤的含水率使得千粒重值有减少的趋势，而穗子重、地上生长量和地下生长量值影响显著，这使得糜子生长良好，有增加产量的可能。添加沼渣的土壤中全氮、全磷的增多使得作物的株高和茎粗有下降的趋势，说明全氮和全磷没有成为土壤中的有效成分，使作物不能吸收足够的营养成分。有机质的含量与土壤的含水率有着相同的作用，都使作物的茎、地上生长量值有所提高，说明可增强光合作用，使作物将土壤中的有效成分转化为自身所需营养物质，地下生长量的增加使糜子能够吸收更多的营养元素，使糜子的生产品质提高(见表4)。

表4 土壤和生产品质的相关系数

注：*，在置信度(双侧)为0.05时，相关性是显著的。**，在置信度(双侧)为0.01时，相关性是显著的。

2.5 土壤和营养品质的相关性分析

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显的提升，尤其是对灰分有着极其显著的影响，而对脂肪却是呈现负相关，因此沼渣的添加使得脂肪并没有进行积累的作用。速效磷有利于糜子水分的保持，同时有利于蛋白质的形成。速效氮使得糜子的总糖、蛋白质含量减少；速效钾对于糜子总糖的积累上起着积极的影响；全氮提高了粗纤维的含量，减少了直链淀粉的含量；全磷对糜子的蛋白质和粗纤维均有显著差异，使其含量增多，而直支链淀粉含量却有减少的现象。土壤有机质有利于灰分的形成，而对脂肪的作用正好相反，说明沼渣的添加可使脂肪含量减少(见表5)。

表5 土壤和营养品质的相关系数

注*，在置信度(双侧)为0.05时，相关性是显著的。**，在置信度(双侧)为0.01时，相关性是显著的。

3 讨论

3.1 沼渣施加对土壤理化性质的影响

肖洋[23]等研究通过沼渣施肥改变土壤物理性状，从而改善土壤肥力，但其田间持水量的作用不明显。而本研究结果表明，随着沼渣施加量的增加，土壤中的水分呈现一个上升的趋势，说明沼渣的施加有利于土壤保持水分，改善土壤肥力，用于有机肥是可行的。本研究中土壤速效氮、磷和有机质含量均升高，这与王家军[24]等施用沼肥能明显提高土壤中速效氮磷钾和有机质的含量的结果与一致；但是本研究中速效钾含量却下降，在实验中没有得出明确的结论，后面还需要进行研究。土壤全氮和全磷的含量都呈下降趋势，这与尹淑丽[25]等结果一致，说明土壤中的氮、磷被有效地转化。

3.2 沼渣施加对糜子品质的影响

李友强[26]等施用沼液能增加小麦穗数、穗粒数和千粒重。许耀照[27]等利用沼渣与化肥配施对玉米生长指标有明显的影响，株高、茎粗、穗长都有不同程度的提高。本实验研究结果表明，沼渣施加后糜子的株高、主穗长和茎粗均升高。这与前人研究的结果相一致。穗粒重是预测产量的一个重要的指标。本实验结果中穗粒重除CH1减少外，CH2～CH4是呈逐渐递增的趋势，说明沼渣添加可使糜子的产量有提高的可能。地下部生长量升高说明土壤肥力强，持水能力好，利于根部吸收营养元素；地上部生长量的升高说明叶、茎等光合作用增强，利于糜子产量的提高，这与井赵斌[28]研究结果相一致。

艾俊国[29]等利用沼肥与化肥配施使得东北春玉米籽粒的粗蛋白、粗脂肪及粗淀粉的含量增加，说明沼肥可有效改善玉米品质。这与本实验研究结果不一致，本实验结果中除了CH1的脂肪升高显著外，其余实验组的脂肪均比CK低，蛋白质和粗纤维也是下降的趋势。可能由于没有进行更多比例的对照试验，尚无法得出明确的原因，还需要进一步探索和研究。本研究结果中添加沼渣后糜子的水分、灰分、总糖值升高均显著，说明糜子的品质得到相应的改善和提高，对增加产量提供依据。

4 结论

本实验研究沼渣的添加对土壤理化以及糜子品质的影响，初步得到以下结论。

(1)添加沼渣的土壤的水分呈上升的趋势，使得土壤的持水能力增强。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、磷被有效的转化，能被植物直接吸收利用。有机质的含量与沼渣的添加呈正相关。由此可知，沼渣的添加可提高土壤理化性质，利于土壤培肥，说明沼渣可用作有机肥。

(2)沼渣的施加对糜子的生产品质各指标都有不同程度的上升，且涨幅显著。表明糜子长势良好，可增加其产量。同时，沼渣的施加增加了糜子的水分、灰分、总糖、淀粉的含量，改善糜子的营养品质，这对于糜子的增产也是非常重要的指标。而蛋白质和粗纤维含量呈下降的趋势，究其原因，由于没有进行更多比例的对照试验，原因尚不明确，还需要进一步探索和研究。